El sistema d’excitació d’un generador és un dels sistemes més crucials d’un generador i tot el sistema d’energia, i sovint es coneix com el cor del generador. Avui, proporcionarem una explicació completa i detallada de tres aspectes: principi, mode de treball i funció.
I. Principi bàsic
Concepte bàsic: l’electricitat genera magnetisme i el magnetisme genera electricitat.
2. La base de la generació d’energia: el generador funciona basat en la llei de la inducció electromagnètica de Faraday - Un conductor tancat que es desplaça a través d’un camp magnètic i tallant les línies magnètiques de força generarà un corrent elèctric.
3. Font del camp magnètic: cal un camp magnètic fort. Aquest camp magnètic es genera per un bobinat d’excitació (és a dir, el bobinat del rotor) que porta corrent directe. Aquest corrent directe es coneix com a corrent d’excitació.
. Clau per controlar: Ajustant la magnitud del corrent d’excitació, es pot controlar la força del camp magnètic, determinant així la sortida de tensió pel generador i la quantitat de potència reactiva que genera.
Augmenta el corrent d’excitació → Enforteix el camp magnètic → Augmenta el potencial elèctric dins del generador → tendeix a augmentar la tensió i produir una potència reactiva més inductiva.
Reducció del corrent d’excitació → debilitant el camp magnètic → disminució del potencial elèctric dins del generador → tendència a baixar la tensió, produint menys potència reactiva inductiva (fins i tot absorbint la potència reactiva).
Per tant, la tasca fonamental del sistema d’excitació és proporcionar un corrent d’excitació de corrent directe controlable per al rotor del generador.
II. Mètode de treball (composició i procés del sistema)
1. El sistema d'excitació modern adopta principalment el sistema estàtic - excitat. El diagrama de flux de principis de treball es mostra de la manera següent:
2. Els components bàsics implicats en el procés anterior i les seves funcions són els següents:
1) Transformador d’excitació: rep energia des de l’extrem de la màquina, servint les funcions de reducció de tensió i aïllament elèctric, protegint així els equips de tensió baix - com el pont del rectificador.
2) Pont del rectificador de Thyristor: converteix el corrent altern en el corrent directe controlable. Si canvieu l'angle de disparador, es pot ajustar la magnitud de la tensió de sortida de corrent directe, controlant amb precisió el corrent d'excitació.
3) Regulador de tensió automàtica (AVR): el cervell del sistema. Supervisa contínuament la tensió del terminal del generador i la compara amb un valor establert. Un cop detectada una desviació (com ara una disminució de la tensió a causa d’un augment de la càrrega), emet immediatament una instrucció per canviar l’angle desencadenant dels tiristors, augmentar el corrent d’excitació i tornar el voltatge al valor establert. Es tracta d’una velocitat alta -, tancada contínua - procés de control de bucle.
4) Dispositiu de protecció sobre sobretensió de la supressió de magnetització i sobre sobretensió del rotor: el tutor del sistema.
5) Eliminació de la magnetització: en cas de falles internes o d’aturada del generador, cal eliminar de forma ràpida i segura el camp magnètic del rotor. Això s’aconsegueix transferint l’energia magnètica a la resistència d’eliminació de la magnetització per a la dissipació, i és la mesura més eficaç per protegir el generador.
6) Protecció de sobretensió: Eviteu danys a l’aïllament al circuit del rotor causat per les sobretensions del sistema, el funcionament asíncron, etc., que pot generar tensions elevades.
Altres mètodes: a més del sistema excitat de Self Self -, també hi ha la excitació tradicional però encara en ús del sistema excitat per separat (que funciona amb una màquina d’excitació independent) i el sistema d’excitació sense escombretes (que utilitza díodes rotatius per a la rectificació i no requereix pinzells de carboni ni anells de relliscament).
Iii. Funcions principals
El sistema d’excitació és molt més que proporcionar corrent directe. També realitza altres funcions importants:
1. Control i regulació de tensió
Aquesta és la funció més fonamental. Mitjançant la regulació automàtica d’AVR, la tensió al terminal del generador es manté a nivell nominal, garantint la qualitat de l’energia elèctrica i no afectada pels canvis de càrrega.
2. Control i distribució de la potència reactiva
Quan funciona en mode de connexió de quadrícula, l’ajust del corrent d’excitació pot controlar la potència reactiva enviada o absorbida pel generador a la xarxa.
Excitació augmentant: sortida de potència reactiva inductiva a la xarxa per suportar la tensió de la xarxa.
Desmagnetització: Reduir la sortida de potència reactiva, o fins i tot absorbir la potència reactiva inductiva de la xarxa (operació asimètrica) per reduir la tensió del sistema excessivament elevada.
Això és crucial per mantenir l'estabilitat de la tensió i l'equilibri de potència reactiva de la xarxa.
3. Millora de l’estabilitat del funcionament paral·lel dels generadors síncrons
Estabilitat estàtica: un sistema d’excitació potent i sensible (com ara l’ús d’estabilitzadors del sistema PSS Power) pot suprimir eficaçment les petites oscil·lacions del sistema i augmentar el límit de potència de les línies de transmissió.
Estabilitat transitòria: Quan es produeix una falla greu com un curtcircuit a la xarxa, la tensió baixa bruscament.
El sistema d’excitació realitzarà una excitació forçada, augmentant immediatament la tensió d’excitació al seu valor màxim, injectant una gran quantitat de potència reactiva al sistema, ajudant a restaurar la tensió de la graella i evitar que el generador perdi la sincronització.
4. Funció de protecció
Mitjançant la interrupció de la magnetització i la protecció sobre sobretensió, es garanteix la seguretat del cos del rotor del generador.
Iv. Sumari
1. Principi: Controleu el corrent d’excitació per regular la força del camp magnètic i, finalment, ajusteu la tensió de sortida i la potència reactiva del generador.
2. Mode de treball: normalment adopta un sistema excitat de self -: impulsat pel transformador d’excitació, rectificat per tiristors i controlat automàticament per AVR per aconseguir una regulació precisa i ràpida.
3. Funcions
1) Regulació de tensió: Mantenir l'estabilitat de la tensió.
2) Reglament de potència reactiva: controleu el flux de potència reactiu a la xarxa elèctrica.
3) Manteniment d’estabilitat: milloreu l’estabilitat estàtica i transitòria del sistema.
4) Protecció contra la seguretat: extinció de magnetització i protecció sobre sobretensió.
Es pot dir que sense un sistema d’excitació de rendiment alt -, els generadors síncrons grans moderns no podrien estar connectats de manera fiable i estable a la xarxa elèctrica i no podríem gaudir de qualitat - i electricitat altament fiable.