Budicí systémy pro dieselové stanice

Dieselové generátory jsou vybaveny polovodičovými budicími systémy. Budicí systém generátoru je založen na principu usměrňování trojfázového střídavého proudu zvýšené nebo průmyslové frekvence budičů nebo napětí budícího mechanismu. Stejnosměrný proud vytváří elektromagnetické pole rotoru. Pro funkci generátoru je tedy nutné, aby se v něm magnetické pole otáčelo. Rotor vytváří rotující magnetické pole. Vinutí rotoru je „budicí vinutí“.

Mezi čtyři běžné metody vzrušení patří:

Zkrat nebo samobuzení

Vylepšený brzdový systém (EBS)

Generátor s permanentními magnety (PMG)

Pomocné vinutí (AUX).

Každá metoda má své vlastní výhody. Všechny metody používají automatický regulátor napětí (AVR) k napájení stejnosměrného proudu statoru budiče. Střídavý výstup rotoru budiče je usměrněn na stejnosměrný vstup hlavního rotoru generátoru. Pokročilejší systémy používají k AVR další vstup. Tento článek se bude zabývat konstrukcí, funkcí a aplikací každé metody a poskytne diagramy a ilustrace pro každou z nich.

Automatický regulátor napětí (AVR).

Konstrukce regulátoru napětí (AVR) závisí na použitém buzení. Všechny přijímají vstup ze statoru generátoru při jeho otáčení. Pro aplikace s nelineární zátěží se používají AVR se schopností přijímat druhý vstup pro snížení nebo eliminaci vnitřních harmonických způsobených signály zpětné vazby od zátěže. Obvykle se používají dva typy:

Křemíkový řízený usměrňovač (SCR) – měří úroveň výkonu statoru a určuje jeho odezvu na základě budicího napětí. Může způsobovat problémy při použití s nelineárními zátěžemi.

Tranzistor s polním efektem (FET) – Měří úroveň výkonu statoru a převádí ji na signál s pulzně šířkovou modulací (PWM) do budiče. Tento typ AVR lze použít pro budící metody. Nelineární zátěže nezpůsobují zpětnou vazbu, která by vedla k poruchám buzení.

Paralelní buzení nebo samobuzení. Paralelní buzení.

Metoda bypassu je jednoduchý způsob napájení AVR. Tato metoda nevyžaduje žádné další komponenty ani zapojení. Řešení problémů je zjednodušeno díky menšímu počtu komponent a zapojení k testování.

Když se generátor otáčí, stator dodává vstupní napětí do regulátoru napětí (AVR). Regulátor napětí má navíc senzory, které monitorují výstup statoru.

AVR dodává energii do budiče, který je usměrněn na stejnosměrný proud. Na statoru je indukován proud pro výstup zátěže.

Velkou nevýhodou tohoto systému je, že AVR je ovlivněn zátěží. Generátor napájí zátěž. S rostoucí zátěží se napětí začíná snižovat a AVR musí dodávat do budiče více proudu, aby uspokojil poptávku. To žene AVR na hranici jeho možností. Pokud AVR překročí svou hranici, budicí pole se zhroutí. Výstupní napětí klesne na malou hodnotu.

Pokud dojde ke zkratu v napájecím obvodu AVR, generátor nebude mít žádný budicí zdroj. To bude mít za následek ztrátu výstupního výkonu generátoru.

Generátory s bočním nebo samobuzeným způsobem se používají u lineárních zátěží (konstantní zátěž). Generátory s touto metodou buzení se nedoporučují pro odběratele s proměnnou zátěží. Harmonické složky spojené s nelineární zátěží mohou způsobit poruchu budicího pole.

Vylepšený brzdový systém (EBS). Probuzení EBS.

Systém EBS se skládá ze stejných základních komponent, které poskytují vstupy a přijímají výstupy z AVR. Další komponenty v tomto systému jsou:

Modul řízení buzení (EBC)

Generátor s boost buzením (EBG).

EBG je namontován na hnaném konci generátoru. Vypadá jako permanentní magnet. EBG dodává energii do regulátoru, když se hřídel generátoru otáčí.

Řídicí modul EBC je zapojen paralelně k AVR a budiči. EBC přijímá signál z AVR. Řídicí jednotka dodává budiči různou hodnotu budicího proudu, která závisí na potřebách systému.

Dodatečné napájení budicího systému odpovídá požadavkům na zátěž. To umožňuje spuštění generátoru a obnovení budicího napětí. Tento budicí systém se nedoporučuje pro aplikace s trvalým napájením. Je určen pro nouzové nebo záložní napájení. Po spuštění generátoru je systém EBS deaktivován, dokud není dosaženo provozních otáček. EBG stále generuje energii, ale regulátor ji nerozděluje.

Nelineární zátěže, jako je spouštění motoru, jsou v porovnání s metodou paralelního nebo samobuzeného proudu vylepšeny.

Generátor s permanentními magnety (PMG). Buzení PMG.

Generátory s permanentními magnety mají oddělené buzení. Permanentní magnet je instalován na hnaném konci hřídele generátoru.

PMG dodává izolované napájení do regulátoru napětí (AVR), když se otáčí hřídel generátoru. AVR spotřebovává dodatečný výkon při napájení nelineárních zátěží, jako jsou například spouštěcí motory.

Když se hřídel generátoru otáčí, vytváří se čistý, izolovaný, nepřetržitý třífázový signál.

Mezi některé výhody použití generátorů vybavených budicí metodou PMG patří:

Budicí pole není zničeno. To umožňuje eliminovat trvalé zkratové poruchy.

Změna zatížení neovlivňuje budicí pole.

Napětí se vytváří při počátečním spuštění a je nezávislé na zbytkovém magnetismu v poli.

Při startování motoru se budicí pole nezničí kvůli nedostatku napájení AVR.

Systém PMG zvyšuje hmotnost a velikost generátoru. Jedná se o oblíbenou metodu buzení, při které se motor používá se spouštěním a zastavováním a dalšími nelineárními zátěžemi.

Pomocné vinutí. Pomocné budicí vinutí.

Metoda pomocného vinutí se používá již mnoho let. Aplikace sahají od námořních až po průmyslové aplikace a je praktičtější ve větších instalacích.

Tato metoda má samostatné budicí pole, ale nepoužívá součástku připojenou k hnanému konci hřídele generátoru. Tyto metody využívají rotaci hřídele a permanentní magnet nebo generátor pro dodatečné buzení.

Do statoru je zabudováno další jednofázové vinutí. Jak se hřídel generátoru otáčí, statorová vinutí dodávají napětí do regulátoru napětí (ARV).

Další jednofázová vinutí dodávají napětí do AVR. To vytváří dodatečné budicí napětí potřebné při napájení nelineárních zátěží.

U lineárního zatížení lze použít metody paralelního buzení, EBS, PMG a AUX. Paralelní buzení je nejúspornější metoda.

U nelineárního zatížení lze použít metody buzení EBS, PMG a AUX. Buzení PMG je nejběžnější a nejrozšířenější.