Параллельная работа генераторов переменного тока

После включения генераторов на параллельную работу во избежания перегрузки отдельных генераторов активная и реактивная

мощности нагрузки должны равномерно распределяться между ни­ми. Вследствие возможных изменении момента ППЧВ или коммута­ции нагрузки угол сдвига между э. д. с. генератора и напряжением сети б может изменяться. Если этот угол превысит определенные значения (δ > п/2, или δ < — п/2), возникнет асинхронный ход генератора, который сопровождается биениями тока, мощности и напряжения, и параллельная работа генераторов нарушится. Аппа­ратура, управляющая параллельной работой синхронных генерато­ров, должна быть выполнена таким образом, чтобы исключить асин­хронный ход при всех возможных режимах работы системы электро­снабжения и обеспечить выполнение необходимых условий при вклю­чении генераторов на совместную работу.

Для уяснения физических процессов, характеризующих параллельную работу синхронных генераторов, рассмотрим параллельную работу синхронного генератора с сетью бесконечной мощности (рис. 6.2), предполагая для простоты, что сопротивление якоря r_Я и сопротивление участка сети r_с равны нулю.

Активная мощность генератора, как это следует из векторной диаграммы (рис. 6.3),

                                         (6.6)

Так как

                                                                   (6.7)

                                                           (6.8)

то, определив I_q  и I_d из уравнений (6.7) и (6.8) и подставив их зна­чения в (6.6), получим

                                (6.9)

Для неявнополюсного генератора (X_d = Х_q)

p=mU_c[E_qsinδ)/(X_d + X_c)].                                                          (6.10)

Зависимость Р = f(б) при E_q и U_c = const называется угловой характеристикой активной мощности синхронной машины. Элект­ромагнитный момент

             M_ЭМ = Р / ω                                                                                 (6.11)

где ω — угловая скорость ротора генератора.

Он пропорционален мощности Р,  и .поэтому зависимость M_ЭМ = f(δ) имеет аналогичный вид.

Когда машина работает параллельно с сетью бесконечной мощ­ности (U_с и f = const) при неизменном токе возбуждения генерато­ра (Е_q — const) для неявнополюсной машины зависимость Р = f(δ) представляет собой синусоиду (рис. 6.4). Полуволны кривой Р = f (δ) при Р > 0 соответствуют генераторному режиму работы (О ≤ δ ≤ п), а при Р < 0 — двигательному (- п ≤ δ ≤ 0).

Для явнополюсного генератора мощность (рис. 6.5, кривая 3), развиваемая машиной, согласно (6.9) обусловлена электромагнит­ным моментом M_эм (кривая 1), создаваемым с участием потока воз­буждения,

                                                               (6.12)

и реактивным   моментом М_р (кривая 2), возникающим вследствие действия поля реакции якоря,

                                                       (6.13)

В нормальных режимах работы реактивная мощность сравнитель­но мала и составляет 10—20 % всей мощности.

В установившемся режиме работы генератора механическая мощность Р_пр, развиваемая приводом постоянной частоты враще­ния, равна электрической мощности Р, отдаваемой генератором в сеть. Но при этом следует учитывать, что Р_пр — это мощность при­вода за вычетом механических и магнитных потерь в генераторе (ранее было сделано допущение, что r_н = 0 — электрические потери раны нулю). Мощность Р_пр не зависит от угла δ и поэтому изображена рис. 6.4 и 6.5 горизонтальными прямыми, которые пере­секаются характеристиками активной мощности Р — f (δ) в точках а и δ.

Статически устойчивым режимом является работа только в точке а. Если в результате небольшого случайного возмущения угол б увеличится на Δδ, то активная мощность генератора превысит мощ­ность привода на ΔР. Вследствие этого на валу будет действовать избыточный тормозящий момент ΔМ = ΔР/ω, и ротор генератора начнет притормаживаться, а угол δ уменьшаться. Восстановится устойчивый установившийся режим работы. При уменьшении угла δ под воздействием случайного возмущения по прекращении его действия генератор также вернется в режим работы в точке а.