Датчики активных и реактивных токов генераторов

6.4. Датчики активных и реактивных токов генераторов

Для равномерной загрузки гене­раторов активной и реактивной мощ­ностями каждый генератор имеет дат­чик активной и реактивной мощно­стей (рис. 6.8). Датчик активной мощности воздействует на момент привода генератора через систему стабилизации угловой скорости при­вода, датчик реактивной мощности — на возбуждение генератора через его регулятор напряжения. Датчик реак­тивного тока конструктивно может выполняться совместно с регулято­ром напряжения, а датчик активного тока — совместно с регулятором ча­стоты. Если для параллельной работы генераторов используется отдельный блок управления, то оба дат­чика   входят   в   состав   этого   блока.

Рис. 6.8. Структурная схема па­раллельной работы двух син­хронных генераторов:

1 — ППЧВ; 2 — синхронный генера­тор; 3 — трансформаторы тока; 4 — регулятор напряжения; 5 — регуля­тор частоты; 6 — датчик реактивно­го тока (реактивной мощности); 7 — датчик активного тока (активной мощности)

Датчики представляют собой фазовый детектор, который форми­рует сигнал, пропорциональный сдвигу фаз между двумя сигналами : переменного тока (рис.6.9). Один из сигналов снимается  с трансформатора тока генератора, в качестве другого сигнала в датчиках активной мощности используется фазовое напряжение генератора, а в датчиках реактивной мощности — линейное напряжение. Эти же схемы могут быть использованы.для датчиков реактивной мощности, для чего обмотки трансформатора напряжения ТН должны быть под­ключены на линейное напряжение генератора (штриховая линия).

Рис. 6.9. Принципиальные схемы датчика активной и реактив­ной мощностей

Определим напряжение на выходе (U_вых) схемы рис. 6.9, а, работающей в режиме датчика активного тока. Между средними точ­ками вторичной обмотки трансформатора напряжения ТН (точка а) и, выходного резистора R2 (точка в) включен резистор R1, который является нагрузкой токового трансформатора ТТ, вследствие чего напряжение на резисторе (R1 — I_A)   пропорционально току в фазе А.  Напряжения между точками вА (U_вА) и во (U_вo) выпрямляются диодами VD1 и VD2 и в противофазе прикладываются к выходному резистору R2. Следовательно,

                                                                                (6.18)

где k_B — коэффициент передачи выпрямителя.

Из векторной диаграммы (рис. 6.10, а) следует, что

где k_н — коэффициент трансформации   ТН;  k_т — коэффициент трансформа­ции ТТ.

При  малых  значениях  падения  напряжения  на  резисторе  R1   абсолютные    значения    напряжений    U_вА   и U_во можно  заменить проекциями их составляющих на вектор на­пряжения U_во:

                                    (6.19)

где  - активная составляющая тока генератора.

Таким образом, напряжение на выходе схемы датчика пропор­ционально активной составляющей тока фазы А генератора, а при симметричной нагрузке — активной нагрузке генератора.

Если включить трансформатор ТН на линейное напряжение U_вс, то, как следует из векторной диаграммы (рис. 6.10, б),

(6.20)

где I_Ar = I _A sin φ — реактивная составляющая тока генератора.

Рис. 6.10. Векторные диаграммы дат­чика токов

В схеме на рис. 6.9, б напряжение трансформатора ТН прикла­дывается к входу 1, а напряжение трансформатора ТТ — к входу 2. Параметры трансформаторов напряжения и тока выбираются та­ким образом, чтобы амплитуда фазового напряжения U_A или линейное напряжение U_BC намного превосходила амплитуду на­пряжения трансформатора тока U , т. е. U_а (U_BC) >> U. В этом случае полярность напряжения U_a (U вс) определяет закрытое или открытое состояние диодов, т. е. это напряжение является управля­ющим. Ток в нагрузке R_н определяется напряжением трансформа­тора тока U и будет протекать лишь в ту часть полупериода напря­жения u_а(U_BC), когда оно отпирает диоды. Если u_а = U_a sinωt,а u = Usin(ωt — ω), то сред­нее значение напряжения U_B на резисторе R_н