這種勵磁方式的原理接線,交流勵磁機人為端電壓恒定的交流勵磁機,其輸出電流經過可控矽整流後,供給主機勵磁。借助改變可控矽的控製角以實現主機勵磁調節。為使交流主勵磁機上端電、,壓恒定,人是主勵磁機1的勵磁繞組,的勵磁由副勵磁機經整流後供給(圖中未畫出),副勵磁機可采用永磁式交流發電機和整流裝置構成,采用自勵恒壓方式的副勵磁機,此外繞組電源也可以取自主勵磁機端,采用自勵恒壓的調壓方式以保持端電壓恒定。
由於這種勵磁方式中的之直接控製主可控睡足作用於發電機的勵磁回路,勵磁調節不經交流勵磁機,並且采用電子線路的勵磁調節器及可控矽整流裝置,其時間常數可忽略不計。勵磁方式相比,其勵磁調節的快速性較好。但是這種勵磁方式要求勵磁機的容量要大些。
綜合以上所述,整流裝置靜止的勵磁方式,同步發電機的勵磁電流必須輸入到轉子繞組。對於大型機組轉子電流約為3000~7000,要在轉子滑環中流過如此大的電流,滑環數目就需要很多,為了防止個別滑環過載發熱,則要求各個滑環能均承擔同樣大冷的電流,隻有這樣才不致使個別滑環過熱受損,所以在運行中,巡視與維護轉子滑環的工作量是很繁重的。為了提高勵磁係統的可靠性,除掉轉子滑環這一薄弱環節,從而要求對無刷勵磁係統進行研究。
交流勵磁機和旋轉二極管供電的勵磁方式
圖為這種無刷勵磁方式的原理接線圖。圖中主勵磁機人采用旋轉電樞式結構的交流發電機。這種發電機與普通交流發電機的工作原理沒有什麼區別,隻是它將交流發電機的交流(電樞)繞組與勵磁繞組的安裝位置互換,即把勵磁繞組裝在定子上,交流繞組安裝在轉子上,矽整流器也裝在同一旋轉軸上。整流後的勵磁電流通過空心軸直接引入到發電機廠的勵磁繞組廠回路。副勵磁機是一台永磁式中頻交流發電機。這樣,主勵磁機的勵磁繞組和副勵磁機的勵磁、交流繞組都是靜止的。主勵磁機尤的交流繞組和發電機屍的勵磁繞組則都是與主軸同軸旋轉的。它們互相之間的聯係,就不需要經過任何炭刷與滑環等轉動接觸元件,這就實現了無刷勵磁。
靜止的勵磁機勵磁繞組便於2YJ裝置實現對勵磁機輸出電流的控製,以保證發電機的端電壓不變,當然也可以采用有自動恒壓元件的感應子式中頻交流發電機作為副勵磁機等其它方案。這與的原理大同小異,故不再贅述。
這種勵磁方式的勵磁響應速度與圖所示的勵磁方式相當,也是較慢的,為了提高勵磁響應速度采用可控矽整流元件來代替矽二極管整流元件的辦法。
交流勵磁機與旋轉可控矽供電的勵磁方式
這一勵磁方式的原理接線如圖所示。交流勵磁機的勵磁功率由中頻副勵磁機供給,交流勵磁機的端電壓保持恒定。虛線框中的可控矽是旋轉的,而勵磁調節器2YJ是靜止的。它輸出的控製可控矽的控製信號可通過旋轉變壓器或其它方式如光的耦合方式等,傳遞到旋轉可控矽上,以控製可控矽控製角的大小,調節勵磁機送至轉子繞組的勵磁電流,達到維持發電機電壓恒定的目的。雖然這種勵磁方式響應速度快,還具有無刷的優點,是一種理想的勵磁方式,但這種勵磁方式卻存在著轉子電壓和電流監測、轉子勵磁繞組絕緣監察、旋轉整流設備保護以及不能引入轉子電;反饋量等困難問題,所以目前還處於試驗階段。
三、由靜止電源的磁方式
這類勵磁方式的勵磁電源取自同步發電機自身(或電力係統自身),亦稱為自勵式勵磁方式。該勵磁方式由勵磁變壓器、串聯勵磁變壓器、功率電流互感器及矽整流器(可控的或不可控的)等靜止設備組成。由於取消了轉動的同軸勵磁機,無轉動部分,屬全靜態勵磁係統。這類勵磁係統目前采用較多的有靜止勵磁方式等。靜止勵磁方式是自勵式、方式中接線最簡單的一種。其原理。發電機的勵磁由在機端的勵磁變壓器乙8經可控矽整流後供給,各種運行情況下,由自動勵磁調節器之了的控製角來實現勵磁調節。正常運行時,這種方式的性能良好,但是,當機端或近處發生短路,特別是三相路時,勵磁電源電壓將嚴重下條,甚至消失,影響強勵;另外,短路電流衰減迅速,帶時限的繼電保護可能拒絕動作。這都是該係統的弱點。
電壓嚴重下降財,勵磁係統仍能正常工作,調節器中應裝設不受端電壓影響的電裝置或低電壓觸發裝置。係統必須采取適當的後備保護措施,以特征能可靠地切除在電網近端發生的短路故障。
此外,與此相似的勵磁方式還有串聯方式和並聯等等。在此不列舉了。
第三節同步發電機的繼電強行勵磁
電力係統發生短路故障,會引起有關發電機的端電壓劇烈下降,此時,如能使發電機的勵磁迅速提高到頂值,將有助於電網穩定運行,可延緩短路電流的衰減,提高繼電保護動作的靈敏度,縮短保護動作時間,從而縮短故障切除後係統電壓恢複時間,有助於用戶異步電動機的自啟動。因此,當發電機電壓劇烈下降時,將勵磁迅速增到的番施,對電力係統穩定運行具有重要意義,通常將這一措施稱為強行勵磁,簡稱強勵。
一、繼電強行勵磁
用閉合有關繼電器觸點的方法,使勵磁機的端電壓以最快的速度升高到頂值,稱為繼電強行勵磁。其原理接線,當發電機外部發生短路時,斷路器仍處於合閘狀態,其輔助常開觸點,發電機電壓下降,當下降到強勵裝置整定動作值時,低電壓繼電器或稱強勵繼電器同時起動,其常閉觸點同時閉合,使中間繼電器的常開觸點閉合,於是負電源經的輔助觸點的常開觸點、信號繼電器線圈、掏成通路,啟動強勵接觸器觸頭閉合,磁場變阻器及(串聯在勵磁機的勵磁回路中)被短接,回路中的電阻突然減至最小,給發電機強行勵磁。
圖中及是勵磁回路中必須串接的固定電阻,以防在強勵裝置動作後,勵磁機產生過電壓。其阻值大小由製造廠規定。為防止電壓互感器二次側熔斷器熔絲熔斷財,引起強勵裝置誤動作,接線圖中采用兩隻低電壓繼電器,分別去啟動中間繼電器,用兩隻中間繼電器的常開觸點相互串聯的方式去啟動強勵接觸器。為監視二次側熔斷器熔絲的完好性,接線圖中兩隻中間繼電器的兩對常開、常閉觸點按不對應原則相互串聯。當某一台7孖的熔絲熔斷後,使一個中間繼電器的常開觸點和另一個中間繼電器的常閉觸點構成通路,而發出熔絲熔斷故障信號。顯然,若兩台的器熔絲熔斷,則強勵裝置將會誤動作,但這種情況的發生是罕見的,故不予考慮。串聯在回路中的信號繼電器,是用來監視強勵裝置動作的,以便及時向值班人員報警。強勵接觸器回路中,串聯接入了發電機斷路器和開關,兩者的輔助觸頭起閉鎖作用,用以保證發電機在起動過程中(尚未與係統並列)或事故跳閘後以及滅磁:過程中不致發生強勵裝置誤動。