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同期発電機と励磁機システムの機械的な接続

この例では、発電機と励磁システムの機械的な接続を示します。

Gilbert Sybille, IREQ.

説明

大型の交流機では、メインの同期発電機と同じシャフトに接続された小型の同期機によって励磁システムが動作します。電流整流は、同期機シャフト上の回転ダイオード ブリッジを介して実行されるため、スリップ リングによって DC 電力を同期発電機の界磁端子に供給する必要がなくなります。同期発電機と励磁機との機械的接続は、速度を励磁機の機械的入力として使用して実行されます。

励磁機は、8.1 kVA、400 V、50Hz、1500 RPM を定格とする小型の同期機です。400V/12 V 変圧器は、励磁機の 400 V の出力電圧を整流器に適合させるために使用します。実際には、この変圧器は使用しません。代わりに、励磁機の出力電圧を 12 V とします。整流器ブリッジの出力は、同期発電機の界磁端子に直接接続します。フィルター処理は、界磁インダクタンスが大きいため、不要です。

同期発電機は、ディーゼル モーターで駆動する 2 MVA、400 V、50 Hz、1500 rpm のマシンとします。マスク パラメーターで指定された 100 A の定格界磁電流 (Ifn) によって、回転子に印加される実際の電圧 (固定子の界磁電圧ではない) が使用可能になります。これにより、定格界磁電圧は 9.2837 V となります。同期発電機の界磁端子電圧は、"Field Connections" サブシステム内で測定されます。このサブシステムは、同期機の入力 Vf と実際の界磁端子をつなぐために必要です。このサブシステムでは、DC 界磁電流にも対応したブリッジの DC 電流出力によって駆動される電流源を使用します。この電流源全体に生じる電圧は、Vf Synchronous Machine 入力に印加される必要がある界磁電圧に対応します。

発電機の電圧制御は、励磁機の界磁電圧を制御して行います。ディーゼル エンジンは、メイン同期機と励磁機で必要とされる合計の機械動力を提供します。

シミュレーション

モデルを実行し、Synchronous Generator Scope ブロックで信号を観察します。同期機は、0 ~ 3 秒の範囲で、500 kW (定格の 25%) を出力します。t=3 秒のとき、回路ブレーカーを閉じて、追加の 1000 kW が切り替えられます。電圧を 1 pu で維持するため、励起電流が 112 A から 185 A に増加します (トレース 1)。界磁電圧 (トレース 2) には 300 Hz のリップルが含まれていますが、このリップルは、界磁インダクタンスが大きいため、界磁電流では発生しません。トレース 3 は、負荷が切り替えられると、3 秒の過渡状態の後、同期機の端子電圧が定格値に戻ることを示しています。トレース 4 と 5 は、ディーゼル エンジンおよびエンジンと発電機のセットの速度の機械的な出力を示しています。速度制御によって、1 pu の速度と定格周波数 (50 Hz 出力電圧) が維持されます。