§ 4.6. Параллельная работа генераторов постоянного тока

На судовых электрических станциях обычно устанавливается несколько генераторов. Суммарная мощность их должна соответствовать мощности питаемых ими потребителей с учетом некоторого резерва.

Параллельная работа генераторов позволяет обеспечить наивыгоднейший режим работы отдельных агрегатов, дает возможность осуществить перевод нагрузки с одного генератора на другой без перерыва питания; позволяет снизить мощность резервных генераторов и при однотипных генераторах — сократить количество сменно-запасных частей. При параллельной работе генераторов обеспечивается большая надежность и бесперебойность снабжения потребителей электроэнергией.

При установке на электрической станции нескольких генераторов они включаются на шины станции параллельно. Для параллельной работы генераторов необходимо, чтобы была соблюдена полярность генераторов, т. е. к отрицательной шине были подключены отрицательные полюсы генераторов, к положительной — положительные; чтобы э. д. с. на зажимах всех генераторов были одинаковы; чтобы каждый генератор отдавал в сеть ток, соответствующий его мощности.

Включение генератора в параллельную работу с другим генератором требует соблюдения двух нёпременных условий: во-первых, э. д. с. вводимого генератора должна быть равна напряжению на шинах станции (на 1—1,5 в больше напряжения на шинах): во-вторых, полярность зажимов этого генератора должна соответствовать полярности шин, к которым присоединяется данный генератор.

На рис. 4.15 приведена схема параллельной работы двух генераторов с параллельным возбуждением, из которых генератор работает, генератор вводится в параллельную работу. Порядок ввода генератора в параллельную работу следующий:

1) первичному двигателю генератора сообщают номинальную скорость;

2) э. д. с. на зажимах вводимого генератора при помощи реостата возбуждения РВ уравнивают с напряжением на шинах ();

3) генератор подключают к шинам станции;

4) нагружают генератор, распределяя нагрузку между генераторами пропорционально их мощности.

В тех случаях, когда генератор включают в параллельную работу после длительной остановки или профилактического ремонта, следует проверить правильность его подключения. Для этого можно воспользоваться магнитоэлектрическим «вольтметром или контрольной лампой. Вольтметр V (или контрольную лампу) подключают к зажимам одного из полюсов разомкнутого рубильника, второй полюс рубильника замыкается перемычкой. Ток возбуждения проверяемого генератора постепенно увеличивают от нуля до номинальной величины.

При правильном присоединении генераторов и равенстве их напряжений стрелка вольтметра установится на нуле, так как сумма э. д. с., действующих в замкнутом контуре обоих генераторов, будет равна нулю.

При неправильном включении генераторов показание вольтметра будет равно сумме напряжений генераторов. Поэтому для проверки полярности следует пользоваться вольтметром, рассчитанным на двойное напряжение. Контрольная лампа также должна быть рассчитана на двойное напряжение.

Так как при включении генератора на параллельную работу его э. д. с. равна напряжению на шинах станции (), то ток нагрузки вводимого генератора вначале равен нулю:

Чтобы нагрузить генератор, надо увеличить его э. д. с., для этого постепенно увеличивают ток в его обмотке возбуждения. С увеличением тока возбуждения возрастет э. д. с., ток и развиваемая генератором мощность. Скорость вращения генераторов должна поддерживаться постоянной.

После включения генератора на параллельную работу следует снять часть нагрузки с работающего генератора, для чего несколько уменьшают ток возбуждения последнего и снижают э. д. с. При этом, однако, необходимо следить за тем, чтобы генератор не перешел на работу в двигательном режиме, что может произойти в том случае, если величина э. д. с. генератора станет меньшё напряжения на шинах().

При выводе генератора из параллельной работы его нужно предварительно разгрузить, т. е., уменьшая ток возбуждения, уравнять его э. д. с. с напряжением на шинах. Тогда ток нагрузки станет равен нулю и генератор можно отключить от общих шин.

Распределение нагрузок между параллельно работающими генераторами зависит от формы их внешних характеристик. Предположим, что в параллельную работу включаются генераторы и с характеристиками 1 и 2 (рис. 4.16). При параллельной работе генераторов и кривая 3 является суммарной внешней характеристикой .

Предположим, что генераторы иработают при напряженииU и развивают ток (точкаА на суммарной внешней характеристике 3).

Для определения токов ииз точкиА параллельно оси абсцисс проводят прямую АО'. Ток опрёделяется отрезкомОс, а ток — отрезкомОb, т. е. ,.

Как видно, генератор с более жесткой внешней характеристикой 2 принимает на себя большую нагрузку, чем генератор с характеристикой 1. Отсюда при выборе генераторов для параллельной работы надо стремиться к тому, чтобы их внешние характеристики были одинаковыми.

Параллельная работа генераторов с параллельным возбуждением не всегда достаточно устойчива. Если по какой-либо причине увеличится скорость вращения одного из генераторов, то его э. д. с. возрастет и он примет на себя дополнительную нагрузку, в то время как другой генератор сбросит с себя часть нагрузки. Важнейшее условие параллельной работы генераторов нарушится, так как мощности, отдаваемые генераторами в сеть, не будут пропорциональны их номинальным мощностям.

Этим недостатком не обладают генераторы со смешанным возбуждением.

При параллельной работе генераторов со смешанным возбуждением (рис. 4.17) их обмотки последовательного возбуждения соединяют между собой параллельно уравнительной шиной. Если теперь э. д. с. какого-либо генератора неожиданно возрастет и он примет на себя часть нагрузки, то по уравнительной шине в сторону генератора с меньшей э. д. с. потечет уравнительный ток .

Этот ток увеличит ток в последовательной обмотке другого генератора. Магнитный поток этого генератора возрастет, его э. д. с. также увеличится, и нагрузки вновь автоматически распределятся между генераторами пропорционально их мощностям.

Порядок включения на параллельную работу генераторов со смешанным возбуждением аналогичен включению на параллельную работу генераторов с параллельным возбуждением. Нельзя вводить в параллельную работу генератор до замыкания уравнительного провода.

Сечение уравнительного провода согласно правилам Речного Регистра РОФСР должно быть не менее 50% сечения главных шин. Этими же Правилами установлено, что генераторы с параллельным возбуждением применяются на судах лишь при наличии быстродействующих автоматических регуляторов напряжения или для питания исключительно осветительных установок. Как правило, должны применяться генераторы со смешанным возбуждением.

Для защиты генераторов от чрезмерных перегрузок и обратного тока, в случае перехода генераторов в двигательный режим при их параллельной работе, должны устанавливаться автоматические выключатели максимального тока с выдержкой времени и реле обратного тока.

На главном распределительном щите судовой электростанции для каждого генератора обычно выделяется своя панель, на которой монтируются коммутационные, защитные и электроизмерительные приборы, предназначенные для данного генератора:

1) при независимой работе одного или нескольких генераторов на панели каждого генератора устанавливают двухполюсный автоматический выключатель максимального тока с выдержкой времени, амперметр и вольтметр;

2) при параллельной работе нескольких генераторов с параллельным возбуждением на панели каждого генератора устанавливают двухполюсный автоматический выключатель максимального и обратного тока с выдержкой времени, амперметр и вольтметр;

3) при параллельной работе нескольких генераторов со смешанным возбуждением на панели каждого гёнератора устанавливают трехполюсный автоматический выключатель максимального тока

с реле обратного тока и выдержкой времени, амперметр и вольтметр.

При мощности судовой электрической станции до 25 квт вместо автоматических выключателей допускается установка рубильников с предохранителями на каждом полюсе или фазе (но не в уравнительном проводе).

Кроме перечисленных приборов, на главном распределительном щите должен быть установлен прибор для измерения сопротивления изоляции под напряжением (высокоомный вольтметр со шкалой, проградуированной в омах).