Во-первых, необходимо ограничить рамки обсуждения, чтобы избежать излишней неточности. Под генератором здесь понимается бесщеточный трехфазный синхронный генератор переменного тока, далее именуемый просто «генератор».
Этот тип генератора состоит как минимум из трех основных частей, которые будут упомянуты далее:
Главный генератор делится на главный статор и главный ротор; главный ротор создает магнитное поле, а главный статор генерирует электроэнергию для питания нагрузки; возбудитель делится на статор и ротор возбудителя; статор возбудителя создает магнитное поле, ротор генерирует электроэнергию, которая после выпрямления вращающимся коммутатором подается на главный ротор; автоматический регулятор напряжения (АИР) определяет выходное напряжение главного генератора, регулирует ток в обмотке статора возбудителя и обеспечивает стабилизацию выходного напряжения главного статора.
Описание работ по стабилизации напряжения с помощью AVR.
Целью работы AVR является поддержание стабильного выходного напряжения генератора, обычно называемого «стабилизатором напряжения».
Принцип его работы заключается в увеличении тока статора возбудителя, когда выходное напряжение генератора ниже заданного значения, что эквивалентно увеличению тока возбуждения главного ротора, в результате чего напряжение главного генератора повышается до заданного значения; наоборот, уменьшается ток возбуждения, что приводит к снижению напряжения; если выходное напряжение генератора равно заданному значению, АВР поддерживает существующее выходное напряжение без регулировки.
Кроме того, в зависимости от фазового соотношения между током и напряжением, нагрузки переменного тока можно разделить на три категории:
Резистивная нагрузка, при которой ток находится в фазе с приложенным к ней напряжением; индуктивная нагрузка, при которой фаза тока отстает от фазы напряжения; емкостная нагрузка, при которой фаза тока опережает фазу напряжения. Сравнение характеристик этих трех типов нагрузок помогает лучше понять емкостные нагрузки.
В случае резистивных нагрузок, чем больше нагрузка, тем больший ток возбуждения требуется для главного ротора (для стабилизации выходного напряжения генератора).
В дальнейшем обсуждении мы будем использовать ток возбуждения, необходимый для резистивных нагрузок, в качестве эталонного значения, то есть, нагрузки большего размера будут называться «больше», а нагрузки меньшего размера — «меньше».
Когда нагрузка генератора является индуктивной, главному ротору потребуется больший ток возбуждения для поддержания стабильного выходного напряжения.
Емкостная нагрузка
Когда генератор сталкивается с емкостной нагрузкой, требуемый ток возбуждения для главного ротора уменьшается, что означает, что ток возбуждения необходимо снизить для стабилизации выходного напряжения генератора.
Почему это произошло?
Следует помнить, что ток на емкостной нагрузке опережает напряжение, и эти опережающие токи (протекающие через главный статор) будут генерировать индуцированный ток на главном роторе, который положительно накладывается на ток возбуждения, усиливая магнитное поле главного ротора. Поэтому ток от возбудителя необходимо уменьшить, чтобы поддерживать стабильное выходное напряжение генератора.
Чем больше емкостная нагрузка, тем меньше выходное напряжение возбудителя; когда емкостная нагрузка увеличивается до определенного уровня, выходное напряжение возбудителя должно уменьшиться до нуля. Выходное напряжение возбудителя равно нулю, что является пределом для генератора; в этот момент выходное напряжение генератора не будет самостабилизирующимся, и такой тип источника питания не соответствует требованиям. Это ограничение также известно как «ограничение недостаточного возбуждения».
Генератор может принимать только ограниченную нагрузку; (Конечно, для конкретного генератора также существуют ограничения по величине резистивных или индуктивных нагрузок.)
Если в проекте присутствуют емкостные нагрузки, можно выбрать источники питания с меньшей емкостью на киловатт или использовать индукторы для компенсации. Не допускайте работы генераторной установки вблизи зоны «ниже предела возбуждения».
Дата публикации: 07.09.2023
