4-15. АВТОМАТЫ ГАШЕНИЯ ПОЛЯ СЕРИИ АГП
Автоматы серии АГП [Л. 4-35] предназначены для отключения обмоток возбуждения (гашения поля) крупных машин постоянного и переменного тока (вплоть до самых мощных турбо- и гидрогенераторов). Их контакты включаются последовательно с обмоткой возбуждения и размыкают цепь при гашении поля. При внутренних повреждениях обмотки машины гашение поля является единственным способом защиты. Для уменьшения размеров аварии желательно ускорить процесс отключения, однако при прочих равных условиях для ускорения спадания тока надо увеличивать напряжение на дуге, а оно может вызвать перенапряжение, опасное для изоляции обмотки возбуждения.
При отключении желательно, чтобы напряжение на дуге сохранялось постоянным и равным наибольшему допустимому. В этом случае скорость спадания тока будет постоянной, а время отключений — наименьшим. Однако, как известно, вольт-амперная характеристика дуги в обычных выключателях в этом отношении чрезвычайно неблагоприятна, так как при снижении тока напряжение на дуге резко возрастает.
В автоматах АГП дуга входит в дугогасительную решетку, состоящую из параллельных медных пластин толщиной 1,5 мм, находящихся на расстоянии 2 мм друг от друга, и вращается в этой решетке, пока не погаснет. Напряжение на каждой короткой дуге между соседними пластинами сохраняет постоянное значение 28 — 32 в при токах более 50 а (вследствие значительной доли постоянного падения напряжения у электродов). Поэтому суммарное падение напряжения на решетке при этих токах постоянно, что создает наилучшие условия гашения поля. При токе 5 а напряжение достигает 40 е. Наибольшее напряжение 70—80 в достигается при токе 0,3 — 0,9 а. При дальнейшем снижении тока напряжение на дуговом промежутке снижается, так как сильно разогретое пространство между пластинками не успевает охладиться и имеет достаточно низкое сопротивление. Чтобы при токах менее 50 а напряжение на дуге не возрастало, часть промежутков между пластинами шунтируется сопротивлениями разной величины. При этом по мере снижения тока начинают гаснуть дуги в промежутках, шунтированных наименьшими сопротивлениями. При неодновременном погасании дуг в разных промежутках наибольшее напряжение на решетке становится меньше. Метод расчета сопротивлений см. [ Л. 4-36]. Расчет сделан так, чтобы напряжение на зажимах обмотки возбуждения было не больше половины амплитуды (0,7 действующего значения) испытательного напряжения.
Конструкция автомата показана на рис. 4-42. После включения контактов электромагнитом 13, питаемым переменным или постоянным током, катушка его отключается и подвижная система удерживается защелкой 14. Для отключения подается ток в катушку защелки. После расхождения контактов дуга переходит на дугогасительные рога и при этом в цепь включается катушка 11, создающая радиальное магнитное поле, которое проходит по стальному сердечнику 9 и стальному кожуху 10. Дуга, войдя в решетку, разбивается на много дуг, которые горят между пластинами 8 и, взаимодействуя с радиальным полем, движутся вокруг сердечника, пока вся электромагнитная энергия контура не выделится в решетке. В автоматах для крупных генераторов оказалось недостаточным иметь две катушки 11 и установлены четыре такие катушки (по краям и две посередине сердечника 9). Кроме того, для каждого крупного генератора применяются два последовательно включенных автомата. Автомат — неполяризованный (автоматы старой серии АГП-1 были поляризованные, что неудобно). Основные данные автоматов приведены в табл. 4-6.
Рис. 4-42. Автомат гашения поля АГП на небольшие токи,
1 — стальная плита; 2 — зажимы для подвода тока; 3 — неподвижные главные контакты; 4 — подвижные главные контакты; 5 — дугогасительные контакты; 6 — дугогасительные катушки поперечного поля; 8 — дугогасительные рога; 8 —дугогасительная решетка; 9 — стальной сердечник; 10 — стальной кожух; 11— катушка радиального поля; 12 — шунтирующие сопротивления; 13 — включающий электромагнит; 14 — электромагнитная защелка-расцепитель; 15 — блок-контакты; 16 — зажимы цепей управления; 17 — оси контактной и магнитной систем; 18 — крышка дугогасительной камеры; 19 — болты, крепящие крышку.
Таблица 4-6
Данные автоматов АГП
Объем меди пластин, поглощающих электромагнитную энергию цепи возбуждения, выбран так, чтобы автомат допускал пять отключений подряд и превышение температуры пластин не было больше 300° С (за исключением гидрогенераторов мощностью более 50 Мет, для которых допускается два отключения подряд). Энергию, поглощаемую решетками при подъеме температуры на 60° С, выраженную в килоджоулях, можно получить, если умножить указанный в табл. 4-6 вес решеток на 24 (теплоемкость меди 0,4 дж/г, ° С).
Продолжительность процесса гашения поля при трехфазном коротком замыкании в зависимости от размеров и типа машины равна 0,2 — 1,5 сек. В крупных турбогенераторах, несмотря на быстрое отключение тока в обмотке возбуждения, магнитный поток спадает медленно из-за вихревых токов, возникающих в массивных частях ротора. Так, например, при холостом ходе турбогенератора мощностью 100 Мет гашение поля при холостом ходе продолжается 13 сек, тогда как погасание дуги в автомате происходит за десятые доли секунды. Для ускорения гашения поля применяется реверсирование обмоток возбуждения, для чего после отключения автоматов два других автомата меньшей величины реверсируют обмотку возбуждения (на I—2 сек) и отключаются, когда ток статора упадет до нуля. Это ускоряет гашение поля почти в 10 раз. Такие схемы рекомендуется применять только для самых крупных турбогенераторов. Разные схемы включения АГП см. [ Л. 4-35].
