Hệ thống kích từ đầu tiên được phát triển vào năm 1971 bởi Kinte Industrial Co. Ltd. Một số hệ thống kích từ và nhà cung cấp máy kích từ là Acoustical surface, Spincore Technologies, Mitsubishi Electric Power Products, DirectMed Parts, Basler Electric Co., v.v. Hệ thống này được sử dụng để cung cấp nguồn điện một chiều hoặc một chiều cho các máy điện đồng bộ. Bộ kích từ một chiều, bộ kích thích xoay chiều, mạch xử lý hoặc cảm biến tín hiệu, điện tử bộ khuếch đại , bộ chỉnh lưu và mạch phản hồi ổn định hệ thống kích từ là các phần tử cơ bản của các hệ thống kích từ khác nhau. Trong bài viết này, các loại khác nhau của hệ thống kích từ, các yếu tố, ưu điểm và nhược điểm được giải thích.
Hệ thống kích thích là gì?
Định nghĩa: Hệ thống cung cấp điện một chiều cho cuộn dây trường máy điện đồng bộ để thực hiện các chức năng bảo vệ và điều khiển hệ thống điện. Hệ thống này bao gồm bộ kích từ, PSS (Bộ ổn định hệ thống điện), AVR (Bộ điều chỉnh điện áp tự động), bộ phận xử lý và các phần tử đo lường. Dòng điện do hệ thống này cung cấp là dòng điện kích từ. Giá trị đầu vào của hệ thống này nhận được bằng cách sử dụng các phần tử đo, đối với cuộn dây trường của máy kích thích là nguồn điện và mạch điều chỉnh điện áp tự động thực hiện điều khiển dòng điện kích từ, bộ ổn định PSS được sử dụng để tạo ra tín hiệu bổ sung trong vòng điều khiển.
Các loại hệ thống kích thích
Sự phân loại của hệ thống kích từ được trình bày trong hình dưới đây.
các loại kích thích
Hệ thống kích thích DC
Hệ thống DC (Dòng điện một chiều) bao gồm hai loại máy kích từ chúng là máy kích thích chính và máy kích thích phụ. Đầu ra của máy kích thích được điều chỉnh bởi bộ điều chỉnh điện áp tự động để điều khiển máy phát điện đầu ra điện áp đầu cuối. Trên cuộn dây trường, điện trở phóng điện trường được kết nối khi máy cắt trường mở. Hai bộ kích từ này trong hệ thống dòng điện một chiều có thể được dẫn động bằng động cơ hoặc bằng trục chính. Định mức điện áp của máy kích thích chính là khoảng 400 V. Hình dưới đây của hệ thống DC.
kích thích dc
Ưu điểm
Ưu điểm của hệ thống DC là
- Đáng tin cậy hơn
- Kích thước nhỏ gọn
Nhược điểm
Nhược điểm của hệ thống DC là
- Kích thước lớn
- Điều chỉnh điện áp rất phức tạp
- Phản hồi rất chậm
Hệ thống kích thích AC
Hệ thống AC (Dòng điện xoay chiều) bao gồm một cầu chỉnh lưu thyristor và máy phát điện xoay chiều được kết nối trực tiếp với trục chính. Máy kích thích chính trong hệ thống dòng điện xoay chiều được kích từ riêng biệt hoặc tự kích. Hệ thống này được phân thành hai loại chúng là hệ thống rôto hoặc hệ thống thyristor quay. Sự phân loại của hệ thống xoay chiều được thể hiện trong hình dưới đây.
phân loại-của-ac-kích thích
Hệ thống Thyristor quay
Hình vẽ hệ thống thyristor hoặc rôto quay được hiển thị bên dưới. Phần quay của nó bao gồm trường máy phát điện chỉnh lưu , mạch chỉnh lưu, nguồn điện và máy kích từ xoay chiều hoặc máy kích từ xoay chiều. Tín hiệu kích hoạt được điều khiển được tạo ra bởi bộ nguồn và điều khiển chỉnh lưu.
xoay-thyristor-loại
Ưu điểm
Ưu điểm của hệ thống thyristor quay là
- Phản ứng nhanh
- Đơn giản
- Giá thấp
Nhược điểm
Nhược điểm chính là tỷ lệ đáp ứng của thyristor rất thấp
Hệ thống không chổi than
Stato và rôto là thành phần chính của hệ thống máy phát điện không chổi than. Thân stato bao gồm stato chính và stato máy kích thích tương tự như vậy cụm rôto gồm rôto chính và rôto máy kích từ cùng với cụm chỉnh lưu cầu được lắp trên một tấm được gắn với rôto.
Stato máy kích thích có từ tính dư khi rôto bắt đầu quay Đầu ra xoay chiều (Dòng điện xoay chiều) được tạo ra trong các cuộn dây của rôto máy kích thích và đầu ra này được đưa qua một bộ chỉnh lưu cầu. Đầu ra đi qua một bộ chỉnh lưu cầu được chuyển đổi thành DC (Dòng điện một chiều) và được cấp cho rôto chính. Rôto chính chuyển động tạo ra điện xoay chiều trong các cuộn dây của rôto chính đứng yên.
Máy kích từ đóng vai trò chính trong việc điều khiển đầu ra của máy phát điện. Dòng điện từ hóa một chiều cung cấp cho rôto, là trường của máy phát điện chính, do đó nếu chúng ta tăng hoặc giảm lượng dòng điện đến các cuộn dây trường máy kích thích tĩnh, đầu ra của máy phát điện xoay chiều chính có thể thay đổi. Hệ thống không chổi than được hiển thị trong hình dưới đây.
loại không bàn chải
Đối với máy phát điện đồng bộ, hệ thống không chổi than cung cấp dòng điện trường mà không cần sử dụng vòng trượt và chổi than. Hệ thống kích từ không chổi than kết hợp với trục rôto có 16 PMG (Exciter nam châm vĩnh cửu) và bộ kích từ chính ba pha với bộ chỉnh lưu diode silicon. Bộ kích từ nam châm vĩnh cửu tạo ra nguồn điện xoay chiều 400 Hz, 220 V.
Trục rôto chính của máy phát điện được nối với mạch kích từ không chổi than không có chổi than, không có vòng trượt và thông qua các dây dẫn rôto. Đầu ra chính của bộ kích từ được nối với cầu SCR theo trục rỗng trong khi bộ kích từ nam châm vĩnh cửu và bộ kích từ chính được nối với trục đặc.
Ưu điểm
Ưu điểm của hệ thống không chổi than là
- Độ tin cậy là tuyệt vời
- Tính linh hoạt của hoạt động là tốt
- Hệ thống phản hồi tốt
- Không có tiếp điểm chuyển động trong hệ thống không chổi than, do đó, bảo trì thấp
Nhược điểm
Nhược điểm của hệ thống không chổi than là
- Phản hồi chậm
- Không có hiện tượng khử kích thích nhanh
Hệ thống tĩnh
Hệ thống này bao gồm máy biến áp chỉnh lưu, giai đoạn đầu ra SCR, khởi động kích từ, thiết bị phóng điện trường, và mạch điều chỉnh và điều khiển vận hành. Trong hệ thống này, không có bộ phận quay, do đó không có tổn thất do gió và không có tổn thất quay. Trong hệ thống này, đầu ra ba pha của máy phát điện chính được chuyển sang máy biến áp bước xuống và hệ thống rẻ hơn ở máy phát điện nhỏ dưới 500 MVA. Hệ thống tĩnh được hiển thị trong hình dưới đây.
hệ thống kích thích tĩnh
Ưu điểm
Ưu điểm của hệ thống tĩnh là
- Độ tin cậy là tốt
- Tính linh hoạt của hoạt động là rất tốt
- Hệ thống phản hồi rất tuyệt vời
- Kích cỡ nhỏ
- Tổn thất thấp
- Đơn giản
- Hiệu suất cao
Nhược điểm
Nhược điểm chính của hệ thống tĩnh là, nó yêu cầu một vòng trượt và chổi quét
Các yếu tố và tín hiệu của hệ thống kích thích
Sơ đồ khối chung cho hệ thống điều khiển máy điện đồng bộ được trình bày trong hình dưới đây. Hình vẽ bao gồm năm khối chúng là khối phần tử điều khiển, khối kích từ, bộ chuyển đổi điện áp đầu cuối và bộ bù tải, máy điện đồng bộ và hệ thống điện, và bộ ổn định hệ thống điện và điều khiển kích từ không liên tục bổ sung.
sơ đồ khối-của-đồng bộ-máy-điều khiển-hệ thống
EFD là đồng bộ điện áp trường máy hoặc điện áp đầu ra máy kích thích, dòng điện trường máy đồng bộ IFD hoặc là dòng điện đầu ra máy kích thích, IT là phasor đầu cuối của máy điện đồng bộ, VC là đầu ra bộ chuyển đổi điện áp đầu cuối, VOEL là đầu ra bộ giới hạn kích thích quá mức, VR là đầu ra bộ điều chỉnh điện áp , VS là đầu ra của bộ ổn định hệ thống điện, VSI là đầu vào của bộ ổn định hệ thống điện, VREF là điện áp tham chiếu của bộ điều chỉnh điện áp và VUEL là đầu ra của bộ giới hạn kích từ.
Câu hỏi thường gặp
1). Điện áp kích từ là gì?
Nó là một lượng điện áp cần thiết để kích thích cuộn dây trường và điện áp thay đổi theo điều khiển chỉnh lưu. Điện áp xoay chiều và điện áp một chiều là hai loại điện áp kích thích.
2). Tại sao DC được sử dụng để kích thích?
Dòng điện chỉ sinh ra khi dây dẫn quay trong từ trường không đổi chỉ thu được điện áp một chiều (DC), nên đặt điện áp một chiều vào cuộn dây để có từ trường không đổi.
3). Tại sao máy phát điện cần kích từ?
Kích thích cần thiết để máy phát điện tạo ra từ trường và cung cấp từ trường quay không đổi hoặc cố định hoặc đứng yên.
4). Điều gì xảy ra khi máy phát điện mất kích từ?
Dòng điện rôto giảm khi mất kích từ máy phát và theo thời gian trường không đổi thì điện áp trường cũng giảm theo.
5). Tại sao chúng ta cần một hệ thống kích thích cho máy phát điện?
Hệ thống này cần thiết cho máy phát điện để điều khiển điện áp và công suất phản kháng của máy phát điện hoặc máy phát điện xoay chiều đồng bộ.
Trong bài viết này, các loại hệ thống kích từ khác nhau , ưu điểm và nhược điểm của hệ thống được thảo luận. Đây là một câu hỏi dành cho bạn bộ kích thích thí điểm trong hệ thống kích từ một chiều là gì?
