1.5.2 Виконання і дія тиристорних збудників

Тиристорні збудники виконуються по схемах незалежного збудження гідрогенераторів (рис.1.24) або самозбудження турбогенераторів. При незалежному збудженні джерелом живлення тиристорного керованого випрямляча служить допоміжний синхронний генератор UG, розташований на одному валу з гідрогенератором. Допоміжний генератор має тиристорний збудник GEA, виконаний по схемі самозбудження.

При самозбудженні керований випрямляч підключається через випрямний трансформатор до висновків порушуваного генератора. Для забезпечення форсування збудження при до. з., що супроводяться сильним зниженням напруги на затисках генератора, використовуються відносно могутні трансформаторні реактори, встановлювані збоку нульових виводів генератора. Початкове збудження при включенні генератора на паралельну роботу автоматичним пристроєм точної синхронізації забезпечується від стороннього джерела початкового збудження.

Збудник складається з двох випрямлячів: робочого VST1 і форсуючого VST2. Робочий випрямляч забезпечує зміну збудження генератора в нормальних режимах роботи від холостого ходу до номінального. Він підключаєтся до відгалужень обмоток допоміжного генератора або трансформатора з напругою, що неперевищує половини напруги на її виводах. Форсовочний випрямляч призначається для форсування збудження і підключається до повних напруг допоміжного генератора або трансформатора. В нормальних режимах він практично не діє. Застосування двох випрямлячів забезпечує необхідні швидкість наростання напруги ротора п кратність форсування збудження.

На рис. 1.25 приведені криві миттєвих значень фазних напруг на вентилях робочого форсуючого випрямлячів і напруг u_в ротора генератора в характерних режимах роботи збудника: в режимах номінального збудження, форсування і гасіння поля генератора. При номінальному збудженні кут включення вентилів робочого випрямляча (відлічуваний при трифазній схемі від значення для фази А) складає приблизно . При цьому кут виключення вентилів форсуючої групи близько до найбільшого відповідного режиму випрямлення куту . Формувальний випрямляч створить не більше 10%. номінального струму ротора генератора. Складна крива напруги u_в ротора визначається комутацією струму з вентиля випереджаючої фази на вентиль відстаючої фази (кут комутації) і переходом струму з вентиля робочого випрямляча на вентиль форсуючого при куті .

В режимі форсування збудження пристроєм релейного управління збудженням встановлюються кути включення . Обидва випрямлячі переходять в режим найбільшого випрямленого струму. Проте практично працює тільки форсуючий

Рисунок 1.24 - Схема тиристорного незалежного збудження синхронного генератора

випрямляч, оскільки вентилі робочого випрямляча закриваються збоку випрямленого струму більш високою випрямленою напругою форсуючого випрямляча.

Зниження збудження генератора стається при переводі випрямлячів в інверторний режим роботи, наступаючий при (рис. 1.25,в). При цьому середнє значення напруги U_в ротора міняє знак і протидіє проходженню струму ротора I_в (рис. 1.25,г). Струм ротора, затухаючи, циркулює через вентилі робочого випрямляча, оскільки протидіючі йому напруги на вентилях робочого випрямляча менше ніж на вентилях форсуючого. Для прискорення процесу зменшення збудження генератора з самозбудженням встановлюється автомат гасіння поля. На схемі рис. 1.24 показаний контакт КМ1 автоматичного пристрою самосинхронізації генератора. Збудник допоміжного генератора GEA виконується на одному тиристорному випрямлячі що керується від автоматичного регулятора AV напруги пропорційного типу. На схемі показаний діодний випрямляч VS і контакт КМ2 пристрою початкового збудження допоміжного генератора, що живиться від трансформатора власних потреб.

Управління збудником виконується шляхом зміни кута включення тиристорів. Для чіткої фіксації кута включення використовуються імпульси управляючого струму i_y тиристора. Регулююча дія автоматичного регулятора збудження звичайно є тим, що змінюється по значенню і знаку постійна напруга U_рег. Перетворення напруги регулятора збудження

Рисунок 1.25 - Графіки напруги на роторі синхронного генератора: а - в нормальному режимі роботи; б - при форсуванні збудження; в - при зменшенні збудження; г - зміни середніх значень напруги і струму ротора при зменшенні збудження

і напруги U_y ручного управління збудником в кут (фазу імпульсу струму i_y) виконується пристроєм (схемою) управління СУ (див. рис. 1.24).

На рис. 1.26,а, би приведена спрощена структурна схема і графіки, що пояснюють дію однієї з найбільш досконалих і швидкодійних схем управління тиристорним збудником. Перетворення напруги постійного струму у фазу імпульсів здійснюється шляхом порівняння (елементом ЕС) напруги U_peг+ U_у з миттєвим значенням синусоїдальної напруги u в інтервалі часу між позитивною і негативною його амплітудами. Для чіткості фіксації початку відліку кута і для забезпечення формування імпульсів управління при |U_peг+ U_у|>|U_m|(з граничними фазами і ) на амплітуду накладаються синхронізуючі імпульси u_i.

Синусоїдальність напруги за наявності гармонік в напрузі генератора U_г і необхідний зсув по фазі забезпечується частотними фільтрами ZF, а отримання синхронізуючих імпульсів — відповідними елементами ЕІ. Рівність напруг U_peг+ U_у та u фіксується нуль-індикатором ЕА релейної дії. Момент появи напруги u_НИ на його виході відповідає фазі а імпульсів струму і_у управління тиристорами. Вони формуються елементом формування імпульсів F, що містить чекаючий мультивібратор (одновібратор), що запускається короткочасними

Рисунок 1.26 - Ілюстрації перетворення напруги постійного струму, що змінюється у фазу імпульсів струмів управління тиристорами збудника:

а - структурна схема; б - графіки; в - залежність кута від напруги; г - характеристика збудника

з крутим фронтом імпульсами u_д напруги диференційного елемента D, та імпульсний підсилювач.

Схема управління одним, наприклад робочим, випрямлячем містить шість ланцюгів, що формують імпульси управління шістьма вентилями випрямляча. Імпульсні багатообмоткові трансформатори підсилювачів кожного ланцюга забезпечують необхідне, відповідно кількості тиристорів в кожному вентилі, число імпульсів струму і_у.

При розглянутому перетворенні кут включення тиристорів є арккосинусною функцією напруг U_peг+ U_у (рис. 1.26,в). При індуктивно-активному навантаженні, яким є ланцюг ротора генератора (Хр, Rp), керований випрямляч працює при кутах включення до в режимі безперервного струму і середнє значення струму ротора є косинусоїдальною функцією кута . Тому у вказаному діапазоні кутів включення характеристика управління збудженням практично лінійна.

При великих кутах керований випрямляч переходить в режим переривистого струму ротора у вигляді імпульсів тривалістю , рад. Середнє значення струму ротора визначається залежністю (рис. 1.26,г), де струм ротора, зумовлений робочим випрямлячем при =0.

Форсуючий випрямляч переводиться відразу з режиму найменшого в режим найбільшого випрямленого струму пристроєм релейної форсування збудження..