Что такое тиристорные возбудители и для чего они нужны. Тиристорный возбудитель синхронного двигателя.

Полупроводниковая технология постоянно развивается и совершенствуется. За десятилетия появились новые типы тиристоров, которые отличаются друг от друга по некоторым параметрам.

Содержание

Статические тиристорные системы возбуждения генераторов до 12,5 МВт

Статические тиристорные системы возбуждения DExS.GEN предназначены для питания обмотки возбуждения малых электростанций (до 12,5 МВт) автоматически регулируемым током во всех режимах работы. Он выполняет функции управления, защиты и индикации режимов работы системы возбуждения.

Системы возбуждения DExS.GEN — это тиристорные устройства возбуждения с прямым цифровым управлением, изготовленные на современной компонентной основе. Системы возбуждения соответствуют требованиям ГОСТ 21558-2000 и имеют развитые сервисные функции, облегчающие ввод в эксплуатацию и работу.

Конструкция системы возбуждения:

Конструктивно система возбуждения интегрирована в единый металлический шкаф с односторонним управлением, класс защиты IP22 (по запросу — IP31, IP54).

Шкаф системы возбуждения содержит:

Аппараты защиты силовых цепей;
Аппараты защиты цепей управления;
Микропроцессорный регулятор возбуждения (для двухканальных систем — два независимых регулятора возбуждения);
Тиристорный преобразователь (для систем с резервированием силовой части — два независимых тиристорных преобразователя);
Пусковые сопротивления с тиристорным ключом;
Цепи резервирования питания цепей управления;
Органы управления и индикации на передней двери шкафа.

Принцип действия трансформатора

Принцип работы трансформатора основан на явлении электромагнитной индукции. В качестве примера возьмем однофазный трансформатор с двумя обмотками. Источник переменного тока подключается к первичной обмотке. Этот ток проходит через обмотку и создает переменный магнитный поток Ф, который проходит через обмотки трансформатора и вызывает изменение ЭЭД. Поскольку обмотки имеют разное число витков, величина ЭЭД также различна.

Читайте также:Закон Ома — калькуляторы, формулы и методы расчета.

В повышающем трансивере вторичное напряжение больше первичного, а в понижающем трансивере вторичное напряжение больше первичного. Нагрузка подключается к вторичной обмотке, и под действием индуктированного магнитного потока возникает вторичный ток. Таким образом, трансформатор передает ток от первичной обмотки с напряжением U1 и током I1 к вторичной обмотке с током I2 и напряжением U2 с помощью магнитного потока.

Что такое тиристорные возбудители и для чего они нужны?

Что такое тиристорные возбудители для современных двигателей, как они работают и где используются? Типы тиристорных возбудителей и режимы их работы.

Электронные полевые контроллеры широко используются в промышленности. Они необходимы для питания и управления обмоткой возбудителя. Они предназначены для автоматического регулирования токов возбуждения при прямом или неактивном пуске от преобразователя частоты или от сети. Он обеспечивает стабильную работу в синхронном режиме и в режиме неисправности мощных синхронных двигателей. Преимуществами этих систем являются простота эксплуатации, компактность конструкции, интеграция с электронными регуляторами в автоматические системы управления, где параметры изменяются дистанционно. Ниже подробно описано, что такое тиристорные возбудители, к какому типу они относятся и как они работают.

Описание и схема установки
Режимы работы
Автоматический режим
Ручной режим управления
Аварийный режим
Какие бывают и где применяются

Описание и схема установки

Тиристорные возбудители экономичны, просты в эксплуатации и установке. Они сконструированы как независимый корпус.

Ниже приведена схема и описание электронного блока, управляемого тиристором, из которых видно, из чего состоит блок:

Дизайн устройства представляет собой:

Управляемый выпрямитель, обеспечивающий питанием обмотки возбуждения синхронного двигателя. Представляет блок тиристоров с системой импульсно-фазового управления.
Реактор, представляющий входной трансформатор.
Модуль гашения поля.
Система тестирования.
Блок измерения, контролирующий уровень тока на выходе напряжения возбудителя и тока статора.
Модуль защиты и блок сигнализации. Обеспечивает защиту индикации неисправности систем автоматического регулирования и диагностики.

Поставляется в сочетании с блоком релейного пускателя двигателя. Он имеет цифровую или аналоговую систему управления.

Тиристорный возбудитель позволяет:

Подать напряжение на обмотки возбуждения в нерабочем состоянии электродвигателя, для тестового режима.
В режиме прямого пуска подает напряжение на обмотки возбуждения, для поддержания функции тока статора, и тока скольжения.
При реакторном пуске подача возбуждения после включения шунтирующего выключателя.
Плавный (асинхронный) пуск с устройством высоковольтного плавного пуска.
Обеспечивает синхронный запуск с применением высоковольтного частотного преобразователя.

Электронный возбудитель контролирует и поддерживает нормальную работу. В то же время он обеспечивает безопасность оборудования, для которого требуется блок защиты:

Защищает выходные цепи при превышении тока возбуждения от первоначально установленной величины.
Производит защиту входных цепей при превышении сетевых токов предварительно заданный.
Повреждения изолирующего контура.
Аварийного отключения.
От ошибки чередования фаз.
Отсутствия силового напряжения.
Ошибки синхронизации двигателя с параметрами сети.
При аварийной ситуации электронного блока напряжения.
Длительного запуска, отличного от заданного. Длительность пуска задается программным путем. Время превышения пуска считается ошибкой.
Оповещение об асинхронном ходе.
От внешних аварийных ситуаций.
Производится защита от ошибок управления.

Если возбудитель оснащен защитой от падения сопротивления изоляции внешней цепи, то она поставляется в качестве опции:

Узлом постоянного контроля параметров сопротивления изоляции с отображением на дисплее.
Наличием сухого контакта в случае уменьшения сопротивления изоляции, менее двух, постоянных значений, которые задаются наладчиками.

Наличие блока управления позволяет поддерживать напряжение статора и КПД или коэффициент возбуждения в пределах допустимых значений при автоматической работе. Характеристики могут быть настроены во время ввода в эксплуатацию или дистанционно.

Внешний вид и внутреннюю конструкцию можно увидеть на фото:

Режимы работы

Устройство имеет три режима работы: автоматический, ручной и аварийный. Можно изменить режим во время работы двигателя. Переключение с одного на другой не требует питания. Далее мы ознакомимся с режимом работы устройства.

Промышленность выпускает тиристорные возбудители уже много лет. В то же время существуют устройства с компьютерным управлением, которые были модернизированы.

Эти устройства предназначены для подачи тока в обмотки возбуждения. С автоматическим регулированием тока постоянного тока, реактивного тока, частоты и плавным пуском.

В таблице приведены типы возбудителей с их характеристиками:

Область применения достаточно широка и может быть использована в гидроэнергетической, электрической, металлургической, нефтехимической, химической и пищевой промышленности.

Режимы работы

Автоматический режим

Резонансный блок возбуждения — ARU — поддерживает заданные параметры. Параметры устанавливаются с помощью кнопок на панели управления или дистанционно.

АПД будет поддерживать заданные параметры:

Напряжение сети.
Коэффициент мощности электродвигателя (cosⱷ).
Стабильную работу двигателя при возрастании нагрузки, превышающей максимальную.
Регулирует напряжение статора при уменьшении нагрузки меньше номинальной.

Ручной режим управления

Устройство позволяет изменять параметры в ручном режиме, задаваемые оператором с пульта техника.

В этом случае устройство обеспечивает:

Прямой запуск с автоматической подачей возбуждения на катушки синхронного двигателя, как функцией тока статора и скольжения.
Реакторный запуск. В автоматическом режиме регулируется тока статора.
Стабилизация тока возбуждения при резких изменениях нагрузки.
Поддержание тока стабилизации в пределах 5% при изменении питающего напряжения на величину 70-110% от номинального. При изменениях температурного режима обмоток.
Возможность плавной регулировки тока. В случае необходимости, который можно оперативно подстроить.
Защита ротора от длительных перегрузок.
Быстрое гашение поля ротора при длительном провале напряжения. При этом должен быть подан сигнал гашения.
Увеличение напряжения на 1,75 от номинального. При нормальном напряжении сети, питающей возбудитель.
Ограничение напряжения по минимальным значениям.
Ограничение тока по максимальным значениям.

Аварийный режим

Предназначен для работы двигателя в аварийном режиме. Аналоговый возбудитель регулирует ток от нуля до усиления. Возможна регулировка в заданных пределах.

Содержит модуль, который защищает цепи в случае неисправности:

Коротком замыкании цепей электронного преобразователя.
Отключение возбуждения у работающего электродвигателя.
Продолжительного асинхронного хода.
Возникновение пробоя изоляции на землю.
Превышающих заданные значения перегрузок.
Многократных запусках двигателя.
Отказа группы контактов в модуле выключателей.
Пониженного напряжения статора.
Изменение направления мощности.
Повышенного напряжения в обмотках возбуждения.
При перегреве пускового резистора.

Электронные возбудители предназначены для подачи напряжения в цепи обмотки возбуждения и регулирования токов возбуждения в автоматическом режиме. Они используются для современных мощных двигателей.

Какие бывают и где применяются

В таблице приведены типы возбудителей с их характеристиками:

Тиристоры: принцип работы, назначение, характеристики, проверка работоспособности

Тиристор — это полупроводниковый прибор, который преобразует ток в однонаправленный (т.е. ток течет только в одном направлении).

Этот преобразователь имеет два устойчивых состояния: закрытое (состояние низкой проводимости) и открытое (состояние высокой проводимости). Функция тиристора заключается в том, чтобы действовать как электрический переключатель, что делает невозможным его самостоятельный переход в закрытое состояние. Устройство выполняет функции размыкателя цепи и выпрямительного диода в сетях постоянного тока. Основным материалом этого полупроводникового устройства является кремний. Корпус изготавливается из полимерных материалов или металла для высокотоковых моделей.

Устройство тиристора и области применения

Устройство состоит из 3 электродов:

В отличие от двухслойного диода, тиристор состоит из 4 слоев — p-n-p-n. Оба устройства позволяют току течь в одном направлении. На большинстве старых моделей направление указывается треугольником. Внешнее напряжение «-» на катодном электроде (n-проводящая область), «+» на анодном электроде (p-проводящая область).

Тиристоры используются в сварочных инверторах, источниках питания для автомобильных зарядных устройств, генераторах и простых световых сигнализациях.

Принцип работы тиристоров

Тиристоры называются в технической литературе «однофункциональными тиристорами» и относятся к группе не полностью управляемых радиоустройств. Он переходит в активное состояние, когда от управляемого объекта поступает импульс с определенной полярностью. Это влияет на скорость включения и последующую работу:

характер нагрузки – индуктивная, реактивная;
величина тока нагрузки;
скорость и амплитуда увеличения управляющего импульса;
температура среды устройства;
уровень напряжения.

Переход из одного состояния в другое осуществляется с помощью управляющих сигналов. Для полной деактивации тиристора требуются дополнительные меры. Деактивация может быть выполнена различными способами:

естественное выключение (естественная коммутация);
принудительное выключение (принудительная коммутация), этот вариант может осуществляться множеством способов.

Во время работы возможно незапланированное переключение из одного положения в другое, вызванное колебаниями мощности и температурного режима.