Возбуждение бесщёточного синхронного генератора

Бесщёточный синхронный генератор (БСГ) – это тип генератора, который использует магнитные поля для генерации электрической энергии, но не использует щётки для передачи электрического тока к ротору. 

Возбуждение БСГ является важным аспектом его работы, так как оно обеспечивает создание необходимого магнитного поля в роторе.

Основные компоненты БСГ:

1. Статор: Фиксированная часть генератора, содержащая обмотки, в которых индуцируется переменный ток.
2. Ротор: Вращающаяся часть генератора, на которой расположены магнитные полюса.
3. Возбудитель: Отдельный генератор, который обеспечивает ток возбуждения для ротора основного генератора.

Принцип работы возбуждения БСГ:

1. Возбудитель (Exciter):

   • Это небольшой генератор, соединенный с основным генератором.
   • Возбудитель состоит из статора с постоянными магнитами или электромагнитами и ротора с обмотками возбуждения.
   • При вращении ротора возбудителя, в его обмотках создается переменный ток.

2. Выпрямитель:

   • Этот переменный ток от возбудителя направляется к выпрямителю, который преобразует переменный ток в постоянный.
   • Выпрямитель обычно установлен на роторе основного генератора и вращается вместе с ним.

3. Ротор основного генератора:

   • Постоянный ток от выпрямителя подается на обмотки ротора основного генератора.
   • Этот ток возбуждения создает магнитное поле, необходимое для индукции электрического тока в обмотках статора.

4. Безщёточная система:

   • В отличие от щёточных систем, в бесщёточной системе нет необходимости в механическом контакте для передачи тока к вращающемуся ротору.
   • Это значительно снижает износ компонентов и повышает надёжность системы.

Преимущества бесщёточного возбуждения:

• Повышенная надёжность: Отсутствие щёток уменьшает механический износ и необходимость регулярного обслуживания.
• Меньшее техническое обслуживание: Нет необходимости в замене щёток и коммутаторов.
• Высокая эффективность: Меньшие потери на трение и отсутствие электрического сопротивления в щётках.
• Лучшее управление возбуждением: Возможность точной регулировки тока возбуждения для поддержания стабильного выходного напряжения.

Применение:

БСГ широко используются в различных областях, включая электростанции, судовые электроэнергетические системы, авиационные генераторы и автономные источники питания. Их высокая надёжность и эффективность делают их предпочтительными для критически важных приложений, где важно минимизировать риск отказа оборудования.

Бесщёточные синхронные генераторы, благодаря своей конструкции и способу возбуждения, являются ключевыми компонентами современных энергетических систем, обеспечивая надёжное и стабильное электроснабжение.

Система возбуждения бесщёточного синхронного генератора состоит из нескольких ключевых компонентов, которые обеспечивают создание и управление магнитным полем ротора генератора. Вот основные компоненты системы возбуждения:

1. Возбудитель (Exciter)

• Статор возбудителя: Содержит обмотки возбуждения или постоянные магниты.
• Ротор возбудителя: Вращающаяся часть, на которой расположены обмотки, генерирующие переменный ток.

2. Выпрямительная система (Rectifier System)

• Вращающиеся выпрямители (Rotating Rectifiers): Преобразуют переменный ток, генерируемый возбудителем, в постоянный ток, необходимый для возбуждения ротора основного генератора.
• Диоды и тиристоры: Основные компоненты выпрямительной системы, которые обеспечивают выпрямление тока.

3. Основной ротор генератора

• Обмотки ротора: Обмотки, через которые проходит постоянный ток, создавая магнитное поле.
• Полюса ротора: Магнитные полюса, создающие магнитное поле в зазоре между ротором и статором.

4. Автоматическая система регулирования возбуждения (Automatic Voltage Regulator, AVR)

• Сенсоры напряжения: Измеряют выходное напряжение генератора.
• Контроллер AVR: Устройство, которое регулирует величину тока возбуждения для поддержания стабильного выходного напряжения генератора.
• Силовая электроника: Включает в себя компоненты, такие как транзисторы и тиристоры, используемые для управления током возбуждения.

5. Дополнительные компоненты

• Система охлаждения: Для отвода тепла от обмоток и выпрямительных устройств.
• Защитные устройства: Включают в себя предохранители и реле, которые защищают систему от перегрузок и коротких замыканий.
• Контрольные и измерительные приборы: Приборы для мониторинга состояния системы возбуждения и выполнения диагностики.

Принцип работы системы возбуждения

1. Генерация переменного тока возбудителем: Ротор возбудителя вращается вместе с валом основного генератора, создавая переменный ток в обмотках статора возбудителя.
2. Выпрямление тока: Вращающиеся выпрямители преобразуют переменный ток от возбудителя в постоянный ток.
3. Подача постоянного тока на ротор генератора: Выпрямленный постоянный ток подаётся на обмотки ротора основного генератора, создавая магнитное поле.
4. Регулирование тока возбуждения: Автоматическая система регулирования возбуждения (AVR) контролирует и регулирует величину тока возбуждения в зависимости от нагрузки и выходного напряжения генератора.

Таким образом, система возбуждения обеспечивает стабильную работу генератора, поддерживая необходимое выходное напряжение и адаптируясь к изменениям в нагрузке.