Системы возбуждения генераторов

Основной задачей систем возбуждения генераторов является обеспечение подачи необходимого постоянного напряжения на обмотки в соответствии с заданным пользовательским режимом. От стабильности работы системы возбуждения зависит бесперебойность функционирования генератора как в штатной, так и в аварийной ситуации.

Устройство, принцип работы и функции систем возбуждения

Прежде всего, система возбуждения должна обеспечит своевременный запуск генератора по заданному управляющему сигналу, не отклоняясь от номинальных значений последовательности и интенсивности подачи тока. В процессе пуска система возбуждения анализирует фактическое напряжение в электрических цепях, сравнивает его с номинальным и подстраивает генератор под субъективные условия работы.

Одна из самых сложных задач, возложенных на систему – быстрое и эффективное изменение режима питания электрогенератора в зависимости от воспринимаемых им нагрузок: рабочего цикла различной интенсивности, перегрузки, холостого хода. При выявлении нарушений, например, резком падении или взлёте напряжения на обмотках, возбуждения форсируются. Помимо этого, система отвечает за:

• гашение электромагнитных полей для остановки генератора (штатной или аварийной);
• автоматизированную регулировку силы тока в цепях;
• адаптацию параметров под пользовательскую программу;
• установку и контроль минимально и максимально возможных значений;
• мониторинг реактивной мощности, порогового тока пробоя изоляции и других контрольных параметров.

Конструкция системы возбуждения генератора предполагает наличие силовой схемы, играющей роль исполнительного элемента, а также управляющей и регулирующей электроники. Устройство оснащено многоуровневой защитой от аварийных электрических и механических нагрузок. Вместе с комплексом датчиков она формирует интегрированные каналы отграничений, необходимые для:

• выявления и регулировки тока возбуждения;
• контроля показателей реактивной мощности;
• «отсечки» высокого напряжения;
• предохранения от избыточных магнитных полей;
• предохранения от коротких замыканий;
• проверки целостности изоляции и её сопротивления;
• адаптации возбуждения под электрические параметры питающей сети.

Это обеспечивает надёжную защиту генератора от любых возможных повреждений, вызванных как нестабильностью питающего напряжения, так и внутренними перегрузками.

Разновидности систем возбуждения генераторов

Выделяют независимое возбуждение обмоток (оно ещё называется прямым) и зависимое возбуждение (косвенное). Прямое возбуждение обычно предполагает сопряжение электрической машины с ротором турбогенератора. Косвенное указывает на электрическое оборудование, питание которого осуществляется выходным током генератора через понижающий трансформатор, либо на узлы и агрегаты, в которых имеются собственные возбудители с электромоторами переменного тока.

В большинстве современных турбогенераторов установлены двигатели переменного тока, на которые и возложена функция возбудителей. При этом конструкция подобных устройств может варьироваться в достаточно широких пределах, нет и строгих ограничений по мощности. В турбогенераторах применяются такие системы возбуждения:

• высокочастотная система;
• бесщёточная система;
• тиристорная система статичного типа (прямая или косвенная).