انواع سیستم تحریک نیروگاه
سیستم تحریک در نیروگاه را می توان به عنوان سیستمی تعریف کرد که جریان میدانی را برای سیم پیچ روتور ژنراتور فراهم می کند.
یک سیستم تحریک با طراحی خوب قابلیت اطمینان عملکرد ، ثبات و پاسخ گذرا سریع را فراهم می کند.
انواع سیستم تحریک در نیروگاه
آنچه در این مقاله خواهید خواند :
شنت یا خود تحریک
سیستم تقویت تحریک (EBS)
ژنراتور آهنربای دائمی (PMG)
سیم پیچ کمکی (AUX)
هر روش مزایای خود را دارد. در همه روشها از تنظیم کننده ولتاژ اتوماتیک (AVR) برای تأمین خروجی DC به استاتور اکسایتر استفاده میشود. خروجی AC روتور اکسایتر یکسو شده و به یک ورودی DC برای روتور ژنراتور تبدیل می شود.
شنت یا خود تحریک
روش شنت دارای یک طراحی ساده و مقرون به صرفه برای تامین توان ورودی به AVR است. این روش نیازی به قطعات یا سیم کشی اضافی ندارد. هنگام بروز مشکلات ، عیب یابی با قطعات کمتر انجام می شود.
با چرخاندن ژنراتور ، استاتور ولتاژ ورودی AVR را تأمین می کند. علاوه بر این ، AVR دارای سنسورهایی است که خروجی استاتور را کنترل می کنند.
AVR منبع نیروی اکسایتر را تأمین می کند و به جریان DC تبدیل میشود. جریان برای خروجی بار به استاتور القا می شود.
بزرگترین عیب این سیستم AVR است که تحت تأثیر بار تولید کننده قرار می گیرد.
هنگامی که بار افزایش می یابد ولتاژ شروع به کاهش می کند و AVR باید جریان بیشتری را برای تحریک کننده برای پشتیبانی از تقاضا فراهم کند. این امر AVR را به محدودیت خود می رساند.
اگر AVR فراتر از حدود خود باشد ، میدان تحریک از بین می رود و ولتاژ خروجی به مقدار کوچکی کاهش می یابد.
در صورت اتصال کوتاه در منبع تغذیه AVR ، ژنراتور منبع تحریک نخواهد داشت. این امر باعث از بین رفتن قدرت خروجی ژنراتور میشود.
ژنراتورهایی با روش شنت یا خود تحریک می توانند در بارهای خطی (بار ثابت) استفاده شوند.
هارمونیک های مرتبط با بارهای غیر خطی می توانند باعث خرابی میدان تحریک شوند.
در مواردی که دارای بارهای غیر خطی هستند برای ژنراتورهایی با این روش تحریک توصیه نمی شود.
تحریک شنت مقرون به صرفه ترین روش است.
سیستم تقویت تحریک (EBS)
سیستم EBS از همان اجزای اصلی تشکیل شده است که ورودی ها را از AVR دریافت می کنند و خروجی ها را نیز از AVR دریافت می کنند.
اجزای اضافی سیستم EBS عبارتند از:
- ماژول کنترل تقویت تحریک (EBC)
- ژنراتور تقویت تحریک (EBG)
ماژول کنترل EBC به صورت پارالل با AVR و اکسایتر متصل است. EBC از AVR سیگنال دریافت می کند. در صورت نیاز ، کنترل کننده سطوح متفاوتی از جریان تحریک را در سطوحی که به نیازهای سیستم بستگی دارد به اکسایتر می رساند.
تغذیه اضافی متصل به سیستم تحریک نیازهای بار را پشتیبانی می کند. این به ژنراتور اجازه می دهد تا ولتاژ تحریک را شروع و بازیابی کند.
این سیستم تحریک برای تولید مداوم توصیه نمی شود و کاربرد آن در سیستم برق اضطراری است.
ژنراتور مغناطیسی دائمی (PMG)
ژنراتورهای مجهز به آهنرباهای دائمی از شناخته شده ترین روشهای تحریک مستقل هستند. آهنربای دائم در انتهای شفت ژنراتور نصب میشود.
PMG هنگام چرخش محور ژنراتور ، برق جداگانه ای به AVR می دهد و AVR هنگام تأمین بارهای غیر خطی مانند راه اندازی موتورها از قدرت اضافی استفاده می کند ،
هنگامی که محور ژنراتور می چرخد ، یک شکل موج سه فاز تمیز ، ایزوله و بدون وقفه تولید می شود.
برخی از مزایای استفاده از ژنراتورهای مجهز به روش تحریک PMG عبارتند از:
- میدان تحریک از بین نمیرود و اجازه می دهد خطاهای اتصال کوتاه پایدار برطرف شوند.
- تغییر بار بر میدان تحریک تأثیر نمی گذارد.
- ولتاژ هنگام راه اندازی اولیه ایجاد می شود و به مغناطیس باقی مانده در میدان بستگی ندارد.
- در هنگام راه اندازی موتور ، میدان تحریک به دلیل کمبود منبع AVR از بین نمیرود.
این روش رایج ترین روش بارهای غیر خطی است.
سیم پیچ کمکی (AUX)
روش سیم پیچ کمکی سالهاست که مورد استفاده قرار می گیرد.
این روش دارای میدان تحریک مستقل است ، اما از قطعه ای که به انتهای شفت ژنراتور متصل است استفاده نمی کند. در این روش از چرخش شفت و آهنربای دائمی یا ژنراتور برای تحریک بیشتر استفاده می شود.
در این روش یک سیم پیچ تک فاز اضافی به استاتور نصب شده است که با چرخاندن محور ژنراتور ، سیم پیچ های اصلی استاتور ولتاژ AVR را تامین می کند.
ولتاژ AVR را سیم پیچ های اضافی تک فاز تأمین می کند. این باعث ایجاد ولتاژ تحریک اضافی مورد نیاز هنگام تأمین بارهای غیر خطی می شود.
وظايف سيستم تحريك و تنظيم كنندة اتوماتيك ولتاژ :
تنظيم كنندة ولتاژ از طريق چند عدد TENSION BOLT ، ولتاژ و ميدان مورد نياز آرميچر تحريك را تامين مي كند . برروي سيم پيچيهاي شش فاز كه در روتور تحريك قرار دارند يك جريان متناوب القاء مي شود . اين جريان متناوب توسط ديودهاي سيليكوني يكسو ساز چرخان ، يكسو مي شود . جريان يكسو ساز فوق از سيم هاي هادي كه در فضاي خالي داخل شفت قرار دارند به سمت سيم پيچهاي روتور ژنراتور هدايت شده و آنها را تغذيه مي كنند .
وظایف سیستم تحریک
•كنترل ولتاژ ژنراتور
•كنترل توان راكتيو
•اصلاح نوسانات بار ( حقيقي ، ACTION )
•محدود كردن دماي سيم پيچيهاي استاتور
•تامين حداقل جريان تحريك جهت پايداري ژنراتور
اجزا سيستم تحريك ژنراتور :
•چرخ / ديسك يكسو ساز
•استاتور تحريك
•روتور تحريك
•سيم پيچ شش فاز
•تجهيزات اندازه گيري
چرخ / ديسك يكسو ساز :
چرخ / ديسك يكسو ساز برروي روتور قرار داشته و از مجموعه اي از ديودها كه برروي حلقه هاي CLAMPING قرار مي گيرد تشكيل مي شود . هر ديود داراي يك HEAT SINK از جنس اكومنيم مي باشد . ديودهاي سيليكوني بوده و به شكل ديسك ساخته شده اند هر ديود توسط يك گيره و با پلاريته متناسب در جاي خود قرار مي گيرد .
استاتور تحريك :
استاتور تحريك داراي يك اسكلت فلزي به شكل استوانه است . كه به پايه هاي پوسته جوش خورده است . سيم پيچهاي استاتور به همراه هسته هاي فلزي مربوطه ( كه به استونه فلزي پيچيده شده اند ) برروي اين اسكلت قرار مي گيرند . تعداد سيم پيچها ( و يا به عبارتي قطبها ) شش بوده و از سيم هاي مسي عايق شده ، ساخته مي شوند . عايق از نوع رزيني مي باشد . سيم پيچها به صورت سري به هم وصل شده اند . انتهاي مجموعة سيم پيچها به يك ترمينال در بيرون پوسته وصل مي شود .
روتور تحريك :
سيم پيچ روتور تحريك در داخل شكافهائي ، و برروي هسته روتور قرار گرفته است . و آرايش آن ستاره بوده و شش فاز مي باشد . اين سيم پيچ به صورت دو لايه ( TWO LAYER ) بوده و از سيم هاي مسي عايق شده تشكيل شده است . اين سيم هاي مسي ، شاخه هاي موازي را تشكيل مي دهند كه در يك طرف روتور ( درسمت انتهائي روتور تحريك ) به فازهاي W , V , U و همچنين حلقه هاي N متصل مي شوند . در سمت ديگر روتور ، سيم پيچها از حلقه هاي CLAMPING ايزوله و عايق شده اند .
