П

Рисунок 8.2 – Векторные

Диграммы одно- и трехфазного сг для включения на параллельную работу

ри включении трехфазного синхронного генератора на параллель­ную работу также необходимо, чтобы сразу после включения якоря ге­нератора на общие шины ток якоря оставался равным нулю. Поскольку в данном случае ЭДС генератора и напряжение сети являются периодическими трехфазными величинами, для обеспечения этого требования надо выполнить еще одно условие - согласовать порядок чередования фаз подключаемого генератора и сети. Говорят, что генератор и сеть должны иметь одинаковый порядок чередования фаз. Векторная диаграмма ЭДС трехфазного генератора и напряжения сети показана на рисунке 8.2(а) и (б).

Порядок следования фаз сети обуславливается порядком прохож­дения полюсов под обмотками соответствующих фаз работающих на сеть генераторов, или направлением их вращения. В стационарных условиях направления вращения приводных двигателей (турбины, дизелей и др.) фиксировано и порядок чередования фаз определяют только при первом включении. В судовых условиях порядок чередования фаз обычно проверяется после ремонтных работ, связанных с демонтажем генератора или ГРЩ, при включениях на параллельную работу с береговыми системами или с ЭЭС других судов. В лабораторных условиях при постановке лабораторных работ, в процессе научных исследований очередность фаз проверяют при каждой новой сборке схемы.

Совокупность мероприятий, направленных на соблюдение назван­ных выше условий включения СГ на параллельную работу, называют синхронизацией. При этом ЭДС генератора регулируют путем изменения тока в обмотке возбуждения, частоту - изменением оборотов приводного двигателя, а порядок чередования фаз и фазовый сдвиг ЭДС генератора и напряжения сети проверяют при помощи специальных приборов – синх­роноскопов.

8.2.3. Физические процессы в сг

при нарушении условий синхронизации

Рассмотрим, к каким последствиям может привести невыполнение любого из условий синхронизации.

1. Если ≠, а остальные условия выполняются, то в цепи обмотки якоря генератора в момент включения возникает уравнительный реактивный ток, обусловленный величиной Δ равный

(8.2)

где X_c - синхронное индуктивное сопротивление подключаемого генератора.

На рисунке 8.3,а показана векторная диаграмма перевозбужденного генератора (>), включаемого на параллельную работу. В этом случае вектор , сдвинутый по отношению к вектору Δ на угол , отстает от вектора на угол и в СГ возникает размагничивающая реакция якоря, уменьшающая результирующий магнитный поток и ЭДС генератора.

Если к сети подключается недовозбужденный генератор (<), (рисунок 8.3,б), то вектор тока отстает от вектора Δопережает вектор ЭДС _г на 90°, что подчеркивает его подмагничивающее действие на основной магнитный поток.

Таким образом, по отношению к сети недовозбужденный генератор эквивалентен индуктивной нагрузке, а перевозбужденный – емкостной нагрузке. При этом уравнительный ток создает в обмотке якоря падение напряжения , которое изменяет напряжение на выводах генератора, делая его по величине равным напряжению сети, т.е.

Рисунок 8.3 – Подключение

К сети перевозбужденного (а) и недовозбужденного (б) синхронного генератора

(8.3)

Возникновение реактивного уравнительного тока сопровождается процессами обмена реактивной мощностью между генератором и сетью и в рассматриваемом случае не представляет опасности для генератора или для сети. Однако этот ток вызывает дополнительный нагрев обмотки и поэтому является нежелательным.

Более подробно регулирование реактивной мощности генератора рассматривается в 8.8.

2. Если f_г ≠ f_с, то в цепи генератора возникает биение напряжений, обусловленное постоянно изменяющимся величиной и фазой ΔЕ

или

, (8.4)

что показано на рисунке 8.4, где напряжение сети выражается синусои­дальной кривой u_c с частотой ω_c=2πf_c, а ЭДС подключаемого генератора – кривой e_г с частотой ω_г=2πf_c. Величина Δe имеет характер кривой биения, имеющей минимумы при сдвиге фаз u_c и e_г на 180° и максимумы – при совпадении фаз напряжения сети и ЭДС генератора. При этом периодически изменяется как величина уравнительного тока I_a в цепи якоря генератора, так и его фаза по отношению к и . Ток вызывает не только повышенный нагрев обмоток, но и резкие знакопеременные механические толчки на валу генератора.

Рисунок 8.4 – Биение напряжений при разности частот генератора и сети

3. Если векторы и вращаются синхронно, но не находятся в противофазе, то возникает составляющая Δ, не совпадающая по фазе с и . Это вызывает в цепи якоря СГ уравнительный ток I_a, который имеет не только реактивную, но и активную составляющие.

На рисунке 8.5(а) вектор сдвинут по отношению к вектору на угол 180°+Ө . Уравнительный ток , отставая от Δ на 90° и от на угол Ψ, имеет активную составляющую, совпадающую с . Это значит, что при включении на сеть СГ сразу принимает на себя активную нагрузку, вследствие чего происходит замедление вращения ротора и уменьшение угла Ө до нуля.