Каталог статей  Принципы действия устройств Генераторы постоянного токаПоиск по тегам : генераторы, самовозбуждение генераторов, независимое возбуждение генераторов, якорь генератора, магнитный поток |
| Генераторы постоянного тока |
|
|
|
| Принципы действия устройств | |||||||
Страница 5 из 5
ПАРАЛЛЕЛЬНАЯ РАБОТА ГЕНЕРАТОРОВ ПОСТОЯННОГО ТОКА Под параллельной работой понимается работа нескольких генераторов на общую нагрузку (рис. 20). Необходимость в параллельной работе возникает при переменном характере нагрузки, когда она меняется в течение суток или времен года, а также для повышения надежности электроснабжения потребителей. Если выбрать генератор исходя из максимально возможной нагрузки, то в часы снижения нагрузки генератор будет работать недогруженным. КПД генератора при небольших нагрузках гораздо ниже оптимального, поэтому работа генератора при нагрузках, значительно меньших номинальной, неэкономична.
В этом случае целесообразно установить несколько генераторов и в зависимости от нагрузки включить то или иное их количество на параллельную работу. При этом можно обеспечить работу каждого генератора с нагрузкой, близкой к номинальной, с высоким КПД. Установка одного генератора имеет еще и тот недостаток, что при выходе его из строя полностью прекращается питание нагрузки. Этот недостаток отсутствует при параллельном включении нескольких генераторов. Иногда к параллельной работе генераторов прибегают и в том случае, когда мощность нагрузки превышает предельную мощность генераторов. При изучении параллельной работы генераторов рассмотрим: 1) условия включения генератора на параллельную работу; 2) перевод нагрузки с одного генератора на другой; 3) распределение нагрузки между работающими генераторами. Исследуем эти вопросы на примере параллельной работы двух генераторов независимого возбуждения. Включение генератора на параллельную работу. Предположим, что первый генератор подключен к шинам и нагружен током I1. Напряжение на шинах равно U. Включение на параллельную работу второго генератора должно быть произведено так, чтобы не нарушался режим работы сети, т.е. чтобы при включении генератора не возникали в ней большие толчки тока и напряжения. Для осуществления этого необходимо выполнить два условия: 1) ЭДС Е2 подключаемого генератора должна быть равна напряжению сети U. При этом согласно (4) ток в якоре генератора после его включения в сеть будет равен I2 = (E2 - U)/Ra2 = 0. Достигнуть равенства E2 =U можно, изменив ток возбуждения Iв2 у подключаемого генератора. Контроль этого условия производится поочередным измерением напряжения в сети и на выводах генератора; 2) полярность подключаемого генератора должна соответствовать полярности сети. Это означает, что к выводу сети, имеющему, например, полярность « + », должен быть подключен вывод генератора той же полярности. Аналогично должны подключаться выводы с полярностью «-». При невыполнении этого условия в контуре, образованном якорями генераторов, их ЭДС будут суммироваться и возникнет ток Iк = (E1 + E2)/(Ra1 + Ra2), равный току короткого замыкания на выводах машины. Напряжение на шинах при этом U=0. Ток Iк может вызвать повреждение генераторов. Проверку соответствия полярности можно произвести двумя способами: 1) с помощью вольтметра магнитоэлектрической системы. Направление отклонения стрелки этого прибора зависит от полярности подведенного к нему напряжения. Если измерить вольтметром напряжение в сети, а затем на соответствующих выводах генератора, то отклонение стрелки прибора в одну и ту же сторону будет свидетельствовать, что полярности одинаковые; 2) подключением вольтметра к выводам одного ножа рубильника QS (рис. 21). Другой нож этого рубильника должен быть замкнут. При соответствии полярностей генератора и сети показание вельтметра равно нулю, а при несоответствии - 2U. При несоответствии полярностей следует поменять между собой выводы генератора или сети, подходящие к рубильнику. Перевод нагрузки с одного генератора на другой. Если выполнены условия включения генератора на параллельную работу, то у подключенного генератора ток равен нулю. Теперь требуется часть нагрузки с первого генератора перевести на второй - подключенный. При этом необходимо сохранить напряжение на шинах неизменным (U = const). Токи нагрузки генераторов равны
I1 = (E1 - U)/Ra1; I2 = (E2 - U)/Ra2.
Для того чтобы произвести перераспределение токов при U = const, необходимо изменить ЭДС Е1 и Е2 путем воздействия на цепи возбуждения генераторов. Для увеличения нагрузки генератора его ток возбуждения следует повышать, а для уменьшения нагрузки - снижать. В нашем случае для перевода части нагрузки с первого генератора на второй необходимо Iв1 снижать, а Iв2 повышать. Перераспределение нагрузки можно было бы осуществить путем воздействия только на ток возбуждения одного из генераторов, но в этом случае напряжение на шинах не будет оставаться постоянным. Если в процессе работы из-за спада нагрузки потребуется один из генераторов отключить, то для этого предварительно следует его ток нагрузки перераспределить между другими работающими генераторами и только тогда, когда он станет равным нулю, произвести отключение. При переводе нагрузки следует иметь в виду, что из-за малых сопротивлений цепи якоря генераторов небольшие изменения токов возбуждения (а следовательно, и ЭДС) могут вызвать значительные изменения токов нагрузки. Поэтому при переводе нагрузки токи возбуждения следует регулировать плавно, контролируя изменение токов в цепях якорей.
Пример. Генератор мощностью 75 кВт включен на параллельную работу с сетью при Uном = 230 В. Номинальный ток генератора Iном = 326 А, Ra = 0,0025 Ом. Определить ток в цепи якоря генератора, если его ЭДС увеличить на 4 % по сравнению с Uном: I = (E-Uном)/Ra = 230 (1,04-1)/0,0025 = 368 A, т.е. ток будет равен 1,13 Iном.
Распределение нагрузки между параллельно работающими генераторами. Если в процессе работы нагрузка сети будет изменяться, то при отсутствии регулировки токов возбуждения параллельно работающих генераторов распределение нагрузки между ними будет происходить в общем случае непропорционально их номинальным мощностям. На распределение нагрузки между параллельно работающими генераторами существенное влияние оказывают их внешние характеристики. Предположим, что два генератора одинаковой мощности включены на параллельную работу при холостом ходе. Примем, что их внешние характеристики (кривые 1 и 2 на рис. 22), снятые отдельно для каждого из генераторов, неодинаковы.  Если подключить нагрузку, то напряжение упадет до некоторого значения U', общего для обоих генераторов, так как они включены параллельно. При этом напряжении токи генераторов, как видно из рис. 22, неодинаковы (I1< I2). Генератор, имеющий более падающую внешнюю характеристику, нагружается меньшим током, чем генератор, у которого внешняя характеристика более пологая (жесткая). Рассмотрим другой случай, когда параллельно работающие генераторы имеют различные внешние характеристики и нагружены одинаковым током (рис. 23). Тогда при уменьшении нагрузки токи между ними будут также распределяться неравномерно. Для распределения тока между параллельно работающими генераторами пропорционально номинальным мощностям желательно, чтобы их внешние характеристики были одинаковыми. При сопоставлении внешних характеристик генераторов различной мощности следует строить их в функции относительного тока, т. е. выраженного в долях номинального тока данного генератора: U=f(I1/I1ном) и U=f(I2/I2ном). Неравномерное распределение тока между генераторами можно выправить регулировкой токов возбуждения. При уменьшении нагрузки параллельно работающих генераторов один из генераторов может перейти в двигательный режим. Переход в двигательный режим произойдет тогда, когда E<U. При этом ток цепи якоря (Iа = [(Е - U)/Ra]<0) меняет направление и генератор потребляет энергию, вырабатываемую другими генераторами. Так, согласно рис. 23 при отключении нагрузки машина 1 будет работать генератором с током Iг, а машина 2- двигателем с током Iд(|Iг| = |Iд|), потребляя энергию, вырабатываемую генератором 1. Переход генератора в двигательный режим является нежелательным, а в некоторых случаях и опасным, поэтому в цепи генератора устанавливаются автоматические выключатели, отключающие генератор, как только его ток изменит свой знак. До сих пор рассматривалась параллельная работа генераторов независимого возбуждения, но все сказанное справедливо и для генераторов параллельного и смешанного возбуждения. Однако параллельная работа генераторов смешанного возбуждения при согласном включении обмоток имеет свои особенности. Особенности параллельной работы генераторов смешанного возбуждения при согласном включении обмоток. При параллельном включении генераторов смешанного возбуждения возможна неустойчивая работа генераторов, которая заключается в произвольном колебании тока в цепях их якорей. Происходит это по следующим причинам. Известно, что ЭДС генератора пропорциональна частоте вращения я и магнитному потоку Ф (Е = сЕпФ), а ток якоря равен Ia = (E-U)/Ra. Если, например, частота вращения якоря первого генератора мгновенно повысится, то это вызовет увеличение ЭДС, а следовательно, и тока якоря этого генератора. Возросший ток якоря, протекая по последовательной обмотке возбуждения, увеличит магнитный поток машины, что приведет к еще большему увеличению ЭДС и тока якоря. Это в свою очередь вызовет дальнейшее увеличение ЭДС и т. д. В результате этого первый генератор будет воспринимать на себя все большую нагрузку, разгружая пои этом второй генератор.  Сильное увеличение нагрузки первого генератора повлечет за собой уменьшение частоты вращения сочлененного с ним первичного двигателя, вследствие чего процесс пойдет в обратном направлении: первый генератор будет разгружаться, а второй, наоборот, нагружаться. Таким образом может возникнуть колебательный процесс переброски нагрузочного тока с одного генератора на другой. Чтобы исключить появление колебательного процесса, в схему включения генераторов на параллельную работу добавляют уравнительный провод ab (рис. 24), которым объединяют точки соединения последовательных обмоток возбуждения с обмотками якоря. При наличии уравнительного провода последовательные обмотки возбуждения генераторов оказываются включенными параллельно друг другу, поэтому при увеличении тока якоря одного из генераторов ток будет распределяться между последовательными обмотками обратно пропорционально их сопротивлениям. При этом увеличиваются ЭДС и ток как одного, так и другого генератора и колебательного процесса происходить не будет. При наличии уравнительного провода параллельная работа генераторов смешанного возбуждения при согласном включении обмоток протекает так же, как и других генераторов. Для улучшения работы по такой схеме сопротивление уравнительного провода следует брать минимально возможным.
Related items
|
|||||||
