13.11. Параллельная работа генераторов с параллельным возбуждением

В ряде случаев для более рационального использования мощности установки в различное время дня, для обеспечения бесперебойности работы и т. п. целесообразно питать нагрузку от двух или более рабо­тающих параллельно генераторов. Рассмотрим условия такой парал­лельной работы для простейшего случая — генераторе» с парал­лельным возбуждением.

Если нужно включить второй генератор (рис. 13.34) в сеть, на шинах которой генератор Г1 поддерживает напряжение U, то нужно сначала раскрутить якорь подключаемого генератора с помощью первичного двигателя (турбины, дизеля и т. п.) до заданной частоты вращения, а затем посредством регулирования тока возбуждения I_в2 генератора Г2 сделать его ЭДС Е₂ равной напряжению сети. Затем необходимо проверить соответствие полярностей генератора и сети, для чего служит вольтметр V_k. Если его показание равно нулю, то можно замкнуть однополюсный выключатель S. Таким образом осуществляется включение генератора в сеть. Так как ЭДС генератора уравновешивает­ся напряжением сети, то его ток после включения

I₂ = (E₂-U)/r_я2 = 0.

Рис.13.34

Чтобы нагрузить второй генера­тор, нужно увеличить его ток воз­буждения. Это приводит к увеличе­нию ЭДС Е₂ генератора Г2. Возрастание ЭДС Е₂, с одной стороны, на­гружает генератор током I₂, с другой стороны, повышает напряже­ние сети U. ЭДС первого генератора Г1, несшего ранее всю на­грузку сети, не изменилась. Поэтому увеличение напряжения сети приведет к частичной разгрузке этого генератора.

Ток I₂ в обмотке якоря генератора Г2, взаимодействуя с магнитным полем полюсов, создает тормозной момент, вследствие чего частота вращения якоря генератора уменьшается. С помощью регулятора частоты вращения первичного двигателя увеличивается приток рабо­чего вещества: пара, воды, нефти и т. п. и заданная частота вращения восстанавливается. Таким образом, генератор Г2 и его двигатель взяли на себя часть нагрузки сети. В обратном направлении протекает процесс для генератора Г1, у которого уменьшение тока 1₁ разгружает первичный двигатель.

В случае, когда нужно перевести всю нагрузку полностью на второй генератор Г2, достаточно постепенно уменьшать возбуждение первого генератора Г1 и увеличивать возбуждение второго генератора Г2, следя за тем, чтобы напряжение сети U оставалось постоянным. Когда ЭДС генератора Г1 станет равной напряжению сети, его ток умень­шится до нуля, вся нагрузка будет с него снята и его можно будет отключить. Регуляторы частоты вращения первичных двигателей дополнят эту работу по переводу нагрузки.

Но если оставить генератор Г1 включенным и дальше уменьшать его ток возбуждения, то ток в якоре изменит направление:

Ii = (U-E₁)/r_я1

и вместо тормозного момента создаст вращающий момент; машина пе­рейдет в режим двигателя. Однако при этом может тяжело пострадать первичный двигатель, поэтому все параллельно работающие генера­торы снабжаются аппаратом — реле обратного тока, автоматически отключающим генератор при изменении направления тока.

Рис. 13.35.

Следовательно, воздействуя на возбуждение параллельно работающих генераторов, можно любым образом перераспределять между ними нагрузку.

Рассмотрим, как распределяется нагрузка между двумя генераторами, имеющими внешние характеристики различной крутизны (рис.13.35). Если путем регулирования возбуждения они были нагружены одинаково, то, следовательно, их рабочий режим при установленном напряжении (/соответствовал точке пересечения а их внешних харак­теристик. Но когда ток нагрузки возрастает, то должен возрасти и ток каждого из генераторов, а следовательно, должны увеличиться в каждом из них напряжение на активном сопротивлении обмотки якоря и реакция якоря. Вследствие этого напряжение сети должно понизиться на At/. Но этому пониженному напряжению

U' = U-U

согласно внешним характеристикам генераторов соответствуют раз­личные значения токов 1'₁ и 1'₂ . Генераторы разделят изменившуюся нагрузку не поровну, большую долю ее 1'₁ возьмет на себя генератор с более пологой (более жесткой) внешней характеристикой. Конечно, эту неравномерность нетрудно исправить (например, повысив возбужде­ние второго генератора), однако это усложняет работу обслуживаю­щего персонала и при быстрых колебаниях нагрузки довольно трудно осуществимо. Желательно поэтому для параллельной работы иметь генераторы с одинаковыми внешними характеристиками или же соот­ветствующее автоматическое регулирование.