Методы распределения нагрузок между генераторами при параллельной работе

6.2. Методы распределения нагрузок между генераторами при параллельной работе

Распределение активной нагрузки между параллельно рабо­тающими синхронными генераторами определяется видом меха­нических характеристик их приводов, снабженных регуляторами частоты. Видом внешних характеристик по реактивному току синхронных генераторов с регуляторами напряжения опреде­ляется распределение их реактивных токов, внешними характе­ристиками генераторов постоянного тока — распределение их токов нагрузки.

В первом приближении все эти характеристики могут быть пред­ставлены прямыми линиями:

                                             (6.1)

где y_k0 — заданное значение регулируемой величины у для k-гo генератора; s_k =  коэффициент статизма, определяющий наклон соответствую­щей характеристики; x_k — нагрузка k-гo генератора.

Значение s_к, зависит от настройки регулятора: если он настроен астатически, то s_k = 0, при настройке с положительным статизмом s_к > 0. В случае воздействия на регуляторы управляющих сиг­налов, значение которых определяется рассогласованием нагрузок параллельно работающих генераторов, т. е. разностью между нагрузкой   данного генератора и средним значением нагрузки х_с.р приходящейся на один генератор,

y_k = y_{k 0} - s_kx_k -  s_yk (x_k— x_cp),                                   (6.2)

где s_yk — статизм   характеристик, обусловленный действием уравнительных цепей;

Из уравнения (6.2) найдем выражение для нагрузки k-гo генера­тора:

                                                (6.3)

Просуммировав все n уравнений, получим

Значения y_k для всех параллельно работающих генераторов оди­наковы:

у₁ = у₂ = … у₃ = у_n = у,

так как частота тока ил и соответствен но напряжения на общих ши­нах генераторов равны между собой. Тогда

                             (6.4)

а в соответствии с (6.3)

          (6.5)

Это выражение позволяет провести анализ возможных методов распределения нагрузки между параллельно работающими генераторами. Наиболее распространенными методами распределения, на­грузок в авиационных системах электроснабжения являются, мето­ды статических и мнимостатических характеристик.

Метод статических характеристик. Распределение нагрузки по методу статических характеристик возможно при совместной работе генератора постоянного тока или трансформаторно-выпрямительного блока с аккумуляторными батареями. В случае обрыва урав­нительных цепей, обеспечивающих распределение нагрузки по ме­тоду мнимого статизма генераторов постоянного тока, метод мнимо­го статизма вырождается в метод статических характеристик.

Для распределения нагрузки по методу статических характе­ристик, необходимо, чтобы для соответствующих характеристик s_k ≠ О, а управляющие сигналы, подаваемые на регуляторы для улучшения распределения нагрузок, отсутствовали, т. е. коэффициентт мнимого статизма s_vк = 0. В качестве примера распределения нагрузки по методу статических характеристик рассмотрим па­раллельную работу генераторов постоянного тока. В выражении (6.5) значению у_к0, соответствует напряжение k-гo генератора U_k0, x_k — ток нагрузки I_k, s_k — статизм, обусловленный действием ре­гулятора напряжения.

При параллельной работе генераторов постоянного тока, кро­ме статизма s`_k, обусловленного действием регуляторов напряжения, следует учитывать и статизм внешней характеристики, вызванный' падением напряжения на сопротивлении R_+к проводов, соединя­ющих плюсовой зажим генератора с общей шиной.

Так как

то, если обозначить s_k = s`_k+R_+k, из формулы (6.4) следует, что при одинаковых напряжениях настройки регуляторов U₁₀ = U₂₀ = … U_n0 = U₀

Напряжение на общих шинах  изменяется  при  изменении тока нагрузки:

Ток k-го генератора

и, следовательно,  нагрузка между генераторами   при   распределении по  методу   статических    характеристик    распределяется     обратно пропорционально     коэффициентам статизма  их  внешних   характери­стик (рис. 6.1).

Рис. 6.1. Распределение нагрузки по методу статических характери­стик:

1, 2 — внешние характеристики парал­лельно работающих генераторов; 3 — результирующая характеристика си­стемы

Метод мнимостатических ха­рактеристик. При распределении нагрузки по методу мнимостатических характеристик в кон­струкции регуляторов предусмат­риваются уравнительные цепи, позволяющие воздействовать на их исполнительные органы сиг­налами, пропорциональными от­клонению нагрузки, приходящей­ся на один генератор, от ее среднего   значения.   Регуляторы   в   этом   случае   настраиваются так,   чтобы    статизм   каждого   регулятора   s_k = 0.

Полагая   в   (6.4)  s_k = 0,  у₁₀ = у₂₀ = … = у_n0 = у₀,   получим

;        x_k = x_cp.

Эти выражения показывают, что при методе мнимостатических характеристик и первоначальной одинаковой настройке регулято­ров регулируемая величина y (например, частота у = f) не зависит от нагрузки. При этом обеспечивается равномерное распределение активной нагрузки между генераторами.