Параллельная работа генераторов постоянного тока

Для того чтобы генераторы постоянного тока можно было использовать для параллельной работы между собой или с сетью, прежде всего необходимо, чтобы генераторы и сеть имели одинаковые номинальные напряжения. При продолжительной параллельной работе во избежание недопустимой перегрузки какого-либо из генераторов нагрузка между ними должна распределяться пропорционально их номинальной мощности. Это условие выполняется автоматически, если генераторы имеют совпадающие внешние характеристики, построенные в относительных (по отношению к номинальным) значениях напряжения и тока. Достичь идентичных внешних характеристик проще всего, когда параллельно работающие генераторы имеют одинаковую систему возбуждения и приводятся во вращение однотипными приводными двигателями.

Наиболее благоприятным включением генератора на параллельную работу является такое, которое происходит при отсутствии тока в цепи его якоря после включения. Ток генератора

Iа = ,

(78)

где Е_а – ЭДС включаемого генератора;

U – напряжение на шинах;

R_а–сопротивление его якоря.

Для того чтобы ток якоря отсутствовал, необходимо, чтобы ЭДС включаемого генератора была равна напряжению сети, а полярности генератора и сети совпадали.

Рассмотрим схему СЭС с двумя генераторами G1 и G2 постоянного тока с параллельным возбуждением (рис. 55), предназначенными для параллельной работы. Допустим, что генератор G1 работает на шины, а генератор G2 необходимо включить. Напряжение на шинах определяется по показаниям вольтметра Р01 (или Р12),а ЭДС генератора G2 – по показаниям вольтметра Р22, так как генератор G2 работает в режиме холостого хода и напряжение на его зажимах практически равно ЭДС.

Примерная последовательность действий по включению генератора G2 на параллельную работу следующая.

Воздействуя на резистор возбуждения R2, устанавливаем ЭДС генератора G2 равной напряжению на шинах, Е₂ – U. На практике напряжение включаемого генератора устанавливают несколько выше, чем напряжение на шинах (на 2–5 В), тем самым гарантируя, что включаемый генератор после включения не будет работать в режиме двигателя.

Проверяем полярность генератора G2 с помощью вольтметра Р02,включенного, как показано на рис. 24, вместе с дополнительным

Рис. 55. Схема параллельной работы генераторов постоянного тока с параллельным возбуждением

резистором R01. Если полярность правильная, то при равенстве Е2 = U показания вольтметра Р02 будут равны нулю, если нет, то этот вольтметр покажет двойное напряжение. Подобным образом полярность проверяется только при монтаже электростанции, в дальнейшем она контролируется по показаниям вольтметров Р12 и Р22,которые для этого должны быть обязательно магнитоэлектрической системы.

Далее с помощью выключателя Q2 подключаем генератор G2 на шины.

Поскольку после включения генератор G2 будет работать в режиме, близком к режиму холостого хода, надо его загрузить. Как известно, ток генератора

Iа2 = ;

(79)

загрузить генератор можно, увеличивая ЭДС, что обычно делают уменьшением сопротивления резистора возбуждения R2.

Загружая генератор G2, тем самым уменьшают загрузку генератора G1, аэто приводит к уменьшению его тока и увеличению напряжения на шинах, так как U = Е₁– R_al I_al.

Чтобы напряжение на шинах не изменилось при переводе нагрузки на генератор G2, надо одновременно с уменьшением сопротивления резистора R2 увеличивать сопротивление резистора R1. При этом уменьшится ток возбуждения генератора G1, снизятся его магнитный поток и ЭДС.

Из зависимости распределения нагрузок между параллельно работающими генераторами по отношению их внешних характеристик (рис. 56) видно, что внешняя характеристика генератора G1 более крутая, чем генератора G2. Линия G представляет собой совместную внешнюю характеристику, полученную при сложении внешних характеристик генераторов G1 и G2 по току:

где U₁, U₂, I₁, I₂ – напряжения и токи соответственно генераторов G1 и G2.

Рис. 56. Распределение нагрузок

между параллельно работающими генераторами

При работе СЭС в режиме, соответствующем точке А, токи генераторов равны. Это достигнуто в процессе распределения нагрузки воздействием на реостаты R1 и R2 (см. рис. 56).

При увеличении нагрузки (см. точку В) и отсутствии воздействия со стороны обслуживающего персонала на реостаты возбуждения токи генераторов возрастут по-разному. Наиболее загруженным окажется генератор с более жесткой характеристикой, и при какой-то нагрузке СЭС он может оказаться перегруженным. Естественно, что при совпадающих внешних характеристиках генераторы во всех режимах работы будут загружены поровну, а при совпадающих относительных внешних характеристиках нагрузки между генераторами будут распределяться пропорционально их номинальным мощностям.

Параллельная работа генераторов постоянного тока со смешанным возбуждением имеет некоторые особенности, вызванные наличием последовательной обмотки возбуждения. Если под влиянием случайных причин ЭДС у одного из генераторов понизилась, то это приведет к уменьшению его тока нагрузки и снижению МДС последовательной обмотки возбуждения. Это приведет в свою очередь к снижению магнитного потока и в результате – к дальнейшему уменьшению ЭДС и разгрузке генератора. У другого генератора в это время ток нагрузки будет увеличиваться, будут возрастать МДС, магнитный поток, ЭДС, что в конце концов, приведет к его перегрузке. Параллельная работа генераторов, таким образом, будет неустойчивой. Для устойчивой работы генераторов постоянного тока со смешанным возбуждением необходимо, чтобы при случайном снижении нагрузки и уменьшении МДС последовательной обмотки одного генератора одновременно уменьшался магнитный поток и ЭДС другого генератора, чтобы тем самым предотвратить неуправляемое увеличение его нагрузки. Этого можно достигнуть, соединив параллельно последовательные обмотки возбуждения обоих генераторов. Тогда при равенстве сопротивлений обмоток возбуждения и относительно малом сопротивлении соединительных проводов ток между ними будет распределяться поровну, и обеспечится устойчивая работа генераторов.

В схеме параллельной работы генераторов G1 и G2 (рис. 57) параллельное соединение обмоток LW12 и LW22 выполнено с помощью уравнительного провода, включенного между одноименными

Рис. 57. Принципиальная (а) и эквивалентная (б) схемы

параллельной работы генераторов постоянного тока

со смешанным возбуждением

выводами якорей генераторов со стороны последовательных обмоток. Естественно, что устойчивая параллельная работа генераторов зависит от значения сопротивления уравнительного провода, которое должно быть мало по сравнению с сопротивлением обмоток LW12 и LW22 [16].

При выключении одного из генераторов его следует отключить от уравнительной шины с тем, чтобы его обмотки не находились под напряжением оставшихся генераторов.