- Erregungssystem des Synchrongenerators
Im Allgemeinen besteht ein Generatorsatz aus einem Motor (der kinetische Energie liefert), einem Generator (der Strom erzeugt) und einem Steuerungssystem. Windturbinen nutzen Windkraft, um den Generator anzutreiben und Strom zu erzeugen; Wasserkraftgeneratoren nutzen den Wasserfluss, um den Generator anzutreiben und Strom zu erzeugen. Kraftstoffgeneratoren nutzen die Verbrennung von Diesel oder Benzin zur Stromerzeugung, um den Generatorsatz anzutreiben. Obwohl die Energiequellen verschiedener Stromerzeugungssysteme unterschiedlich sein können, haben sie alle ein wichtiges gemeinsames Merkmal: den Generator. Die elektrische Energie, die wir in Produktion und Leben nutzen, stammt aus Kraftwerken, und diese sind untrennbar mit Motoren verbunden. Der Rotor kann durch eine Wasserturbine, eine Dampfturbine, einen Verbrennungsmotor usw. angetrieben werden. Die Hauptkomponenten sind in der Abbildung unten dargestellt.
Derzeit werden 99 % der von Menschen genutzten elektrischen Energie von Synchrongeneratoren erzeugt. Um eine Energieumwandlung zu erreichen, benötigt ein Synchrongenerator ein Gleichstrom-Magnetfeld. Der Gleichstrom, der dieses Magnetfeld erzeugt, wird als Erregerstrom des Generators bezeichnet. Entsprechend der Versorgungsmethode des Erregerstroms wird jeder Generator, der den Erregerstrom von anderen Stromquellen bezieht, als fremderregter Generator bezeichnet, und ein Generator, der die Erregerleistung vom Generator selbst bezieht, wird als selbsterregter Generator bezeichnet.
Das Erregungssystem eines Synchrongenerators besteht im Allgemeinen aus zwei Teilen. Ein Teil dient dazu, der Feldwicklung des Generators Gleichstrom zuzuführen, um ein Gleichstrom-Magnetfeld aufzubauen, was üblicherweise als Erregerleistungsabgabeteil (oder Leistungseinheit) bezeichnet wird. Der andere Teil dient dazu, den Erregerstrom während des normalen Betriebs oder im Falle eines Unfalls anzupassen, um die betrieblichen Anforderungen zu erfüllen. Dieser Teil umfasst Erregerregler, Zwangsregelung, Zwangsentmagnetisierung und automatische Entmagnetisierung usw. und wird im Allgemeinen als Erregersteuerungsteil (oder Steuereinheit) bezeichnet.
- Spannungsregelung des Synchrongenerators
Die Aufrechterhaltung der Generatorspannung auf einem vorgegebenen Wert ist das Hauptmittel der Spannungsregelung im Stromnetz. Wie kann also sichergestellt werden, dass die Klemmenspannung des Synchrongenerators ein gegebener Wert ist?
Wir sagen, dass bei Laständerungen die Erregung angepasst werden muss. Lassen Sie uns das spezifische Prinzip anhand des vereinfachten Zeigerdiagramms des Generators analysieren.
Aus der obigen Abbildung können wir ableiten:
In der Formel: Eq – das Leerlaufpotenzial des Generators; Uf – die Klemmenspannung des Generators; If – das Laststromverhältnis des Generators.
Die obige Formel zeigt, dass bei konstantem Leerlaufpotenzial Eq des Generators die Klemmenspannung Uf des Generators mit zunehmendem Laststrom If abnimmt. Um sicherzustellen, dass die Klemmenspannung Uf des Generators konstant bleibt, muss sie mit zunehmendem Laststrom If des Generators ansteigen (oder abnehmen), d.h. das Leerlaufpotenzial Eq des Generators muss erhöht (oder verringert) werden, und Eq ist eine Funktion des Erregerstroms Ifq des Generators (wenn Sättigung nicht berücksichtigt wird, sind Eq und Ifq proportional). Daher muss beim Betrieb des Generators der Erregerstrom angepasst werden, wenn sich der Generatorlaststrom ändert, um die Klemmenspannung des Generators konstant zu halten.