4.9. Использование генераторов постоянного тока

Генераторы с независимым возбуждением используются как источники постоянного напряжения для питания самых различных потребителей, а в особенности для питания двигателей постоянного тока, так как позволяют изменять выходное напряжение в широких пределах, что необходимо для регулирования скорости вращения двигателей.

Генераторы с параллельным возбуждением используются наиболее широко, так как не требуют дополнительного источника постоянного напряжения для питания цепи и обеспечивают стабильность выходного напряжения. Это позволяет использовать их для зарядки аккумуляторных батарей большой емкости.

Применение генераторов с последовательным возбуждением очень ограниченно. Обычно они обеспечивают питание прожекторов или используются в сварочных агрегатах, так как имеют падающую внешнюю характеристику.

Генераторы со смешанным возбуждением с согласным включением обмоток используются обычно в малых необслуживаемых установках, работающих без риска опасного изменения напряжения на нагрузке.

Генераторы со смешанным возбуждением со встречным включением обмоток используются в тех же областях, как и генераторы с последовательным возбуждением. В основном это установки с использованием электрической дуги.

4.10. Параллельная работа генераторов

В ряде случаев эксплуатации генераторов возникает необходимость их параллельного включения. Это бывает тогда, когда имеющийся генератор не развивает необходимой мощности. Иногда требуется обеспечить непрерывность питания сети, а генератор должен быть остановлен для профилактического обслуживания. Таким образом, возникает необходимость рассмотрения параллельного режима работы генераторов.

Схема параллельно включенных генераторов изображена на рисунке 4.23. Источники механической энергии, приводящие во вращение якоря генераторов, на рисунке не показаны. Будем считать, что в цепи имеются все приборы, показанные на рисунке.

Рис. 4.23

Пусть сеть получает питание от генератора 1, подключенного к сети с помощью рубильника В3. При полной нагрузке генератора вольтметр будет показывать номинальное напряжение и амперметр  номинальный ток.

Подключение второго генератора удобно произвести с помощью двух однополюсных рубильников В1 и В2. Перед подключением генератора 2 необходимо обеспечить номинальную скорость вращения якоря второго генератора. Скорость вращения работающего генератора желательно поддерживать постоянной.

У работающего генератора 2 с помощью регулировочного реостата необходимо обеспечить такой ток возбуждения, при котором напряжение на его зажимах было бы равно напряжению сети. Напряжение контролируется с помощью вольтметра . Затем замыкается рубильник В1. Если полярность генератора 2 соответствует полярности сети, вольтметр покажет напряжение, близкое к нулю. Изменяя ток возбуждения генератора 2, добиваются нулевого показания вольтметра после чего замыкают рубильник 2. Генератор подключен к сети. Если невозможно добиться нулевого показания вольтметра , и он показывает напряжение больше напряжения сети, это свидетельствует о несоответствии полярности генератора 2 полярности сети. В этом случае необходимо изменить полярность генератора 2 и добиться нулевого показания вольтметра .

При правильно включенном генераторе Г2 в сеть для перераспределения нагрузки необходимо увеличить ток возбуждения гене­ратора Г2. ЭДС генератора увеличится и ток якоря увеличится. Напряжение сети несколько увеличится, что приведет к уменьшению тока первого генератора. Ток второго генератора контролируется с помощью амперметра .

Увеличивая ток обмотки возбуждения второго генератора, можно добиться равномерного распределения нагрузки между генераторами. Если всю нагрузку необходимо перевести на второй генератор, то необходимо уменьшить ток возбуждения первого генератора и увеличить ток второго. Таким образом, можно поддержать напряжение сети неизменным.

Если первый генератор оставить включенным в сеть и продолжать уменьшение его тока возбуждения, то ток генератора Г1 изменит направление, а машина будет работать в режиме двигателя. Правда, в определенных случаях изменение направления тока генератора приводит к аварийному режиму, поэтому в этих случаях используют защиту для отключения генератора при изменении направления тока якоря.

Как уже указывалось ранее, при неизменных скоростях вращения якорей генераторов, изменяя токи возбуждения, можно добиться необходимого распределения нагрузки между ними.

Рис. 4.24

Рассмотрим два генератора, имеющие отличающиеся друг от друга внешние характеристики (рис. 4.24, кривые 1 и 2). Изменением тока возбуждения можно добиться равенства токов генераторов. На рис. 4.24 этот режим работы двух генераторов отмечен рабочей точкой . Такое состояние или такой режим работы соответствует точке пересечения внешних характеристик. Когда сопротивление нагрузки уменьшится, токи генераторов увеличатся. В идеальном случае при полностью совпадающих внешних характеристиках токи генераторов будут равными при изменении нагрузки. Однако в реальных условиях характеристики не совпадают и увеличение нагрузки приводит к уменьшению напряжения до величины . При таком напряжении сети ток первого генератора будет равен току . Ток второго генератора будет равен току . Ток , и неравномерное распределение мощности между генераторами 1 и 2 очевидно.

В общем случае с помощью регулировочных реостатов можно скорректировать перераспределение нагрузки между генераторами, однако это требует дополнительного обслуживания генераторов.

По этой причине для параллельной работы необходимо использовать генераторы одинакового типа с совпадающими внешними характеристиками. Возможно и использование для параллельной работы генераторов разной мощности. Это возможно в том случае, когда их номинальные напряжения равны и при номинальных токах возбуждения напряжения холостого хода генераторов должны быть равными. Только в этом случае распределение нагрузки будет пропорциональным номинальным мощностям генераторов.

Г л а в а 5