VÀ CÁC TIÊU CHUẨN LIÊN QUAN
CHƯƠNG 3: YÊU CẦU KHI THIẾT KẾ HỆ THỐNG KÍCH THÍCH
3.3 CÁC YÊU CẦU VỀ HỆ THỐNG KÍCH THÍCH
- Các yêu cầu về cơ khí không phải là yêu cầu đầu tiên được đặt ra, nhưng chúng chắc chắn rất quan trọng. Hầu hết các yêu cầu phụ thuộc vào nhà máy, nhưng một vài yêu cầu sẽ được lựa chọn bởi sự cần thiết cho thiết bị mới. Do đó hầu hết các hệ thống kích thích đều phải được kèm theo tài liệu về đặc tính kỹ thuật và một vài thông tin quan trọng khác phụ thuộc vào các yêu cầu riêng.
- Hầu hết thiết bị điện tử đều phải giới hạn nhiệt độ cho phép sử dụng nó trong khoảng nhiệt độ môi trường giống như khoảng nhiệt độ mà máy phát làm việc. Hầu hết thiết bị sẽ hoạt động tốt ở nhiệt độ +400C và -400C. Nếu các điều kiện môi trường vượt quá các giới hạn này,
ta cần phải điều khiển môi trường lắp đặt thiết bị hệ thống kích thích hoặc nó có thể cần phải sấy hoặc làm lạnh bên trong tủ kích thích. Lợi ích từ việc điều khiển nhiệt độ là làm cho cải thiện hơn trong việc thích nghi của thiết bị so với thiết bị giống nó được lắp đặt trong môi trường không được điều khiển.
- Hơi ẩm và độ ẩm cao có thể ảnh hưởng đến sự làm việc của hệ thống kích thích. Độ ẩm sẽ trở thành một vấn đề nếu nó đạt tới trạng thái ngưng hơi nước. Hơi ẩm có thể là vấn đề lớn đối với khả năng làm việc của thiết bị kích thích. Giải pháp chung là đặt các bộ sấy nhiệt và cảm biến nhiệt, để giữ nhiệt độ bên trong tủ nhỏ hơn nhiệt độ môi trường bên ngoài, vì thế việc giữ độ ẩm được cải thiện từ bên trong thiết bị kích thích.
- Bụi và chất bẩn có thể tạo ra trong nhà máy điện mà ở đó thiết bị kích thích được lắp đặt. Nếu sử dụng làm mát bằng không khí cưỡng bức để làm mát thiết bị, việc lọc không khí vào rất có lợi để giữ lại bụi từ bên ngoài đi vào thiết bị điều khiển. Bộ lọc này yêu cầu một vài công tác bảo dưỡng để lấy chất bẩn đọng lại và để tạo ra dòng không khí định mức.
3.3.2 CÁC YÊU CẦU VỀ ĐIỆN 3.3.2.1 Các yêu cầu cảm biến
Hệ thống kích thích phải có thiết bị để đo lường điện áp và dòng điện stator máy phát.
Điển hình là đối với các thông số không thể đo lường trực tiếp, vì thế nó cần có máy biến áp giảm áp và dòng điện tới các mức hữu dụng để đấu nối vào hệ thống kích thích.
Hình 6: Cảm biến 1 hoặc 3 pha
Hình 7: Cảm biến 2 hoặc 3 pha đấu hình V
Hình 8: Cảm biến 3 pha, Y-Y trung tính nối đất
Thường chúng sẽ được nối với thanh cái hoặc tại các hộp đấu nối của máy phát. Vì thế, các thông số thứ cấp của nó có thể được sử dụng chung với hệ thống kích thích bởi thiết bị khác. Nếu hệ thống kích thích yêu cầu có đặc tính ổn định cao thì chất lượng đo lường điện áp và dòng điện phải chính xác. Cấp chính xác được áp dụng theo IEEE/ANSI C57.13 là tiêu chuẩn của Mỹ dành cho tính cấp chính xác máy biến áp xoay chiều (PT) và máy biến dòng (CT) với các phụ tải khác nhau. Việc sử dụng các cấp đo lường chính xác như là 1,2 cho PT hoặc CT có nghĩa là tại một vài điểm phụ tải của máy biến áp, hệ số chính xác tỉ số thứ cấp phải không vượt quá 1,2%. Phụ tải PT được đưa ra theo từ chữ cái alpha như là khi mang chữ Y phụ tải là 75VA tại cosφ = 0.85. Tại các phụ tải nhỏ hơn, máy biến áp có cấp chính xác cao hơn. Vì thế, cấp chính xác có thể tính toán phụ thuộc vào đặc tính PT hoặc CT trong khoảng đặc tính cần thiết của nó bằng việc biết được phụ tải nối đến nó và cấp chính xác có thể chấp nhận được tối thiểu trong từng ứng dụng.
Sai số cực đại cho phép của máy biến áp dùng cho cảm biến điện áp hoặc dòng điện trong hệ thống kích thích phải nhỏ hơn 1% so với điện áp và dòng điện định mức.
Thông thường khi thay thế bộ điều khiển kích thích thế hệ trước bằng thiết bị kích thích hiện đại việc sử dụng các PT và CT hiện nay không phải lo lắng gì về cấp chính xác, bởi vì phụ tải yêu cầu trong các bộ điều khiển kích thích hiện đại đưa ra nhỏ hơn thiết bị trước đây. Cấp chính xác trong đo lường được cải thiện bằng việc giảm phụ tải.
Hình 9: Bộ kích thích DC rotor vành trượt và chổi than 3.3.2.2 Các yêu cầu về điện từ trường
Để bắt đầu tốt cho việc thiết kế hệ thống kích thích là giải quyết từ trường kích thích theo yêu cầu của máy phát (kích thích tĩnh) hoặc sử dụng bộ kích thích quay hiện nay và việc cung cấp kích thích tới cuộn dây kích thích. Hình 10. Giải quyết vấn đề này sẽ tác động tới kích thước và giá thành của hệ thống kích thích, yều cầu về từ trường kích thích được tạo ra dựa vào yêu cầu điện áp và dòng điện làm việc của máy phát tại tải định mức phải, các thông số này được xác định dựa trên nhãn hiệu hoặc tài liệu từ nhà sản xuất máy phát. Điện trở của cuộn dây kích thích có thể được xác định từ số liệu của nhà sản xuất hoặc nó có thể được đo trực tiếp.
Hình 10: Hệ thống kích thích thế hệ trước
Một vấn đề phức tạp có thể phát sinh nếu ta quan tâm đến việc tăng công suất của máy.
Trong trường hợp đó các thông số hệ thống kích thích có thể được ước lượng, nhưng đến khi kiểm tra hoàn thiện máy phải được thực hiện kiểm tra lại từ các kết quả cải thiện, hệ thống kích thích tốt khi đảm bảo công suất kích thích đầy đủ để cung cấp với bất kỳ khả năng nào
được đưa ra theo yêu cầu thí nghiệm. Bước kiểm tra bình thường này được thực hiện qua quá trình thí nghiệm sau khi cải tạo máy phát hoàn thiện.
Từ trường máy kích thích Từ trường máy phát
Điện trở 5,8Ω tại 250C 0,71Ω tại 250C
Điện áp tải định mức 98VDC 213VDC
Dòng điện tải định mức 15,8A 270A
Điện trở tính toán khi cuộn dây
kích thích nóng 6,2Ω 0,79Ω
Bảng 1: Ví dụ về các giá trị cho bộ kích thích và kích thích máy phát
Do điện trở của việc đấu nối dây nối từ bộ điều khiển kích thích tới cuộn dây kích thích tác động đến kích thước các bộ đấu nối để giữ điện trở dây thấp khi so sánh với điện trở cuộn dây kích thích. Trong bộ kích thích tĩnh, điện trở cuộn dây kích thích có thể từ 0,25 đến 1,0Ω. Việc đấu dây từ bộ kích thích tĩnh đến chổi than và các vành trượt phải rất thấp để tránh dòng điện kích thích bị giới hạn do điện trở của cáp. Nếu công suất đối với bộ kích thích tĩnh được lấy từ máy biến áp kích thích riêng, dây dẫn công suất phía ac cũng là vấn đề rất cần thiết giống như vấn đề này để giữ điện áp rơi nhỏ nhất.