Параллельная работа генераторов постоянного тока – синхронизация генераторов

Параллельная работа генераторов постоянного тока — условия, преимущества и распределение нагрузки

В энергосистеме электроэнергия вырабатывается множеством генераторов, соединенных во взаимосвязанную сеть. Вместо одного большого генератора несколько небольших генераторов постоянного или переменного тока работают параллельно.

Иногда в качестве резервной установки используются генераторы постоянного тока. В некоторых условиях не всегда возможно иметь генератор, отвечающий требованиям нагрузки. Следовательно, для удовлетворения потребности в нагрузке несколько генераторов постоянного тока подключаются параллельно.

В настоящее время параллельная работа генераторов постоянного тока широко используется в сети для достижения следующих преимуществ.

• Публикация по теме: Параллельная работа однофазных и трехфазных трансформаторов

Преимущества параллельной работы генераторов постоянного тока

Преимущества параллельной работы перечислены ниже.

Непрерывность поставок

Основным требованием является непрерывность поставок. Если электростанция состоит из одного блока генератора, это требование невозможно выполнить. Потому что, если один блок генератора находится в процессе обслуживания или неисправен, вся электростанция останавливается, чтобы работать с нагрузкой. Следовательно, если электростанция использует большее количество генераторов вместо одного блока, электростанция может использоваться более надежно. Большинству клиентов (например, больницам, фабрикам и т. д.) требовался источник бесперебойного питания.

Более высокая эффективность

На электростанциях генераторы рассчитаны на работу с полной нагрузкой. И он получит максимальную эффективность при полной нагрузке. Но потребность в мощности не постоянна. Он колеблется между пиковым спросом в течение дня и минимальным спросом в ночной период. Следовательно, экономично использовать небольшой генератор в ночное время и большой генератор в дневное время. Если спрос увеличивается, оба генератора подключаются параллельно, чтобы эффективно удовлетворить высокий спрос.

Простота обслуживания и ремонта

Для обеспечения длительного срока службы и эффективной работы генератору требуется периодическое техническое обслуживание. Во время технического обслуживания должен быть другой генератор для работы нагрузки. Следовательно, генераторы легко обслуживать. А также, если произойдет поломка, потребуется время, чтобы вернуться в строй. В этом случае можно использовать другой генератор для удовлетворения потребности в нагрузке.

Гибкость

Параллельное соединение генераторов обеспечивает большую гибкость по сравнению с большим генератором, состоящим из одного блока. Несколько небольших генераторов могут быть соединены вместе и расположены в разных местах. Одному большому генератору требовалось больше места. Вместо этого в разных местах установлено большее количество генераторов.

Экономично

Стоимость электроэнергии снижается, если генераторы всегда работают с полной нагрузкой. Когда потребность в нагрузке высока, параллельно подключается большее количество генераторов. А когда потребность в нагрузке низкая, параллельно подключается меньшее количество генераторов. Другие генераторы остаются в режиме ожидания. Поэтому все генераторы работают с полной нагрузкой, что снижает стоимость электроэнергии.

Легко вносить дополнения

Спрос на электроэнергию растет день ото дня. Следовательно, при строительстве электростанции всегда оставляйте места для будущего расширения. Вместо того, чтобы строить целую электростанцию, можно легко добавить больше генераторов и соединить их параллельно, чтобы получить больше электроэнергии.

Благодаря этим преимуществам широко используется параллельная работа генератора. Как известно, генераторы постоянного тока делятся на три типа;

• Шунтовой генератор постоянного тока
• Генератор серии DC
• Составной генератор постоянного тока

В каждом типе генератора есть разница в соединении якоря и обмотки возбуждения. Следовательно, здесь мы обсудим, как подключить каждый тип генератора параллельно.

Параллельная работа генератора постоянного тока

Для параллельного соединения двух генераторов их положительные и отрицательные клеммы должны быть соединены с положительными и отрицательными клеммами шины. Шина представляет собой толстый медный стержень, а выводы шины действуют как выводы всей электростанции.

Схема подключения параллельной работы шунтирующего генератора постоянного тока показана на рисунке ниже.

Здесь якорь генератора 1 подключен через шину. И он используется для питания нагрузки. Теперь нам нужно подключить генератор 2 к этой системе. Для этого нам нужно подключить генератор 2 с той же полярностью. В противном случае произойдет серьезное короткое замыкание, которое приведет к необратимому повреждению генераторов.

Перед подключением генератора 2 переключатель S разомкнут. К выключателю подключен вольтметр. Сначала разгоняют якорь генератора 2 до номинальной частоты вращения генератора. Возбуждение генератора 2 изменяют до тех пор, пока вольтметр не покажет нулевое значение. Когда он показывает нулевое значение, это означает, что напряжение на клеммах такое же, как напряжение на сборной шине или напряжение генератора 1.

Следовательно, после замыкания переключателя S генератор 2 подключается параллельно генератору 1. Но генератор 2 не берет на себя никакой нагрузки. Потому что ЭДС индукции генератора 2 такая же, как и напряжение на шине. Таким образом, при той же разности потенциалов ток не течет. В этом случае генератор 2 называется в системе плавающим генератором.

ЭДС индукции генератора 2 должна быть выше, чем напряжение на шине. В этом состоянии генератор 2 обеспечивает нагрузку. Ток, подаваемый генератором 2, равен;

Где

• R_а =Сопротивление цепи якоря
• E =Индуцированная ЭДС
• V =напряжение на шине.

ЭДС нового генератора можно контролировать, управляя полем. А контролируя наведенную ЭДС, мы можем контролировать долю нагрузки.

Параллельная работа генератора соединений постоянного тока

Схема подключения двух составных генераторов, соединенных параллельно, показана на рисунке ниже.

Составной генератор имеет восходящие характеристики. Следовательно, при отсутствии каких-либо корректирующих устройств параллельная работа составных генераторов постоянного тока неустойчива. В момент запуска каждый генератор берет на себя одинаковую долю нагрузки. По какой-то причине при прохождении тока по последовательной обмотке возбуждение генератора-1 увеличивается, что еще больше усиливает его поле. Это приводит к увеличению генерируемой ЭДС и увеличению нагрузки.

В этой операции мы предполагали, что нагрузка постоянна. Следовательно, уменьшается доля нагрузки генератора-2 и ослабляется его последовательное поле. Это приводит к снижению его нагрузки. Этот эффект является кумулятивным. Через некоторое время генератор-1 берет на себя всю нагрузку. А генератор-2 работает как двигатель. В этом случае автоматический выключатель любого генератора сработает и остановит эту операцию.

Чтобы сделать эту операцию стабильной, нам нужно использовать любое корректирующее устройство с этой системой. В этой параллельной работе уравнительный стержень подключается к якорному концу последовательных обмоток. Уравнительная планка представляет собой проводник с малым сопротивлением. Он используется для обеспечения стабильной работы генераторов сверхкомпаундов и компаундов уровней.

Например, генератор-1 начинает брать на себя большую долю нагрузки. И его последовательный ток возбуждения увеличивается. Теперь этот увеличенный ток проходит через последовательную обмотку возбуждения генератора-1 и частично проходит через последовательную обмотку возбуждения генератора-2. Следовательно, оба генератора воздействуют одинаково. Таким образом, генератор-1 не может взять на себя всю нагрузку, а генератор-2 не может сбрасывать всю нагрузку.

Чтобы обеспечить правильную параллельную работу и равную долю нагрузки, регулирование обоих генераторов должно быть одинаковым, а последовательное сопротивление возбуждения должно быть обратно пропорционально номинальным характеристикам генератора.

Параллельная работа генератора серии DC

Схема подключения параллельной работы двух генераторов постоянного тока показана на рисунке ниже.

Здесь мы считаем, что оба генератора идентичны и несут одинаковую долю нагрузки. Но по какой-либо причине ЭДС индукции генератора-1 повышена (Е1> Е2). В этом состоянии ток генератора I1 больше, чем I2. Это приводит к усилению последовательного поля генератора-1. И ослабление последовательного поля генератора-2.

Это совокупный процесс. Таким образом, в итоге всю нагрузку берет на себя генератор-1, а генератор-2 работает как двигатель. Как и в случае с составным двигателем, эта проблема будет решена с помощью балансира. И за счет этого две машины пропускают в нагрузку примерно равные токи.

Распределение нагрузки генератора постоянного тока

Шунтовой генератор постоянного тока имеет несколько ухудшающиеся характеристики. Следовательно, это наиболее подходящий генератор для стабильной параллельной работы. Если один генератор берет на себя большую или меньшую нагрузку из-за его тенденции к восстановлению исходного распределения нагрузки, оба генератора сразу же принимают надлежащее распределение нагрузки.

В состоянии неисправности один генератор не работает, а его поле ослаблено. В этом случае последовательное поле другого генератора увеличивается. Таким образом, прерыватель размыкается и неисправный генератор удаляется из системы. Этот метод снятия и подключения генератора делает систему надежной и помогает предотвратить удары и внезапные нарушения работы первичного двигателя, а также системы.

Характеристики напряжения шунтирующего генератора показаны на рисунке ниже.

Исходя из приведенной выше характеристики, при одном и том же напряжении на клеммах V генератор-1 выдает ток I1, а генератор-2 выдает ток I2. Генератор-1 имеет более падающую характеристику и выдает меньший ток. Оба генератора будут равномерно делить нагрузку во всех точках, если их характеристики схожи и имеют одинаковое падение напряжения от холостого хода до полной нагрузки.

Если два генератора с разной мощностью кВА подключены параллельно, нагрузка распределяется в соответствии с их номинальной мощностью. Их внешние характеристики, выраженные в процентах от тока полной нагрузки, должны быть идентичны, как показано на рисунке ниже.

Например, один генератор на 100 кВА и другой генератор на 200 кВА подключены параллельно к нагрузке 240 кВт. В этом случае первому генератору будет принадлежать 80 кВт, а второму — 160 кВт.

Общую характеристику работы можно нарисовать, если мы знаем индивидуальную характеристику каждого генератора. Текущие поставки каждого генератора можно найти на следующем рисунке.

Вышеуказанные результаты можно получить с помощью простого расчета вместо графического представления, если генератор имеет прямую линию. Теперь мы вычисляем часть распределения нагрузки с неравным напряжением холостого хода.

• E₁ , Е₂ =Напряжение холостого хода двух генераторов
• R₂ , R₂ =Сопротивление якоря
• V =общее напряжение на клеммах

Из приведенного выше уравнения видно, что напряжение на шине можно поддерживать постоянным, увеличивая Φ₂ или N₂ или уменьшение N₁ или Ф1. N₂ и N₁ изменяются за счет изменения частоты вращения приводных двигателей и Φ₁ и Φ₂ можно управлять с помощью шунтирующих полевых сопротивлений.