Принцип действия системы возбуждения
Генераторы самовозбуждающиеся. Часть вырабатываемого ими переменного тока преобразуется в системе возбуждения в постоянный ток, используемый для самовозбуждения генератора.
Чтобы напряжение генератора при любой нагрузке оставалось неизменным, ток
возбуждения его должен изменяться в соответствии с величиной и характером
нагрузки.
Для этого в системе возбуждения генератора использован принцип
фазового компаундирования, заключающийся в электромагнитном сложении двух
составляющих тока возбуждения: составляющей, пропорциональной напряжению
генератора, и составляющей, пропорциональной току генератора, которые сдвинуты
одна относительно другой под углом, зависящим от характера нагрузки.
Электромагнитное сложение составляющих тока возбуждения, а также выпрямление
тока осуществляется силовой частью системы возбуждения, включающей в себя
компаундирующий трансформатор ТС и силовые выпрямители ВС (рис. 1).
Наличие в схеме выпрямителей, имеющих нелинейное сопротивление, затрудняет самовозбуждение, поэтому генераторы имеют резонансную систему возбуждения. В этой системе в момент резонанса ток возбуждения не зависит от сопротивления выпрямителей.
Для создания резонанса в системе возбуждения имеется контур емкости, который
состоит из батареи конденсаторов и добавочной обмотки, питающей эту
батарею.
Конденсаторы и число витков добавочной обмотки подобраны так, что
емкостное сопротивление ХС при частоте 50 Гц равно индуктивному сопротивлению
первичного контура XL. При XL=XC ток возбуждения не зависит от сопротивления
выпрямителей и обмотки возбуждения, сопротивление выпрямителей не влияет на
протекание начального самовозбуждения, значительно снижается влияние изменения
сопротивления обмотки возбуждения при нагреве на точность стабилизации
напряжения генератора.
С целью уменьшения емкости батареи конденсаторов, необходимой для условия XL=XC, конденсаторы включаются не на зажимы вторичной обмотки трансформатора ТС, а через добавочную обмотку, расположенную на стержнях силового трансформатора между магнитным шунтом и сериесной обмоткой.
Изменением воздушного зазора между магнитным шунтом и стержнями магнитопровода регулируется магнитная связь-коэффициент взаимоиндукции первичной и вторичной обмоток.
Подбором параметров трансформатора ТС, т.е. размеров магнитопровода и магнитного шунта, а также зазора между шунтом и стержнями, числа витков его обмоток и их расположения схема фазового компаундирования настраивается соответственно заданным требованиям.
Схема обеспечивает стабильность напряжения на зажимах генератора при плавном изменении нагрузки от нуля до номинальной при коэффициенте мощности 0,8 с точностью + 5%.
Для более точной стабилизации напряжения силовой трансформатор выполнен управляемым. На верхнем ярме трансформатора расположена обмотка управления, в которую подается постоянный ток.
Обмотка управления выполнена из четырех катушек, соединенных так, что при протекании по ним постоянного тока образуется постоянный магнитный поток, замыкающийся по полуярмам трансформатора.
По отношению к первой гармонике магнитного потока трансформатора катушки полуярем включены встречно, поэтому на зажимах обмотки управления нет электродвижущей силы основной частоты.
Для уничтожения высших гармоник в магнитном потоке, замыкающемся по
полуярмам, на обмотку управления намотаны витки короткозамкнутой обмотки.
При
изменении протекающего по обмотке управления постоянного тока изменяется
образующийся постоянный магнитный поток, вследствие чего меняется насыщение ярма
трансформатора, а следовательно, и ток возбуждения генератора.
Обмотка управления питается постоянным током от двух последовательно-встречно включенных источников силовых выпрямителей ВС и выпрямителей питания ВП через резистор РУ и сопротивление СС.
Результирующий ток в обмотке управления равен разности токов выпрямителя ВП (Iвс).
Iу=Iвп-Iвс
Ток 1вп от выпрямителя питания не зависит от нагрузки и практически неизменен для любого режима. Ток Iвс от выпрямителя ВС пропорционален величине напряжения возбуждения генератора.
Напряжение возбуждения генератора, работающего с возбуждением от системы обеспечивающей стабилизацию выходного напряжения с точностью ±5% увеличивается с увеличением его нагрузки. При нагрузках с меньшим коэффициентом мощности увеличение напряжения возбуждения больше, чем при нагрузках с большим коэффициентом мощности. Поэтому ток подмагничивания трансформатора (Iвп-Iвс) при реактивных нагрузках генератора уменьшается больше, чем при активных. Благодаря этому осуществляется коррекция параметров системы фазового компаундирования и достигается точность регулирования напряжения генератора по нагрузке, чем при неуправляемом варианте фазового компаундирования.
Составляющую тока управления Iвс можно, при необходимости, корректировать изменением величины сопротивления СС. Уставка напряжения генератора регулируется изменением величины сопротивления резистора РУ, включенного в цепь обмотки управления.
