 |
Параллельная работа генераторов постоянного тока.
|
|
|
|
Содержание
1. Параллельная работа генераторов постоянного тока......................................3
2. Реле обратного тока.............................................................................................6
3. Главный распределительный щит постоянного тока.......................................7
Литература.............................................................................................................11
Вариант 1
Параллельная работа генераторов постоянного тока.
Под параллельной работой понимается работа нескольких генераторов на общую нагрузку. Необходимость в параллельной работе возникает при переменном характере нагрузки, когда она меняется в течение суток или времён года, а также для повышения надежности электроснабжения потребителей.
Если выбрать генератор исходя из максимально возможной нагрузки, то в часы снижения нагрузки генератор будет работать недогруженным. КПД генератора при небольших нагрузках гораздо ниже оптимального, поэтому работа генератора при нагрузках, значительно меньших номинальной, неэкономична.
В этом случае целесообразно установить несколько генераторов и в зависимости от нагрузки включить то или иное их количество на параллельную работу. При этом можно обеспечить работу каждого генератора с нагрузкой, близкой к номинальной, с высоким КПД.
Установка одного генератора имеет ещё и тот недостаток, что при выходе его из строя полностью прекращается питание нагрузки. Этот недостаток отсутствует при параллельном включении нескольких генераторов. Иногда к параллельной работе генераторов прибегают и в том случае, когда мощность нагрузки превышает предельную мощность генераторов.
Включение на параллельную работу второго генератора должно быть произведено так, чтобы не нарушался режим работы сети, т.е. чтобы при включении генератора не возникали в ней большие толчки тока и напряжения. Для осуществления этого необходимо выполнить два условия:
|
|
|
1) ЭДС подключаемого генератора должна быть равна напряжению сети. При этом ток в якоре генератора после его включения в сеть будет равен нулю. Достигнуть равенства можно, изменив ток возбуждения у подключаемого генератора. Контроль этого условия производится поочередным измерением напряжения в сети и на выводах генератора;
2) полярность подключаемого генератора должна соответствовать полярности сети. Это означает, что к выводу сети, имеющему, например, полярность «+», должен быть подключен вывод генератора той же полярности. Аналогично должны подключаться выводы с полярностью «-». При невыполнении этого условия в контуре, образованном якорями генераторов, их ЭДС будут суммироваться и возникнет ток, равный току короткого замыкания на выводах машины. Напряжение на шинах при этом равно нулю. Ток может вызвать повреждение генераторов.
Проверку соответствия полярности можно произвести двумя способами:
1) с помощью вольтметра магнитоэлектрической системы. Направление отклонения стрелки этого прибора зависит от полярности подведенного к нему напряжения. Если измерить вольтметром напряжение в сети, а затем на соответствующих выводах генератора, то отклонение стрелки прибора в одну и ту же сторону будет свидетельствовать, что полярности одинаковые;
2) подключением вольтметра к выводам одного ножа рубильника. Другой нож этого рубильника должен быть замкнут. При соответствии полярностей генератора и сети показание вольтметра равно нулю. При несоответствии полярностей следует поменять между собой выводы генератора или сети, подходящие к рубильнику.
Если выполнены условия включения генератора на параллельную работу, то у подключённого генератора ток равен нулю. Теперь требуется часть нагрузки с первого генератора перевести на второй - подключённый. При этом необходимо сохранить напряжение на шинах неизменным.
|
|
|
Для того чтобы произвести перераспределение токов, необходимо изменить ЭДС путем воздействия на цепи возбуждения генераторов. Для увеличения нагрузки генератора его ток возбуждения следует повышать, а для уменьшения нагрузки - снижать. Перераспределение нагрузки можно было бы осуществить путем воздействия только на ток возбуждения одного из генераторов, но в этом случае напряжение на шинах не будет оставаться постоянным. Если в процессе работы из-за спада нагрузки потребуется один из генераторов отключить, то для этого предварительно следует его ток нагрузки перераспределить между другими работающими генераторами и только тогда, когда он станет равным нулю, произвести отключение. При переводе нагрузки следует иметь в виду, что из-за малых сопротивлений цепи якоря генераторов небольшие изменения токов возбуждения (а следовательно, и ЭДС) могут вызвать значительные изменения токов нагрузки. Поэтому при переводе нагрузки токи возбуждения следует регулировать плавно, контролируя изменение токов в цепях якорей.
Если в процессе работы нагрузка сети будет изменяться, то при отсутствии регулировки токов возбуждения параллельно работающих генераторов распределение нагрузки между ними будет происходить в общем случае непропорционально их номинальным мощностям. На распределение нагрузки между параллельно работающими генераторами существенное влияние оказывают их внешние характеристики.
Для распределения тока между параллельно работающими генераторами пропорционально номинальным мощностям желательно, чтобы их внешние характеристики были одинаковыми. При сопоставлении внешних характеристик генераторов различной мощности следует строить их в функции относительного тока, т. е. выраженного в долях номинального тока данного генератора. Неравномерное распределение тока между генераторами можно выправить регулировкой токов возбуждения.
При уменьшении нагрузки параллельно работающих генераторов один из генераторов может перейти в двигательный режим. Переход в двигательный режим произойдет тогда, когда E<U. При этом ток цепи якоря меняет направление и генератор потребляет энергию, вырабатываемую другими генераторами.Переход генератора в двигательный режим является нежелательным, а в некоторых случаях и опасным, поэтому в цепи генератора устанавливаются автоматические выключатели, отключающие генератор, как только его ток изменит свой знак.
|
|
|
До сих пор рассматривалась параллельная работа генераторов независимого возбуждения, но все сказанное справедливо и для генераторов параллельного и смешанного возбуждения. Однако параллельная работа генераторов смешанного возбуждения при согласном включении обмоток имеет свои особенности.
При параллельном включении генераторов смешанного возбуждения возможна неустойчивая работа генераторов, которая заключается в произвольном колебании тока в цепях их якорей. Происходит это по следующим причинам. Известно, что ЭДС генератора пропорциональна частоте вращения я и магнитному потоку. Если, например, частота вращения якоря первого генератора мгновенно повысится, то это вызовет увеличение ЭДС, а следовательно, и тока якоря этого генератора. Возросший ток якоря, протекая по последовательной обмотке возбуждения, увеличит магнитный поток машины, что приведёт к ещё большему увеличению ЭДС и тока якоря. Это в свою очередь вызовет дальнейшее увеличение ЭДС и т. д. В результате этого первый генератор будет воспринимать на себя все большую нагрузку, разгружая пои этом второй генератор.
Сильное увеличение нагрузки первого генератора повлечет за собой уменьшение частоты вращения сочленённого с ним первичного двигателя, вследствие чего процесс пойдет в обратном направлении: первый генератор будет разгружаться, а второй, наоборот, нагружаться. Таким образом может возникнуть колебательный процесс переброски нагрузочного тока с одного генератора на другой.
Чтобы исключить появление колебательного процесса, в схему включения генераторов на параллельную работу добавляют уравнительный провод, которым объединяют точки соединения последовательных обмоток возбуждения с обмотками якоря.
|
|
|
При наличии уравнительного провода последовательные обмотки возбуждения генераторов оказываются включенными параллельно друг другу, поэтому при увеличении тока якоря одного из генераторов ток будет распределяться между последовательными обмотками обратно пропорционально их сопротивлениям. При этом увеличиваются ЭДС и ток как одного, так и другого генератора и колебательного процесса происходить не будет.
При наличии уравнительного провода параллельная работа генераторов смешанного возбуждения при согласном включении обмоток протекает так же, как и других генераторов. Для улучшения работы по такой схеме сопротивление уравнительного провода следует брать минимально возможным.
Реле обратного тока.
Напряжение генератора может изменяться в зависимости от числа оборотов якоря от нуля до некоторого наибольшего значения, поддерживаемого регулятором напряжения или третьей щёткой. В то же время напряжение на полюсах батареи изменяется незначительно, и как только оно превысит напряжение генератора, появится разрядный ток.
При длительном прохождении тока из батареи через генератор могут перегреться обмотки, испортиться изоляция и т.д. Кроме того, бесцельно разряжается и истощается батарея. Поэтому в цепь генератор - аккумуляторная батарея включают реле обратного тока. Назначение реле - автоматически включать батарею на зарядку, как только напряжение генератора превысит напряжение батареи, и отключать батарею от генератора, когда его напряжение станет меньше напряжения батареи.
Реле обратного тока состоит из ярма с сердечником, на котором расположены две обмотки: тонкая и толстая; тонкая обмотка включена параллельно генератору, а толстая - последовательно между генератором и потребителями.
Часть тока из генератора ответвляется в тонкую обмотку реле, и поэтому сердечник реле намагничивается. Путь тока по обмоткам реле: положительная щетка - масса - тонкая обмотка - толстая обмотка - отрицательная щетка.
Когда напряжение генератора достигнет нормальной величины (7,0-7,5 в при напряжении батареи 6 в и 13,0-13,5 в при напряжении батареи 12 в), магнитная сила сердечника увеличивается настолько, что он притягивает якорёк; контакты соединяются и цепь генератор - батарея замыкается. Путь тока генератора к батарее: положительная щетка - масса - батарея - провод - амперметр - провод - ярмо - якорёк - контакты - толстая обмотка - провод - отрицательная щетка.
Когда напряжение генератора снизится, ток пойдёт из батареи в генератор по тем же проводникам, но в обратном направлении. Вследствие изменения направления тока в толстой обмотке сердечник реле размагничивается и контакты размыкаются под действием пружины.
|
|
|
Когда двигатель не работает или работает на малых оборотах, контакты реле разомкнуты, все включенные потребители питаются током батареи. После замыкания контактов потребители и аккумуляторная батарея питаются током генератора или (при большой мощности потребителей) генератора и батареи совместно.
Реле обратного тока, регулятор напряжения и ограничитель тока обычно устанавливаются на одной панели и в общем кожухе. Такой прибор называется реле-регулятором.
|
|
|
