История электротехники

Разработка статических систем возбуждения мощных синхронных двигателей велась в ЦКБ КЭМ и на заводе «Уралэлектротяжмаш» (И.Л. Остров, В.Б. Коваленко, Б.В. Яковчук). Были созданы возбудители серий ВТЕ и ТЕ на токи возбуждения до 320 А. Они нашли широкое применение и в настоящее время изготавливаются в АО «Привод», на Рассказовском заводе низковольтных аппаратов, Сафоновском электромашиностроительном заводе. На заводе «Уралэлектротяжмаш» были созданы системы возбуждения на токи 630–800 А (ответственный исполнитель Р.Г. Гольдин).

Наряду со статическими системами велись активные исследования и разработки по бесщеточным системам возбуждения. Один из первых образцов отечественных бесщеточных генераторов был изготовлен и испытан в ЦКБ КЭМ. Большой объем работ по созданию бесщеточных генераторов был выполнен также на заводе «Электросила», где были разработаны и освоены бесщеточные генераторы типа СБГД мощностью до 6300 кВт. ЦКБ КЭМ и Сафоновским электромашиностроительным заводом были созданы синхронные двигатели с бесщеточной системой возбуждения.

Большое значение для создания полупроводниковых систем возбуждения турбо- и гидрогенераторов, а также синхронных компенсаторов и крупных синхронных машин, имела трехтомная монография И.А. Глебова, посвященная физическим процессам, методам расчета и проектирования [6.46–6.48].

Строительство дальних электропередач, объединение отдельных энергосистем в единую энергосистему, рост мощностей агрегатов потребовали существенного повышения динамической и статической устойчивости оборудования. Это привело к необходимости создания АРВ, которые реагируют не только на отклонения режимных параметров, но и на их производные. Такие регуляторы получили название автоматических регуляторов возбуждения сильного действия (АРВ СД). Сама идея и ее техническое воплощение были предложены специалистами нашей страны. В дальнейшем АРВ СД вошли в практику и зарубежных стран.

На первом этапе (1952–1953 гг.) развития АРВ СД разработчики из пяти организаций [Всесоюзный научно-исследовательский институт электроэнергетики (ВНИИЭ), Всесоюзный электротехнический институт (ВЭИ), Институт автоматики и телемеханики АН СССР, Московский энергетический институт (МЭИ), Институт электродинамики АН УССР] представили свои регуляторы в МЭИ, где они прошли испытания на электродинамической модели. На втором этапе (1954–1955 гг.) испытания двух АРВ СД продолжались на электродинамической модели Института электромеханики (теперь НИИэлектромаш). Авторами их были Н.В. Позин (Институт автоматики и телемеханики АН СССР) и Г.Р Герценберг (ВЭИ).

Наиболее полную поддержку специалистов получило предложение Г.Р. Герценберга. Поэтому АРВ СД ВЭИ нашел широкое практическое применение. Г.Р. Герценберг за эту работу был удостоен Ленинской премии.

Наиболее эффективная работа АРВ СД получается при использовании первой и второй производных угла нагрузки. Но измерение угла очень сложно. Поскольку ток генератора приблизительно пропорционален углу, то в регуляторах сначала использовались первая и вторая производные тока. Позднее И.А. Орурком, В.Е. Каштеляном и Н.С. Сирым было показано, что отклонение частоты и ее первая производная пропорциональны первой и второй производным тока. Поэтому в современных АРВ СД исходная информация получается от напряжения генератора.

В настоящее время практически на всех тепловых и гидравлических электростанциях, а также на атомных электростанциях страны применяются АРВ СД. Они пригодны для работы со всеми типами систем быстродействующего возбуждения (статические тиристорные и бесщеточные системы). Эти АРВ характеризуются коэффициентами регулирования и наличием сигналов по производным режимных параметров, что позволяет совместно с системами быстродействующего возбуждения реализовать преимущества сильного регулирования возбуждения, т.е. обеспечить высокие пределы статической и динамической устойчивости генератора и интенсивное демпфирование качаний в послеаварийных режимах.

АРВ СД претерпели существенные изменения в связи с совершенствованием элементной базы. Масса регуляторов снизилась с 1100 кг при использовании магнитных усилителей до 40 кг в случае применения интегральных схем. Обстоятельные научные исследования позволили не только разработать АРВ СДП1 (АРВ СД на базе полупроводников П с использованием интегральных схем I), но и освоить его производство (руководитель работ Н.С. Сирый).

Цифроаналого-физический комплекс, созданный во ВНИИэлектромаше, является мощным инструментом разработки и отладки алгоритмов цифровых систем регулирования и управления, средством выбора оптимального сочетания аппаратной и программной частей систем. На его основе в последние годы начато решение научной проблемы по разработке и созданию цифрового регулятора (АРВ СДЦ).