El primer sistema d’excitació va ser desenvolupat el 1971 per Kinte Industrial Co. Ltd. Alguns dels sistemes d’excitació i proveïdors d’excitadors són superfícies acústiques, Spincore Technologies, Mitsubishi Electric Power Products, DirectMed Parts, Basler Electric Co., etc. Aquest sistema s’utilitza per proporcionar subministrament de CC o CC a les màquines síncrones. Els excitadors de corrent continu, els excitadors de corrent altern, els circuits de detecció o processament de senyal, electrònics amplificadors , els rectificadors i els circuits de retroalimentació d’estabilització del sistema d’excitació són els elements bàsics dels diferents sistemes d’excitació. En aquest article s’expliquen els diferents tipus de sistemes d’excitació, elements, avantatges i desavantatges.
Què és un sistema d'excitació?
Definició: El sistema que proporciona CC al bobinatge de camp de la màquina síncrona per realitzar funcions de protecció i control del sistema d’energia. Aquest sistema està format per excitador, PSS (Power System Stabilizer), AVR (Automatic Voltage Regulator), unitat de processament i elements de mesura. El corrent proporcionat per aquest sistema és el corrent d’excitació. Els valors d’entrada d’aquest sistema s’obtenen utilitzant els elements de mesura, ja que l’enrotllament de camp de l’excitador del generador és la font d’energia elèctrica i el circuit regulador de tensió autònom realitza el control del corrent de l’excitador, l’estabilitzador PSS s’utilitza per produir senyals addicionals al bucle de control.
Tipus de sistema d’excitació
La classificació del sistema d’excitació es mostra a la figura següent.
tipus d’excitació
Sistema d'excitació de CC
El sistema de corrent continu (CC) consisteix en dos tipus d'excitadors: són excitador principal i excitador pilot. El regulador automàtic de voltatge ajusta la sortida de l'excitador per controlar el alternador tensió del terminal de sortida. A través del bobinatge de camp, la resistència de descàrrega de camp es connecta quan l’interruptor de camp està obert. Aquests dos excitadors del sistema de corrent continu poden ser accionats tant pel motor com per l’eix principal. La tensió principal de l'excitador principal és d'aproximadament 400 V. La figura del sistema CC es mostra a continuació.
excitació dc
Avantatges
Els avantatges del sistema de corrent continu són
- Més fiable
- De mida compacta
Desavantatges
Els desavantatges del sistema de corrent continu són
- Mida gran
- La regulació de la tensió era complexa
- Resposta molt lenta
Sistema d'excitació AC
El sistema de corrent altern (AC) consisteix en un pont rectificador de tiristor i un alternador que es connecten directament a l’eix principal. L'excitant principal d'un sistema de corrent altern és separat excitat o autoexcitat. Aquest sistema es classifica en dos tipus: sistema rotor o sistema tiristor rotatiu. La classificació del sistema de corrent altern es mostra a la figura següent.
classificació-d’ac-excitació
Sistema de tiristor giratori
A continuació es mostra la figura del sistema de rotor o tiristor. La part rotativa d’aquest consisteix en un camp alternador rectificador , un circuit rectificador, font d'alimentació i un excitador de corrent altern o excitador de corrent altern. El senyal d’activació controlat es genera mitjançant el control de la font d’alimentació i del rectificador.
de tipus tiristor rotatiu
Avantatges
Els avantatges del sistema de tiristor rotatiu són
- Resposta ràpida
- simple
- Baix cost
Desavantatges
El principal desavantatge és que la taxa de resposta del tiristor és molt baixa
Sistema sense escombretes
L’estator i el rotor són els components principals del sistema d’alternador sense escombretes. El cos de l’estator consta de l’estator principal i un estator excitador de manera similar, el conjunt del rotor consisteix en el rotor principal i el rotor excitador juntament amb un conjunt de rectificador de pont muntat en una placa que s’adjunta al rotor.
L’estator excitador té un magnetisme residual quan el rotor comença a girar la sortida de CA (corrent altern) que es genera a les bobines del rotor excitador i aquesta sortida es fa passar per un rectificador de pont. La sortida que passa a través d’un rectificador pont es converteix en corrent continu (CC) i es dóna al rotor principal. El rotor principal en moviment genera CA a les bobines estacionàries del rotor principal.
L’excitador té un paper clau en el control de la sortida de l’alternador. El corrent d’imantació de CC subministrat al rotor, que és el camp de l’alternador principal, per tant, si augmentem o disminuïm la quantitat de corrent a les bobines de camp excitador estacionari, la sortida de l’alternador principal es pot variar. El sistema sense escombretes es mostra a la figura següent.
de tipus sense pinzell
Al generador síncron, el sistema sense escombretes proporciona corrent de camp sense utilitzar l’anell lliscant i els raspalls de carboni. El sistema excitador sense escombretes unit a un eix de rotor amb 16 PMG (excitador d'imant permanent) i un excitador principal trifàsic amb un rectificador de díode de silici. L’excitador d’imants permanents produeix una alimentació de 400 Hz i 220 V CA.
L'eix del rotor principal de l'alternador acoblat al circuit excitador sense escombretes sense escombretes, sense anells de lliscament i a través dels cables del rotor. La sortida principal de l’excitador està connectada al pont SCR de l’eix reduït, mentre que l’excitador d’imants permanents i l’excitador principal estan connectats a l’eix sòlid.
Avantatges
Els avantatges del sistema brushless són
- La fiabilitat és excel·lent
- La flexibilitat de funcionament és bona
- Les respostes del sistema són bones
- No hi ha cap contacte mòbil al sistema sense escombretes, de manera que el manteniment és baix
Desavantatges
Els desavantatges del sistema sense escombretes són
- La resposta és lenta
- No hi ha una desexcitació ràpida
Sistema estàtic
Aquest sistema consta de transformadors rectificadors, etapa de sortida SCR, equip d’inici d’excitació i descàrrega de camp, i circuits de regulació i control operacional. En aquest sistema, no hi ha cap part giratòria, de manera que no hi ha pèrdues per vent i pèrdues per rotació. En aquest sistema, la sortida trifàsica de l’alternador principal es transfereix al transformador de baixada i el sistema és més barat en alternadors petits de menys de 500 MVA. El sistema estàtic es mostra a la figura següent.
sistema-excitació estàtica
Avantatges
Els avantatges del sistema estàtic són
- La fiabilitat és bona
- La flexibilitat de funcionament és molt bona
- Les respostes del sistema són excel·lents
- De mida petita
- Pèrdua baixa
- simple
- Gran actuació
Desavantatges
Els principals desavantatges del sistema estàtic són que requereix un anell lliscant i un raspall
Elements i senyals d’excitació del sistema
El diagrama de blocs general del sistema de control de la màquina síncrona es mostra a la figura següent. La figura es compon de cinc blocs: són blocs d’elements de control, bloc excitador, transductor de tensió terminal i compensador de càrrega, màquina síncrona i sistema d’alimentació, estabilitzador del sistema d’alimentació i control d’excitació discontinu suplementari.
diagrama de blocs del sistema de control de la màquina síncrona
On és EFD síncrona tensió de camp de la màquina o tensió de sortida de l’excitador, corrent de camp de la màquina síncrona IFD o és el corrent de sortida de l’excitador, IT és el fasor de corrent del terminal de la màquina síncrona, VC és la sortida del transductor de tensió del terminal, VOEL és la sortida del limitador de sobreexcitació, VR és la sortida del regulador de voltatge , VS és la sortida d'estabilitzador del sistema de potència, VSI és l'entrada d'estabilitzador del sistema de potència, VREF és el voltatge de referència del regulador de voltatge i VUEL és la sortida del limitador d'excitació.
Preguntes freqüents
1). Quin és el voltatge d'excitació?
És una quantitat de tensió necessària per excitar la bobina de camp i la tensió varia segons el control del rectificador. La tensió alterna i la tensió directa són els dos tipus de tensió d’excitació.
2). Per què s’utilitza DC per excitar-se?
El corrent elèctric només es produeix quan el fil gira en un camp magnètic constant obtingut només per tensió de corrent continu (CC), de manera que s’aplica tensió de corrent continu a una bobina per obtenir el camp magnètic constant.
3). Per què els generadors necessiten excitació?
L’excitació és necessària perquè el generador creï un camp magnètic i proporcioni un camp magnètic rotatiu constant o fix o fix.
4). Què passa quan els generadors perden l'excitació?
El corrent del rotor disminueix quan l'excitació de la pèrdua del generador i per la constant de temps de camp disminueix també la tensió de camp.
5). Per què necessitem un sistema d’excitació per a alternadors?
Aquest sistema és necessari perquè un alternador controli la tensió i la potència reactiva de l’alternador o generador síncron.
En aquest article, el diferents tipus de sistemes d’excitació , es discuteixen els avantatges i els desavantatges del sistema. Aquí teniu una pregunta sobre quin és l'excitador pilot del sistema d'excitació de CC?
