TKL15型晶闸管自动励磁装置

2023-06-20 理论教育版权反馈

【摘要】：TKL15型晶闸管自动励磁装置适用于机端电压为400V、容量为125～500kW的同步发电机。控制晶闸管的导通角，便可改变励磁电流的大小。4VD为续流二极管；R、C为二极管和晶闸管的阻容保护元件。为了限制自起励线电压不超过250V，采用接触器KM，以便及时切断5VD的输入电压。TKL15型晶闸管自动励磁装置主要电气元件参数，见表1-5。

TKL15型晶闸管自动励磁装置适用于机端电压为400V、容量为125～500kW的同步发电机。其电路如图1-12所示。

工作原理：励磁装置由主电路、移相触发器和检测放大器等部分组成。

1.主电路

由二极管1VD～3VD、晶闸管V1～V3等组成三相半控桥式整流电路。控制晶闸管的导通角，便可改变励磁电流的大小。4VD为续流二极管；R、C为二极管和晶闸管的阻容保护元件。

2.移相触发器

由三相相同的触发电路组成。现以某相为例介绍如下：

当三极管VT3导通时，原先已充电的电容C6经脉冲变压器TM1放电，TM1次级输出一脉冲信号。而VT3的导通，决定于VT2是否导通，VT3的导通又决定于电容C3的电压极性。一旦C3上的电压极性由下正上负转变为上正下负时，则此时就输出一个脉冲。

同步电压由同步变压器T输出，从图中1～3输入（～50V），控制信号从2～3输入（极性为2正3负）。当同步电压为负半波时，电流经稳压管VS6、二极管VD15、电阻R8向电容C6充电，这时由于VS6正向导通，C3上右边电位几乎与3端相等，于是控制电压Uk通过VD12直接加在C3两端，C3上的电压极性左正右负，VT2截止。接着正半波电压经R8、VS5加在VS6上，VS6上得到一个17～20V极性右正左负的梯形电压。该电压加在C3、R11组成的回路上，必然对C3反充电。由于反充电电压极性与负半波时C3上充好的电压极性相反，随着时间增加，C3上的电压首先依原先极性逐渐减小。经过某一时间再改变极性，脉冲就产生在这个时刻。显然，这“某一时间”的长短决定于Uk的大小。Uk越大，需要时间越长。据此可以说脉冲相位与Uk的关系为：Uk增加，脉冲后移；Uk减小，脉冲前移。另外，这一时间还与C3、R11的时间常数有关。在Uk一定的情况下，R11增大，脉冲后移，晶闸管导通角减小，据此可以调整三相脉冲的对称度。

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图1-13　触发器各部位波形图

触发器各部位波形图如图1-13所示。

3.检测放大器

它由三相桥式整流器（VD1～VD6）、比较电路（VS3、R3）和放大输出器（VT1）等组成。

机端三相输入电压经变压器T降压、三相桥式整流、电容C1滤波，所得与发电机电压成正比的直流电压，电阻R3上的电压UR3直接反映发电机电压的变化。UR3与稳压管VS3上的稳压值比较后得到偏差电压UMN，它与发电机电压成反比例关系，即电压上升，得到的偏差电压减小，电压下降，偏差电压增大。该偏差电压经三极管VT1放大后，输出一控制电压Uk，即为触发电路的控制信号。Uk的最大值为5V。

图中电阻R6和电容C2的作用是：一方面减小了集电极端的交流阻抗，减小放大器的交流放大倍数，削弱Uk中的交流成分（此交流成分会引起三相晶闸管导通的不平衡及励磁电压波的起伏）；另一方面利用电容两端电压缓慢变化的特性来改变整个调节器的时间常数。

放大器的输入电压UMN与输出电压Uk相位相反，就是说，输出电压与输入电压的关系为增大与减小或减小与增大的关系，但输出电压变化量为输入电压变化量的K倍（K为电压放大倍数）。

为了增加放大器带负载能力，使调节器工作更加稳定可靠，VT1后还可增加一级射极输出器。

4.调差

自动励磁的作用，在发电机单机运行时，表现为维持机端电压相对稳定；在并列运行时，表现为自动调节发电机所带的无功负荷（机端电压由电网决定）。如果这台机组励磁调节性能比其它并列机组好，则在系统电压波动情况下，这台机的无功吞吐量比其它的大，无功负荷在它们之间的分配就不平衡。本环节的作用，在于通过改变调差系数来改善这种情况，其实质是改变发电机带纯感性负荷的自动调节励磁的灵敏度。假如灵敏度降到与其它并列机组相当，可以想象在动态情况下无功负荷在它们之间的分配是平衡的。如果灵敏度提得更高，分配就不平衡，可能出现更大的无功电流冲击这台发电机，使机组难以并网。

调差系数用下式表示

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式中 UGe——发电机带额定无功负荷时的机端电压（额定电压）；

　　 UGo——甩掉上述负荷后的空载电压。

由上式可知，调差系数有正负之分，一般对于机端直接并列的机组应采用正调差；对于经过升压变压器在高压侧并联的机组，为了补偿较大的升压变压器压降，也可采用负调差。

调差电路如图1-14所示。它由C相电流互感器TA1、中间电流互感器TA2、测量变压器T（D，y1接线）及接于B相检测端的调差电位器RP（即图中的RS与RP3的并联）组成。

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图1-14　调差的工作原理

（a）不加调差的情况；（b）有功负荷的影响；（c）无功负荷（感性）的影响

T的次级电压落后于初级电压30°。不加调差（RP短接）时，检测端的电压三角形是△abc［图1-14（a）］。接入调差后，RP上有Ic通过，它的压降为IcR，对有功负荷来说， pagenumber_ebook=25,pagenumber_book=14 和同相位，矢量相加后检测端电压三角形为△ab′c［图1-14（b）］，与△abc相比较，一边增大，一边减小，总的来说，基本相等。对无功负荷（感性）来说，落后90°，矢量相加后检测三角形为△ab″c［图1-14（c）］，显然△ab″c＞△abc。

对图1-14的分析表明，△abc和△ab′c几乎相等，说明调差对有功负荷作用不明显；而△ab″c＞△abc，说明在无功负荷（感性）增加的情况下，加入调差后，使，从而晶闸管导通角减小，结果发电机电压有所下降，使得发电机所负担的无功减小，即构成正调差特性，而且调差电阻越大，发电机电压下降也越多，达到了改变调差的目的。

5.自起励电路

它由二极管5VD、接触器KM、电阻R17和按钮SB等组成。

当发电机副绕组（或变压器次级）的剩磁很低（2V以下）时，不能自起励，则可按动SB，二极管5VD将剩磁电压整流后加至励磁绕组，发电机电压就会上升。

为了限制自起励线电压不超过250V，采用接触器KM，以便及时切断5VD的输入电压。改变R17的阻值，可改变KM的动作电压，从而改变起励的限压值。

TKL15型晶闸管自动励磁装置主要电气元件参数，见表1-5。

表1-5　TKL15型自动励磁装置主要电气元件表

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TKL15型晶闸管自动励磁装置

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