Il primo sistema di eccitazione è stato sviluppato nel 1971 da Kinte Industrial Co.Ltd. Alcuni dei sistemi di eccitazione e dei fornitori di eccitatori sono Superfici acustiche, Spincore Technologies, Mitsubishi Electric Power Products, DirectMed Parts, Basler Electric Co., ecc. Questo sistema è utilizzato per fornire alimentazione CC o CC alle macchine sincrone. Eccitatori cc, eccitatori ca, circuiti di rilevamento o elaborazione del segnale, elettronici amplificatori , raddrizzatori e circuiti di retroazione di stabilizzazione del sistema di eccitazione sono gli elementi di base dei diversi sistemi di eccitazione. In questo articolo vengono spiegati i diversi tipi di sistemi di eccitazione, elementi, vantaggi e svantaggi.
Cos'è un sistema di eccitazione?
Definizione: Il sistema che fornisce CC all'avvolgimento di campo della macchina sincrona per eseguire le funzioni di protezione e controllo del sistema di alimentazione. Questo sistema è composto da eccitatore, PSS (Power System Stabilizer), AVR (Automatic Voltage Regulator), unità di elaborazione ed elementi di misurazione. La corrente fornita da questo sistema è corrente di eccitazione. Questi valori di ingresso del sistema sono ottenuti utilizzando gli elementi di misura, poiché l'avvolgimento di campo dell'eccitatore del generatore è la fonte di energia elettrica e il circuito del regolatore di tensione autonomo esegue il controllo della corrente dell'eccitatore, lo stabilizzatore PSS viene utilizzato per produrre segnali aggiuntivi nel circuito di controllo.
Tipi di sistema di eccitazione
La classificazione del sistema di eccitazione è mostrata nella figura sottostante.
tipi di eccitazione
Sistema di eccitazione CC
Il sistema DC (corrente continua) è costituito da due tipi di eccitatori: l'eccitatore principale e l'eccitatore pilota. L'uscita dell'eccitatore viene regolata dal regolatore automatico di tensione per controllare il alternatore tensione del terminale di uscita. Attraverso l'avvolgimento di campo, il resistore di scarica di campo è collegato quando l'interruttore di campo è aperto. Questi due eccitatori nel sistema a corrente continua possono essere azionati dal motore o dall'albero principale. La tensione nominale dell'eccitatore principale è di circa 400 V. La figura del sistema CC è mostrata di seguito.
eccitazione cc
Vantaggi
I vantaggi del sistema DC sono
- Più affidabile
- Dimensioni compatte
Svantaggi
Gli svantaggi del sistema DC sono
- Taglia larga
- La regolazione della tensione era complessa
- Risposta molto lenta
Sistema di eccitazione CA.
Il sistema AC (corrente alternata) è costituito da un ponte raddrizzatore a tiristori e da un alternatore collegati direttamente all'albero principale. L'eccitatore principale in un sistema a corrente alternata può essere eccitato separato o autoeccitato. Questo sistema è classificato in due tipi: sistema a rotore o sistema a tiristori rotanti. La classificazione del sistema CA è mostrata nella figura seguente.
classificazione-di-eccitazione
Sistema a tiristori rotanti
La figura del tiristore rotante o del sistema rotore è mostrata di seguito. La parte rotante di questo è costituita dal campo dell'alternatore raddrizzatore , un circuito raddrizzatore, alimentatore e un eccitatore a corrente alternata o eccitatore CA. Il segnale di attivazione controllato è generato dall'alimentatore e dal controllo del raddrizzatore.
tipo a tiristori rotanti
Vantaggi
I vantaggi del sistema a tiristori rotanti sono
- Risposta veloce
- Semplice
- Basso costo
Svantaggi
Lo svantaggio principale è che il tasso di risposta del tiristore è molto basso
Sistema senza spazzole
Lo statore e il rotore sono i componenti principali del sistema di alternatori brushless. Il corpo dello statore è costituito dallo statore principale e da uno statore dell'eccitatore. Analogamente, il gruppo rotore è costituito dal rotore principale e dal rotore dell'eccitatore insieme a un gruppo raddrizzatore a ponte montato su una piastra attaccata al rotore.
Lo statore dell'eccitatore ha un magnetismo residuo quando il rotore inizia a ruotare. L'uscita CA (corrente alternata) viene generata nelle bobine del rotore dell'eccitatore e questa uscita viene fatta passare attraverso un raddrizzatore a ponte. L'uscita passata attraverso un raddrizzatore a ponte viene convertita in CC (corrente continua) e fornita al rotore principale. Il rotore principale in movimento genera AC nelle bobine del rotore principale stazionarie.
L'eccitatore gioca un ruolo chiave nel controllo della potenza dell'alternatore. La corrente di magnetizzazione CC fornita al rotore, che è il campo dell'alternatore principale, quindi se aumentiamo o diminuiamo la quantità di corrente alle bobine di campo dell'eccitatore stazionario, l'uscita dell'alternatore principale può essere variata. Il sistema brushless è mostrato nella figura sottostante.
tipo senza spazzole
Al generatore sincrono, il sistema brushless fornisce corrente di campo senza utilizzare lo slip ring e le spazzole di carbone. Il sistema di eccitazione brushless accoppiato con un albero rotore con 16 PMG (Permanent Magnet Exciter) e un eccitatore principale trifase con un raddrizzatore a diodi di silicio. L'eccitatore a magneti permanenti produce 400 Hz, 220 V AC.
L'albero del rotore principale dell'alternatore è accoppiato al circuito dell'eccitatore senza spazzole senza spazzole, senza anelli di contatto e attraverso i cavi del rotore. L'uscita principale dell'eccitatore è collegata al ponte SCR nell'albero hallow mentre l'eccitatore a magneti permanenti e l'eccitatore principale sono collegati all'albero pieno.
Vantaggi
I vantaggi del sistema brushless sono
- L'affidabilità è eccellente
- La flessibilità operativa è buona
- Le risposte del sistema sono buone
- Non c'è contatto mobile nel sistema brushless, quindi la manutenzione è bassa
Svantaggi
Gli svantaggi del sistema brushless sono
- La risposta è lenta
- Non vi è alcuna diseccitazione rapida
Sistema statico
Questo sistema è costituito da trasformatori raddrizzatori, stadio di uscita SCR, avviamento dell'eccitazione e apparecchiature di scarica di campo, regolatori e circuiti di controllo operativo. In questo sistema, non c'è parte rotante, quindi non ci sono perdite di vento e nessuna perdita di rotazione. In questo sistema, l'uscita trifase dell'alternatore principale viene trasferita al trasformatore riduttore e il sistema è più economico in un piccolo alternatore inferiore a 500 MVA. Il sistema statico è mostrato nella figura sottostante.
sistema di eccitazione statica
Vantaggi
I vantaggi del sistema statico sono
- L'affidabilità è un bene
- La flessibilità operativa è molto buona
- Le risposte del sistema sono eccellenti
- Di piccole dimensioni
- Bassa perdita
- Semplice
- Alte prestazioni
Svantaggi
I principali svantaggi del sistema statico sono che richiede un anello di contatto e una spazzola
Elementi e segnali del sistema di eccitazione
Lo schema a blocchi generale per il sistema di controllo della macchina sincrona è mostrato nella figura seguente. La figura è composta da cinque blocchi: blocco elementi di controllo, blocco eccitatore, trasduttore di tensione terminale e compensatore di carico, macchina sincrona e sistema di alimentazione, stabilizzatore del sistema di alimentazione e controllo supplementare discontinuo dell'eccitazione.
schema-a-blocchi-del-sistema-di-controllo-macchina-sincrono
Dove EFD è il sincrono tensione di campo della macchina o tensione di uscita dell'eccitatore, corrente di campo della macchina sincrona IFD o è la corrente di uscita dell'eccitatore, IT è il fasore di corrente del terminale della macchina sincrona, VC è l'uscita del trasduttore di tensione del terminale, VOEL è l'uscita del limitatore di sovraeccitazione, VR è l'uscita del regolatore di tensione , VS è l'uscita dello stabilizzatore del sistema di alimentazione, VSI è l'ingresso dello stabilizzatore del sistema di alimentazione, VREF è la tensione di riferimento del regolatore di tensione e VUEL è l'uscita del limitatore di sottoeccitazione.
Domande frequenti
1). Qual è la tensione di eccitazione?
È una quantità di tensione richiesta per eccitare la bobina di campo e la tensione varia in base al controllo del raddrizzatore. La tensione alternata e la tensione continua sono i due tipi di tensione di eccitazione.
2). Perché la corrente continua viene utilizzata per l'eccitazione?
La corrente elettrica viene prodotta solo quando il filo ruota in un campo magnetico costante ottenuto dalla sola tensione di corrente continua (CC), quindi la tensione CC viene applicata a una bobina per ottenere il campo magnetico costante.
3). Perché i generatori hanno bisogno di eccitazione?
L'eccitazione è necessaria affinché il generatore crei un campo magnetico e fornisca un campo magnetico rotante costante o fisso o stazionario.
4). Cosa succede quando i generatori perdono l'eccitazione?
La corrente del rotore diminuisce quando il generatore perde l'eccitazione e per la costante di tempo di campo decade anche la tensione di campo.
5). Perché abbiamo bisogno di un sistema di eccitazione per alternatori?
Questo sistema è necessario affinché un alternatore controlli la tensione e la potenza reattiva dell'alternatore o del generatore sincrono.
In questo articolo, il diversi tipi di sistemi di eccitazione , i vantaggi e gli svantaggi del sistema vengono discussi. Ecco una domanda per te: qual è l'eccitatore pilota nel sistema di eccitazione cc?
