Возбудитель синхронного генератора

Введение
Системы возбуждения предназначены для питания обмотки ротора постоянным током, соответствующим току возбуждения. В настоящее время для регулирования тока возбуждения используется АРВ, который реагирует на параметры генератора, автоматически изменяя ток возбуждения в зависимости от режима работы.
Системы возбуждения электрических машин, в которых источником энергии является генератор постоянного тока (возбудитель), давно используются в большинстве генераторов. Обычно возбудители располагались на одном валу с генератором и приводились в действие той же турбиной, что и сам генератор. Такая система называется прямой. В случае, когда возбудитель приводится во вращение от отдельного двигателя, систему обычно называют косвенной системой. В конструкции генератора, как правило, используется система прямого возбуждения, имеющая меньшую стоимость и большую надежность. Системы возбуждения электрических машин, изготовленные на заводах более 30 лет назад и все еще работающие, могут быть заменены современными статическими полупроводниковыми системами с любым заданным набором функций. Достоинством этой системы возбуждения является ее высокая надежность и независимость от внешней сети. Недостатком является невозможность использования синхронных генераторов для возбуждения в условиях надежного переключения и механической прочности коллектора.
При большой мощности СГ мощность возбуждения становится больше, чем мощность ГПT, поэтому для возбуждения больших машин используют выпрямитель с полупроводниковым выпрямителем. В зависимости от способа получения постоянного тока различают два типа выпрямительных систем: - независимая система возбуждения (СТН);
- система самовозбуждения (СТС).
В СТН группа статических выпрямителей преобразует переменный ток возбудителя в постоянный. Возбудитель расположен на одном валу с основным генератором. Статор имеет трехфазную обмотку с отводами, к которой подключены две группы тиристоров. Обе группы соединены трехфазной мостовой схемой. Возбудитель имеет обмотку возбуждения, питаемую от трансформатора через выпрямители.
Система управления тиристорами питается от трансформатора, подключенного к системе АРВ. При нормальной работе возбуждение основного генератора обеспечивает рабочая группа тиристоров, а группа наддува практически замкнута. В режиме силы возбуждения тиристоры, запитанные полным напряжением обмотки трехфазного возбудителя, полностью открываются и подают весь силовой ток, а рабочая группа тормозится более высоким напряжением силовой группы.
Преимущество СТН - более высокая скорость. Недостаток - наличие контактных колец и щеток. 
1. Принцип возбуждения синхронных генераторов
Обмотки ротора синхронных генераторов питаются от специальных источников постоянного тока, называемых возбудителем.
Мощность возбудителя составляет 0,3–1% от мощности генератора, а номинальное напряжение составляет от 100 до 650 В. Чем мощнее генератор, тем выше номинальное напряжение возбуждения.
Современные схемы возбуждения содержат, помимо возбудителя, большое количество вспомогательных устройств. Комбинацию возбудителя, принадлежностей и элементов управления часто называют системой возбуждения.
Электрическое соединение возбудителя с обмоткой ротора генератора в основном осуществляется с помощью контактных колец и щеток. Разработаны и внедрены бесщеточные системы возбуждения.
Системы возбуждения должны быть надежными и экономичными, позволять регулировать ток возбуждения в требуемых пределах, быть достаточно быстрыми, а также обеспечивать возбуждение воздуха в случае отказа сети. Регулируя ток возбуждения, изменяется напряжение синхронного генератора и реактивная мощность, подаваемая в сеть. Управление возбуждением генератора повышает стабильность параллельной работы.
При больших перепадах напряжения, которые возникают, например, при коротких замыканиях, применяется форсирование (быстрое увеличение) возбуждения генераторов, что помогает остановить электрические колебания и поддерживать стабильность работы параллельно с генераторами. Кроме того, высокоскоростное регулирование и форсирование возбуждения повышают надежность релейной защиты и облегчают самозапуск электродвигателей для собственных нужд электростанции.