سیستم های تحریک و تنظیم ولتاژ
وظیفه اصلی سیستم تحریک تامین جریان تحریک ماشین سنکرون است بعلاوه با کنترل ولتاژ تحریک وظیفه کنترل و جفاظت یک سیستم قدرت را بر عهده دارد.
از لحاظ کنترلی موجب کنترل ولتاژ و توان راکتیو انتقالی و تقویت پایداری سیستم میشود و از لحاظ حفاظتی این اطمینان را فراهم می آورد که از حدود توانایی ماشین سنکرون و سیستم تحریک و دیگر تجهیزات تجاوز نشود.
سیستم تحریک با تغییر جریان dc سیم پیچ تحریک واقع بر روی رتور نیروی محرکه تولید شده ژنراتور را کنترل میکند تغییر با نیروی محرکه ژنراتور نه تنها ولتاژ خرجی تنظیم میشود بلکه ضریب قدرت و دامنه جریان نیز کنترل میشود.
رسم دیاگرام فازوری ژنراتور در حالات مختلف جریان تحریک ,این تغییرات را به خوبی نشان میدهد.
لازم به ذکر است که در این حالات توان اکتیو تولیدی ژنراتور ثابت نگه داشته شده است.
بر اساس منبع توان تحریک:
از ژنراتورهای جریان مستقیم به عنوان منبع تحریک توان استفاده میشودکه از طریق جاروبک جریان تحریک ژنراتور تزریق میشود.
این ژنراتور جریان مستقیم به وسیله یک موتور یا محور ژنراتور چرخیده میشود و ممکن است خود تحریک یا تحریک مستقل باشد.
در این نوع، از ژنراتورهای جریان متناوب برای تامین تحریک ژنرتور اصلی استفاده میشود.معمولا تحریک کننده ، روی همان محور اصلی توربوژنراتور قرار دارد.خروجی جریان متناوب از طریق یکسوسازها به جریان dc مورد نیاز تحریک ژنراتور در خواهد آمد.
یکسوسازها یا بدون کنترل هستند(دیودی) یا دارای کنترل میباشند (تریستوری).
یکسوسازها ممکن است ساکن باشند یا چرخان.
بر همین اساس سیستم های تحریک به دو صورت مختلف دسته بندی میشوند.
اگر یکسوسازهای سیستم ساکن باشد،خروجی جریان مستقیم آنها از طریق جاروبکها به سیم پیچ تحریک ژنراتور اصلی اعمال میشود.
به نظر میرسد که در حالت دوم سرعت پاسخ گویی(ثابت زمانی) کوتاه تر باشد.
در این حالت خروجی جریان مستقیم (بعد از یکسوساز) بدون نیاز به جاروبک و به صورت مستقیم به تحریک ژنراتور اصلی اعمال میشود.
آرمیچر تحریک کننده جریان متناوب و یکسوساز دیودی با تحریک ژنراتور اصلی میچرخند.
یک تحریک کننده کمکی جریان متناوب که دارای رتور مغناطیس ثابت است به همراه همین دسته میچرخد و خروجی یکسوسازی شده استاتور تحریک کننده کمکی ،تحریک ساکن تحریک کننده جریان متناوب را تامین میکند.
تنظیم کننده ولتاژ تحریک تحریک کننده جریان متناوب را کنترل میکند که آن نیز به نوبه خود تحریک ژنراتور اصلی را کنترل میکند.
در این نوع سیستم های تحریک ،تمام اجزای مدار،ثابت هستند.یکسوکننده های استاتیکی (بدون کنترل یا با کنترل)تحریک ژنراتور را مستقیما از طریق جاروبک تغذیه میکنند.
توان مورد نیاز یکسوکننده ها از ژنراتور اصلی (یا شین اضافی پست)و از طریق یک ترانسفورماتور کاهنده یا از طریق سیمپیچی های اضافی در ژنراتور تامین میگردد.
ثابت زمانی بسیار کوتاه،هزینه کم ،تعمیر و نگهداری آسان،عملکرد مطلوب در سیستم های قدرت بزرگ.
هنگام بروز خطا در سیستم قدرت ولتاژ پایانه ژنراتور افت میکند و به همین دلیل ولتاژ سقف اکسایتر کاهش میابد.
در این نوع سیستم توان مورد نیاز سیستم تحریک از طریق ولتاژ و جریان ژنراتور اصلی تامین میشود.
خروجی تحریک کننده از طریق اشباع کنترل ترانسفورماتور تحریک به وسیله تنظیم کننده،کنترل میشود.
در این سیستم از یکسوسازهای قابل کنترل در مدارهای خروجی اکسایتر و ترکیبی از منابع ولتاژ و جریان در استاتور ژنراتور استفاده میشود.به همین علت این سیستم بسیار سریع است و هنگام بروز خطا ،توانایی بسیار بالایی دارد.
یک تنظیم کننده ولتاژ استاتیکی و جریان متناوب ،مدارهای آتش تریستورها را کنترل میکند تا در نهایت تحریک مورد نیاز ژنراتور اصلی را تنظیم کند.
در این سیستم از یکسوسازهای قابل کنترل در مدارهای خروجی اکسایتر و ترکیبی از منابع ولتاژ و جریان در استاتور ژنراتور استفاده میشود.به همین علت این سیستم بسیار سریع است و هنگام بروز خطا ،توانایی بسیار بالایی دارد.
یک تنظیم کننده ولتاژ استاتیکی و جریان متناوب ،مدارهای آتش تریستورها را کنترل میکند تا در نهایت تحریک مورد نیاز ژنراتور اصلی را تنظیم کند.
در تحریک کننده های استاتیکی
از آنجا که منبع ولتاژ سیستم تحریک استاتیکی ،ژنراتور اصلی است.لذا در عمل این سیستم ،سیستمی خود تحریک است.اما ژنراتوری ولتاژی تولید نمیکند مگر اینکه جریان تحریک وجود داشته باشد.از این رو برای تامین جریان تحریک و انرژی دار کردن ژنراتور لازم است برای چند ثانیه منبع توان دیگری (باتری پست) در دسترس باشد.فرآیند ایجاد و افزایش شار تحریک ژنراتور به شعله وری تحریک (field flashing) معروف است.
با توجه به وظایف سیستم تحریک که بیان شد ،سیستم تحریک باید مجهز به توابع کنترلی ،محدود کننده و حفاظتی باشد که نحوه یارتباط آنها درشکل بعد نمایش داده شده است.
که در ادامه به شرح چند مورد از آنها میپردازیم.
فقط تنظیم کننده جریان متناوب امکان اعمال سیگنالهای اضافی جهت انجام وظایف کنترلی و حفاظتی را فراهم میسازد.
سیستم های تحریکی که از اجزایی با تاخیر زمانی زیاد تشکیل شده اند دارای عملکرد دینامیکی ضعیفی هستند.(جریان مستقیم و جریان متناوب).
اگر از بهره بسیار کمی برای تنظیم کننده در حالت ماندگار استفاده نشود،سیستم کنترل تحریک،در حالتی که ژنراتور مدار باز است ناپایدار خواهد بود.به همین خاطر باید از پایدار ساز به طور سری یا از طریق جبرانگر فیدبک،برای بهبود عملکرد دینامیکی سیستم کنترل تحریک استفاده شود.معمولترین روش استفاده از یک جبرانگر مشتقی است.این کار تاخیر فاز ناشی از تاخیرهای زمانی را در یک بازه فرکانس انتخاب شده حداقل میسازد
وسیله ای است که با افزودن سیگنالهای کمکی به سیستم تحریک،عملکرد دینامیکی سیستم قدرت را بهبود میبخشداین پایدار ساز معمولا از سیگنالهایی از
قبیل سرعت محور ،فرکانس و توان پایانه ژنراتور تغذیه میشود.و بر عملکرد دینامیکی سیستم قدرت با میرا کردن نوسانات آن تاثیر مطلوب میگذارد.
از جبرانگر بار برای کنترل ولتاژ نقطه ای درون یا بیرون ژنراتور استفاده میشود.این موضوع با افزودن مداری اضافی به حلقه تنظیم کننده ولتاژ صورت میگیرد.
