Le premier système d'excitation est développé en 1971 par Kinte Industrial Co. Ltd. Certains des systèmes d'excitation et des fournisseurs d'excitateurs sont les surfaces acoustiques, Spincore Technologies, Mitsubishi Electric Power Products, DirectMed Parts, Basler Electric Co., etc. Ce système est utilisé pour fournir une alimentation en courant continu ou en courant continu aux machines synchrones. Les excitateurs à courant continu, les excitateurs à courant alternatif, les circuits de détection ou de traitement de signaux, électroniques amplificateurs , les redresseurs et les circuits de rétroaction de stabilisation du système d'excitation sont les éléments de base des différents systèmes d'excitation. Dans cet article, les différents types de systèmes d'excitation, éléments, avantages et inconvénients sont expliqués.
Qu'est-ce qu'un système d'excitation?
Définition: Le système qui fournit du courant continu à l'enroulement de champ de la machine synchrone pour exécuter les fonctions de protection et de contrôle du système d'alimentation. Ce système comprend l'excitateur, le PSS (Power System Stabilizer), l'AVR (Automatic Voltage Regulator), l'unité de traitement et les éléments de mesure. Le courant fourni par ce système est le courant d'excitation. Ces valeurs d'entrée du système sont obtenues en utilisant les éléments de mesure, car l'enroulement de champ de l'excitateur du générateur est la source d'énergie électrique et le circuit régulateur de tension autonome contrôle le courant de l'excitatrice, le stabilisateur PSS est utilisé pour produire des signaux supplémentaires dans la boucle de commande.
Types de système d'excitation
La classification du système d'excitation est indiquée dans la figure ci-dessous.
types d'excitation
Système d'excitation CC
Le système DC (courant continu) se compose de deux types d'excitateurs: l'excitateur principal et l'excitateur pilote. La sortie de l'excitateur est ajustée par le régulateur de tension automatique pour contrôler le alternateur tension aux bornes de sortie. Dans l'enroulement de champ, la résistance de décharge de champ est connectée lorsque le disjoncteur de champ est ouvert. Ces deux excitateurs du système à courant continu peuvent être entraînés soit par le moteur, soit par l'arbre principal. La tension nominale de l'excitateur principal est d'environ 400 V. La figure du système CC est illustrée ci-dessous.
dc-excitation
Avantages
Les avantages du système DC sont
- Plus fiable
- De taille compacte
Désavantages
Les inconvénients du système DC sont
- Grande taille
- La régulation de la tension était complexe
- Réponse très lente
Système d'excitation AC
Le système AC (courant alternatif) se compose d'un pont redresseur à thyristors et d'un alternateur qui sont connectés directement à l'arbre principal. L'excitateur principal dans un système à courant alternatif est soit excité séparé, soit auto-excité. Ce système est classé en deux types: système à rotor ou système à thyristors rotatifs. La classification du système de climatisation est indiquée dans la figure ci-dessous.
classification-de-excitation-ac
Système de thyristors rotatifs
La figure du thyristor rotatif ou du système de rotor est illustrée ci-dessous. La partie tournante de celui-ci se compose du champ d'alternateur redresseur , un circuit redresseur, une alimentation et un excitateur à courant alternatif ou à courant alternatif. Le signal de déclenchement contrôlé est généré par l'alimentation et la commande du redresseur.
type thyristor rotatif
Avantages
Les avantages du système à thyristors rotatifs sont
- Une réponse rapide
- Simple
- À bas prix
Désavantages
Le principal inconvénient est que le taux de réponse du thyristor est très faible
Système Brushless
Le stator et le rotor sont les principaux composants du système d'alternateur sans balais. Le corps du stator se compose du stator principal et d'un stator d'excitateur. De la même manière, l'ensemble rotor comprend le rotor principal et le rotor d'excitatrice avec un ensemble redresseur en pont monté sur une plaque fixée au rotor.
Le stator de l'excitateur a un magnétisme résiduel lorsque le rotor commence à tourner, une sortie CA (courant alternatif) est générée dans les bobines du rotor de l'excitatrice et cette sortie est passée à travers un redresseur en pont. La sortie passée par un pont redresseur est convertie en courant continu (courant continu) et transmise au rotor principal. Le rotor principal mobile génère du courant alternatif dans les bobines fixes du rotor principal.
L'excitateur joue un rôle clé dans le contrôle de la sortie de l'alternateur. Le courant de magnétisation CC fourni au rotor, qui est le champ de l'alternateur principal, donc si nous augmentons ou diminuons la quantité de courant vers les bobines de champ de l'excitateur stationnaire, la sortie de l'alternateur principal peut être modifiée. Le système sans balais est illustré dans la figure ci-dessous.
type sans brosse
Au générateur synchrone, le système sans balais fournit un courant de champ sans utiliser la bague collectrice et les balais de charbon. Le système d'excitation sans balais couplé à un arbre de rotor avec 16 PMG (Excitateur à Aimant Permanent) et un excitateur principal triphasé avec un redresseur à diode en silicium. L'excitateur à aimant permanent produit une alimentation de 400 Hz, 220 V CA.
L'arbre du rotor principal de l'alternateur est couplé au circuit d'excitatrice sans balais sans balais, sans bagues collectrices et à travers les fils du rotor. La sortie principale de l'excitateur est connectée au pont SCR dans l'arbre creux tandis que l'excitateur à aimant permanent et l'excitateur principal sont connectés à l'arbre plein.
Avantages
Les avantages du système brushless sont
- La fiabilité est excellente
- La flexibilité de fonctionnement est bonne
- Les réponses du système sont bonnes
- Il n'y a pas de contact mobile dans le système sans balais, donc l'entretien est faible
Désavantages
Les inconvénients du système brushless sont
- La réponse est lente
- Il n'y a pas de désexcitation rapide
Système statique
Ce système comprend des transformateurs redresseurs, un étage de sortie SCR, un équipement de démarrage d'excitation et de décharge sur site, ainsi que des circuits de régulation et de contrôle opérationnel. Dans ce système, il n'y a pas de pièce rotative, donc il n'y a pas de pertes de vent et pas de pertes de rotation. Dans ce système, la sortie triphasée de l'alternateur principal est transférée au transformateur abaisseur et le système est moins cher en petit alternateur en dessous de 500 MVA. Le système statique est illustré dans la figure ci-dessous.
système d'excitation statique
Avantages
Les avantages du système statique sont
- La fiabilité est bonne
- La flexibilité de fonctionnement est très bonne
- Les réponses du système sont excellentes
- Petite taille
- Faible perte
- Simple
- Haute performance
Désavantages
Les principaux inconvénients du système statique sont, il nécessite une bague collectrice et une brosse
Éléments et signaux du système d'excitation
Le schéma fonctionnel général du système de commande de la machine synchrone est illustré dans la figure ci-dessous. La figure se compose de cinq blocs: bloc d'éléments de commande, bloc d'excitation, transducteur de tension aux bornes et compensateur de charge, machine synchrone et système d'alimentation, stabilisateur du système d'alimentation et commande d'excitation discontinue supplémentaire.
schéma-bloc-du-système-de-commande-machine-synchrone
Où EFD est le synchrone tension de champ de la machine ou tension de sortie de l'excitateur, courant de champ de la machine synchrone IFD ou courant de sortie de l'excitateur, IT est le phaseur de courant du terminal de la machine synchrone, VC est la sortie du transducteur de tension aux bornes, VOEL est la sortie du limiteur de surexcitation, VR est la sortie du régulateur de tension , VS est la sortie du stabilisateur du système d'alimentation, VSI est l'entrée du stabilisateur du système d'alimentation, VREF est la tension de référence du régulateur de tension et VUEL est la sortie du limiteur de sous-excitation.
FAQ
1). Quelle est la tension d'excitation?
Il s'agit d'une quantité de tension nécessaire pour exciter la bobine de champ et la tension varie en fonction de la commande du redresseur. La tension alternative et la tension continue sont les deux types de tension d'excitation.
2). Pourquoi DC est utilisé pour l'excitation?
Le courant électrique est produit uniquement lorsque le fil tourne dans un champ magnétique constant obtenu uniquement par une tension de courant continu (CC), de sorte qu'une tension continue est appliquée à une bobine pour obtenir le champ magnétique constant.
3). Pourquoi les générateurs ont-ils besoin d'excitation?
L'excitation est nécessaire au générateur pour créer un champ magnétique et fournir un champ magnétique rotatif constant ou fixe ou stationnaire.
4). Que se passe-t-il lorsque les générateurs perdent l'excitation?
Le courant du rotor diminue lorsque le générateur perd l'excitation et par la constante de temps de champ, la tension de champ diminue également.
5). Pourquoi avons-nous besoin d'un système d'excitation pour les alternateurs?
Ce système est nécessaire pour qu'un alternateur contrôle la tension et la puissance réactive de l'alternateur ou du générateur synchrone.
Dans cet article, le différents types de systèmes d'excitation , les avantages et les inconvénients du système sont discutés. Voici une question pour vous quel est l'excitateur pilote dans le système d'excitation CC?
