1.9 A gerjesztő berendezések jellemző tulajdonságai

A gerjesztőgépeknek a hálózattal együtt működve kell a szinkrongép jellemzőit szabályozni. Ahhoz, hogy ez lehetséges legyen ismerni kellene a hálózat minden lehetséges állapotát és jellemzőjét. Ez azonban lehetetlen. A gerjesztő berendezés vizsgálatára ezért különböző átviteli függvényeket írnak elő, amelyeknek megfelelően kell, hogy működjön a berendezés. Mivel azonban működési terület széles ezért ezeket a jellemzőket különböző üzemállapotokhoz kapcsolják.

Állandósult üzemállapot

Ebben az üzemállapotban a berendezést a szabályzás pontossága jellemzi. A szabályzott érték eltérését több dolog okozhatja.

• szabályzás terhelés függő eltérése: Itt a kapocsfeszültség eltérését vizsgálják a névleges illetve üresjárási feszültségtől, túlgerjesztett és alulgerjesztett állapotban.
• szabályzás hőfokfüggő eltérése: A környezet által okozott hőfokeltérés hatását vizsgálják.
• szabályzás frekvenciafüggő eltérése: Hálózati frekvencia változás által okozott hatást vizsgálják.
• szabályzás nullpont eltolódása (drift): Ezeket a szabályzás belső változásai idézik elő.

• érzéketlenségi sáv: Ezeket a jellemzőket elő lehet írni, de ezeknek értékei a mérés pontosságát nem haladják meg egy korszerű szabályzónál. Ugyanakkor ezeket csak a helyszínen lehet mérni, ez viszont költséges és bonyolult.

Kismértékű változások

Ebben az üzemállapotban a szabályzás stabilitása és gyorsasága a két fő jellemző. Ebből is látható, hogy nagy jelentősége van a szabályzási időnek és a szabályzási idő alatt létrejövő lengések számának valamint nagyságának. A szabályzási idő alatt azt az időtartamot értjük, amíg a szabályzott jellemző eltérése az állandósulthoz képest kisebb lesz mint +/- 2%. Ezt az értéket vagy a névleges terhelés lekapcsolására, vagy a gerjesztettlen állapotból a névleges feszültségre történő felgerjesztésre írják elő. Ez az idő általában 2-5 másodperc, míg a megengedett túllendülés mértéke 10-20% (1-2 db).

A szabályzott jellemző változása a beavatkozást exponenciális görbe alapján követi. Ez köszönhető a szinkrongép tehetetlenségéből adódó szabályzási időállandónak. A gyorsaság érdekében a szabályzót túlszabályozzák így az 59. ábra felfutó szakasza meredekebb lesz. Ezt az értéket kell a megengedett túllendülésnek megfelelően visszavezetni, csillapítani.

(T_SZ= szabályzási idő, 1= túllendülés, 2= szabályzási sáv)

Ugyanez a folyamat legerjesztés esetén is. Teljes vezérlésű híddal elérhető a gerjesztő feszültség polaritás váltása és evvel a szabályzott jellemzővel arányos gerjesztő áram negatív értéke. Evvel az előbb említett túlszabályzás mértéke megnövekszik és ezzel együtt a legerjesztés gyorsasága is. 60. ábra.

A stabilitás és gyorsaság jellemzésére alkalmaznak egy másik fogalmat is, ez a visszacsatolt erősítés. Ez a szabályzott érték relatív változása és a kívánt érték relatív változásának viszonya decibelben.

U_d = kívánt érték középértéke, U_g = a szabályzott érték középértéke (U_k)

Így az erősítés értéke:

U_d=ΔU_d/U_d a kívánt érték relatív változása
U_g=ΔU_g/U_g a szabályzott mennyiség relatív változása

A_cs a visszacsatolt erősítés csúcsértéke, míg f_H a határfrekvencia, ahol A=-3 dB

Nagymértékű változások

Ezek a berendezések legfontosabb jellemzői. Közülük csak néhányat említünk meg.

Gerjesztő berendezés határfeszültsége

A határfeszültség az a legnagyobb feszültség, amelyet a gerjesztő berendezés képes szolgáltatni, ha a szinkrongép meleg gerjesztő tekercsének megfelelő ellenállással van terhelve. Ezt gyakran relatív értékben adják meg, a névleges gerjesztő feszültséghez viszonyítva. A névleges gerjesztő feszültség a szinkrongép névleges teljesítményének leadásához szükséges. Ennek értéke szinkrongép tengelyéről hajtott főgerjesztő esetén 1.6-1.8, míg egyéb esetben legalább 2-szeres lehet. Ez azonban nem mindig egyezik meg a legnagyobb gerjesztő áram és névleges gerjesztő áram viszonyával, a szinkrongép termikus terhelhetősége miatt. A gerjesztő legnagyobb áramát korlátozókkal határolják.

0.5 másodperces feszültség változási viszony

Ez a gerjesztő berendezés kimeneti feszültségének 0.5 s alatti névleges változásának és névleges gerjesztő feszültségének viszonya.

U_g = gerjesztő feszültség
U_ng = névleges gerjesztő feszültség
Δ_Un = névleges feszültéség változása
U_g(t) = mért feszültség változása

A névleges feszültségváltozást úgy kapjuk meg, hogy annak 0.5 s alatti feszültség időterülete megegyezik a mért feszültség változás alatti feszültség időterülettel. A feszültség változási viszony:

Kezdeti feszültség változási viszony

Ezt a 0.5 s-os feszültség változási viszony helyett határozták meg, mert a kezdeti változás meredekségét jobban jellemzi így a dinamikus viszonyok jól leírhatók vele.

A nagymértékű változásokat a korlátozók működése is okozhatja, mivel működésük során hatással vannak kisebb-nagyobb mértékkel a hálózatra. A korlátozóknál láthattuk, hogy mindegyik időállandóhoz kapcsolódott a pólusszög korlátozást kivéve, ami pillanatszerű volt mind hirtelen mind lassú változásnál. Ezért a beavatkozás mértékét célszerű a változás gyorsaságától függően megállapítani.

Tartós zárlat

Kisebb gépeknél jellemző a generátor állandósult áramerőssége amelyet rövidrezárt állapotban szolgáltatni képes.

Nagyobb gépeknél a már ismertetett feszültség változási viszony a mérvadó, amit a gerjesztő gép terhelt állapotában határoznak meg. A feszültség változási viszony növelése vagy a feszültség növelésével (tirisztoros gerjesztők mert itt az időállandó adott) vagy az időállandó csökkentésével lehetséges. az időállandó növelését úgy érik el, hogy a segédgerjesztő teljesítményét megnövelik, a főgerjesztő gerjesztő áramát lekorlátozzák pl. egy a gerjesztő tekercsel sorba kötött ellenállással (diódás gerjesztők).