книги из ГПНТБ / Алексеев, А. П. Передвижные электростанции

it

шается. Для генераторов передвижных электростанций степень магнитного насыщения обычно составляет 0,3-ь0,4. Для явнолол.щсных генераторов существует «нормальная» характеристика холостого хода, которая построена в относительных единицах (рис. 3.1,6). При проектировании, а также результаты испытаний сравни­ вают с нормальной характеристикой. Расхождение дол­ жно быть минимальным; несовпадение прямолинейной части указывает на нарушение размеров воздушного за­ зора.

Внешняя характеристика представляет собой зависи­ мость при U—f (/) , / = const, /в = const, П—Пп.

По этой характеристике судят о том, как изменяется напряжение на зажимах генератора при изменении его нагрузки и отсутствии регулирования напряжения. Внешняя характеристика может быть снята двумя спо­ собами: методом повышения напряжения (рис. 3.1, в), при котором ток возбуждения устанавливают для но­ минального режима, т. е. / в берется такой величины, что при заданной нагрузке, напряжение генератора было бы равно Uи, после чего не изменяя величины / в, посте­ пенно уменьшают ток нагрузки от /„ до нуля. По этой характеристике определяют процентное изменение на­ пряжения при данном f.

где Uо и До— напряжение холостого хода.

Метод понижения напряжения (рис. 3.1, а), при ко­ тором ток возбуждения / в устанавливается такой вели­ чины, чтобы напряжениехолостого хода генератора было равно UB, после чего току дают ряд значений от 0

до /н, сохраняя постоянными значения / и /в. Напряже­ ние на зажимах машины изменяется вследствие изме­ нения активного падения напряжения /г, индуктивно­ го lx.s и реакции якоря.

Наибольшее уменьшение напряжения с увеличением тока / наблюдается при индуктивной нагрузке, когда реакция якоря является размагничивающей — продоль­ ной. При емкостной нагрузке продольная реакция яко­ ря является намагничивающей и поэтому с увеличением

чиной.

16Q

Регулировочная характеристика представляет собой зависимость !B—f(I) при U= const; / = const; п—пп. Эта характеристика показывает, как нужно изменять ток возбуждения / в, при изменении тока нагрузки /, чтобы при данном f напряжение U оставалось постоянным (рис.-'3.1, <5). Регулировочные характеристики использу­ ются при расчетах и подборе регулирующей аппара­ туры.

Характеристика короткого замыкания представляет собой зависимость / = /и = ((/в) при U—0. Так как ак­ тивное сопротивление обмотки генератора по сравнению с индуктивным невелико, то ток короткого замыкания

размагничивающим током. Магнитная система полу­ чается ненасыщенной и характеристика короткого за­ мыкания представляет собой прямую линию. При токе возбуждения / вк ток короткого замыкания соответствует номинальному току.

Рис. 3.2. Нагрузочная характеристика

Нагрузочная характеристика представляет собой за­ висимость U-f(In) (рис. 3.2). При токе / = 0 нагрузоч­

ная характеристика совпадает с характеристикой холо­ стого хода. Нагрузочные характеристики, снятые для одного значения тока /, но при разных значениях /, схо­

161

дятся в одной точке А. Напряжение в точке А равно нулю, поэтому эта точка принадлежит характеристике тока короткого замыкания и ее можно определить, если на прямой ОК . найти точку’,' "соответствующую току /, но при разных значениях f, сходятся-в.одной точке А, - -

Пунктирные части . характеристики не .снимаются опытным путем, а" получены графически.

Напряжение в точке А равно нулю, поэтому эта точка принадлежит характеристике тока короткого за­ мыкания. Ее можно определить, найдя на прямой ОК точку, соответствующую току /, при котором снимались нагрузочные характеристики.

Нагрузочные характеристики используются для гра­ фического построения других характеристик и опытного определения параметров генераторов.

Рис. 3.3. К определению ОКЗ

Отношение тока короткого замыкания (ОКЗ). Одним из важных параметров синхронных генераторов являет­ ся кратность установившегося тока короткого замыка­ ния к номинальному току обмотки якоря. При токе воз­ буждения, соответствующем номинальному напряжению (определяемому по характеристике холостого хода), эту кратность называют отношением тока короткого замы­ кания и обозначают ОКЗ, которое является расчетной величиной, дающей возможность судить о ряде свойств генератора, например об устойчивости параллельной ра­

162

боты генераторов передвижных электростанций как ме­ жду собой, так и с сетью.

Если обозначить ток возбуждения, при котором на­ пряжение при холостом ходе равно номинальному (Us =

ОКЗ = — .

M l

Если обозначить через / вк ток возбуждения, при ко­

тором / к = / и, то ОКЗ — т22 .

'в к

ПАРАЛЛЕЛЬНАЯ РАБОТА ГЕНЕРАТОРОВ И СИНХРОНИЗАЦИЯ

При эксплуатации передвижных дизельных электро­ станций очень часто приходится включать их на парал­ лельную работу как между собой (по нескольку элек­ тростанций да общие распределительные шины), так и с сетью промышленного назначения.

Параллельная работа электростанций дает следую­ щие преимущества:

1 ) включать на параллельную работу каждый раз

столько электростанций, сколько это необходимо; 2 ) обслуживать наиболее важных потребителей во

время вывода из строя часть электростанций на теку­ щие и капитальные ремонты;

3)обслуживать вновь подключаемых к электростан­ ции потребителей путем установки дополнительных электростанций;

4)обеспечивать необходимую максимальную мощ­ ность, если даже электростанции с такой мощностью не выпускаются;

5)производить контрольно-проверочные пуски ре­ зервных электростанций, включая их на общие шины.

Параллельная работа синхронных генераторов пере­ движных электростанций имеет большое практическое

значение еще и потому, что при меняющейся нагрузке в больших пределах дизели работают весьма неустой­ чиво. .

163

Известно, что при нагрузках ниже 50—60% от номи­ нальной мощности-длительная эксплуатация дизелей не допускается. Отсюда следует, что для обеспечения по­

зельные электростанции, включаемые между собой па­ раллельно.

Однако для правильного включения передвижных электростанций на параллельную работу требуется вы­ полнять ряд условий и предусматривать в электриче­ ских схемах генераторов приспособления для их синхро­ низации и обеспечения устойчивой параллельной ра­ боты.

Вопросы параллельной работы синхронных генерато­ ров имеют большое практическое и теоретическое значе­ ние и рассматриваются в специальных курсах. Ниже приводятся основные сведения, знание которых необ­ ходимо при практической эксплуатации передвижных дизельных электростанций. Существуют два способа включения передвижных электростанций на параллель­ ную работу: точная синхронизация и самосинхрониза­ ция.

Условия включения генератора передвижной дизель­ ной электростанции на параллельную работу способом точной синхронизации следующие:

— э. д- с. включаемого генератора должна быть рав­ на по величине и противоположна по направлению на­ пряжению работающего генератора (сети);

—частота включаемого генератора должна быть равна частоте сети;

—порядок следования фаз у обоих генераторов дол­ жен быть один и тот же.

Перед включением генератор должен быть синхро­ низирован с работающим генератором (несколькими ге­ нераторами или сетью), т. к. при несоответствйи хотя бы одного из указанных условий после подключения на параллельную работу могут возникнуть явления, ' при­ водящие к. нарушению устойчивой работы всей системы параллельно работающих машин и даже к динамиче­ ским разрушениям генераторов и дизелей.

Точная синхронизация применяется в тех случаях, когда не допускается большое колебание напряжения в

164

момент включения. При точной синхронизации генера­

параллельно работающих машин увеличится незначи­ тельно. В этом случае ток может достигнуть опасной величины и привести к разрушениям машины.

Особую опасность представляет электромагнитный момент, который может в несколько раз превысить зна­ чение момента при трехфазном токе короткого замыка­ ния, на который производится механический расчет ма­ шины.

Следовательно, чтобы избежать опасных толчков при включении машины на параллельную работу, в идеаль­

мени равны по величине и противоположны по знаку. Это условие будет выполнено при одновременном вы­

Кроме этих условий необходимо также, чтобы поря­ док чередования фаз генератора и фаз сети совпадал.

Если бы удалось строго выполнить перечисленные условия, то ток в обмотке якоря включаемого генерато­ ра в момент включения и после этого был бы равен нулю; генератор вращался бы с синхронной скоростью и никаких динамических толчков на включаемом гене­ раторе не было бы. Однако точное выполнение первых трех условий не. требуется, так как практически необ­ ходимо обеспечить малые величины тока и малые раз­ ности частот шг—ше, чтобы генератор начал работать синхронно без толчков и качаний.

Существуют несколько способов синхронизации ге­ нераторов при включении их на параллельную работу методом точной синхронизации. На автоматизированных дизельных электростанциях применяются автоматиче­ ские синхроноскопы. Однако из-за сложности устрой­ ства и дороговизны применение их ограничено. На рас­ сматриваемых в данной книге передвижных дизельных электростанциях применены более простые синхроно­ скопы, с помощью которых синхронизация и включение

165

генераторов на параллельную работу осуществляются вручную.

В зависимости от способа включения контрольных ламп синхроноскопов на включаемом и работающем ге­ нераторах (или сети) существуют три схемы включе­ ния: «на потухание», «на светлое» и на «вращение огня». Эти названия даны по положению ламп накаливания синхроноскопов в момент включения рубильника гене­ ратора. Для простоты рассмотрим каждый из указан­ ных способов на схеме однофазного генератора.

Рис. 3.4. Включение генератора на параллельную работу методом «на потухание»:

На рис. 3.4, а показана схема включения однофаз­ ного синхронного генератора способом «на потухание». Активное сопротивление ламп во много, раз больше остальных сопротивлений контура, образованного об­ мотками якорей подключаемого и работающих генера­ торов и соединительных проводов; поэтому можно счи­ тать, что ток в лампах совпадает по фазе с суммой на­

контуре включаемого генератора действующее значение результирующего напряжения будет то снижаться до нуля, то повышаться до двойного значения напряжения сети, т. е. будут происходить так называемые биения на­

166

пряжения, в результате чего лампы будут то гаснуть (период потухания), то вновь загораться.

Биение можно представить графически, если счи­

тать, что (рис. 3.4, б) вектор. Uc- неподвижен, а -Его вра­ щается со скоростью, соответствующей шг — ше.

В различные значения времени вектор Его обозна­ чен: £ ГО|, Его2, Е г о з и т . д . Когда векторы полностью

совпадают, результирующее напряжение равно сумме этих векторов и является 'максимальным в данный мо­ мент. Из векторной диаграммы видно, что с увеличе­ нием угла а = (ш[— сое) t суммарная величина напряже­

ния уменьшается. При £ Го4 = —Ето величина Uc + Ero об­

ращается в нуль, а затем опять увеличивается, повто­

2*

период чередования таких циклов равен ——- - ■.

Регулированием шг добиваются, чтобы период чере­ дования циклов был равен 3—5 сек. Затем, чтобы при­ учить глаз определять середину промежутка потухания, рекомендуется пропустить несколько периодов потуха­ ния, после чего надо замкнуть рубильник в момент полного потухания лам/п.

Недостаток указанного способа заключается' в том, что лампы накаливания обладают большой тепловой инерцией, а при уменьшении напряжения до 35—40% они уже практически гаснут, и определить точно мо­ мент, соответствующий нулевому значению суммарного напряжения трудно. Для более точного выбора момен­ та включения «на потухание» необходимо параллельно лампам включить вольтметр с двойной шкалой. Пере­ ход стрелки через нуль будет свидетельствовать о мо­ менте включения рубильника.

. С целью устранения недостатка включений «на по­ тухание» генератор часто включают на параллельную работу методом «на светлое» (рис. 3.5, а). Здесь момент включения рубильника соответствует наиболее яркому свечению ламп (отсюда этот способ назван «на свет­ лое»). Как видно из схемы (рис. 3.5,а), каждая из ламп и вольтметр подключены к противоположным фазам ге­ нератора и сети; следовательно, в этой схеме макси-

167

Этот способ обладает большой точностью выбора мо­ мента включения, так как наибольшее свечение ламп или максимальное отклонение стрелки вольтметра об­ наружить проще.

сети. При этом необходимо зажимы Хс и Хг замкнуть накоротко.

На рис. 3.5,6 приведена схема включения трехфаз­

и Сг, а лампа 3 — к зажимам Сс и Sr-

При такой схеме соединения, очевидно, когда век­ торы фазы А сети и генератора равны по величине и

168