Во-первых, необходимо ограничить рамки обсуждения, чтобы избежать излишней неточности. Рассматриваемый здесь генератор представляет собой бесщёточный трёхфазный синхронный генератор переменного тока, далее именуемый просто «генератор».
Этот тип генератора состоит как минимум из трех основных частей, которые будут упомянуты в дальнейшем обсуждении:
Главный генератор, разделенный на главный статор и главный ротор; Главный ротор обеспечивает магнитное поле, а главный статор вырабатывает электроэнергию для питания нагрузки; Возбудитель, разделенный на статор возбудителя и ротор; Статор возбудителя обеспечивает магнитное поле, ротор вырабатывает электроэнергию, и после выпрямления вращающимся коммутатором она подает питание на главный ротор; Автоматический регулятор напряжения (АРН) определяет выходное напряжение главного генератора, управляет током катушки статора возбудителя и достигает цели стабилизации выходного напряжения главного статора.
Описание работы АРН по стабилизации напряжения
Целью работы АРН является поддержание стабильного выходного напряжения генератора, обычно называемого «стабилизатором напряжения».
Его работа 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; и наоборот, в уменьшении тока возбуждения и допущении снижения напряжения; если выходное напряжение генератора равно заданному значению, АРН поддерживает существующее выходное напряжение без регулировки.
Кроме того, по фазовому соотношению между током и напряжением нагрузки переменного тока можно разделить на три категории:
Резистивная нагрузка, при которой ток совпадает по фазе с приложенным к нему напряжением; индуктивная нагрузка, при которой фаза тока отстаёт от напряжения; ёмкостная нагрузка, при которой фаза тока опережает напряжение. Сравнение трёх характеристик нагрузки помогает лучше понять ёмкостные нагрузки.
Для резистивных нагрузок, чем больше нагрузка, тем больший ток возбуждения требуется для главного ротора (для стабилизации выходного напряжения генератора).
В последующем обсуждении мы будем использовать ток возбуждения, необходимый для резистивных нагрузок, в качестве эталона, а это значит, что большие нагрузки будем называть большими; меньшие — меньшими.
Если нагрузка генератора индуктивная, главному ротору потребуется больший ток возбуждения, чтобы генератор поддерживал стабильное выходное напряжение.
Емкостная нагрузка
Когда генератор сталкивается с емкостной нагрузкой, ток возбуждения, требуемый главным ротором, меньше, что означает, что ток возбуждения должен быть уменьшен, чтобы стабилизировать выходное напряжение генератора.
Почему это произошло?
Следует помнить, что ток на ёмкостной нагрузке опережает напряжение, и эти опережающие токи (протекающие через главный статор) создают индуцированный ток на главном роторе, который, как правило, положительно суммируется с током возбуждения, усиливая магнитное поле главного ротора. Поэтому для поддержания стабильного выходного напряжения генератора ток возбудителя необходимо уменьшить.
Чем больше емкостная нагрузка, тем меньше выходная мощность возбудителя. При увеличении емкостной нагрузки до определённого значения выходная мощность возбудителя должна быть снижена до нуля. Выходная мощность возбудителя равна нулю, что является пределом для генератора. В этом случае выходное напряжение генератора не будет самостабилизированным, и данный тип источника питания не подходит для использования. Это ограничение также известно как «ограничение недовозбуждения».
Генератор может выдерживать только ограниченную нагрузку; (Разумеется, для определенного генератора существуют также ограничения по размеру резистивных или индуктивных нагрузок.)
Если проекту мешают емкостные нагрузки, можно использовать источники питания IT с меньшей ёмкостью на киловатт или использовать индукторы для компенсации. Не допускайте работы генераторной установки вблизи зоны «предела недовозбуждения».
Время публикации: 07.09.2023
