Параллельная работа генераторов постоянного тока. Параллельное генераторПараллельное соединение - генератор - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1Параллельное соединение - генераторCтраница 1 Параллельное соединение генераторов требует установки выключателя в цепи каждого генератора для синхронизации и отключения от системы. Сверхпереходный реактанс генератора не ниже 25 %, что является обычным для подобных машин. [1] Параллельное соединение генераторов не имеет указанных недостатков последовательного соединения, но не обеспечивает полностью равномерного распределения нагрузки между генераторами без применения специальных устройств или подрегулировки во время работы. По условиям устойчивости параллельное соединение генераторов возможно для всех систем возбуждения, за исключением последовательного. [3] Параллельное соединение генераторов напора увеличивает производительность при неизменном избыточном давлении, но также менее чем в два раза. [4] Обычно применяется параллельное соединение генераторов постоянного тока, так как при этом каждый генератор может быть включен на работу или выключен из нее независимо от других генераторов. [5] Эквивалентную схему можно представить как параллельное соединение генератора тока Г и диода, а также сопротивления гп, последовательно соединенного с сопротивлением нагрузки Ra. Генератор тока вырабатывает фототок / ф, пропорциональный световому потоку. Через диод протекает ток утечки / у. Последовательное сопротивление состоит из сопротивлений омических контактов и сопротивления областей полупроводника. [6] Так, например, для получения силы тока, превышающей силу тока отдельного генератора, применяют параллельное соединение генераторов, а для получения напряжения, превышающего напряжение отдельного агрегата, применяют последовательное соединение их. [7] Параллельное соединение генератора постоянного тока с другим генератором, или с аккумуляторной батареей ( часто через собирательные шины) требует равенства напряжений с источником тока, находящимся уже в работе, а также правильной полярности. Оба испытания могут быть произведены при помощи вольтметра с подвижной катушкой ( см. стр. [8] Параллельное включение сварочных машин применяют в тех случаях, когда мощность одного источника недостаточна для сварки. При параллельном соединении генераторов необходимо, чтобы они были одного типа или с одинаковыми внешними характеристиками. [9] Параллельное включение сварочных генераторов для ручной сварки применяют очень редко и только в случаях, когда для сварки на токах 350 - 450 А электродами большого диаметра не имеется мощных преобразователей ПД-502. При параллельном соединении генераторов с независимым возбуждением ( рис. 5.8, а) должны быть отрегулированы на одинаковую величину напряжение холостого хода и сварочный ток каждого генератора. Такое соединение более сложное. Напряжение холостого хода и свароч-ный ток должны быть отрегулированы на одинаковые величины. [11] Параллельное соединение генераторов не имеет указанных недостатков последовательного соединения, но не обеспечивает полностью равномерного распределения нагрузки между генераторами без применения специальных устройств или подрегулировки во время работы. По условиям устойчивости параллельное соединение генераторов возможно для всех систем возбуждения, за исключением последовательного. [13] Ночьюэта мощность минимальна, утром постепенно увеличивается, достигая днем и вечером наибольшего значения. Поэтому для питания потребителей электроэнергией применяется несколько генераторов. При параллельном соединении генераторов получается цепь с двумя узлами, к которым присоединяется приемник электрической энергии ( фиг. [14] Страницы: 1 2 www.ngpedia.ru Генератор - параллельное возбуждение - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1Генератор - параллельное возбуждениеCтраница 1 Генератор параллельного возбуждения не возбуждается или изменил полярность щеток. [1] Генераторы параллельного возбуждения ( шунто-вые), у которых обмотка возбуждения присоединена параллельно обмотке якоря. [2] Генераторы параллельного возбуждения позволяют производить регулирование напряжения при номинальном токе нагрузки путем изменения тока возбуждения в относительно небольших пределах - от 1 / ом примерно до 0 85 C / HOM. Кроме того, у генераторов параллельного возбуждения сложно изменять полярность напряжения на выводах якоря, а значение напряжения в сильной степени зависит от нагрузки генератора. Бесспорным достоинством генератора параллельного возбуждения является то, что нет необходимости в дополнительном источнике для питания обмотки возбуждения. [3] Генератор параллельного возбуждения не сохраняет постоянным напряжение при изменениях нагрузки от холостой работы до полной. Колебания напряжений могут быть значительными. [5] Генератор параллельного возбуждения с номинальным напряжением 115 б и током 80 а имеет сопротивление цепи якоря 0 075 ом. [7] Генератор параллельного возбуждения 16 кет, 230 в, 69 6 а, 1600 об / мин имеет сопротивление цепи якоря гя 0 128 ом и сопротивление обмотки возбуждения гв 150 ом. [8] Генераторы параллельного возбуждения применяются наиболее широко. Недостатком этих генераторов является сравнительно большое изменение налряжения при изменении нагрузки. Поэтому в случае, когда приемник энергии требует постоянства напряжения при изменении нагрузки генератора, автоматически меняется и ток в обмотке возбуждения, изменяя как магнитный поток, так и эдс в обмотке якоря таким образом, чтобы обеспечить постоянство напряжения. Для изменения тока в обмотке возбуждения включается регулировочный реостат. [9] Генератор параллельного возбуждения является очень распространенным типом генератора постоянного тока, так как не требует особого источника энергии для возбуждения и дает в пределах номинальной нагрузки достаточно устойчивое напряжение. [11] Генераторы параллельного возбуждения позволяют производить регулирование напряжения при номинальном токе нагрузки путем изменения тока возбуждения в относительно небольших пределах - от / ом примерно до 0 85С / НОМ. Кроме того, у генераторов параллельного возбуждения сложно изменять полярность напряжения на выводах якоря, а значение напряжения в сильной степени зависит от нагрузки генератора. Бесспорным достоинством генератора параллельного возбуждения является то, что нет необходимости в дополнительном источнике для питания обмотки возбуждения. [12] Генератор параллельного возбуждения является весьма распространенным типом генератора постоянного тока, так как не требует особого источника тока для возбуждения и дает в пределах нормальной нагрузки устойчивое напряжение. [13] Генератор параллельного возбуждения не возбуждается или изменил полярность щеток. [14] Страницы: 1 2 3 4 5 www.ngpedia.ru Параллельное включение - генератор - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1Параллельное включение - генераторCтраница 1 Параллельное включение генераторов - ответственная операция, особенно при больших мощностях, поэтому в настоящее время широко распространены способы автоматического включения генератора на общие шины. [1] Операция параллельного включения генераторов носит ответственный характер, особенно при больших мощностях, поэтому в настоящее время широко распространены способы автоматического включения генератора на общие шины. [2] При параллельном включении генераторов на электрической станции энергия может быть трансформирована с помощью общих трансформаторов и передана к потребителям по общим линиям передачи. [4] Выполнение первого условия параллельного включения генератора - равенство действующих значений напряжений генераторов - легко осуществить, руководствуясь показаниями вольтметров. [6] Зажим У служит для присоединения уравнительного провода при параллельном включении генераторов. [7] В главе о машинах постоянного тока был рассмотрен порядок параллельного включения генераторов постоянного тока и установлены условия, соблюдение которых для параллельного включения этих генераторов является строго обязательным. [8] В настоящей статье приводится методика расчета гидравлической вибрационной системы с параллельным включением генератора гидравлических импульсов. [9] Кроме перечисленных приборов, служащих для контроля отдельных цепей станции, необходимо иметь приборы, служащие для параллельного включения генераторов. [10] Если для гальванических установок требуется напряжение более 12 в, то применяют последовательное включение нескольких генераторов, а если требуется получить большой ток, превышающий ток одного генератора, применяют параллельное включение генераторов. [11] Приспособление для устанавливания числа оборотов должно допускать изменение его с таким расчетом, чтобы можно было изменять остающуюся неравномерность по меньшей мере в пределах о, Эго необходимо для возможности параллельного включения генератора, идущего без нагрузки, и длл установления произвольного распределения нагрузки между работающими параллельно генераторами. [12] Если для питания нагрузки мощности одного синхронного генератора недостаточно, то параллельно ему можно включить другой синхронный генератор. Для параллельного включения генераторов необходимо соблюсти следующие условия: напряжение подключаемой машины должно быть равно напряжению работающей машины; оба напряжения должны иметь одинаковую частоту; оба напряжения должны совпадать по фазе и последовательность чередования фаз обоих напряжений должна быть одинаковой. Подготовка генераторов к параллельной работе называется синхронизацией. [13] Если экономически выгодно применение однопостовых сварочных агрегатов, но мощности одного генератора недостаточно для работы сварочного поста, включают параллельно два сварочных агрегата. При параллельном включении генераторов необходимо соблюдать следующие условия. Генераторы должны быть одинаковыми по типу и внешним характеристикам. [14] Страницы: 1 2 www.ngpedia.ru Генераторы параллельного возбужденияСамовозбуждение генератора параллельного возбужденияСамовозбуждение генератора параллельного возбуждения происходит при соблюдении следующих условий: 1) наличия остаточного магнитного потока полюсов; 2) правильного подключения концов обмотки возбуждения или правильного направления вращения. Кроме того, сопротивление цепи возбуждения Rв при данной скорости вращения n должно быть ниже некоторого критического значения или скорость вращения при данном Rв должна быть выше некоторого критического значения. Для самовозбуждения достаточно, чтобы остаточный поток составлял 2 – 3% от номинального. Остаточный поток такого значения практически всегда имеется в уже работавшей машине. Вновь изготовленную машину или машину, которая по каким-либо причинам размагнитилась, необходимо намагнитить, пропуская через обмотку возбуждения ток от постороннего источника. При соблюдении необходимых условий процесс самовозбуждения протекает следующим образом. Небольшая электродвижущая сила (э. д. с.), индуктируемая в якоре остаточным магнитным потоком, вызывает в обмотке возбуждения малый ток iв. Этот ток вызывает увеличение потока полюсов, а следовательно, увеличение э. д. с., которая обуславливает дальнейшее увеличение iв, и так далее. Такой лавинообразный процесс самовозбуждения продолжается до тех пор, пока напряжение генератора не достигнет установившегося значения. Если подключение концов обмотки возбуждения или направление вращения неправильны, то возникает ток iв обратного направления, вызывающий ослабление остаточного потока и уменьшение э. д. с., вследствие чего самовозбуждение невозможно. Тогда необходимо переключить концы обмотки возбуждения или изменить направление вращения. В соблюдении этих условий можно убедиться, следя с помощью вольтметра с малым пределом измерения за напряжением якоря при замыкании и размыкании цепи возбуждения. Полярность зажимов генератора при самовозбуждении определяется полярностью остаточного потока. Если при заданном направлении вращения полярность генератора необходимо изменить, то следует перемагнитить машину путем подачи тока в обмотку возбуждения от постороннего источника.
Рисунок 1. Самовозбуждение генератора параллельного возбуждения при различных сопротивлениях цепи возбуждения (а) и при различных скоростях вращения (б) Рассмотрим подробнее процесс самовозбуждения при холостом ходе.На рисунке 1, а кривая 1 представляет собой характеристику холостого хода (х. х. х.), а прямая 2 – так называемую характеристику цепи возбуждения или зависимость Uв = Rв × iв, где Rв = const – сопротивление цепи возбуждения, включая сопротивление регулировочного реостата. В процессе самовозбуждения iв ≠ const и напряжение на концах цепи возбуждения
где Lв – индуктивность цепи возбуждения. Напряжение якоря при холостом ходе (I = 0) Uа = Eа – iв × Rа изображается на рисунке 1, а кривой 1. Так как ток iв мал, то практически Uа = Eа. Но в генераторе параллельного возбуждения (смотрите рисунок 1, б, в статье "Общие сведения о генераторах постоянного тока") Uа = Uв. Поэтому разность ординат кривой 1 и прямой 2 на рисунке 1, а составляет d(Lвiв)/dt и характеризует скорость и направление изменения iв. Если прямая 2 проходит ниже кривой 1, то
iв растет и машина самовозбуждается до напряжения, соответствующего на рисунке 1, а точке пересечения кривой 1 и прямой 2, в которой
и рост iв поэтому прекращается. Из рассмотрения рисунка 1, а следует, что нарастание iв и, следовательно, Uа сначала происходит медленно, затем ускоряется и к концу процесса вновь замедляется. Начавшийся процесс самовозбуждения прекращается или ограничивается в точке а’ вследствие криволинейности х. х. х. При отсутствии насыщения Uа теоретически возросло бы до Uа = ∞. Вообще любые процессы самовозбуждения – электрические, и другие, наблюдаемые в различных устройствах, - ограничиваются только нелинейностью характеристик системы.
Если Rв увеличить, то вместо прямой 2 получим прямую 3 (рисунок 1, а). Процесс самовозбуждения при этом замедляется и напряжение машины, определяемое точкой а’’, будет меньше. При дальнейшем увеличение Rв получим прямую 4, касательную к кривой 1. При этом машина будет находиться на грани самовозбуждения: при небольших изменениях n или Rв (например, вследствие нагревания) машина может развивать небольшое напряжение или терять его. Значение Rв, соответствующее прямой 4, называется критическим сопротивлением цепи возбуждения (Rв.кр). При Rв > Rв.кр (прямая 5) самовозбуждение невозможно и напряжение машины определяется остаточным потоком. Из сказанного следует, что генератор параллельного возбуждения может работать только при наличии определенного насыщения магнитной цепи. Посредством изменения Rв можно регулировать U до значения U = Uмин., соответствующего началу колена кривой х. х. х. В машинах обычного исполнения Uмин. = (0,65 – 0,75)Uн. Э. д. с. Eа ∼ n, и для разных значений n1 > n2 > n3 получим х. х. х., изображенные на рисунке 1, б кривыми 1, 2, 3. Из этого рисунка видно, что при небольшом значении Rв в случае кривой 1 имеется устойчивое самовозбуждение, при кривой 2 машина находится на грани самовозбуждения и при кривой 3 самовозбуждение невозможно. Поэтому для каждого данного значения Rв существует такое значение скорости вращения n = nкр. (кривая 2 на рисунке 1, б), ниже которого самовозбуждение невозможно. Такое значение n = nкр. называется критической скоростью вращения.
В некоторых случаях требуется, чтобы U генератора параллельного возбуждения можно было регулировать в широких пределах, например Uн : Uмин. = 5 : 1 или даже U : Uмин. = 10 : 1 (возбудители синхронных машин). Тогда кривая х. х. х. должна искривляться уже в своей начальной части. С этой целью в необходимых случаях в магнитной цепи выполняют участки с ослабленным сечением (магнитные мостики насыщения) в виде прорезей в листах сердечников полюсов (рисунок 2, а), выступов в верхней части этих листов (рисунок 2, б) и тому подобных. В таких мостиках происходит концентрация магнитного потока, и их насыщение наступает уже при малых потоках. Характеристика холостого ходаХарактеристика холостого хода U = f(iв) при I = 0 и n = const при параллельном возбуждении может быть снята только в одном квадранте (рисунок 3) путем регулирования iв с помощью регулировочного реостата в цепи возбуждения (смотрите рисунок 1, б, в статье "Общие сведения о генераторах постоянного тока"). Так как ток iв мал, то U ≈ Eа, и характер кривой х. х. х. у генератора с параллельным возбуждением будет таким же, как и у генератора с независимым возбуждением. Характеристика короткого замыканияХарактеристика короткого замыкания I = f(iв) при U = 0 и n = const для генератора параллельного возбуждения может быть снята только при питании обмотки возбуждения от постороннего источника, как и для генератора независимого возбуждения, так как при самовозбуждении при U = 0 ток цепи возбуждения также равен нулю iв = 0. Внешняя характеристикаВнешняя характеристика U = f(I) генератора параллельного возбуждения снимается при Rв = const и n = const, то есть без регулирования в цепи возбуждения, при естественных условиях работы. Вследствие этого к двум причинам падения напряжения, указанным для генератора независимого возбуждения (смотрите статью "Генераторы независимого возбуждения"), прибавляется третья – уменьшение iв при уменьшении U. В результате внешняя характеристика генератора параллельного возбуждения (рисунок 4, кривая 1) падает круче, чем у генератора независимого возбуждения (кривая 2). Поэтому номинальное изменение напряжения (смотрите определение в статье "Генераторы независимого возбуждения") у генератора параллельного возбуждения больше и составляет дельта Uн% = 10 – 20 %.
Характерной особенностью внешней характеристики генератора параллельного возбуждения является то, что при некотором максимальном значении тока I = Iмакс. (точка а на рисунке 4) она делает петлю и приходит в точку б на оси абцисс, которая соответствует установившемуся току короткого замыкания. Ток Iк.уст. относительно мал и определяется остаточным потоком, так как в данном случае U = 0, и поэтому iв = 0. Такой ход характеристики объясняется следующим. При увеличении тока I напряжение U падает сначала медленно, а затем быстрее, так как с уменьшением U и iв падает поток Фδ, магнитная цепь становится менее насыщенной и малые уменьшения iв будут вызывать все большие уменьшения Фδ и U (смотрите рисунок 3). Точка а на рисунке 4 соответствует переходу кривой х. х .х. с нижней части колена на прямолинейный, ненасыщенный участок. При этом, начиная с точки а (рисунок 4), дальнейшее уменьшение сопротивления нагрузки Rнг., подключенной к зажимам машины не только не вызывает увеличения I, а наоборот, происходит уменьшение I, так как U падает быстрее Rнг.. Работа машины на ветви аб характеристики несколько неустойчива и имеется склонность самопроизвольного изменения I. Ток Iк.уст. в некоторых случаях может быть больше Iн. Построение внешней характеристики генератора параллельного возбуждения с помощью х. х. х. и характеристического треугольника показано на рисунке 5, где 1 – кривая х. х. х.; 2 – характеристика цепи возбуждения Uв = Rв × iв при заданном Rв = const и 3 – построенная кривая внешней характеристики. При I = 0 значение U определяется пересечением кривой 1 и прямой 2. Для получения значения U при I = Iн разместим характеристический треугольник для номинального тока так, чтобы его вершины а и в расположились на кривой 1 и прямой 2. Тогда точка в определит искомое значение U, что можно доказать с помощью подобных же рассуждений, изложенных в статье "Генераторы независимого возбуждения", в случае построения внешней характеристики генератора независимого возбуждения. Для других значений тока между 1 и 2 можно провести наклонные отрезки прямых, параллельные ав, которые представляют собой гипотенузы новых характеристических треугольников. Нижние точки этих отрезков в’ , в’’ и т. д. определяют U при токах
Перенеся все эти точки в левый квадрант диаграммы рисунка 5 и соединив их плавной кривой, получим искомую характеристику 3. С учетом нелинейной зависимости катета аб треугольника от I опытная зависимость U = f(I) имеет характер, показанный на рисунке 5 слева штриховой линией.
Хотя установившийся ток короткого замыкания генератора параллельного возбуждения невелик, внезапное короткое замыкание на зажимах этого генератора практически столь же опасно, как и у генератора независимого возбуждения. Объясняется это тем, что вследствие большой индуктивности обмотки возбуждения и индуктирования вихревых токов в массивных частях магнитной цепи уменьшение магнитного потока полюсов происходит медленно. Поэтому быстро нарастающий ток якоря достигает значений Iк = (5 – 15)Iн. Регулировочная и нагрузочная характеристикаРегулировочная характеристика iв = f(I) при U = const и n = const и нагрузочная характеристика U = f(iв) при I = const и n = const снимаются так же, как и у генератора независимого возбуждения. Так как iв и Rа × iв малы, то падение напряжения от iв в цепи якоря практически не оказывает влияния на напряжение на зажимах генератора. Поэтому указанные характеристики получаются практически такими же, как и у генератора независимого возбуждения. Построение этих характеристик с помощью х. х. х. и характеристического треугольника также производится аналогичным образом. В заключение можно отметить, что характеристики и свойства генераторов независимого и параллельного возбуждения мало отличаются друг от друга. Единственное заметное отличие заключается в некотором расхождении внешних характеристик в пределах от I = 0 до I = Iн. Более сильное расхождение этих характеристик при I намного больше Iн не имеет значения, поскольку в таких режимах машины в условиях эксплуатации, как правило, не работают. Источник: Вольдек А. И., "Электрические машины. Учебник для технических учебных заведений" – 3-е издание, переработанное – Ленинград: Энергия, 1978 – 832с. www.electromechanics.ru Автоматическое включение генераторов на параллельную работу. Способы включения генераторов, уравнительные токи и моменты⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 2На электростанциях обычно устанавливают несколько синхронных генераторов, включённых параллельно для совместной работы. Наличие нескольких генераторов вместо одного суммарной мощности даёт возможность отключать один генератор в случае аварии или ремонта, при этом остальные генераторы работают. Электростанции, в свою очередь, объединяют для параллельной работы в мощные энергосистемы, позволяющие наилучшим образом решать задачи производства и распределения электроэнергии. При включении синхронного генератора в сеть на параллельную работу необходимо соблюдать следующие условия: 1. ЭДС генератора Е0 в момент подключения его к сети должна быть равна и противоположна по фазе напряжению сети Uс (Е0 = Uс). 2. Частота генератора fг должна быть равна частоте переменного напряжения в сети fс. 3. Порядок следования фаз на выводах генератора должен быть таким же, что и на зажимах сети. Приведение генератора в состояние, удовлетворяющее всем указанным условиям, называют синхронизацией. Способы синхронизации: 1) Способ точной синхронизации – состоит в том, что прежде чем включить генератор в сеть, его приводят в состояние, удовлетворяющее всем перечисленным условиям. Момент синхронизации определяют ламповым или стрелочным синхроскопом. При определении момента синхронизации ламповым синхроскопом лампы включают по схеме «на погасание». Момент синхронизации определяю по погасанию ламп на длительное время. В этот момент и следует замкнуть рубильник, включив генератор в сеть. Этим способом включают на параллельную работу генераторы малой мощности.
2) Способ самосинхронизации – состоит в том, что ротор невозбуждённого генератора приводят во вращение первичным двигателем до частоты вращения, отличающейся от синхронной не более чем на 2÷5%, затем генератор подключают к сети. Для того, чтобы избежать перенапряжения в обмотке ротора (в обмотке возбуждения) в момент подключения её к сети, её замыкают на некоторое активное сопротивление. Затем обмотку ротора (обмотку возбуждения) подключают к источнику постоянного тока, и синхронный генератор втягивается в синхронизацию, т. е. частота вращения ротора становится синхронной. Этим способом включают на параллельную работу синхронные генераторы мощностью до 500 мВт. Если генераторы синхронизированы, то включение их на параллельную работу протекает спокойно, без появления в системе каких-либо дополнительных толчков тока. Если хотя бы одно из условий не выдержано, то между генераторами появляются значительные уравнительные токи, которые не позволяют осуществить параллельную работу генераторов, а в некоторых случаях могут даже вызвать их повреждение Автоматическое включение генераторов на параллельную работу. Автоматические устройства точной синхронизации На электростанциях обычно устанавливают несколько синхронных генераторов, включённых параллельно для совместной работы. Наличие нескольких генераторов вместо одного суммарной мощности даёт возможность отключать один генератор в случае аварии или ремонта, при этом остальные генераторы работают. Электростанции, в свою очередь, объединяют для параллельной работы в мощные энергосистемы, позволяющие наилучшим образом решать задачи производства и распределения электроэнергии. При включении синхронного генератора в сеть на параллельную работу необходимо соблюдать следующие условия: 1. ЭДС генератора Е0 в момент подключения его к сети должна быть равна и противоположна по фазе напряжению сети Uс (Е0 = Uс). 2. Частота генератора fг должна быть равна частоте переменного напряжения в сети fс. 3. Порядок следования фаз на выводах генератора должен быть таким же, что и на зажимах сети.
Автоматические и полуавтоматические устройства самосинхронизации генераторов. Автоматическая самосинхронизация является эффективным средством для обеспечения быстрого включения в сеть синхронных генераторов и предотвращения ошибочных действий персонала, возможных при ручном включении генераторов. Автоматическая самосинхронизация обеспечивает включение (обычно в аварийных случаях) генераторов методом самосинхронизации. Сущность метода в том, что невозбужденный генератор включается в сеть и затем на него подается возбуждение. Самосинхронизация обеспечивает быстрое включение генераторов и ускоряет ликвидацию аварии, позволяя в короткий срок использовать мощность генераторов, потерявших связь с энергосистемой. Устройство полуавтоматической самосинхронизации обеспечивает автоматическое включение выключателя невозбужденного генератора при достижении генератором частоты вращения, близкой к частоте вращения работающих генераторов. Регулирование частоты вращения генератора производится персоналом вручную путем воздействия на регулятор частоты вращения турбины. Генератор возбуждается после включения его выключателя. На тепловых электростанциях самосинхронизация в основном выполняется полуавтоматически вследствие сложности автоматизации пуска теплового блока из холодного состояния. На гидроэлектростанциях применяются устройства автоматического пуска гидроагрегатов; это позволяет использовать как полуавтоматическую, так и автоматическую самосинхронизацию. Системы возбуждения синхронных генераторов. Назначение и виды автоматического регулирования возбуждения (АРВ). Устройство быстродействующей форсировки возбуждения (УБФ). Системы тиристорные независимые (СТН) предназначены для питания обмотки возбуждения крупных турбо- и гидрогенераторов выпрямленным регулируемым током, применяемые при выработке электроэнергии на ГЭС и других генерирующих станциях. В отличие от систем самовозбуждения (СТС), в СТН тиристорные выпрямители главного генератора получают питание от независимого источника напряжения переменного тока промышленной частоты – от вспомогательного синхронного генератора, вращающемся на одном валу с главным генератором. Система тиристорного самовозбуждения (СТС) предназначена для питания обмоток возбуждения турбо и гидрогенераторов выпрямленным регулируемым током. Питание тиристорного выпрямителя осуществляется через трансформатор, подключенный к генераторному токопроводу. Для запуска генератора предусмотрена цепь начального возбуждения, которая автоматически формирует кратковременный импульс напряжения на обмотке ротора до появления ЭДС обмотки статора генератора. Импульс напряжения достаточен для поддержания устойчивой работы тиристорного преобразователя в цепи самовозбуждения. Питание цепей начального возбуждения осуществляется как от источника переменного тока, так и от станционной аккумуляторной батареи. Системы бесщеточные диодные (СБД) предназначены для питания обмотки возбуждения турбогенераторов выпрямленным регулируемым током. Бесщеточный возбудитель представляет собой синхронный генератор обращенного исполнения, якорь которого с обмоткой переменного тока и диодным выпрямителем жестко соединен с ротором возбужденного турбогенератора. Обмотка возбуждения возбудителя расположена на его статоре. Главное достоинство бесщеточных возбудителей состоит в отсутствии контактных колец и щеточного контакта в цепи обмотки ротора турбогенератора и в сокращении длины машины. Основным назначением АРВ является повышение устойчивости параллельной работы генераторов при нарушениях нормального режима. В этих условиях АРВ, реагируя на сравнительно небольшие отклонения напряжения (или тока) генератора от нормального значения, значительно увеличивают (форсируют) возбуждение генераторов. При увеличении (особенно при форсировке) возбуждения до потолка увеличивается ЭДС генератора, что способствует повышению предела устойчивости генератора Виды АРВ: Все APB, применяемые на синхронных генераторах, различаются по параметру, на который они реагируют, по способу воздействия на систему возбуждения генератора и подразделяются на три группы. К первой группе относятся электромеханические АРВ, которые реагируют на отклонение напряжения генератора от заданного значения (уставки) и воздействуют на изменение сопротивления в цепи обмотки возбуждения возбудителя. Ко второй группе относятся электрические АРВ. Эти АРВ реагируют на отклонение напряжения или тока генератора от заданного значения и подают дополнительный выпрямленный ток в обмотку возбуждения возбудителя от внешних источников питания. К третьей группе относятся АРВ, применяемые в основном с выпрямительными системами возбуждения: высокочастотной, тиристорной, бесщеточной. Эти АРВ не имеют собственных силовых органов (внешних источников питания), а только управляют работой возбудителей. Устройство быстродействующей форсировки возбуждения в аварийных условиях, сопровождающихся глубоким понижением напряжения, производит быструю форсировку возбуждения генератора до наибольшего допустимого, или потолочного, значения. Регулирование реактивной мощности и напряжения на шинах электростанции устройствами автоматического регулирования возбуждения (АРВ). ⇐ Предыдущая12Читайте также: lektsia.com Параллельная работа генераторов постоянного тока. — МегаЛекцииСодержание 1. Параллельная работа генераторов постоянного тока......................................3 2. Реле обратного тока.............................................................................................6 3. Главный распределительный щит постоянного тока.......................................7 Литература.............................................................................................................11 Вариант 1 Параллельная работа генераторов постоянного тока.
Под параллельной работой понимается работа нескольких генераторов на общую нагрузку. Необходимость в параллельной работе возникает при переменном характере нагрузки, когда она меняется в течение суток или времён 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 ещё 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. 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 подключаемого генератора должна быть равна напряжению сети. При этом ток в якоре генератора после его включения в сеть будет равен нулю. Достигнуть равенства можно, изменив ток возбуждения 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, равный току короткого замыкания на выводах машины. Напряжение на шинах при этом равно нулю. Ток 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. Другой нож этого рубильника должен быть замкнут. При соответствии полярностей генератора и сети показание вольтметра равно нулю. При несоответствии полярностей следует поменять между собой выводы генератора или сети, подходящие к рубильнику. Если выполнены условия включения генератора на параллельную работу, то у подключённого генератора ток равен нулю. Теперь требуется часть нагрузки с первого генератора перевести на второй - подключённый. При этом необходимо сохранить напряжение на шинах неизменным. Для того чтобы произвести перераспределение токов, необходимо изменить ЭДС путем воздействия на цепи возбуждения генераторов. Для увеличения нагрузки генератора его ток возбуждения следует повышать, а для уменьшения нагрузки - снижать. 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. 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. 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. 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 меняет направление и генератор потребляет энергию, вырабатываемую другими генераторами.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. 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. 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 приведёт к ещё 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 сочленённого 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, 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.
Реле обратного тока. Напряжение генератора может изменяться в зависимости от числа оборотов якоря от нуля до некоторого наибольшего значения, поддерживаемого регулятором напряжения или третьей щёткой. В то же время напряжение на полюсах батареи изменяется незначительно, и как только оно превысит напряжение генератора, появится разрядный ток. При длительном прохождении тока из батареи через генератор могут перегреться обмотки, испортиться изоляция и т.д. Кроме того, бесцельно разряжается и истощается батарея. Поэтому в цепь генератор - аккумуляторная батарея включают реле обратного тока. Назначение реле - автоматически включать батарею на зарядку, как только напряжение генератора превысит напряжение батареи, и отключать батарею от генератора, когда его напряжение станет меньше напряжения батареи. Реле обратного тока состоит из ярма с сердечником , на котором расположены две обмотки: тонкая и толстая; тонкая обмотка включена параллельно генератору, а толстая - последовательно между генератором и потребителями. Часть тока из генератора ответвляется в тонкую обмотку реле, и поэтому сердечник реле намагничивается. Путь тока по обмоткам реле: положительная щетка - масса - тонкая обмотка - толстая обмотка - отрицательная щетка. Когда напряжение генератора достигнет нормальной величины (7,0-7,5 в при напряжении батареи 6 в и 13,0-13,5 в при напряжении батареи 12 в), магнитная сила сердечника увеличивается настолько, что он притягивает якорёк; контакты соединяются и цепь генератор - батарея замыкается. Путь тока генератора к батарее: положительная щетка - масса - батарея - провод - амперметр - провод - ярмо - якорёк - контакты - толстая обмотка - провод - отрицательная щетка. Когда напряжение генератора снизится, ток пойдёт из батареи в генератор по тем же проводникам, но в обратном направлении. Вследствие изменения направления тока в толстой обмотке сердечник реле размагничивается и контакты размыкаются под действием пружины. Когда двигатель не работает или работает на малых оборотах, контакты реле разомкнуты, все включенные потребители питаются током батареи. После замыкания контактов потребители и аккумуляторная батарея питаются током генератора или (при большой мощности потребителей) генератора и батареи совместно. Реле обратного тока, регулятор напряжения и ограничитель тока обычно устанавливаются на одной панели и в общем кожухе. Такой прибор называется реле-регулятором.
megalektsii.ru Генератор параллельного возбуждения | ЭлектрикамПринцип самовозбуждения генератора постоянного тока основан на том, что магнитная система машины, будучи намагниченной, сохраняет длительное время небольшой магнитный поток остаточного магнетизма сердечников полюсов и станины Фост (порядка 2—3% от полного потока). При вращении якоря поток Рис. 28.5. Принципиальная схема (а) и характеристика х.х. (б) генератора параллельного возбуждения
индуцирует в якорной обмотке ЭДС Еост, под действием которой в обмотке возбуждения возникает небольшой ток Iв.ост. Если МДС обмотки возбуждения Iв.ост wВ имеет такое же направление, как и поток Фост , то она увеличивает поток главных полюсов. Это, в свою очередь, вызывает увеличение ЭДС генератора, отчего ток возбуждения вновь увеличится. Так будет продолжаться до тех пор, пока напряжение генератора не будет уравновешено падением напряжения в цепи возбуждения, т. е. U0 = IВrВ . На рис. 28.5, а показана схема включения генератора параллельного возбуждения, на рис. 28.5, б — характеристика х.х. генератора (кривая 1) и зависимость падения напряжения от тока возбуждения IВrВ = F(IВ) (прямая 2). Точка пересечения А соответствует окончанию процесса самовозбуждения, так как именно в ней U0 = IВrВ . Угол наклона прямой ОА к оси абсцисс определяется из треугольника ОАВ:
где mi — масштаб тока (по оси абсцисс), А/мм; mu— масштаб напряжения (по оси ординат), В/мм. Из (28.10) следует, что угол наклона прямой IВrВ = F(IВ) к оси абсцисс прямо пропорционален сопротивлению цепи возбуждения. Однако при некотором значении сопротивления реостата rрг сопротивление rВ, достигает значения, при котором зависимость IВrВ = F(IВ) становится касательной к прямолинейной части характеристики х.х. (прямая 3). В этих условиях генератор не самовозбуждается. Сопротивление цепи возбуждения, при которой прекращается самовозбуждение генератора, называют критическим сопротивлением, (rВ.крит ). Следует отметить, что самовозбуждение генератора возможно лишь при частоте вращения, превышающей критическую nкт. Это условие вытекает из характеристики самовозбуждения генератора (рис. 28.6), представляющей собой зависимость напряжения генератора в режиме х.х. от частоты вращения при неизменном сопротивлении цепи возбуждения, т. е. U0 = F(n) при rВ = const.
Рис. 28.6. Характеристика самовозбуждения Анализ характеристики самовозбуждения показывает, что при n < nкр увеличение частоты вращения якоря генератора сопровождается незначительным увеличением напряжения, так как процесса самовозбуждения нет и появление напряжения на выходе генератора обусловлено лишь остаточным намагничиванием магнитной цепи генератора. Процесс самовозбуждения начинается при n < nкр . В этом случае увеличение частоты вращения сопровождается резким ростом напряжения U0. Однако при частоте вращения, близкой к номинальной, рост напряжения несколько замедляется, что объясняется магнитным насыщением генератора. Критическая частота вращения зависит от сопротивления цепи возбуждения и с ростом последнего увеличивается. Таким образом, самовозбуждение генераторов постоянного тока возможно при соблюдении следующих условий: а) магнитная система машины должна обладать остаточным магнетизмом; б) присоединение обмотки возбуждения должно быть таким, чтобы МДС обмотки совпадала по направлению с потоком остаточного магнетизма Фост ; в) сопротивление цепи возбуждения должно быть меньше критического; г) частота вращения якоря должна быть больше критической. Так как генератор параллельного возбуждения самовозбуждается лишь в одном направлении, то и характеристика х.х. этого генератора может быть снята только для одного квадранта осей координат. Нагрузочная и регулировочная характеристики генератора параллельного возбуждения практически не отличаются от соответствующих характеристик генератора независимого возбуждения. Внешняя характеристика генератора параллельного возбуждения 1 (рис. 28.7) менее жесткая, чем у генератора независимого возбуждения. Объясняется это тем, что в генераторе параллельного возбуждения помимо причин, вызывающих уменьшение напряжения в генераторе независимого возбуждения (реакция якоря и падение напряжения в цепи якоря), действует еще и третья причина — уменьшение тока возбуждения, вызванное снижением напряжения от действия первых двух причин. Этим же объясняется и то, что при постепенном уменьшении сопротивления нагрузки rн ток увеличивается лишь до критического значения Iкр, а затем при дальнейшем уменьшении сопротивления нагрузки ток начинает уменьшаться. Наконец, ток нагрузки при коротком замыкании Iк < Iкр. Дело в том, что с увеличением тока усиливается размагничивание генератора (усиление реакции якоря и уменьшение тока возбуждения), машина переходит в ненасыщенное состояние, при котором даже небольшое уменьшение сопротивления нагрузки вызывает резкое уменьшение ЭДС машины (см. рис. 28.5, б). Так как ток определяется напряжением на выводах генератора U и сопротивлением нагрузки rн, т. е. I = U/rн , то при токах нагрузки I < Iкр, когда напряжение генератора уменьшается медленнее, чем убывает сопротивление нагрузки, происходит рост тока нагрузки. После того как I = Iкр, дальнейшее уменьшение rн сопровождается уменьшением тока нагрузки, так как в этом случае напряжение U убывает быстрее, чем уменьшается сопротивление нагрузки rн.
Рис. 28.7. Внешняя характеристика генератора параллельного возбуждения Таким образом, короткое замыкание, вызванное медленным уменьшением сопротивления нагрузки, не опасно для генератора параллельного возбуждения. Но при внезапном к.з. магнитная система генератора не успевает размагнититься и ток Iк достигает опасных для машины значений Iк = (8–12)Iном (кривая 2). При таком резком возрастании тока нагрузки на валу генератора возникает значительный тормозящий момент, а на коллекторе появляется сильное искрение, переходящее в круговой огонь. Поэтому необходимо защищать генератор от перегрузки и к.з. посредством плавких предохранителей или же применением релейной защиты. Генераторы параллельного возбуждения широко применяют в установках постоянного тока, так как отсутствие возбудителя выгодно отличает эти генераторы от генераторов независимого возбуждения. Номинальное изменение напряжения генератора параллельного возбуждения составляет 10—30%. electrikam.com |
|
||||||||||||||||||
|
|
||||||||||||||||||
|
, (28.10)
