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

и соответствовало строго синхронной скорости враще­ ния сети we, то такое положение ламп было бы неизмен­ ным и соответствовало моменту включения рубильника па параллельную работу.

Однако, как уже отмечалось, обеспечить это условие практически невозможно: всегда будет иметь место со­ отношение ыг>(0с или о)Г<о)С. В результате будет иметь

место биение суммарного напряжения, вектор которого будет вращаться либо по часовой, либо против часовой стрелки. Соответственно и лампы будут поочередно гас­ нуть либо по часовой, либо против часовой стрелки.

Период чередования загорания и потухания ламп пропорционален разности ш,— шс-

Достоинство этого .метода заключается в том, что он указывает, когда надо увеличить или уменьшить число оборотов вала генератора, чтобы достичь самого мед­ ленного «вращения огня» в ту или иную сторону, соот­ ветствующую моменту включенияПри этом способе не­ обходимость контроля числа оборотов вала генератора по тахометру или частотомеру отпадает.

Подводя итог, можно сформулировать следующий порядок включения синхронного генератора на парал­ лельную работу по методу точной синхронизации:

1) ротор машины должен вращаться с числом обо­

ротов, равным или близким к синхронным; 2 ) возбудить машину (включить обмотку возбужде­

ния) и установить напряжение, близкое к напряжению сети;

3)отрегулировать число оборотов и возбуждение подключаемого генератора так, чтобы получить доста­ точно медленное потухание и загорание ламп или «вра­ щение огня».

4)проверить фазоуказателем правильность следо­ вания фаз.

Если после включения рубильника появятся значи­

тщательно'проверить правильность проведенных подго-

169

товительных операции. Включение генераторов дизель­ ных электростанций на параллельную работу по методу точной синхронизации с помощью ламповых синхроно­ скопов должен производить высококвалифицированный обслуживающий персонал. Однако даже в этом случае процесс подготовки и включения часто длится д о 2 0 лиц.

Поэтому, если необходимо быстро и надежно вклю­ чать генератор на параллельную работу, следует при­ менять автоматические синхронизаторы, хотя, как отме­ чалось, они сложны по устройству.

Самосинхронизация. Способ самосинхронизации ина­ че называют способом грубой синхронизации. Он заклю­ чается в том, что приведенный во вращение до синхрон­ ного числа оборотов генератор включают в сеть невоз­ бужденным или слабо возбужденным. При этом необ­ ходимо только соблюдать порядок чередования фаз, а выполнение остальных условий не обязательно.

Основные преимущества этого метода заключаются в том, что он прост и не требует какой-либо дополни­ тельной аппаратуры; время, в течение которого произ­ водится включение, значительно меньше, чем при точ­ ной синхронизации; наибольший возможный бросок тока меньше наибольшего броска при включении в наиболее неблагоприятный момент по методу точной синхронизации.

Действительно, при включении по методу точной синхронизации EV0~ U C в наиболее неблагоприятный мо­ мент в якорной обмотке подключаемого генератора дей­

ствует суммарная э. д. с. Uc + Er0 и ток может превзойти величину тока при трехфазном коротком замыкании.

Вместе с гем указанный способ имеет и существен­ ный недостаток. Если по методу точной синхронизации включение производится при токах в обмотке якоря, близких к нулю, и большие токи возможны только при неправильном включении, то при самосинхронизации в обмотке якоря будет, как правило, всегда протекать ток, величина которого не опасна для включаемого ге­ нератора; но этот ток будет вызывать кратковременное понижение напряжения сети или работающего генера­ тора.

Для потребителей, схемы которых содержат быстро­ действующую аппаратуру (контакторы, реле, автоматы и др.), такое падение напряжения, как правило, бывает недопустимым.

Несмотря на то, что способом самосинхронизации

.170

генератор включается невозбужденным, на его зажимах возникает э. д. с., величина которой определяется оста­ точным магнитным потоком, в магнитной цепи генера,- тор.а. Эта э. д. с. может достичь 20—25% от номиналь­ ного значения.

Поэтому в цепь возбуждения при .включении необхо­

длится 1—2 'сек, а напряжение восстанавливается до

(0,95—0,96) С/ за 1 —1,5 сек. Отсюда можно сделать сле­ дующие выводы по включению синхронного генератора на параллельную работу с сетью методом самосинхро­ низации.

кой к синхронной;

3)установить реостат в цепи возбуждения в такое положение, чтобы напряжение генератора не превышало

0,2 U;

4)отметить положение реостата возбуждения и ор­ ганов автоматического регулирования напряжения, в ко­ торое они должны быть поставлены сразу же после включения генератора, чтобы установившийся ток в об­ мотке возбуждения обеспечивал бы номинальное на­ пряжение при токе (0,4—0,6)/„.

После включения генератора к сети сразу же под­ ключают цепь возбуждения и настраивают ее согласно п. 4, что уменьшает длительность переходных процес­ сов. Включение генератора на параллельную работу с сетью методом самосинхронизации может осуществлять­ ся как вручную, так и с помощью автоматических и по­ луавтоматических устройств.

Распределение нагрузки между параллельно рабо­ тающими генераторами. Для обеспечения устойчивой параллельной работы синхронных генераторов недоста­ точно обеспечить условия включения генератбра; необ­ ходимо также,' чтобы синхронный^генердтор позволял регулировать отдаваемую в сеть активную и реактивную мощности. Известно, что генератор может отдавать в сеть активную мощность, т. е- мощность,_которая может производить полезную работу. Величина "этой мощности

171

при прочих заданных величинах пропорциональна ак­ тивной составляющей тока нагрузки, т. е. такого тока, вектор которого совпадает с вектором напряжения.

В связи с наличием индуктивного сопротивления в обмотке генератора и в цепи нагрузки, ток нагрузки будет иметь и реактивную составляющую, которая про­ порциональна величине суммарного индуктивного со­ противления. Так как вектор тока в цепи с индуктивной нагрузкой отстает от вектора напряжения на 90°, то ак­ тивная мощность независимо от величины такого тока (Р = VI cos 9 ) всегда будет равна нулю. Отстающий ток

создает реактивную мощность, которая не может совер­ шать полезную работу. При параллельной работе гене­ раторов реактивную мощность необходимо распреде­ лять равномерно между генераторами пропорционально их номинальным данным. _ _

При правильном включении генератора Uv ——Ue ак­ тивная мощность Р —тШ cos ср = 0, так как ток в обмот­ ке якоря равен нулю и реактивная мощность Q = = щ/У7 sin <р= 0.

Получить активную мощность от параллельно ра­ ботающего генератора возможно только при повышении мощности дизеля электростанции путем увеличения ко­ личества сгораемого топлива. С увеличением мощности двигателя вращающий момент, развиваемый двигателем, больше тормозного момента генератора; ротор последне­ го увеличивает число оборотов, что изменяет положение вектора Его (рис. 3.4,6) относительно вектора_ напряже­

ния генератора, которое определяется сетью Ur= —11Ёи при относительно мощной сети остаемся неизменным.

Падение напряжения Д/Г и ток / в обмотке якоря генератора определяются заданными величинами Его п Uc. Если активным сопротивлением якоря (которое по сравнению с индуктивным сопротивлением генераторов очень мало), пренебречь, то ток в обмотке якоря будет

отставать от падениянапряжения ДЕ на угол у -, и

тогда - ДЕ = /Ус+ Его. "В этом случае генератор отдает ак­ тивную мощность P —mVI cos 9 и развивает электромаг­

нитную мощность (сумма активной мощности, отдавае­ мой генератором в сеть, и потерь в меди):

172

где электромагнитная мощность Яф>0.

По известной величине Р можно вычислить тормоз­ ной момент, развиваемый генератором, по формуле

где шг — синхронная угловая скорость генератора.

При определенных значениях углов ср и б и данной величине нагрузки тормозной момент генератора урав­ новесит вращающий момент двигателя, и наступит^ ди­

намическое равновесие. Поскольку ток нагрузки / не

совпадает по фазе с напряжением генератора UL, то ге­ нератор развивает и реактивную мощность.

Распределение активной мощности между парал­ лельно работающими генераторами осуществляется воз­ действием на органы подачи топлива первичных двига­ телей. На рис. 3.6 показаны совмещенные регулятор­ ные характеристики двигателей двух параллельно рабо­

порционально их номинальным мощностям и сохранено число оборотов «н, обеспечивающее номинальную ча­ стоту.

п

D

Рис. 3.6. Совмещение регуляторных характеристик двигателей

Если уменьшить мощность одного из двигателей или совсем отключить его, то число оборотов в определен­ ный момент уменьшится и создастся положение, когда генератор будет работать в качестве двигателя, потреб­ ляя мощность из сети.

173

Величина реактивной нагрузки обуславливается ин­ дуктивной нагрузкой сети и потребителей, а распреде­ ляется она между параллельно работающими генерато­ рами путем регулирования тока возбуждения. Измене­ ние тока возбуждения не. оказывает влияния на актив­

ние напряжения в обмотке якоря практически равно нулю.

Если же изменить ток возбуждения, так что Er0> U r или Ето< и г, то в обоих случаях в обмотке якоря будет создаваться падение напряжения AE = UC+ EV0, вызы­ вающее появление реактивного тока / р. При ET0> U r ре­ активный ток для генератора будет отстающим, вызы­ вающим размагничивающую продольную реакцию яко­ ря ^уменьшающим результирующую э. д. с. до величи­ ны VT, а для сети ток /р будет опережающим и создаст для остальных параллельно подключенных генераторов намагничивающую реакцию якоря, чем частично будет брать на себя их возбуждение. При уменьшении тока возбуждения реактивный ток /р будет оказывать намаг­ ничивающее действие, являясь для генератора опере­ жающим током; таким образом, данный генератор по­ лучит частично возбуждение от других генераторов (от сети).

Активная мощность, создаваемая током / р в обоих случаях остается равной нулю (P=mUI cos -^- = о ).

Таким образом, при заданной активной нагрузке пу­ тем изменения тока возбуждения осуществляется пере­ распределение реактивной мощности между парал­ лельно работающими генераторами. Улучшение coscp одного генератора ухудшает coscp другого генера­ тора.

При одинаковых 'значениях ср для всех параллельно работающих генераторов в сети потери в обмотках яко­ ря генераторов являются наименьшими. При этом сум­ марный токнагрузки равен арифметической сумме то­ ков всех генераторов; при разных значениях ср эта ариф­ метическая сумма больше..тока, .нагрузки, т. е. генера­ торы используются неэффективно.;

174

ОБЩЕЕ УСТРОЙСТВО И ОСОБЕННОСТИ КОНСТРУКЦИИ ГЕНЕРАТОРОВ

Генераторы бензоэлектрических станций серии ГАБ и ЕСС

Генераторы переменного тока изготовляются на на­ пряжение 127 и -230 в- Конструкции этих генераторов по основным узлам имеют много общего. Они состоят из следующих основных узлов: статора, ротора, подшип­ никовых щитов и блока' регулирования.

Блок регулирования содержит в себе компаунди­ рующие активные сопротивления или трансформаторы. Эти элементы практически являются составной частью генераторов и в некоторых конструктивно с ними свя­ заны, в других они располагаются в отдельном блоке аппаратуры.

Г е н е р а т о р ы п о с т о я н н о г о тока с е р и и ГАБ выполняются на напряжение 30 и 115 в. Эти гене­ раторы имеют более простую схему регулирования, но

ГАБ разделяются на две группы — нормальной частоты 50 гц и повышенной частоты — 400 гц■ Соответственно эти две группы имеют между собой конструктивное раз­ личие.

Ниже рассмотрены конструктивные данные по неко­ торым типам генераторов.

На рис. 3.7 приведен общий вид генератор'а

ГАБ-0,5-0/115/4-400 (в разрезе).

Он состоит из следующих основных частей: стато­ ра, ротора, подшипниковых щитов и соединительной полумуфты.

Генератор изготовляется с возбуждением от постоян­ ного кольцевого момента. Число оборотов ротора гене­ ратора 4000 в мин. При этих оборотах 'частота выра­ батываемого тока равна 400 гц. Охлаждение генератора осуществляется вентилятором двигателя. Воздух заса­ сывается через подшипниковый щит генератора, охлаж-

дает обмотку статора и затем подается на головку ци­ линдра двигателя.

Статор генератора состоит из корпуса и запрессо­ ванного в него пакета активной стали с обмотками. Кор­ пус статора представляет собой моноблок с фланцем, с помощью которого генератор крепится к двигателю. Вдоль корпуса направлены ребра, на которых центри­ руется защитный колпак. В нижнем ребре корпуса имеется отверстие для крепления к раме. Фланец укреп­

о й 9/0 //

лен па корпусе с помощью треугольных ребер, между которыми имеются вентиляционные окна. Корпус отлит из алюминиевого сплава АЛ9. В месте установки под­ шипника залита стальная втулка, обеспечивающая не­ обходимую посадку подшипника в корпусе.

Пакет активной стали статора набран из листовой электротехнической стали Э31 толщиной 0,35 мм. Па­ кет стали с крайними изоляционными листами запрес­ сован в стальном станке, края которого развальцованы. В пазы статора заложены две обмотки — силовая и до­ полнительная. Обе обмотки однофазные, изготовляются из провода ПЭВ-2. Изоляция пазов класса А. Выводные концы от обмоток выведены через отверстие в щите в изоляционной трубке-

Другим наиболее распространенным и типовым яв­ ляется г е н е р а т о р ГАБ-4 (рис. 3.8). Эти генераторы