Синхронные генераторы имеют устройство гашения магнитного поля (ручное или автоматическое) для быстрого уменьшения ЭДС, следовательно, и тока статора при внутренних повреждениях в них. При внутренних коротких замыканиях отключение генератора от шин недостаточно, так как при вращающемся возбужденном генераторе поддерживается ток короткого замыкания, опасный для обмоток и стали статора, т.е. возможно возникновение явления «пожара» в железе генератора. Лишь снизив магнитный поток генератора до величины, близкой к нулю, можно прекратить прохождение тока короткого замыкания.
Гашение магнитного поля, осуществляемое с достаточной быстротой, является единственным способом, позволяющим ограничить размеры повреждения электрических машин при внутренних коротких замыканиях. Гашение поля также необходимо в условиях нормальной эксплуатации при остановке генератора.
Автоматические устройства, выполняющие указанную операцию, называются автоматами гашения поля (АГП).
Простейшим способом гашения поля является отключение обмотки возбуждения. Однако при этом, вследствие большой индуктивности цепи, на выводах обмотки возбуждения возникает перенапряжение, способное привести к пробою изоляции.
Применяют следующие способы гашения магнитного поля:
— замыканием обмотки возбуждения на постоянное активное сопротивление;
— замыканием обмотки возбуждения накоротко;
— включением в цепь обмотки возбуждения добавочного сопротивления;
— включением в цепь обмотки возбуждения дугогасительной решетки.
Гашение поля генераторов с машинными возбудителями с помощью постоянного активного сопротивления
Гашение поля достигается путем замыкания обмотки возбуждения генератора на гасительное сопротивление с последующим отключением ее от возбудителя.
Схема ручного гашения поля приведена на рисунке 1.9.
Рисунок 1.9 – Схема ручного гашения поля генератора
Рисунок 1.10 – Схема автоматического гашения поля генератора
В схеме автоматического гашения поля (рис.1.9) в цепи обмотки возбуждения LG1 имеется автомат гашения поля АГП и гасительное сопротивление RГ. В режиме нормальной работы обмотка возбуждения генератора через замкнутые контакты 1 подключена к возбудителю G2, а контакты 2 разомкнуты и гасительное сопротивление отключено.
При срабатывании АГП сначала замыкаются контакты 2 и с некоторой выдержкой времени размыкаются контакты 1.
Замыкание обмотки возбуждения генератора на сопротивление вызывает быстрое снижение ЭДС до остаточного напряжения и быстрое гашение магнитного поля генератора.
Ток возбуждения не спадает мгновенно до нуля, а продолжает некоторое время протекать в контуре за счет электромагнитной энергии, запасенной в индуктивностях цепи. Чем больше активное сопротивление в контуре, тем быстрее затухает ток возбуждения.
Для контура возбуждения генератора можно записать уравнение
где Lв –индуктивность обмотки возбуждения LG1;
iв – мгновенное значение тока возбуждения;
rв – сопротивление обмотки возбуждения LG1;
rг – сопротивление гасительного сопротивления Rг.
Читайте также: Ваз 2114 замена таблетки генератора ваз
Решение дифференциального уравнения имеет вид
где Uв0 – начальное значение напряжения возбуждения;
– начальное значение тока возбуждения;
– постоянная времени гашения поля.
Т.о. ток возбуждения затухает по экспоненциальному закону и для увеличения скорости гашения поля необходимо увеличить гасительное сопротивление rг.Однако напряжение на обмотке возбуждения не должно превосходить допустимую величину Umax по условию прочности изоляции. В момент размыкания контактов 1 АГП ток Iв0 пройдет через сопротивление rг и напряжение на обмотке возбуждения будет равно .
Необходимо, чтобы выполнялось условие
Максимальное допустимое напряжение на обмотке возбуждения определяется по испытательному напряжению:
Напряжение на обмотке возбуждения генератора
меняет свой знак на противоположный и во время процесса гашения поля затухает согласно соотношению
Рисунок 1.11 – Характеристики гашения поля с помощью гасительного сопротивления
Наибольшее напряжение имеет место в начальный момент гашения поля. Это обусловлено тем, что при изменении магнитного потока обмотки в ней индуктируется ЭДС самоиндукции, вызывая перенапряжение на кольцах ротора, причем тем больше, чем больше величина гасительного сопротивления. На процесс гашения магнитного поля влияет успокоительная обмотка ротора, так как энергия магнитного поля рассеивается не только в обмотке возбуждения и гасительном сопротивлении, но и в успокоительной обмотке и даже в самом теле ротора.
Для высоковольтных генераторов процесс гашения заканчивается, когда ЭДС статора снизится до величины менее 500 В, при которой происходит естественное погасание дуги в месте повреждения статора генератора. В низковольтных генераторах этот процесс определяется остаточным намагничиванием.
Гасительное сопротивление выбирается в 4 –5 раз больше сопротивления обмотки возбуждения в горячем состоянии и рассчитывается на длительный ток, равный 5% от номинального тока ротора генератора. При таких значениях сопротивления в цепи ротора скорость гашения поля оказывается достаточной при допустимых значениях перенапряжения на кольцах ротора. Полное время гашения поля обычно составляет 0,3 –0,6 с при Еост ≈ 5÷10 В.
Дата добавления: 2015-11-04 ; просмотров: 5763 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ
Гашения поля генератора
В соответствии с ПУЭ в цепи возбуждения каждого синхронною генератора и синхронного компенсатора (за исключением очень малых машин) устанавливаются устройства для быстрою и безопасного развозбуждения — автоматы гашения поля (АГП). Необходимость в быстром гашении поля возникает, например, при внутренних повреждениях б генераторе. В этом случае из-за продолжающегося по инерции выбега отключенной машины в ее внутренних контурах продолжает наводиться э. д. с., которая поддерживает электрическую дугу в месте короткого замыкания и вызывает большие разрушения меди обмотки и стали статора. Простое отключение цепи возбуждения недопустимо, так как при этом из-за малой емкости Сg и большой индуктивности Lа в обмотке возбуждения генератора возникнут опасные для ее изоляции перенапряжения:
Читайте также: Дизельный генератор 260 квт
АГП предотвращают эти перенапряжения, переключая обмотку возбуждения на гасительное сопротивление, в котором рассеивается
Рис. 1-23. Схема гашения поля с гасительными сопротивлениями
1 — синхронный генератор, 2 — обмотка возбуждения; 3— гасительное сопротивление в цепи ротора; 4 — автомат гашения поля главный, 5 — возбудитель; 6 — гасительное сопротивление в цепи возбудителя; 7 — автомат гашения поля возбудителя
энергия поля (рис. 1-23), или на специальную дугогасительную решетку (рис. 1-24), в которую втягивается дуга с дугогасительных контактов автомата; здесь она быстро гаснет, разбиваясь на несколько коротких дуг.
Рис, 1-24. Схема гашения поля с дугогасительной решеткой
1 — синхронный генератор; 2 — обмотка возбуждения; 3 — возбудитель, 4 — дугогасительная решетка; 5 — главные контакты ЛТП; 6— дугогасытельные контакты АГП
Автоматы гашения поля должны отвечать следующим требованиям: время гашения поля должно быть возможно малым, а перенапряжения на обмотке возбуждения не должны достигать опасных значений.
Под временем гашения поля подразумевают то время, в течение которого э. д. с. генератора уменьшится до значения, достаточного для естественного погасания дуги в месте короткого замыкания (500 В). При этом следует учитывать, что к э.д.с., создаваемой током возбуждения, добавляется еще э. д. с. от остаточного намагничивания стали ротора (примерно 300 В). Таким образом, процесс гашения можно будет считать законченным тогда, когда э. д. с., создаваемая током возбуждения, снизится до 200 В. Перенапряжения на обмотке возбуждения во всяком случае не должны быть выше испытательного напряжения, которое равно 7,5 составляет в зависимости от номинального напряжения обмотки ротора 1,5—3,5 кВ. Обычно принимают (с запасом), что допустимые перенапряжения не должны превосходить
где — эффективное значение испытательного напряжения обмотки ротора турбогенератора частотой 50 Гц.
Рис. 1-25. Изменение тока ротора iв (а), напряжения Ив(б) и э. д. с. статора Ест (в) при гашении поля ЛГП с гасительным сопротивлением
При АГП с гасительным сопротивлением, значение которого принимается обычно равным 4—5-кратному сопротивлению обмотки возбуждения, процесс гашения протекает по экспоненте (рис. 1-25) с постоянной времени
Здесь следует отметить, что время гашения поля , в мощных турбогенераторах оказывается значительно большим, чем значение вычисленное при обычных параметрах обмотки
возбуждения: и . Конструктивные элементы ротора — массивная бочка, металлические пазовые клинья, бандажные кольца — образуют демпферный контур с значительной постоянной времени. При переходных режимах затухание наведенных токов ротора будет определяться совместно двумя контурами — возбуждения и демпферным. Скорость гашения поля при этом в большой степени зависит от постоянной времени демпферного контура. После прекращения тока в обмотке возбуждения наведенный ток в демпферном контуре еще не затухает полностью и продолжает поддерживать э. д. с. машины. Таким образом, время гашения поля в турбогенераторе будет больше вычисленного по параметрам только обмотки возбуждения а может составить до 6—8 с, что нельзя считать допустимым для мощных блочных генераторов. Поэтому в настоящее время автоматы гашения такого типа применяются только, для синхронных генераторов небольшой мощности с электромашннными системами возбуждения, а также для гашения поля возбудителей (см. 7 на рис. 1-23).
Читайте также: Генератор морского воздуха ингатек аэройод
В цепях же возбуждения крупных машин (более 25— 50 МВт) устанавливают АГП нового типа с дугогасительпыми решетками. Сопротивление дуги, возникающей в этой решетке, растет по мере уменьшения тока, что значительно убыстряет процесс гашения поля. Время гашения поля при использовании этого типа АГП составляет всего 0,5—1,0 с (рис. 1-26).
При независимом вентильном возбуждении гашение поля эффективно осуществляется переводом выпрямителя в инверторный режим. Напряжение на вентилях при этом меняет знак и ток в обмотке возбуждения очень быстро спадает до нуля. Рекомендуется переводить в инверторный режим форсировочную группу вентилей, так как более высокое напряжение этой группы позволяет быстрей погасить поле.
Рис. 1-27. Схема защиты обмотки возбуждения от перенапряжении после погасания дуги в дугогасительной решетке АГП
1 — обмотка возбуждения синхронного генератора: 2 — возбудитель: 3 — дугогаситеальная решотка: 4 —защитное сопротивление; 5—защитный разрядник
При вентильном самовозбуждении, а также при высокочастотном возбуждении гашение поля переводом выпрямителей в инверторный режим осуществить не удается, так как встречная э. д. с. инвертора в этой схеме падает вместе с напряжением статора. Поэтому в таких случаях необходимо использовать АГП с дугогасительной решеткой.
В цепях возбуждения крупных генераторов (мощностью более 50—100 МВт) из-за чрезмерного возрастания размеров дугогасительных решеток применяется двухполюсная схема включения АГП, при которой в каждый полюс цепи возбуждения включается отдельный АГП.
На гидрогенераторах с электромашинной системой возбуждения используется также отключение только АГП возбудителя, а не генератора, обмотка возбуждения которого остается включенной на якорь возбудителя.
В цепи ротора турбогенераторов мощностью 150 МВт и выше для защиты их от пробоя перенапряжением, возникающим после погасания дуги в решетке АГП, устанавливаются защитные разрядники, отрегулированные па напряжение срабатывания 1,7кВ (действующее значение) (рис. 1-27).
- Свежие записи
- Как я ремонтировала свой автомобиль
- Автомобильные зеркала
- Ностальгия по «бугатти»
- Тест драйв. OPEL MOKKA – лучший полноприводный кроссовер в своем классе
- McFarlan — от рассвета до заката
источники:https://dmsht.ru/agp-generatora-chto-eto