最初の励起システムは、1971年にKinte Industrial Co. Ltdによって開発されました。励起システムと励起装置のサプライヤには、音響表面、Spincore Technologies、三菱電力製品、DirectMedパーツ、Basler ElectricCo。などがあります。同期機にDC電源またはDCを供給します。 DCエキサイター、ACエキサイター、信号検知または処理回路、電子アンプ、整流器、および励起システム安定化フィードバック回路は、さまざまな励起システムの基本要素です。この記事では、さまざまなタイプの励起システム、要素、長所、および短所について説明します。

励起システムとは何ですか？

定義： 同期機の界磁巻線にDCを供給して、電力システムの保護および制御機能を実行するシステム。このシステムは、エキサイター、PSS（電力システム安定装置）、AVR（自動電圧調整器）、処理装置、および測定要素で構成されています。このシステムによって提供される電流は励起電流です。このシステム入力値は、測定要素を使用して取得されます。発電機の励磁機の界磁巻線が電力源であり、自律電圧調整回路が励磁機電流の制御を実行するため、PSSスタビライザーを使用して制御ループで追加の信号を生成します。

励起システムの種類

励起システムの分類を下図に示します。

興奮の種類

DC励起システム

DC（直流）システムは、メインエキサイターとパイロットエキサイターの2種類のエキサイターで構成されています。エキサイター出力は、自動電圧レギュレーターによって調整され、オルタネーター出力端子電圧。界磁巻線の両端には、界磁ブレーカーが開いているときに界磁放電抵抗が接続されています。直流システムのこれらの2つの励磁機は、モーターまたはメインシャフトのいずれかで駆動できます。主励磁機の定格電圧は約400Vです。DCシステムの図を以下に示します。

直流励起

利点

DCシステムの利点は次のとおりです。

より信頼性が高い
コンパクトサイズ

短所

DCシステムの欠点は次のとおりです。

大きいサイズ
電圧調整は複雑でした
応答が非常に遅い

AC励起システム

AC（交流）システムは、メインシャフトに直接接続されたサイリスタ整流器ブリッジとオルタネーターで構成されています。交流システムの主励振器は、分離励起または自己励起のいずれかです。このシステムは、ローターシステムと回転サイリスタシステムの2種類に分類されます。 ACシステムの分類を下図に示します。

交流励起の分類

回転サイリスタシステム

回転サイリスタまたはローターシステムの図を以下に示します。この回転部分はオルタネーターフィールドで構成されています整流器、整流回路、電源、および交流エキサイターまたはACエキサイター。制御されたトリガー信号は、電源と整流器の制御によって生成されます。

回転サイリスタ型

利点

回転サイリスタシステムの利点は次のとおりです。

早い反応
シンプル
低価格

短所

主な欠点は、サイリスタの応答率が非常に低いことです。

ブラシレスシステム

固定子と回転子は、ブラシレスオルタネーターシステムの主要コンポーネントです。固定子本体は主固定子と励起子固定子で構成され、同様に回転子アセンブリは主回転子と励起子回転子、および回転子に取り付けられたプレートに取り付けられたブリッジ整流器アセンブリで構成されます。

ローターが回転を開始すると、エキサイターステーターには残留磁気があります。AC（交流）出力はエキサイターローターコイルで生成され、この出力はブリッジ整流器を通過します。ブリッジ整流器を通過した出力はDC（直流）に変換され、メインローターに供給されます。移動するメインローターは、固定するメインローターコイルにACを生成します。

エキサイターは、オルタネーターの出力を制御する上で重要な役割を果たします。主オルタネーターの界磁である回転子に供給されるDC磁化電流。したがって、固定励磁機界磁コイルへの電流量を増減すると、主オルタネーターの出力を変化させることができます。ブラシレスシステムを下図に示します。

ブラシレスタイプ

同期発電機には、ブラシレスシステムがスリップリングやカーボンブラシを使用せずに界磁電流を供給します。 16 PMG（永久磁石エキサイター）を備えたローターシャフトとシリコンダイオード整流器を備えた三相メインエキサイターと結合されたブラシレスエキサイターシステム。永久磁石エキサイターは、400 Hz、220 VAC電源を生成します。

オルタネーターのメインローターシャフトは、ブラシ、スリップリング、およびローターリードを介してブラシレスエキサイター回路に結合されています。エキサイターのメイン出力はハローシャフトのSCRブリッジに接続され、永久磁石エキサイターとメインエキサイターはソリッドシャフトに接続されます。

利点

ブラシレスシステムの利点は次のとおりです。

信頼性に優れています
操作の柔軟性が良い
システムの応答は良好です
ブラシレスシステムには可動接点がないため、メンテナンスが少なくて済みます。

短所

ブラシレスシステムの欠点は次のとおりです。

応答が遅い
速い脱励起はありません

静的システム

このシステムは、整流器変圧器、SCR出力段、励起始動、フィールド放電装置、およびレギュレータと動作制御回路で構成されています。このシステムでは、回転部分がないため、風損や回転損失はありません。このシステムでは、メインオルタネーターの三相出力が降圧変圧器に転送され、500MVA未満の小型オルタネーターの方が安価です。静的システムを次の図に示します。

静的励起システム

利点

静的システムの利点は次のとおりです。

信頼性は良いです
操作の柔軟性は非常に良いです
システムの応答は優れています
サイズが小さい
低損失
シンプル
ハイパフォーマンス

短所

静的システムの主な欠点は、スリップリングとブラシが必要なことです。

励起システムの要素と信号

同期機制御システムの一般的なブロック図を次の図に示します。この図は、制御要素ブロック、励磁機ブロック、端子電圧トランスデューサ、負荷補償器、同期機と電力システム、および電力系統スタビライザーと補助的な不連続励起制御の5つのブロックで構成されています。

同期機制御システムのブロック図

“電界効果トランジスタのしくみ ”

EFDは同期マシンフィールド電圧またはエキサイター出力電圧、IFD同期マシンフィールド電流またはエキサイター出力電流、ITは同期マシン端子電流フェーザー、VCは端子電圧トランスデューサー出力、VOELは過励磁リミッター出力、VRは電圧レギュレーター出力です。、VSは電力システムスタビライザー出力、VSIは電力システムスタビライザー入力、VREFは電圧レギュレーター基準電圧、VUELは不足励起リミッター出力です。