Включение синхронного генератора на параллельную работу с системой

Включение синхронного генератора на параллельную работу с системой связано с рядом трудностей. Применяются два способа такого включения: точная синхронизация и самосинхронизация. Рассмотрим способ точной синхронизации.

При включении на параллельную работу с системой (рис. 15.13) синхронного генератора способом точной синхронизации мгновенное значение фазной ЭДС генератора, например е_А1, должно быть равно и соответствовать по направлению в любой момент времени мгновенному значению соответствующего напряжения фазы системы е_А. Из этого требования вытекают следующие условия включения: ЭДС фазы включаемого генератора должна иметь одинаковое действующее значение с фазным напряжением системы, частоту, равную частоте системы, фазу, соответствующую фазе фазного напряжения системы, наконец, чередование фаз генератора должно соответствовать чередованию фаз системы. Предварительное синхронизирование. включаемого генератора осуществляется следующим образом. Ротор генератора доводится примерно до синхронной угловой скорости, и его возбуждение регулируется так, чтобы вольтметр на выводах машины показал значение, равное напряжению сети. При этом последовательность фаз генератора должна соответствовать последовательности фаз системы. Однако перед включением на параллельную работу необходимо более точное регулирование частоты машины и в особенности ее фазной ЭДС. В качестве указателей для такого точного регулирования служат синхроноскопы. В простейшем виде сонхроноскоп составляется из ламп накаливания, часто называемых в таких случаях фазоиндикаторными лампами.

На рис. 15.13 эти лампы включены между шинами системы и одноименными (А — А₁, В — В₁, С — С₁) в отношении последовательности фаз выводами генератора («включение на потухание»).

На рис. 15.14 показаны кривые мгновенных значений фазного напряжения и_А = е_А системы, фазной ЭДС е_А1 включаемого на параллельную работу генератора и результирующего напряжения и_АА1 = — е_A — e_A1- Пока нет точного совпадения частоты генератора и системы в контуре включаемого генератора, действующее значение результирующего напряжения между контактами выключателя будет то снижаться до нуля, то повышаться до двойного значения фазного напряжения системы, в результате чего лампы будут то гаснуть, то вновь загораться. Чем больше частота генератора будет приближаться к частоте системы, тем медленнее будут происходить колебания света фазоиндикаторных ламп; они будут загораться и гаснуть на относительно длительные сроки. Нужно достичь возможно более точного совпадения частот, при котором промежутки времени между следующими друг за другом вспышками ламп будут достаточно велики (не менее 3—5 с), после чего в момент полного потухания ламп замкнуть рубильник.

Сущность метода самосинхронизации состоит в том, что генератор включается на сеть без возбуждения, когда его частота вращения отличается от синхронной на 2—3 %. Обмотка ротора (обмотка возбуждения) во время такого включения должна быть замкнута на некоторый резистор или накоротко. После включения генератора обмотка ротора подключается к источнику постоянного тока возбуждения и генератор синхронизируется под действием электромагнитных сил.

Так как в момент включения частота вращения генератора не равна синхронной и он не возбужден, то возникает скачок тока в обмотке статора; значение этого кратковременного тока может в несколько раз превышать номинальный ток генератора. Но, как показывает опыт, ни этот ток, ни возникающие при этом механические усилия на валу генератора не опасны для агрегата (турбогенератора или гидрогенератора). Метод самосинхронизации применяется для генераторов мощностью до 50 MB-А.

После включения генератора на параллельную работу с системой большой мощности при всяком случайном отклонении от синхронного вращения в обмотке статора генератора возникают дополнительные токи. Их взаимодействие с магнитным полем ротора создает дополнительные силы, восстанавливающие синхронное вращение.