O primeiro sistema de excitação foi desenvolvido em 1971 pela Kinte Industrial Co. Ltd. Alguns dos sistemas de excitação e fornecedores de excitadores são superfícies acústicas, Spincore Technologies, Mitsubishi Electric Power Products, DirectMed Parts, Basler Electric Co., etc. Este sistema é usado para fornecer alimentação DC ou DC para as máquinas síncronas. Os excitadores DC, excitadores AC, sensores de sinal ou circuitos de processamento, eletrônicos amplificadores , retificadores e os circuitos de realimentação de estabilização do sistema de excitação são os elementos básicos dos diferentes sistemas de excitação. Neste artigo, os diferentes tipos de sistemas de excitação, elementos, vantagens e desvantagens são explicados.
O que é um sistema de excitação?
Definição: O sistema que fornece CC para o enrolamento de campo da máquina síncrona para executar funções de proteção e controle do sistema de energia. Este sistema consiste em excitador, PSS (Power System Stabilizer), AVR (Automatic Voltage Regulator), unidade de processamento e elementos de medição. A corrente fornecida por este sistema é a corrente de excitação. Os valores de entrada deste sistema são obtidos utilizando os elementos de medição, pois o enrolamento de campo da excitatriz do gerador é a fonte de energia elétrica e o circuito regulador de tensão autônomo realiza o controle da corrente da excitatriz, o estabilizador PSS é utilizado para produzir sinais adicionais na malha de controle.
Tipos de sistema de excitação
A classificação do sistema de excitação é mostrada na figura abaixo.
tipos-de-excitação
Sistema de Excitação DC
O sistema DC (Corrente Contínua) consiste em dois tipos de excitadores: o excitador principal e o excitador piloto. A saída da excitatriz é ajustada pelo regulador automático de tensão para controlar o alternador tensão do terminal de saída. Através do enrolamento de campo, o resistor de descarga de campo é conectado quando o disjuntor de campo está aberto. Esses dois excitadores no sistema de corrente contínua podem ser acionados por motor ou pelo eixo principal. A tensão nominal da excitatriz principal é de cerca de 400 V. A figura do sistema DC é mostrada abaixo.
excitação cc
Vantagens
As vantagens do sistema DC são
- Mais confiável
- Tamanho compacto
Desvantagens
As desvantagens do sistema DC são
- Tamanho grande
- A regulação da tensão era complexa
- Resposta muito lenta
Sistema de Excitação AC
O sistema AC (Corrente Alternada) consiste em uma ponte retificadora com tiristor e alternador que são conectados diretamente ao eixo principal. A excitatriz principal em um sistema de corrente alternada pode ser excitada separada ou autoexcitada. Este sistema é classificado em dois tipos: sistema de rotor ou sistema de tiristor rotativo. A classificação do sistema CA é mostrada na figura abaixo.
classificação-de-ac-excitação
Sistema giratório de tiristor
O tiristor giratório ou figura do sistema de rotor é mostrado abaixo. A parte rotativa deste consiste no campo do alternador retificador , um circuito retificador, fonte de alimentação e um excitador de corrente alternada ou excitador AC. O sinal de disparo controlado é gerado pela fonte de alimentação e pelo controle do retificador.
tipo tiristor rotativo
Vantagens
As vantagens do sistema de tiristor rotativo são
- Resposta rápida
- Simples
- Baixo custo
Desvantagens
A principal desvantagem é a taxa de resposta do tiristor é muito baixa
Sistema sem escova
O estator e o rotor são os principais componentes do sistema do alternador sem escovas. O corpo do estator consiste no estator principal e um estator da excitatriz da mesma forma, o conjunto do rotor consiste no rotor principal e no rotor da excitatriz junto com um conjunto retificador em ponte montado em uma placa que é fixada ao rotor.
O estator da excitatriz tem magnetismo residual quando o rotor começa a girar, a saída AC (Corrente Alternada) é gerada nas bobinas do rotor da excitatriz e esta saída é passada através de uma ponte retificadora. A saída que passa por uma ponte retificadora é convertida em CC (Corrente Contínua) e fornecida ao rotor principal. O rotor principal móvel gera CA nas bobinas estacionárias do rotor principal.
A excitatriz desempenha um papel fundamental no controle da saída do alternador. A corrente de magnetização DC fornecida ao rotor, que é o campo do alternador principal, portanto, se aumentarmos ou diminuirmos a quantidade de corrente para as bobinas de campo da excitatriz estacionária, a saída do alternador principal pode ser variada. O sistema brushless é mostrado na figura abaixo.
tipo sem escova
Para o gerador síncrono, o sistema brushless fornece corrente de campo sem usar o anel coletor e escovas de carvão. O sistema de excitatriz brushless acoplado a um eixo de rotor com 16 PMG (Permanent Magnet Exciter) e uma excitatriz principal trifásica com um retificador de diodo de silício. O excitador de ímã permanente produz 400 Hz, alimentação de 220 V CA.
O eixo do rotor principal do alternador acoplado ao circuito da excitatriz sem escovas sem escovas, sem anéis coletores e através dos cabos do rotor. A saída principal da excitatriz é conectada à ponte SCR no eixo interno, enquanto a excitatriz de ímã permanente e a excitatriz principal são conectadas ao eixo sólido.
Vantagens
As vantagens do sistema brushless são
- A confiabilidade é excelente
- A flexibilidade de operação é boa
- As respostas do sistema são boas
- Não há contato móvel no sistema brushless, então a manutenção é baixa
Desvantagens
As desvantagens do sistema sem escova são
- A resposta é lenta
- Não há desexcitação rápida
Sistema Estático
Este sistema consiste em transformadores retificadores, estágio de saída SCR, partida de excitação e equipamento de descarga de campo e regulador e circuitos de controle operacional. Neste sistema, não há parte giratória, portanto, não há perdas de vento e nem perdas rotacionais. Neste sistema, a saída trifásica do alternador principal é transferida para o transformador abaixador e o sistema fica mais barato em alternador pequeno abaixo de 500 MVA. O sistema estático é mostrado na figura abaixo.
sistema de excitação estática
Vantagens
As vantagens do sistema estático são
- Confiabilidade é boa
- A flexibilidade de operação é muito boa
- As respostas do sistema são excelentes
- Tamanho pequeno
- Baixa perda
- Simples
- Alta performance
Desvantagens
As principais desvantagens do sistema estático são: ele requer um anel deslizante e uma escova
Elementos e sinais do sistema de excitação
O diagrama de blocos geral para o sistema de controle da máquina síncrona é mostrado na figura abaixo. A figura consiste em cinco blocos: bloco de elementos de controle, bloco excitador, transdutor de tensão terminal e compensador de carga, máquina síncrona e sistema de potência e estabilizador de sistema de potência e controle de excitação descontínua suplementar.
diagrama de blocos do sistema de controle da máquina síncrona
Onde EFD é o síncrono tensão de campo da máquina ou tensão de saída da excitatriz, corrente de campo da máquina síncrona IFD ou é a corrente de saída da excitatriz, IT é o fasor da corrente do terminal da máquina síncrona, VC é a saída do transdutor de tensão do terminal, VOEL é a saída do limitador de superexcitação, VR é a saída do regulador de tensão , VS é a saída do estabilizador do sistema de potência, VSI é a entrada do estabilizador do sistema de potência, VREF é a voltagem de referência do regulador de tensão e VUEL é a saída do limitador de subexcitação.
FAQs
1). Qual é a tensão de excitação?
É uma quantidade de tensão necessária para excitar a bobina de campo e a tensão varia de acordo com o controle do retificador. A tensão alternada e a tensão contínua são os dois tipos de tensão de excitação.
2). Por que DC é usado para excitação?
A corrente elétrica é produzida apenas quando o fio gira em um campo magnético constante obtido apenas por tensão de corrente contínua (DC), então a tensão DC é aplicada a uma bobina para obter o campo magnético constante.
3). Por que os geradores precisam de excitação?
A excitação é necessária para que o gerador crie um campo magnético e forneça um campo magnético rotativo constante ou fixo ou estacionário.
4). O que acontece quando os geradores perdem a excitação?
A corrente do rotor diminui quando a excitação da perda do gerador e pela constante de tempo do campo a tensão do campo também diminui.
5). Por que precisamos de um sistema de excitação para alternadores?
Este sistema é necessário para um alternador controlar a tensão e a potência reativa do alternador ou gerador síncrono.
Neste artigo, o diferentes tipos de sistemas de excitação , vantagens e desvantagens do sistema são discutidas. Aqui está uma pergunta para você: qual é a excitatriz piloto no sistema de excitação CC?
