Параллельная работа генераторов переменного тока, страница 2

Таким образом, участки кривой зависимости мощности от угла δ при 0 < δ < л/2 для генератора с неявно выраженными полюсами и при 0 < δ < δ_кр для генератора с явно выраженными полюсами соответствуют статически устойчивой работе генератора с сетью бес­конечной мощности. Если же при работе в точке δ (см. рис. 6.5) угол δ₁ увеличится на Δδ, то мощность генератора будет на ДР меньше мощности привода постоянной частоты вращения, ротор будет уско­ряться, угол δ возрастет еще больше и т. д. В результате генератор выйдет из синхронизма. Как видно из рис. 6.4, работа синхронной машины будет статически устойчива, если выполняется условие dP/dS > 0.

Запас устойчивости генератора тем больше, чем больше его син­хронизирующая мощность, которая определяется как разность меж­ду максимальной электромагнитной мощностью генератора и теку­щей электромагнитной мощностью. На рис. 6.4 и 6.5 синхронизиру­ющая мощность обозначена символом Р_s. Для устойчивости парал­лельной работы необходимо, чтобы сихронизнрующая мощность ге­нератора была в 2—3 раза больше его номинальной мощности. Обычно номинальной нагрузке соответствует значение δ = 15—25°.

Если мощность привода гене­ратора не меняется,  то для неявнополюсного генератора

                                                                            (6.14)

или

                                                                               (6.15)

Откуда следует, что при измене­нии возбуждения генератора:

                                                                                       (6.16),(6.17)

Рис. 6.6. Векторная диаграмма син­хронного генератора, работающего па­раллельно с сетью бесконечной мощ­ности

Связь между E_q, δ, I и cos φ для Р_э и U_c = const иллюстрирует век­торная диаграмма, построенная для двух значений тока возбужде­ния, причем I_В1 > I_B2 (рис. 6.6). Отрезок аб = IX соsφ = Е_q sinδ, и поэтому при изменении возбуждения генератора (E_q) он остает­ся постоянным. Следовательно, при изменении тока возбуждения ко­нец вектора E_q скользит вдоль прямой mn, параллельной вектору U_c, при этом будет изменяться ток генератора, как по значению, так и по фазе. Изменение тока I происходит за счет его реактивной со­ставляющей I sinφ, поскольку активная составляющая I cosφ = const, следовательно, при изменении тока возбуждения генератора изменяется только его реактивная мощность. Для увели­чения активной мощности генератора необходимо увеличить мощ­ность, подводимую со стороны ППЧВ, т.е. увеличить момент, раз­виваемый приводом.

Зависимости I = f (i_B) при различных значениях Р = const образуют семейство U-образных характеристик (рис. 6.7). Мини­мальное значение I для каждой кривой определяет активную состав­ляющую тока якоря и значение активной мощности. Нижняя кривая соответствует Р = 0, причем i_B0 — значение тока возбуждения при Е = U. Правые части кривых соответствуют перевозбужден­ной машине, отдаче в сеть индуктивного тока и реактивной мощно­сти, а левые — недовозбужденной машине, отдаче в сеть емкостного тока, и потреблению реактивной мощности.

Рис. 6.7. U-образные   характеристики синхронной машины

Работа   машины    определяется пограничными   прямыми mn  и gh. При    мощности    Р = Р₁  машина может работать   без   перегрева от точки а до точки б, cos φ при этом будут различны. Работа точки б ведет к перегреву обмотки возбуждения,  левее точки а  —  к перегреву обмотки статора. Чтобы нагрузить данный генератор, следует увеличить его электрическую мощность, а это можно сде­лать, только увеличив момент вращения, приложенный к валу ге­нератора. При нарушении равенства моментов на валу ротор гене­ратора, а, следовательно, и вектор его э. д. с. Е «забегут» вперед на некоторый угол Δδ относительно прежнего положения, которое ха­рактеризовалось углом δ₀. Увеличение угла δ между  и  приве­дет, согласно выражению (6.10), к увеличению мощности генератора.

При параллельной работе двух генераторов одинаковой мощно­сти, вращающихся с постоянными угловыми скоростями, характер явлений, сопровождающих их работу, в основном будет такой же, как и при работе генератора с сетью бесконечной мощности.

Если увеличить возбуждение одного из генераторов, то возрас­тет отдаваемый   им реактивный  ток   и   несколько  увеличится напряжение в сети,   при   этом   реактивный   ток   второго   генератора уменьшится. Чтобы сохранить напряжение в сети неизменным при переводе реактивной нагрузки, необходимо одновременно с увеличе­нием тока возбуждения нагружаемого генератора, уменьшать ток возбуждения разгружаемого генератора. Аналогичным будет ха­рактер процессов при увеличении момента ППЧВ только у одного генератора — возрастет его активная нагрузка. Если не уменьшить при этом момент, развиваемый вторым ППЧВ, то частота в сети бу­дет повышаться до тех пор, пока не наступит   баланс  мощностей  между ППЧВ    и    потребителями   активной мощности.