Генераторы с внешним возбуждением: Генераторы с внешним возбуждением. Лекция 16

1 Генераторы с внешним возбуждением

Устройства, предназначенные для
генерирования, усиления и управления
высокочастотными колебаниями в
телекоммуникациях принято также называть
«Радиопередающие устройства» или
кратко «Передатчики» [1-3]. В
передатчиках генераторы с внешним
возбуждением (ГВВ) выполняют разнообразные
функции (усиление мощности, умножение
частоты, модуляция и др.). В случае
выполнения функции усиления мощности
генератор с внешним возбуждением
называется также усилителем мощности
(УМ) .

Структурная схема усилителя мощности
(рис.1.1) в общем случае содержит активный
элемент (АЭ), входную (ЦС_вх) и
выходную (ЦС_вых) цепи согласования,
а также цепи блокировки по на­пряжению
питания (ЦБП) и по напряжению смещения
(ЦБС), источник питания (ИП), источник
смещения (ИС), нагрузку (Н).

Рисунок 1.1 – Структурная схема усилителя
мощности

Входная цепь согласования трансформирует
входное сопротивление АЭ в оптимальное
сопротивление нагрузки для источника
возбуж­дения, а выходная цепь
трансформирует сопротивление нагрузки
(Н) в требуемое для данного транзистора
сопротивление с целью обеспечения
оптимального режима работы. В современных
передатчиках, как правило, применяется
унифицированная блочная конструкция.
В этой связи усилитель мощности с цепями
согласования должен иметь стандартные
(50 Ом) активные входное и выходное
сопротивления.

Цепи блокировки предотвращают короткое
замыкание по высокой частоте выхода и
входа АЭ через источники напряжений
питания и смещения. Кроме того, они
ослабляют паразитные связи между
каскадами по общим цепям питания и
смещения.

Требования к усилителю по выходной
мощности, коэффициенту усиления

и коэффициенту полезного действия (КПД)
выполняются в первую очередь выбором
типа АЭ и его режима. Однако реализация
режима, обеспечивающего необходимые
,
мощность, КПД, возможна лишь при
правильном выборе типа и параметров
цепей согласования.

Разработка ГВВ применительно к той или
другой реализуемой им функции обычно
сводится к решению следующих задач:

1. Рассматриваются режимы работы
транзисторов в ГВВ, определяются
характеристики этих режимов и их связь
с энергетическими показателями ГВВ.

2. Анализируются особенности управления
режимами ГВВ, а также условия обеспечения
требуемых показателей качества работы.

3. Осуществляется синтез оптимальной
по заданным критериям качества
принципиальной схемы ГВВ.

4. Разрабатывается конструкция,
изготавливаются опытные образцы ГВВ,
проводятся испытания.

Однако общего аналитического
метода, который бы позволил выполнить
анализ работы транзисторов в различных
режимах и синтез оптимальных схемных
и технологических решений без упрощений
и приближений, в настоящее время не
существует. Главной причиной такого
положения являются инерционность
процессов в транзисторах и нелинейность
их характеристик. Инерционность процессов
в транзисторах приводит, прежде всего,
к понижению выходной мощности и КПД.

Большинство методов анализа
ГВВ основано на допущении, что транзистор
безынерционный элемент. При анализе
учитываются лишь его нелинейные
характеристики. Учет инерционности
процессов при этом сводится к учету
частотной зависимости параметров
транзистора. Методы анализа и расчета
ГВВ, учитывающие нелинейные свойства
транзисторов, различаются в основном
лишь способом аппроксимации характеристик.
Наглядным и эффективным является
графоаналитический метод, в котором
используются непосредственно статические
характеристики транзисторов. В последующих
разделах детально будет рассмотрен
метод анализа ГВВ, основанный на
аппроксимации статических характеристик
отрезками прямых параллельных линий с
постоянными значениями крутизны. Имеются
также аналитические методы, в которых
аппроксимация осуществляется степенными
рядами, математическими функциями
(например, логарифмами или арктангенсами
и др.).

Как отмечалось во введении,
при усилении высокочастотных колебаний
с постоянной амплитудой допускается
использование в передатчиках нелинейных
усилителей мощности, позволяющих
получить высокий коэффициент полезного
действия. Высокие энергетические
показатели достигаются в нелинейном
режиме большого сигнала, при котором
транзистор может находиться попеременно
в различных состояниях: усиления, отсечки
выходного тока и насыщении [1, 2].

Шкаликов В.Н. (ред.) Полупроводниковые генераторы с внешним возбуждением

• формат djvu
• размер 2.31 МБ
• добавлен
  11 октября 2010 г.

Г. П. Земцов, В. Н. Шкаликов, Р. А. Грановская, А. И. Лучанинов, В.
М. Шокало, Г. В. Занегин, С. В. Подшивалов.
Полупроводниковые генераторы с внешним возбуждением: Учебное
пособие/Г. П. Земцов, В. Н. Шкаликов, Р. А. Грановская и др.; Под
ред. В. Н. Шкаликова. — М.: МАИ, 1986. — 86 с., ил.

Рассмотрены основные параметры генераторов с внешним возбуждением
на транзисторах и умножителей частоты на варакторах и диодах с
накоплением заряда, режимы их работы и схемы, а также осуществление
амплитудной модуляции в транзисторных генераторах.

Учебное пособие предназначено для теоретической подготовки
студентов к лабораторным работам по дисциплине «Радиопередащие
устройства».
Пособие знакомит студентов с режимами работы и схемами построения
полупроводниковых генераторов с внешним возбуждением, используемых
в радиопередающих устройствах (РПУ). Для каждого из рассмотренных
типов генераторов с внешним возбуждением (транзисторных усилителей
мощности и умножителей частоты, умножителей частоты на диодах с
нелинейной емкостью) приведены соотношения и графики, позволяющие
уяснить особенности режимов их работы в высокочастотном и
сверхвысокочастотном диапазонах, дано описание основных схем
генераторов и изложен порядок расчета элементов схем. Кроме того,
рассмотрены вопросы осуществления амплитудной модуляции в
транзисторных генераторах с внешним возбуждением.
В качестве приложения в пособии приведены методические указания по
расчету на ЭВМ высокочастотных цепей транзисторных генераторов,
который выполняется перед проведением ряда лабораторных работ по
исследованию транзисторных усилителей мощности.
В конце каждой главы приведены контрольные вопросы (для
самоконтроля знаний) и рекомендуемая литература.

621.37 (075)
П 533
УДК: 621.373.5 (075.8)

Смотрите также

• формат djvu
• размер 2.6 МБ
• добавлен
  25 сентября 2009 г.

1982 г. Книга посвящена широко применяемым тиристорным генераторам и лежащим в основе многих из них тиристорным инверторам для диапазона частот до нескольких десятков килогерц. Общие вопросы проектирования тнрнсториых генераторов. Однотактные генераторы. Двухтактные генераторы. Двухтактные генераторы с обратными диодами. Многотактные генераторы. Специальные вопросы проектирования тиристорных генераторов и их элементов.

• формат pdf
• размер 1.72 МБ
• добавлен
  08 июня 2011 г.

Излагаются основы теории транзисторных генераторов с внешним возбуждением и автогенераторов гармонических колебаний, рассмотрены методы стабилизации частоты автогенераторов, методы формирования сетки стабильных частот. Приводятся сведения об интегральных схемах автогенераторов и синтезаторов частот.

• формат djvu
• размер 1.44 МБ
• добавлен
  16 декабря 2010 г.

Учебное пособие. — 2-е издание. — Челябинск: издатель Татьяна Лурье, 2004, — 125с. Изучаються принципы построения и методы расчета современных устройств генерирования и формирования радиосигналов в диапазонах ВЧ, ОВЧ и СВЧ. Рассматриваються способы цсиления мощных гармонических колебаний, генерации колебаний, умножения и стабилизации частоты, а также получения простых видов модуляции. Глава 1. Основы теории и расчета генератора с внешним возбужд…

• формат djvu
• размер 5.73 МБ
• добавлен
  14 декабря 2009 г.

Учебник. — Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2005 — 480с. В первой части рассмотрены вопросы, относящиеся к генераторам с внешним возбуждением (ГВВ): усилителям напряжения и мощности на электронных лампах и биполярныхтранзисторах, умножителям частоты, в том числе на транзисторах, варикапах и варакторах, ДНЗ.

Справочник

• формат djvu
• размер 4.22 МБ
• добавлен
  06 ноября 2011 г.

Кишинев: Картя Молдовеняскэ, 1987 — 312 с., ил. В справочнике дано описание 200 практических схем генераторов, которые нашли широкое применение в радиоэлектронных устройствах. Для большинства из них приведены основные расчетные соотношения. Схемы реализованы на транзисторах и микросхемах отечественного производства. Дополнительных сведений для их повторения не требуется. Справочник предназначен для инженерно-технических работников, занимающихся. ..

• формат pdf
• размер 2.16 МБ
• добавлен
  08 июня 2011 г.

Излагаются основы теории транзисторных генераторов с внешним возбуждением и автогенераторов гармонических колебаний, рассмотрены методы стабилизации частоты автогенераторов, методы формирования сетки стабильных частот. Приводятся сведения об интегральных схемах автогенераторов и синтезаторов частот.

• формат pdf
• размер 12.84 МБ
• добавлен
  16 марта 2011 г.

Учебное пособие для вузов. — М: «Радио и связь», 2002. — 120 с. Рассмотрены методы построения усилителей мощности телевизионных радиопередатчиков. Приводятся схемы транзисторных усилителей мощности в режимах класса А и АВ. Основное внимание уделяется методам анализа и синтеза цепей согласования в микрополосковом исполнении генераторов с внешним возбуждением. Даны основные технические характеристики зарубежных транзисторов, предназначенных для раб…

Справочник

• формат djvu
• размер 12.07 МБ
• добавлен
  30 сентября 2010 г.

Второй том Справочника содержит в основном материалы по теории и расчету ламп и ламповых схем (усилители, приемники, передатчики), по основам теории связи и радиотехническим измерениям. Некоторые разделы этого тома отличаются такой полнотой и систематичностью изложения, что вполне смогут быть использованы не только как собрание справочных и расчетных данных, но и как обзоры, полезные при изучении теории вопросов. К таким разделам, содержащим сред…

• формат pdf
• размер 576.45 КБ
• добавлен
  04 декабря 2011 г.

Учебное пособие по курсу: «Устройства генерирования и формирования сигналов» для студентов специальности 200700 / Под редакцией Хворенкова В. В. – Ижевск: Изд-во ИжГТУ, 2004. – 51 с. Учебное пособие по курсу: «Устройства генерирования и формирования сигналов» предназначено для студентов специальностей 200700, 200900, 201200 кафедры «Радиотехника». Общая теория по автогенераторам (АГ). RC-генераторы. Стабилизация амплитуды. LC-генераторы….

• формат pdf
• размер 298.32 КБ
• добавлен
  15 марта 2011 г.

СПб.: ГУАП, 2003. — 28 с. Учебное пособие содержит один из разделов курса «Устройства формирования и передачи сигналов». Изложены принципы построения транзисторных генераторов с внешним возбуждением, проанализированы режимы их работы, приведены основные параметры и соотношения. Рассмотрены вопросы оптимизации электрического режима генераторов, особенности работы на расстроенную нагрузку. Кроме того, приведены и описаны принципиальные схемы генера…

Система управления возбуждением | Газовая электростанция GE

Особенности системы

Охвачено большинство размеров и типов генераторов

Решения GE для возбуждения EX2100e основаны на более чем 50-летнем отраслевом опыте и установленной базе из более чем 10 000 единиц в 70 странах для газовых, паровых и гидроэнергетических установок.

Встроенная система управления Mark VIe

Система управления возбуждением EX2100e компании GE представляет собой программную систему управления генератором, применимую для паровых (включая атомные), газовых и гидрогенераторов. EX2100e имеет конфигурации как для новых установок, так и для модернизации существующих систем. Аппаратное и программное обеспечение управления EX2100e является неотъемлемой частью линейки продуктов управления Mark* VIe.

Бесшовная интеграция между системами возбуждения, управления турбиной, статическим пускателем, распределенными системами управления (DCS) и человеко-машинным интерфейсом (HMI), не требующая сторонних интерфейсов или шлюзов.

Для автономных приложений модернизации возможна тесная интеграция с системами управления предприятием с помощью нескольких протоколов, включая Modbus/TCP или аппаратно.

Представление данных в осмысленном контексте

ControlST интегрирует важные данные по всему предприятию, включая данные из внешних систем, которые в противном случае были бы недоступны, и представляет их в осмысленном контексте, снижая системные затраты.

Вооружившись нужной информацией в нужное время, инженеры могут более эффективно анализировать тенденции процессов и настраивать управляющее программное обеспечение, операторы могут быстрее реагировать на сигналы тревоги и сбои в работе, а группы технического обслуживания могут точно определять проблемные области, реагировать на них заранее и поддерживать процессы в рабочем состоянии. .

Пакет программного обеспечения ControlST включает несколько высокопроизводительных инструментов:

• WorkstationST* HMI и коммуникационное программное обеспечение Historian
• Программное обеспечение ToolboxST* для настройки и диагностики процессов, SIL, возбуждения и преобразования энергии
• TrenderST* предоставляет интегрированные данные в реальном времени и исторические данные в сочетании с SOE и сигнальными точками
• AlarmViewer обеспечивает управление тревогами в соответствии с ISA 18.2
• Другие пакеты для эффективной общезаводской связи, мониторинга и управления активами

* Обозначает товарный знак General Electric Company и/или ее дочерних компаний. Все остальные товарные знаки являются собственностью их соответствующих владельцев.

Регуляторы для вращающихся возбудителей

Семейство продуктов Ex2100e включает симплексные и резервированные системы автоматического регулятора напряжения, обычно используемые для меньших токов возбуждения. Это решение было специально разработано для генераторов всех размеров и включает в себя все необходимые средства контроля, ограничения и защиты, чтобы обеспечить безопасную работу генератора. Этот гибкий продукт возбуждения можно адаптировать для модернизации большинства конфигураций.

Статические системы возбуждения

Для более высоких токов возбуждения тиристорные системы статического возбуждения EX2100e доступны в нескольких конфигурациях для обеспечения гибкости и экономичного удовлетворения требований к току возбуждения. Его архитектура управления имеет симплексную конфигурацию или конфигурацию с резервированием (тройное модульное резервирование) в сочетании с резервированием преобразователя (горячее резервирование, n-1, n-2) для обеспечения максимальной доступности.

Модернизация органов управления генератора

Для оптимальной модернизации GE предлагает цифровую входную часть (DFE) в качестве секции управления системой возбуждения, используемой для модернизации существующих систем возбуждения с использованием новейших технологий управления, сохраняя при этом существующие секции преобразования энергии, сводя к минимуму затраты и время простоя.

Панель управления генератором

Системы возбуждения также могут быть объединены с синхронизатором и защитой генератора для обеспечения полного контроля генератора.

Высокопроизводительные, интуитивно понятные программные инструменты

В EX2100e используется программный пакет ControlST*. Программное обеспечение ControlST* содержит несколько высокопроизводительных инструментов, облегчающих использование как оператором, так и обслуживающим персоналом.

К ним относятся:

• Приложение ToolboxST* для настройки и диагностики
• WorkstationST* для управления функциями HMI и Historian
• Графический интерфейс пользователя CIMPLICITY*

Бесшовная интеграция обеспечивает прямое подключение параметров на экранах оператора к соответствующей истории аварийных сигналов, тенденциям, логическим схемам, окнам просмотра и браузерам.

Расширенные алгоритмы

EX2100e Системы возбуждения предлагают передовые алгоритмы для решения задач, возникших в результате фундаментальных изменений в электроэнергетике, и повышения надежности генерирующих активов.

Комбинация со статическим пускателем

Для газовых турбин GE предлагает комбинированный пакет из системы возбуждения EX2100e и статического пускателя LS2100e, оба с системой управления Mark VIe. Это высокоинтегрированное решение обеспечивает эффективную и надежную работу газовых турбин.

* Обозначает товарный знак General Electric Company и/или ее дочерних компаний. Все остальные товарные знаки являются собственностью их соответствующих владельцев.

Свяжитесь с нами

Хотите узнать больше о наших системах управления возбуждением?

Полная информация о токе возбуждения в электрическом генераторе переменного тока или генераторе

Ток возбуждения имеет решающее значение для генератора переменного тока или генератора. Он отвечает за создание и поддержание напряжения на клеммах генератора переменного тока, что является обязательным требованием для непрерывной выработки электроэнергии.

Здесь речь идет о крупных генераторах переменного тока, которые используются на электростанциях и в других тяжелых приложениях. В этих системах используется сложная система автоматизации для подачи и управления током возбуждения.

Что такое ток возбуждения генератора переменного тока или генератора

Мы уже знаем, что для выработки электроэнергии сначала в статоре должно быть создано напряжение. При генерируемом напряжении электричество должно течь, замыкая цепь. Наше следующее обсуждение будет основываться на том, что статор неподвижен, а ротор вращается. Этот тип расположения используется для большинства генераторов переменного тока и генераторов. Для генерации электрического напряжения в цепи необходимы три вещи:

1. Магнитный поток: Магнитная цепь размещена в роторе. Необходимый магнитный поток создается в роторе за счет подачи постоянного тока в цепь ротора. Этот постоянный ток (DC) называется током возбуждения. Который необходим для создания магнитного потока в цепи ротора.

2. Проводник: Проводник помещается в статор. Он размещен в виде катушки, состоящей из множества проводников, для обеспечения пропускной способности по току.

3. Относительное движение между магнитным потоком и проводником: Относительное движение достигается за счет ротора, соединенного с первичным двигателем, которым может быть двигатель, турбина и т. д.
Таким образом, мы можем сказать, что ток, подаваемый в цепь ротора для создания магнитного потока, называется током возбуждения генератора переменного тока. Этот общий компонент называется возбудителем.

[adaa]

Должен ли ток возбуждения быть фиксированным или регулируемым в электрическом генераторе переменного тока или генераторе:

Генератор переменного тока работает в различных условиях нагрузки и ситуациях. И мы знаем, что во время работы напряжение на клеммах генератора должно поддерживаться постоянным в пределах диапазона. Он может быть колеблющимся. Ток может изменяться, но напряжение на клеммах должно оставаться одинаковым или постоянным в пределах допустимого диапазона.

Ток возбуждения — это ток, создающий напряжение на клеммах. Номинальный ток возбуждения контролирует уровень напряжения на клеммах. Таким образом, чтобы поддерживать постоянное или фиксированное напряжение на клеммах, ток возбуждения должен быть переменным и регулируемым.

Итак, ток возбуждения должен регулироваться.

Источник тока возбуждения в электрическом генераторе переменного тока или генераторе:

Ток возбуждения подается на ротор через устройство, называемое автоматическим регулятором напряжения (АРН). Источник тока возбуждения зависит от производителя и конструкции. В некоторых случаях ток возбуждения может подаваться от внешней батареи или генератора.

В некоторых случаях в основную обмотку статора помещают дополнительную обмотку, которая вырабатывает и подает ток на автоматический регулятор напряжения (АРН).
Источник тока возбуждения не является прямым постоянным током (DC). В основном это переменный ток (AC). Затем переменный ток преобразуется в постоянный ток (DC) перед подачей в цепь ротора.

В некоторых случаях предпринимаются дополнительные меры, чтобы справиться с переходными состояниями. Это шунтовое повышающее соединение с большим усилением тока возбуждения.

[adbb]

Управление током возбуждения в электрическом генераторе переменного тока или генераторе:

Ток возбуждения подается от устройства, называемого AVR (автоматический регулятор напряжения). Он регулирует ток возбуждения, тем самым контролируя напряжение на клеммах генератора.

1. АРН (автоматический регулятор напряжения) питается переменным током (AC).
2. Источник переменного тока варьируется от конструкции к конструкции и по разному расположению.
3. АРН (автоматический регулятор напряжения) представляет собой сложное устройство, которое подает ток возбуждения путем расчета в реальном времени. Он принимает данные из различных источников, таких как напряжение на клеммах, состояние нагрузки, нагрузка и т. д.

Как ток возбуждения подается в цепь ротора электрического генератора переменного тока или генератора:

Теперь мы знаем, что ток возбуждения представляет собой не что иное, как Постоянный ток (DC), подаваемый в цепь ротора для создания магнитного потока. И он должен быть регулируемым. Таким образом, на вращающийся ротор должен подаваться ток возбуждения извне. Это делается с помощью двух методов бесщеточной системы возбуждения и статической системы возбуждения.

Типы системы возбуждения в генераторе переменного тока

Две наиболее совершенные системы возбуждения: бесщеточное возбуждение и статическое возбуждение.

Как мы уже знаем, ротор вращается, а статор неподвижен. Цепь магнитного поля размещена на роторе, который движется. В эту цепь ротора должен подаваться постоянный ток (DC) для создания магнитного поля. Здесь кроется главная задача. Как обеспечить этот постоянный ток. Доступны два типа аранжировки.

[adcc]

1: Бесщеточная система возбуждения в генераторе или генераторе

В этом случае используется индукционный метод. Сначала переменный ток возбуждения преобразуется в постоянный с помощью выпрямительного комплекта. Затем этот постоянный ток (DC) подается в магнитную цепь, которая создает магнитное поле. Ротор имеет трехфазную обмотку, взаимодействующую с магнитным полем. Таким образом, в роторе возникает индукционный ток. Затем этот ток преобразуется в постоянный ток (DC) с помощью выпрямителя. Затем этот постоянный ток подается в магнитопровод ротора. В этом методе отсутствует физический контакт между внешним источником тока возбуждения и вращающимся ротором.

При использовании бесщеточной системы возбуждения вращающаяся машина соединяется с неведомым валом генератора, обеспечивая ток возбуждения. Эта машина, называемая возбудителем, имеет

1. в роторе трехфазную обмотку и
2. в статоре обмотку возбуждения (возбуждения), подключенную к постоянному току.

Таким образом, в обмотке ротора индуцируется переменный ток.

Наведенный переменный ток на клеммах вращающейся трехфазной обмотки должен быть выпрямлен. Это происходит с помощью трехфазного диодного моста, закрепленного на валу и, таким образом, вращающегося. Полученный постоянный ток подается непосредственно на обмотку ротора генератора.
Постоянный ток для статорной обмотки возбудителя подается через

1. клеммы генератора,
2. через трансформатор возбуждения и
3. выпрямительный комплект.

Преимущество бесщеточной системы возбуждения в генераторе переменного тока или генераторе

Бесщеточная система возбуждения имеет относительно большую характеристику отклика (постоянную времени) по сравнению со статической системой возбуждения.

2: Система статического возбуждения в генераторе или генераторе

В этом случае в магнитопровод ротора подается постоянный ток. Существует физический контакт между внешней цепью и вращающимся ротором.