2.2. Источники питания (ИП)
В БСМ основная часть энергии возбуждения поступает, как правило, с вала СМ. Для питания индукторных цепей Вб переменного тока используются:
- генераторы с постоянными магнитами (МЭГ), смонтированными на валу основной СМ и выполняющие роль подвозбудителя (см. рис. 3);
- сеть собственных нужд (ССН) или зажимы (отпайки) статора БСМ (см. рис. 11, 18, 19, 29, 30);
- системы простого (СК) или фазового (СФК) компаундирования, в том числе параллельные и последовательные системы компаундирования с дросселями Др (см. рис. 4, 27) дроссель-трансформатором ДрТ (см. рис. 9, 31), трехобмоточным трансформатором ТОТ (см. рис. 5, 10, 28) и т.п., в которых могут быть выделены каналы тока (КТ) и напряжения (КН);
- дополнительные обмотки на главной СМ (рис. 36);
- энергия высших гармонических ЭДС или н.с. основной СМ (см. рис. 20, 21, 23);
- комбинированные системы, образующиеся из комбинации источников 1-5.
Схема БСМ с комбинированным ИП, объединяющим сеть ССН (зажимы БСГ) и МЭГ, приведена на рис. 32. Обмотка возбуждения возбудителя ОВВ питается через преобразователи П6С1 и ПбСЗ от независимого источника переменного тока (МЭГ) и от зажимов генератора (ССН) через анодный трансформатор СТр и преобразователь ПбС2. Такой ИП обеспечивает повышенную надежность и быстродействие БСГ. Нормально преобразователь П6С2 шунтирован. При внезапных изменениях режима работы в цепь ОВВ вводится дополнительное напряжение от преобразователя П6С2, что повышает форсировочную способность БСВ [64].
Рис. 32. Схема БСГ с питанием ОВВ от МЭГ и зажимов генератора
Рис. 33. Схема БСГ и ДО фирмы Hitzingen (Австрия)
В ФРГ запатентован ИП, использующий напряжение якорной обмотки СМ при длительном коротком замыкании (к.з.) [65]. Каждая из трех фаз якорной обмотки СМ в соответствии с данным патентом содержит две параллельные ветви. К отпайкам данных обмоток, расположенных в точках с различным потенциалом, подключены соответствующие обмотки трансформатора, питающего регулятор возбуждения в БСМ.
Схема БСГ с дополнительной обмоткой ДО, уложенной на статоре СГ, примененная фирмой Hitzinger (Австрия), приведена на рис. 33. Данная ДО обеспечивает питанием ОВВ как в нормальных режимах, так и в режиме к.з., а также начальное возбуждение за счет остаточной ЭДС СГ. При набросах нагрузки по току cos φ = 0,4 провал напряжения U генераторов составляет в зависимости от типа машины (нормальное исполнение или исполнение KR) ΔU= 20-:-15% время восстановления напряжения t= 0,2-0,4 с, установившийся ток к.з. 2,5-4.
Рис. 35. Схема БСМ с ВбА, ТрТ и ДО на статоре СМ
Использование части н.с. ОВ СМ для возбуждения возбудителя осуществлено в БСМ типа DKBH. В таких БСМ на полюсах основной машины установлены дополнительные элементы ("полюсные крылья"). Эти крылья образуют магнитный контур, приводящий к наведению ЭДС в неподвижной дополнительной обмотке, являющейся источником питания ОВВ и расположенной отдельно от статорной обмотки СМ (рис. 34). Такой принцип возбуждения использован фирмой AEG в БСМ мощностью 30—2000 кВ.А, 400-10500 В, 2р = 2. Его применение позволило устранить трудности, связанные с фазовым компаундированием высоковольтных машин .
Комбинированный ИП, включающий трансформатор тока ТрТ, первичная обмотка которого включена между фазами СМ и нулевой точкой (нейтралью СГ), и дополнительную обмотку ДО, уложенную на статоре СГ, показан на рис. 35. Вторичные обмотки ТрТ совместно с ДО и дросселем Др образуют систему фазового компаундирования, к выходу которой через ПбС на встречно-параллельно включенных тиристорах подключены статорные обмотки ВбА БСМ.
Ряд фирм (ASEA, AEG и др.) при использовании остаточной ЭДС для начального возбуждения в ИП предусматривают согласующий трансформатор напряжения ТрН, первичная обмотка которого включается на зажимы БСГ или к СФК, а вторичная - по входу ПбС. Для улучшения условий начального возбуждения трансформаторы ТрН выполняют с отпайками, позволяющими ступенчато регулировать коэффициент Трансформации в зависимости от уровня напряжения на статоре БСГ с помощью реле напряжения PH. Это же реле может производить коммутацию аккумуляторной батареи начального возбуждения или производить коммутацию ПбС, превращая его из управляемого в неуправляемый диодный в начальный период самовозбуждения (рис. 36) [69, 70J.
В схеме на рис. 37 для обеспечения самовозбуждения в период начального возбуждения предусмотрены два статических преобразователя П6С1 и П6С2, причем преобразователь П6С1 выполнен на тиристора. Преобразователь ПбС2 выполнен на диодах, а напряжение на его входе превышает напряжение на входе П6С1. ИП для ПбС2 служит трансформатор СТр, являющийся элементом СФК. Коммутатор К коммутирует работу преобразователей П6С1 и ПбС2, обеспечивая наибольшее напряжение на ВбС при напряжении БСГ, меньшем некоторого значения (обычно =0,8) [71].
Для обеспечения надежного начального самовозбуждения в ИП по схеме СФК часто предусматривают конденсаторные элементы (рис. 27, 28, 38) [72]. Принимая во внимание, что причиной ряда аварий СМ являлось исчезновение цепи питания возбудителя, следует ожидать дальнейшего развития схем ИП БСМ, в которых зависимость БСМ от вспомогательных источников энергии минимальна. Так как мощность возбуждения Вб БСМ значительно меньше мощности возбуждения СМ, то независимая БСВ по сравнению со статистической реализуется значительно проще.
Рис. 36. Схема БСГ фирмы AEG —Telefunken
(ФРГ)
Рис. 37. Схема БСГ с двумя ПбС и коммутатором К
Рис. 38. БСГ фирмы Fuje Electric с системой СФК и конденсаторной цепью С
