Статические реле

Министерство  образования и науки Кыргызской Республики

Кыргызский  Государственный Технический Университет  им И.Раззакова  Энергетический факультет Кафедра «Электроэнергетика»

 

 

 

На тему: Статические реле

  

    

Выполнил (а): Эшимбаев Алмаз Курманбекович

гр РЗ-1-08

 

Проверил (а): Такырбашев Бейшенаалы Касымалиевич

 

 

 

Бишкек 2012

 

Содержание 

1)ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ СИНХРОННОГО ГЕНЕРАТОРА

2)УСТРОЙСТВО СИНХРОННОГО ГЕНЕРАТОРА

3)СИСТЕМЫ ВОЗБУЖДЕНИЯ  СИНХРОННЫХ ГЕНЕРАТОРОВ

И НАЗНАЧЕНИЕ УСТРОЙСТВ  АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ВОЗБУЖДЕНИЯ

1. Электромашинная - система возбуждения с генератором постоянного тока
2. Диодно-электромашинная система возбуждения
3. Бесщеточная система возбуждения
4. Тиристорная система возбуждения

4)УСТРОЙСТВА АРВ ПРОПОРЦИОНАЛЬНОГО ДЕЙСТВИЯ

СИНХРОННЫХ ГЕНЕРАТОРОВ С ЭЛЕКТРОМАШИННЫМ ВОЗБУДИТЕЛ ЕМ ПОСТОЯННОГО ТОКА

1. Компаундирование полным током
2. Компаундирование полным током с коррекцией напряжения
3. Фазовое компаундирование с коррекцией напряжения
4. Релейная форсировка

5)УСТРОЙСТВО АРВ СИЛЬНОГО ДЕЙСТВИЯ АРВ — СДП1 СИНХРОННЫХ ГЕНЕРАТОРОВ С ТИРИСТОРНОЙ СИСТЕМОЙ ВОЗБУЖДЕНИЯ

6)МИКРОПРОЦЕССОРНЫЕ АВТОМАТИЧЕСКИЕ  РЕГУЛЯТОРЫ   ТИРИСТОРНОГО ВОЗБУЖДЕНИЯ

7)МИКРОПРОЦЕССОРНЫЙ АВТОМАТИЧЕСКИЙ РЕГУЛЯТОР АРВ-СДМ

8)МИКРОПРОЦЕССОРНЫЙ АВТОМАТИЧЕСКИЙ РЕГУЛЯТОР ТИРИСТОРНОГО ВОЗБУЖДЕНИЯ СИНХРОННЫХ ГЕНЕРАТОРОВ ТИПА АРВ-М

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ СИНХРОННОГО ГЕНЕРАТОРА

В генераторах обмотка состоит  из большого   числа   проводов, которые, соединяясь между собой, образуют витки и катушки. Простейшим генератором может быть виток из провода / и 2, вращающийся в магнитном поле (рис. 125). Магнитное поле возбуждается I током обмотки   возбуждения,   помещенной   на   полюсах   статора N —S.

При вращении витка проводники 1 и 2 пересекают магнитные линии магнитного поля полюсов N — S, вследствие  чего  в  витке будет индуктироваться э. д. с.

Концы витка соединены с кольцами 3, вращающимися вместе с витком. Если на кольцах поместить неподвижные щетки и соединить их с приемником электрической энергии, то по замкнутой цепи, состоящей из витка, колец, щеток и приемника энергии, потечет электрический ток под действием э. д. с, созданной в витке.

Полученная в таком простейшем генераторе э. д. с. будет непрерывно изменять-

ся в зависимости от положения  витка в магнитном поле. В момент изображенный на рис. 125, проводники 1 и 2находятся под серединами полюсов и при вращении витка пересекают в единицу времени наибольшее число магнитных линий магнитного поля. Следовательно, в данный момент индуктируемая в витке э. д. с. будет иметь наибольшее значение.

В дальнейшем при повороте витка  изменится число магнитных линий  магнитного поля, пересекаемых в единицу  времени проводниками 1 и 2. В момент, соответствующий повороту витка на 90° в пространстве, проводники витка будут перемещаться в вертикальном направлении, совпадающем с направлением магнитных линий магнитного поля. Следовательно, проводники 1 и 2 не пересекают магнитных линий и э.д. с. в витке равна нулю.

При повороте витка на угол, больший 90°, изменится направление перемещения этих проводников в магнитном поле, а следовательно и направление э. д. с, индуктируемой в витке.

Если магнитное поле между полюсами N и S распределяется равномерно, то э. д. с. будет меняться во времени синусоидально. За один оборот витка в пространстве э.д.с, индуктируемая в нем, претерпевает один период изменения.

Если виток вращается при  помощи какого-либо первичного двигателя  с постоянным числом оборотов п в минуту, то в этом витке индуктируется переменная э. д. с. с частотой

УСТРОЙСТВО СИНХРОННОГО ГЕНЕРАТОРА

Возникновение э.д. с. в проводниках  возможно как при перемещении этих проводников в неподвижном магнитном поле, так и при перемещении магнитных линий магнитного поля относительно неподвижных проводников. В первом случае полюсы, т. е. индуктирующая часть машины, возбуждающая магнитное поле, помещаются на неподвижной части машины (на статоре), а индуктируемая часть (якорь), т. е. проводники, в которых создается э.д.с. — на вращающейся части машины (на роторе). Во втором случае полюсы помещаются на роторе, а якорь — на статоре.

Выше мы рассмотрели принцип  действия синхронного генератора с неподвижными полюсами и вращающимся якорем. В таком генераторе энергия, вырабатываемая им, передается приемнику энергии посредством скользящих контактов — контактных колец и щеток.

Скользящий контакт в цепи большой  мощности создает значительные потери энергии, а при высоких напряжениях наличие такого контакта крайне нежелательно. Поэтому генераторы с вращающимся якорем и неподвижными полюсами выполняют только при низких напряжениях (до 380/220 в) и небольших мощностях I (до 15 ква).

Наиболее широкое применение получили синхронные генераторы, в которых полюсы помещены на роторе, а якорь — на статоре.

Ток возбуждения протекает по обмотке  возбуждения, которая представляет собой последовательно соединенные катушки, помещенные на полюсы ротора.

Концы обмотки возбуждения соединены  с контактными кольцами, которые крепятся на валу машины. На кольцах помещаются неподвижные щетки, посредством которых в обмотку возбуждения подводится постоянный ток от постороннего источника энергии — генератора постоянного тока, называемого возбудителем.

На рис. 126 показан общий вид  синхронного генератора с возбудителем.

Устройство статора синхронного  генератора аналогично устройству статора асинхронной машины.

Ротор синхронных генераторов выполняют  либо с явно выраженными (выступающими) полюсами, либо с неявно выраженными полюсами, т. е. без выступающих полюсов.

В машинах с относительно малой  скоростью вращения (при большом  числе полюсов) роторы выполняют с явно выраженными полюсами (рис. 127, а), равномерно расположенными по окружности ротора.

Полюс состоит из сердечника 1, полюсного  наконечника 2 и катушки обмотки  возбуждения 3, помещаемой на сердечнике полюса

Первичные двигатели синхронных генераторов с явно выраженными полюсами обычно представляют собой гидравлически

турбины, являющиеся тихоходными машинами. Поэтому синхронные генераторы с явно выраженными полюсами называются гидрогенераторами.

При большой скорости вращения такое  устройство   ротора может обеспечить нужной механической прочности и поэтому у высокоскоростных

машин роторы выполняют с неявно выраженными полюсами (рис. 127, б).

Сердечники роторов с неявно выраженными полюсами обычно изготовляют  из цельных поковок, на поверхности которых фрезеруются пазы. После укладки обмоток возбуждения на роторе пазы

его забиваются клиньями, а лобовые  соединения обмотки возбуждения укрепляются стальными бандажами, помещенными на торцовых частях ротора. При такой конструкции ротора допускаются большие окружные скорости (до 180—200 м/сек).

Для генераторов с неявно выраженными  полюсами первичными двигателями обычно являются паровые турбины, принадлежащие  к числу быстроходных машин. Поэтому  синхронные генераторы с неявно выраженными  полюсами   называются   турбогенераторами.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СИСТЕМЫ ВОЗБУЖДЕНИЯ  СИНХРОННЫХ ГЕНЕРАТОРОВ

И НАЗНАЧЕНИЕ УСТРОЙСТВ  АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ  ВОЗБУЖДЕНИЯ

Основным назначением  устройств автоматического регулирования возбуждения (УАРВ) синхронных генераторов является повышение динамической устойчивости систем электроснабжения путем быстрого и значительного увеличения возбуждения генераторов в аварийных режимах. При этом также облегчается самозапуск электродвигателей и обеспечивается более четкая работа релейной защиты за счет уменьшения затухания тока кз.В нормальном режиме работы УАРВ поддерживает заданное напряжение на шинах электростанции или в иной точке электросистемы и обеспечивает наивыгоднейшее распределение реактивной мощности между параллельно работающими генераторами и электростанциями. Сущность АРВ состоит в том, что автоматический регулятор воспринимает изменения напряжения или других электрических величин (например, тока) и преобразует их в изменения тока возбуждения генератора. Устройства АРВ, реагирующие на знак и значение отклонения входных параметров, называются автоматическими регуляторами пропорционального действия в отличие от регуляторов сильного действия_t реагирующих не только на знак и значение, но и на скорость изменения электрических величин. Обычно используются отклонение напряжения генератора и скорость изменения напряжения , отклонение частоты ∆f и скорость изменения частоты df/dt, а также скорость изменения тока возбуждения генератора dI_В/ dt. В связи с этим регулятор сильного действия оказывается довольно сложным устройством.

Схема регулятора определяется системой возбуждения, основными элементами которой являются обмотка возбуждения и источник постоянного напряжения для ее питания — возбудитель. Обмотка возбуждения расположена на подвижной части синхронной машины—роторе — и вращается вместе с ним, поэтому подключение обмотки к возбудителю и выполнение самого возбудителя связаны с рядом трудностей. Трудности эти возрастают по мере увеличения мощности синхронной машины. В связи с этим существуют различные системы возбуждения, которые классифицируются по виду применяемого возбудителя. Основными из них являются электромашинная и тиристорная системы возбуждения. В электромашинную систему входят:

система возбуждения  с генератором постоянного тока;

система возбуждения  с генератором переменного тока повышенной частоты с неуправляемым полупроводниковым выпрямтелем — диодно-электромашиниая система в ряде источников она называется системой высокочастотного возбуждения;бесщеточная система возбуждения с генератором переменного тока повышенной частоты.

Электромашинные возбудители обычно располагают непосредственно на валу синхронного генератора. Иногда под электромашинной системой понимают только систему возбуждения с генератором постоянного тока. Краткие сведения о системах возбуждения даются ниже.

Электромашинная - система возбуждения с генератором постоянного тока

(рис. 12_.18), В качестве возбудителя используется генератор постоянного тока GE с обмоткой возбуждении LE_, включенной через реостат RE параллельно обмотке якоря по схеме самовозбуждении. При изменении тока в обмотке LE изменяется  напряжение возбудителя, а следовательно, изменяется  ток в обмотке возбуждения LG синхронного генератора G которая подключается к возбудителю с помощью колец и щеток. Ток в обмотке LE можно изменять путем изменения сопротивления реостата R_СВ и за счет дополнительного тока, посылаемого устройством АРВ. Возбудитель обычно наряду с основной обмоткой возбуждения LE имеет дополнительные обмотки. В таком случае выход УАРВ подключается к этим обмоткам.

 В электромашинной системе возбуждения наряду с возбудителем может быть подвозбудитель. При этом основная обмотка возбуждения LE возбудителя подключается к подвозбудителю. Системы возбуждения с генераторами постоянного тока применяются на синхронных генераторах мощностью до 100 МВт. Эти ограничения связаны с трудностями изготовления злектромашннного возбудителя постоянного тока требуемой мощности, которая составляет 0,4—0,6% и более от мощности турбогенератора . Для быстроходных машин (турбогенераторов) эти трудности обусловлены невозможностью выполнить возбудитель с надежно работающим коллектором.

Диодно-электромашинная система возбуждения (рис. 12.19). Она является типовой для турбогенераторов мощностью 200 и 300 МВт. Возбудителем GE в этой системе является индукторный генератор переменного тока повышенной

частоты. Силовая обмотка  и обмотка возбуждения LEI—LE3 машины расположены на статоре, а ротор выполнен в виде десятизубцового колеса (сердечника). При наличии тока в обмотках возбуждения наращении ротора создается пульсирующее магнитное поле, индуцирующее в силовой обмотке возбудителя ЭДС частотой 500 Гц, Обмотка подключена к силовым выпрямителям VS1 и VS2. Выпрямленное напряжение возбудителя через кольца и щетки ротора синхронного генератора подводится к его обмотке возбуждения LG, последовательно с которой соединена основная обмотка возбуждения LE1 возбудителя. Две другие его обмотки возбуждения получают питание от УАРВ, причем обмотка LE2 включена встречно, а обмотка LE3 — согласно с основной обмоткой LE1. В систему возбуждения входят подвозбудитель СЕЛ в виде трехфазного генератора переменного тока с частотой 400 Гц. Магнитное поле возбуждения у подвозбудителя создают постоянные магниты, расположенные на роторе. Подвозбудитель служит источником питания УАРВ и создает начальное возбуждение возбудителя при пуске турбогенератора. Возбудитель и подвозбудитель связаны с валом генератора. Достоинством рассмотренной системы возбуждения является надежность схемы в связи с отсутствием коллектора у возбудителя.

Бесщеточная система  возбуждения (рис. 12,20), Здесь, как и в диодно-электромашинной системе, возбудителем GE является генератор переменного тока повышенной частоты со своеобразным расположением обмоток: обмотка возбуждении LE расположена на статоре, а трехфазная обмотка переменного тока —на роторе. Такой генератор называют обращенным. Ротор возбудителя, как и в рассмотренных выше системах, связан с валом ротора синхронного генератора. На том же валу установлены силовые диодные выпрямители VS1. Такое конструктивное решение позволяет жестко соединить между собой обмотку ротора возбудителя, выпрямители V5/ и обмотку возбуждения LG генератора. При этом необходимость в контактных кольцах и щетках отпадает, что существенно повышает надежность всей системы возбуждения. Обмотка возбуждения LE возбудителя GE получает питание от подвозбудителя GEA. Он выполнен аналагично возбудителю в диодно-электромашинной системе возбуждения. Его оснвная обмотка возбуждения LA1 включается последовательно с обмоткой возбуждения возбудителя LE а дополнительная LA2 получает питание от устройства АРВ2. Возбуждение генератора G регулируется устройством АРВ1 путем воздействии на управляемые тиристоры VTQ, При этом изменяются ток обмотке возбуждения LE возбудителя GE его ЭДС и обусловленный ею ток в обмотке ротора LG генератора G.