Параллельное соединение синхронных генераторов

Нормальная параллельная работа синхронных генераторов возможна при отсутствии уравнительных токов в контурах, образованных обмотками статоров генераторов. Для обеспечения нормальной параллельной работы при параллельном включении генераторов необходимо добиться:

1) равенства напряжений (линейных и фазных) на зажимах генераторов;

2) равенства частот генераторов;

3) сдвига по фазе на 180° между напряжениями генераторов, в цепях их фазных обмоток;

4) одинакового следования фаз генераторов.

Совокупность операций, необходимых для параллельного включения синхронных генераторов, называется синхронизацией. В лабораторных условиях включение синхронных генераторов на параллельную работу производится методом точной синхронизации, который предполагает выполнение всех перечисленных выше условий параллельного включения. Момент включения генераторов СГ' и СГ" на параллельную работу в этом случае устанавливается о помощью специального прибора, называемого синхроноскопом. В простейшем случае (и в лабораторных условиях) синхроноскоп представляет собой совокупность трех (по числу фаз) ламп накаливания, включенных по схеме «на погасание света» или «на вращение света».

При включении ламп по схеме «на погасание света» (рис. 3.3, а) каждая лампа присоединяется к своему ножу выключателя В. При использовании схемы «на вращение света» (рис. 3.3, б) одна лампа присоединяется к выводам одного и того же ножа выключателя В, а две другие – к выводам разных ножей.

В лаборатории электрических машин применяется схема «на погасание света» как более удобная для определения момента параллельного включения генераторов.

При использовании схемы ламп «на погасание света», при равенстве напряжений и правильном следовании фаз соединяемых генераторов, все лампы одновременно загораются и гаснут (лампы мигают). При неодинаковом следовании фаз создается впечатление вращения света (лампы поочередно загораются и гаснут). В этом случае для получения одинакового следования фаз необходимо остановить один из синхронных генераторов и поменять местами провода двух любых его фаз, подходящие к выключателю В1 от этого генератора.

Частота мигания ламп при включении их «на погасание света» равна разности частот соединяемых генераторов. Поэтому при точном равенстве их частот и напряжений лампы синхроноскопа или горят, или остаются погасшими.

Напряжение, действующее на каждой из ламп синхроноскопа, равно геометрической сумме фазных напряженийсоединяемых генераторов. Вследствие этогопри равенстве напряжений в момент сдвига их на угол 180° напряжение на лампах равно нулю и они гаснут. При неравенстве напряжений лампы в этот момент горят с наименьшим накалом.

С учетом изложенного при точной синхронизации генераторовСГ' и СГ'' после установки на них номинальныхзначений напряжения и частоты замыкают выключатели В1' и В1". Соответствующим перемещением движков реостатов и (корректированием частоты вращения приводных двигателей) добиваются по возможности наиболее медленного мигания ламп синхроноскопа. С помощью реостатов R2' и R2'' (изменение тока возбуждения генераторов) корректируется равенство напряжений и в момент полного погасания ламп замыканием выключателя В завершается процесс параллельного соединения генераторов.

3.4. Параллельная работа синхронных генераторов
при постоянной мощности и переменном возбуждении

При исследовании параллельной работы синхронных генераторов при постоянной мощности и переменном возбуждении снимаются U-образные характеристики, представляющие собой зависимости токов обмоток статоров и от токов возбуждения и соответственно, при постоянных значениях напряжения U, частоты f и активных мощностей P' и P" генераторов.

При выполнении лабораторной работы U-образные характеристики снимаются при холостом ходе генераторов (рис. 3.4, кривые 1) и при активных мощностях, равных примерно половине их номинальных значений (рис. 3.4, кривые 2).

U-Образные характеристики при холостом ходе снимаются после их параллельного включения при разомкнутом выключателе В1. Возможные незначи-

Рис. 3.4

тельные отклонения стрелок ваттметров от нуля показывают, что одна из синхронных машин (с положительным показанием ваттметра) в это время работает генератором, другая (с отрицательным показанием ваттметра) – двигателем.

Плавно уменьшая с помощью реостата R2' ток возбуждения СГ¢ при одновременном увеличении тока с помощью R2'' так, чтобы напряжение в общей сети генераторов оставалось все время постоянным (номинальным), добиться по амперметрам А1' и А1" номинальных токов исследуемых генераторов. Показания приборов, соответствующие данной точке режимов работы генераторов, записать в табл. 3.2.

Таблица 3.2

U, В	f, Гц	P', Вт	P", Вт	, А	, А	, А	, А

Затем, плавно увеличивая при одновременном уменьшении с сохранением постоянства напряжений U' = U", постепенно уменьшать токи генераторов и до нуля, фиксируя в табл. 3.2 5–6 равномерно распределенных точек правой ветви U-образной характеристики СГ¢ и левой – (см. рис. 3.4, сплошные кривые 1), в том числе точек, в которых = = 0. Продолжая постепенно изменять токи обмоток возбуждения генераторов в тех же направлениях с соблюдением постоянства напряжения общей сети до достижения одним из токов обмоток статоров номинального значения, записать в табл. 3.2 еще 4–5 равномерно распределенных точек теперь уже левой ветви U-образной характеристики СГ¢ и правой – (см. рис. 3.4, штриховые линии 1).

При описанном порядке снятия U-образных характеристик ток возбуждения генератора СГ' непрерывно возрастает, а ток возбуждения генератора СГ" непрерывно убывает. Однако возможен и обратный порядок снятия U-образных характеристик, когда ток возбуждения генератораСГ' непрерывно уменьшается, а ток возбуждения генератора СГ" непрерывно увеличивается.

После выполнения опыта одновременным противоположным изменением токов возбуждения генераторов с сохранением постоянства их напряжения установить нулевые показания амперметров А1' и А1".

Для снятия U-образных характеристик при активной нагрузке, равной половине суммарной номинальной мощности генераторов, замкнуть выключатель В1 при максимальном сопротивлении Rни нулевых показаниях амперметров А1' и А1". Затем, уменьшив Rнпо амперметру А1, установить ток, равный примерно половине суммы номинальных токов СГ. Одновременно увеличив токи возбуждения генераторов с помощью R2' и R2'', выровнять до номинального значения напряжений U' и U" с поддержанием по фазометрам сos φ' = сos φ" = 1. Затем, изменяя и , добиться номинальной частоты и равенства показаний А1' и А1". Наконец, соответствующими перемещениями движков реостатов R2' и R2'' вновь скорректировать напряжения U' и U" и коэффициенты мощности генераторов.

После выполнения описанных операций приборы должны показывать:

– вольтметры V1' и V1'' – номинальные напряжения;

– амперметры А1' и А1'' – одинаковые токи, примерно равные 1/2 номинального тока генератора;

– фазометры – значение «Единица»;

– ваттметры – примерно одинаковые мощности;

– частотомеры – примерно равные частоты.

Дальнейшее снятие U-образных характеристик при нагрузке производится так же, как при холостом ходе генераторов, только минимальные значения и в данном случае уменьшаются не до нуля, а приблизительно до половины их номинальных значений. Показания приборов для всех точек характеристики, включая точку сos φ' = сos φ" = 1, записать в табл. 3.3.

Таблица 3.3

U, В	f, Гц	P', Вт	P", Вт	, А	, А	, А	, А	сos φ'	сos φ"

По окончании опыта постепенно одновременным противоположным изменением токов возбуждения генераторов с сохранением постоянства напряжения сети установить минимальные значения и . Затем постепенно, но теперь уже увеличением сопротивления нагрузки Rн, уменьшить токи нагрузки до минимальных значений; при этом при помощи реостатов R2' и R2'' поддерживать неизменным напряжение и коэффициенты мощности, а с помощью реостатов и – постоянными частоту и равенство токов по амперметрам А1' и А1".

Снятие нагрузки генераторов завершают размыканием выключателей:

– сначала В1;

– затем В, В1' и В1''.