Способы гашения магнитного поля генератора

Гашением поля называется процесс, заключающийся в быстром умень­шении магнитного потока возбуждения генератора до величины, близкой к нулю. При этом соответственно уменьшается ЭДС генератора.

Три способа гашения магнит­ного поля:

1) Замыкание обмотки ротора на гасительное (активное) сопроти-пление;

2) Включение в цепь обмотки ротора дугогасительной решетки быстродействующего автомата; 3) Противовключение возбудителя.

В первых двух способах предусматривается осуществление необхо­димых переключений в цепях возбуждения с помощью специальных ком­мутационных аппаратов, которые называют автоматами гашения поля (АГП).

При замыкании обмотки ротора генератора на специальное сопротив­ление процесс гашения магнитного поля сильно затягивается, поэтому наибольшее распространение получил более дей­ственный способ гашения магнитного поля генератора при помощи АГП с дугогасительной решеткой (рис.).

При коротком замыкании в генераторе реле защиты KL срабатывает и своими контактами отключает генератор от внешней сети, воздействуя на электромагнит отключения YAТ выключателя, а также подает импульс на отключение АГП.

Автомат имеет рабочие 2 и дугогасительные 1 контакты, которые при нормальной работе генератора замкнуты. Контакты 3 АГП вводят при от ключении автомата добавочное сопротивление R_n в цепь возбуждения воз­будителя, снижая ток возбуждения последнего. АГП снабжен решеткой из медных пластин 4.

При отключении автомата сначала размыкаются рабочие контакты, а затем дугогасительные, причем дуга, возникающая на них, затягивается с помощью магнитного дутья в дугогасительную решетку и разбивается на ряд последовательных коротких дуг.

Короткая дуга является нелинейным активным сопротивлением, паде­ние напряжения на котором сохраняется практически постоянным, равным 25-30 В, несмотря на изменение тока в дуге в широких пределах.

Общее падение напряжения на дуге равно:

где U_K - напряжение на короткой дуге; п - число последовательных ду­говых промежутков в решетке.

Таким образом, в момент вхождения дуги в решетку автомата напря­жение на ней сразу возрастает до U_Д и практически остается неизменным до погасания дуги.

Число пластин в решетке выбирается таким, чтобы U_Д превосходило U_{f пот} - потолочное напряжение возбудителя. При этом дуга существует, пока имеется запас энергии магнитного поля обмотки возбуждения генератора.

Если пренебречь падением напряжения в активном сопротивлении об­мотки ротора, что допустимо для крупных синхронных генераторов, то уравнение переходного процесса примет следующий вид:

Электродвижущая сила самоиндукции обмотки возбуждения при изме­нении тока i_f равна Ldi_f /dt. Она определит разность потенциалов на обмот­ке ротора. Чем выше скорость изменения тока di_f /dt, тем больше ЭДС самоиндукции. По условию электрической прочности изоляции обмотки ротора эта ЭДС не должна превышать U_m. Так как в процессе гашения U_Д имеет практически постоянное значение, то данное уравнение при условии максимальной скорости гашения поля во все время переходного процесса будет иметь вид:

При этом следует иметь в виду, что в течение периода гашения поля U_f практически не изменяется.

Следовательно, в процессе гашения поля генератора разрядом на дуго­гасительную решетку напряжение на обмотке ротора будет иметь постоян­ное значение, в пределе равное U_m.. |Ток в обмотке ротора i_f будет изме­няться с постоянной скоростью так как

Время гашения поля с использованием описанной выше схемы состав­ляет 0,5 — 1' с.| Процесс изменения тока в обмотке ротора и напряжения на ее зажимах представлен на рис. 2.21. В данном случае условия гашения поля близки к оптимальным.

При гашении поля, создаваемого небольшим током, дуга в промежут­ках между пластинами горит неустойчиво, особенно при подходе тока к нулевому значению. Из-за погасания дуги в одном из промежутков обрывается вся цепь тока, что сопровождается перенапряжениями в цепи возбуждения.

Для того чтобы подход тока к нулевому значению был плавным, ре­шетка шунтируется специальным набором сопротивлений 5 (рис.). При такой схеме дуга гаснет не вся сразу, а по секциям, что способствует уменьшению перенапряжений.

Гашение поля противовключе-

нием возбудителя применяется обычно для генераторов с тиристорным возбуждением. При этом от­ключается автомат гашения поля и главные вентили переводятся в инверторный режим. Магнитное поле подвозбудителя гасится после гашения по­ля главного генератора за счет инвертирования выпрямителей, питающих его обмотку возбуждения. Если последний процесс будет неуспешным, то поле гасится с помощью сопротивления R_Г, включаемого контактом 5. Время гашения поля основного генератора может быть очень малым, но принимается таким как и в предыдущем случае, чтобы избежать чрезмерных перенапряжений в обмотке возбуждения.