Гашение поля при помощи автоматов

Гашение поля при помощи автоматов с дугогасительными решетками происходит следующим образом: при отключении автомата сначала размыкаются его главные (рабочие) контакты, а затем — дугогасительные. Электрическая дуга, возникающая при разрыве тока в обмотке ротора между дугогасительными контактами, под действием магнитного поля, создаваемого специальными магнитами, выдувается на рога, расположенные в камере поперечного дутья. Дуга под действием поперечного магнитного поля быстро движется по рогам и загоняется в дугогасительную решетку, состоящую из набора медных пластин толщиной 2 мм, разделенных друг ог друга изоляцией. Решетка разбивает дугу на ряд последовательно включенных коротких дуг, горящих до тех пор, пока ток в обмотке ротора синхронной машины не снизится до нуля. Для того чтобы дуга не оплавляла пластин решетки, ей сообщается круговое движение с помощью радиального магнитного поля. Система радиального магнитного поля состоит из катушек радиального поля, внутреннего и внешнего магнитопроводов; для равномерного распределения радиального поля по длине дугогасительной решетки последняя разбита на секции, между которыми помещены катушки радиального поля. Напряженность магнитного поля в камере радиального дутья уменьшается с уменьшением тока ротора в процессе гашения поля. Напряжение U на дуге, находящейся в дугогасительной решетке, длительно сохраняет постоянную величину при широком диапазоне изменения величины протекающего через нее тока, где U — напряжение на короткой дуге, находящейся между соседними пластинами решетки (для медных пластин UK=25ч-30 б); п. — число промежутков между пластинами.
Число пластин дугогасительной решетки выбирается с учетом допустимой кратности перенапряжений на кольцах ротора (UB. Макс) и определяется по формуле: где Uв. п напряжение на кольцах ротора при номинальной нагрузке. Как видно, увеличение числа пластин решетки приводит к ускорению гашения поля, но одновременно увеличивает величину напряжения на обмотке ротора машины.
Переходный процесс в обмотке ротора без успокоительных контуров при гашении поля в этом случае определяется уравнением.
Процесс протекает таким образом, как если бы в цепь обмотки ротора была внезапно введена постоянная э. д. е., равная £УД, направленная против э. д. с. возбудителя. Из последнего соотношения видно, что ток в цепи ротора должен был бы измениться от величины /во до величины во— но в действительности процесс обрывается в момент перехода тока через нуль. Напряжение на обмотке возбуждения генератора во время гашения поля меняет свой знак и становится равным:
Максимально допустимое значение напряжения U определяется из равенства, где U — величина допустимого испытательного напряжения для данной конструкции ротора. Очевидно, для того чтобы поле генератора погасло, необходимо выдержать условие: £/д. макс во—начальное значение тока ротора; Ламин — значение намагничивающего тока генератора, соответствующего току ротора при ротора в процессе гашения поля; — значение намагничивающего тока, равного тока успокоительного контура в момент погасания дуги в камере АГП.
Полное время гашения поля равно: Важным показателем работы автоматов гашения поля разных конструкций является кратность перенапряжений при разрыве тока в обмотке ротора. У автоматов АГП-1 кратность перенапряжения составляет от 2 до 2,5. Увеличение кратности перенапряжений выше 1,5 уже не дает значительного уменьшения времени гашения поля (рис. 3-39, по данным Г. М. Хаймова), но снижает надежность работы машины, поэтому по рекомендациям ОРГРЭС кратность перенапряжений должна лежать в пределах 1—1,2. Для достижения таких кратностей перенапряжений автоматы АГП-1 могут быть реконструированы уменьшением числа дуговых промежутков.
С приближением тока в обмотке возбуждения к нулю напряжение на зажимах дугогасительной решетки может возрасти и для предотвращения перенапряжений в этот момент параллельно секциям решетки включены шунтирующие сопротивления, величиной которых регулируют очередность погасания коротких дуг. Последними гаснут дуги между теми пластинами, где нет шунтирующих сопротивлений. Правильный подбор шунтирующих сопротивлений позволяет получить практически постоянное напряжение на решетке при всех изменениях тока и дуге. При форсировании возбуждения напряжение на дугогасительной решетке сохраняет постоянную величину, а напряжение возбудителя возрастает.
В настоящее время автоматы с дугогасительной решеткой выпускаются для гашения магнитного поля синхронных генераторов вплоть до самых мощных, синхронных компенсаторов и крупных машин постоянного тока.
С ростом отключаемой мощности возрастает число главных контактов, увеличивается сечение токоведущих частей.
Обмотка ротора имеет значительную индуктивность и при малых токах вращение дуги замедляется, радиальное поле ослабляется и искажается полем поперечного дутья. Поэтому автоматами АГП-1 не рекомендуется отключать токи менее 100 а.
На рис. 3-40 даны схемы гашения поля с применением автоматов, имеющих дугогасительную решетку. Для генераторов малой мощности без применения самосинхронизации рекомендуется схема на рис. 3-40,й. В случае применения самосинхронизации обмотка возбуждения генератора ОВГ замыкается на сопротивления СС (рис. 3-40,6) специальным контактором в момент включения машины в сеть. Для более мощных генераторов применяют схему двухполюсного включения автомата с самосинхронизацией (рис. 3-40,0), для наиболее крупных машин может быть применена схема рис. 3-40,г, позволяющая осуществить противовключение напряжения возбудителя в целях ускорения гашения поля, так как у мощных машин магнитный поток может существовать даже после отключения тока возбуждения. Схема с противовключением эффективно ускоряет затухание вихревых токов, возбуждаемых в бочке ротора, и сокращает процесс гашения поля в 8—10 раз. Двухполюсное включение автоматов АГП позволяет отказаться от гашения поля возбудителя.
С целью обработки фибровых пластин в дугогасительной камере АГП-1 перед вводом в эксплуатацию их следует формовать последовательным отключением токов возбуждения от 500 а и выше. Формовка преследует цель отжига фибровых прокладок до такого состояния, когда они перестанут выделять газы.