- загальні положення У ряді випадків доцільно живити певну групу споживачів від двох або декількох...
- Паралельна робота генераторів паралельного збудження
- Паралельна робота генераторів змішаного збудження
загальні положення
У ряді випадків доцільно живити певну групу споживачів від двох або декількох генераторів постійного струму , Які при цьому працюють спільно на загальну мережу. В цьому випадку в періоди малих навантажень можна частину генераторів відключити, чим досягається економія на експлуатаційних витратах. Якщо має бути забезпечено безперебійне живлення споживачів при будь-яких умовах, то потрібно мати резервний генератор. Необхідна потужність резервного генератора при спільній роботі декількох генераторів буде менше. Можливо також виведення генераторів в плановий або аварійний ремонт без будь-якого або без серйозного порушення безперебійного забезпечення споживачів електроенергією.
Для спільної роботи використовуються генератори незалежного , паралельного або змішаного збудження. При цьому вони підключаються до мережі паралельно. Послідовне включення генераторів застосовується в рідкісних випадках.
При паралельній роботі генераторів необхідно дотримати наступні умови: 1) при включенні генератора на паралельну роботу з іншими не повинно виникати значних поштовхів струму, здатних викликати порушення в роботі генераторів і споживачів; 2) генератори повинні навантажувати по можливості рівномірно, пропорційно їх номінальної потужності.
При порушенні останньої умови повне використання потужності всіх генераторів неможливо: коли один генератор навантажується повністю, інші недовантажені, а подальше збільшення загального навантаження неможливо, так як окремі генератори будуть перевантажуватися. Крім того, при нерівномірному навантаженні генераторів сумарні втрати всіх генераторів можуть бути більше, а загальний коефіцієнт корисної дії (к. П. Д.) - менше, ніж при рівномірному навантаженні.
У паралельній роботі генераторів незалежного і паралельного збудження немає ніяких істотних відмінностей. Тому нижче спочатку розглянемо паралельну роботу генераторів паралельного збудження , А потім вкажемо на особливості паралельної роботи генераторів змішаного збудження .
Включення на паралельну роботу
Схема паралельної роботи двох генераторів паралельного збудження показана на малюнку 1. Нехай генератор 1 вже працює на збірні шини і необхідно підключити до цих шинам генератор 2.
Тоді треба дотримати наступні умови: 1) полярність генератора 2 повинна бути такою ж, як і генератора 1 або шин Ш, т. Е. Позитивний (+) та негативний (-) затискачі генератора 2 повинні за допомогою рубильника або іншого вимикача Р2 з'єднатися з однойменними зажимами збірних шин; 2) електрорушійна сила (е. д. с.) генератора 2 повинна дорівнювати напрузі на шинах. При дотриманні цих умов при підключенні генератора 2 до шин за допомогою рубильника не виникає ніякого поштовху струму і цей генератор після його включення буде працювати без навантаження, на холостому ходу.
Для виконання і перевірки цих умов включення надходять у такий спосіб. Генератор 2 приводять в обертання з номінальною швидкістю і збуджують до потрібного напруги. Його напруга вимірюють за допомогою вольтметра V1 і вольтметрового перемикача П, для чого останній ставлять в положення 2 - 2. Напруга шин вимірюють тим же вольтметром в положенні перемикача Ш - Ш. Щоб одночасно перевірити відповідність полярностей, вольтметр V1 повинен бути магнітоелектричного типу. Тоді при включенні вольтметра за схемою, зображеної на малюнку 1, відхилення його стрілки при правильній полярності генератора 2 і шин будуть відбуватися в одну і ту ж сторону. Якщо полярність генератора 2 неправильна, то необхідно переключити два кінця від його якоря. Потрібне значення напруги генератора досягається шляхом регулювання його струму збудження i В2 за допомогою реостата.
Можливий також інший спосіб контролю правильності умов включення - за допомогою вольтметра V2, підключеного до затискачів одного полюса рубильника Р2. Якщо інший полюс (ніж) рубильника включити, то при рівності напруг і правильної полярності генераторів показання вольтметра V2 дорівнюватиме нулю.
При включенні генератора 2 з неправильною полярністю в замкнутому ланцюзі, утвореної якорями обох генераторів (рисунок 1) і шинами, е. д. з. обох генераторів будуть складатися. Так як опір цього ланцюга мало, то виникають умови, еквівалентні короткого замикання , Що призводить до аварії. При правильній полярності, але нерівних напружених генераторів у зазначеній ланцюга виникає зрівняльний струм
значення якого також може виявитися великим.
При включенні навантаження зрівняльний струм викликає збільшення струму одного генератора і зменшення струму іншого, в результаті чого генератори навантажуються неоднаково.
Паралельна робота генераторів паралельного збудження
При паралельній роботі двох або більше генераторів їх напруги U завжди рівні, так як генератори включені на загальні шини. Тому для випадку роботи двох генераторів їх рівняння можна записати в наступному вигляді:
U
= E а1 - I а1 × R а1 = E А2 - I А2 × R а2, (1)
де
E а1 = c e1 × Ф δ1 × n 1; E 2 = c e2 × Ф δ2 × n 2.
Після включення генератора 2 (рисунок 1) на шини його можна навантажити струмом. Для цього потрібно збільшити е. д. з. генератора E А2, яка стане більше U, в результаті чого в якорі генератора 2 виникне струм I А2 [дивіться рівняння (1)]. Тоді при постійному струмі навантаження струм I а1 зменшується. Якщо е. д. з. E а1 залишиться постійною, то різниця E а1 - I а1 × R а1 не буде більше дорівнює колишнього значення напруги на шинах і U збільшиться. Тому для підтримки U = const одночасно зі збільшенням E А2 потрібно зменшувати E а1. Зміна E а1 і E А2 можливо двояким шляхом: зміною струму збудження i в або швидкості обертання n. В обох випадках генератор і його первинний двигун змінять свою потужність. В експлуатаційних умовах зазвичай змінюють струм порушення. В цьому випадку первинний двигун працює на своїй природній характеристиці n = f (P). При зміні навантаження двигуна його швидкість також зміниться і його регулятор в разі використання теплового або гідравлічного двигуна змінить подачу палива, пари або води в двигун.
Таким чином, якщо бажано, наприклад, генератор 1 розвантажити і передати його навантаження на генератор 2, то поступають таким чином: зменшують i в1 (або n 1) і одночасно збільшують i В2 (або n 2) до тих пір, поки не буде I 1 = 0. Після цього генератор 1 можна відключити від мережі. Якби ток i в1 був зменшений занадто сильно, то виникло б положення, при якому E а1 <U. При цьому I а1 і I 1 змінили б свій знак [дивіться рівняння (1)], т. Е. Свій напрямок. При цьому генератор 1 став би працювати в режимі двигуна , Споживаючи енергію від генератора 2. Для теплового або гідравлічного первинного двигуна такий режим неприпустимий, оскільки може викликати аварію двигуна.
Необхідно мати на увазі, що внаслідок малості R а1 і R а2 навіть малі зміни струмів i в1 і i В2 здатні викликати великі зміни струмів генераторів, так як, згідно з рівнянням (1), зміни E а1 і E А2 при U = const повинні компенсуватися змінами I а1 × R а1 і I а2 × R а2. Тому регулювання струмів збудження генераторів повинно проводитися обережно і досить плавно. В умовах експлуатації напруга U часто регулюється автоматично регуляторами струмів збудження генераторів. При цьому характеристики регуляторів підбираються таким чином, щоб забезпечити правильний розподіл навантажень між генераторами.
Якщо генератори працюють паралельно без регулювання струмів збудження, то розподіл навантажень між ними залежить від виду їх зовнішніх характеристик. Нехай, наприклад, зовнішні характеристики двох генераторів однакової потужності 1 і 2 зображуються кривими 1 і 2 на малюнку 2. Якщо генератори включені на паралельну роботу при холостому ході, то ці характеристики виходять з однієї точки U 0 на осі ординат. Якщо потім підключити до генераторам деяке навантаження, то напруга впаде до деякого значення U, загального для обох генераторів. При цьому генератор 1, що має більш "м'яку" зовнішню характеристику, буде навантажувати меншим струмом (I 1), ніж генератор 2 (I 2), що має більш "жорстку" характеристику. Залежність U від загального струму навантаження I = I 1 + I 2 відіб'ється на малюнку 2 у вигляді кривої 3.
Якщо потужності генераторів 1 і 2 різні, то більш правильно про розподіл навантаження між ними можна судити, якщо накреслити характеристики 1 і 2 на малюнку 2 в функції відносних струмів:
При збігу таких характеристик обох генераторів розподіл навантажень між ними відбувається пропорційно їх номінальним потужностям, що є найбільш вигідним.
При трьох і більше паралельно працюють генераторах також мають місце описані вище явища, і аналіз їх роботи можна зробити аналогічним чином.
Паралельна робота генераторів змішаного збудження
Спрощена схема паралельної роботи двох генераторів змішаного збудження з згодним включенням послідовних обмоток зображена на малюнку 3.
Якщо показаний на малюнку 3 зрівняльний провід аб відсутня, то стійка паралельна робота неможлива. Дійсно, нехай при відсутності цього проводу струм I 1 першого генератора з якої-небудь випадкової причини (наприклад, внаслідок збільшення швидкості обертання генератора) дещо збільшився. Тоді дія послідовної обмотки збудження цього генератора посилиться, його е. д. з. E а1 зросте, що викличе подальше збільшення I 1, і т. Д. Одночасно струм I 2 і е. д. з. E А2 другого генератора будуть безперервно зменшаться. В результаті можлива значне перевантаження генератора 1, а генератор 2 розвантажиться і навіть може перейти в руховий режим.
При наявності зрівняльного дроти аб паралельна робота буде протікати нормально, так як випадкове збільшення струму якоря одного генератора розподілиться між послідовними обмотками збудження обох генераторів і викличе збільшення е. д. з. обох генераторів.
Можна також перехрестити послідовні обмотки збудження обох генераторів: обмотку генератора 1 включити послідовно в ланцюг якоря генератора 2 і навпаки.
Паралельна робота генераторів змішаного збудження із зустрічним включенням послідовних обмоток відбувається без подібних труднощів.
Джерело: Вольдек А. І., "Електричні машини. Підручник для технічних навчальних закладів" - 3-е видання, перероблене - Ленінград: Енергія, 1978 - 832с.
