Параллельная работа генератора с сетью

Подключение генератора к сети. Рассмотрим параллельную работу генератора, имеющего параллельное или независимое возбуждение, с сетью бесконечно большой мощности, т. е. при условии, что напряжение сети U = const.

Чтобы включить генератор на параллельную работу с сетью, необходимо привести якорь генератора во вращение с номинальной частотой, проверить соответствие полярности щеток генератора и проводов сети и установить такой ток возбуждения, при котором напряжение генератора U _г0 = E ₀ равно напряжению сети U. При обеспечении этих условий включение генератора не сопровождается броском тока, так как

(8.77)

(U _г0 - U)/Σ R_а = (E ₀ - U)/Σ R_а = 0.

Условие U _г0 = U проверяют с помощью нулевого вольтметра V (рис. 8.56, а).

Нагрузка генератора. Чтобы нагрузить генератор, подключенный к сети, необходимо повысить его ЭДС. Это можно сделать, увеличивая частоту вращения якоря или ток возбуждения. Удобнее, однако, воздействовать на ток возбуждения. Силу тока нагрузки I _н ≈ I_а при заданном токе возбуждения можно определить графически по внешним характеристикам генератора 1 и 2, построенных при различных значениях тока возбуждения (рис. 8.56, б). Например, при токе возбуждения I _в1 (кривая 1) равенство напряжений генератора U _г и сети U наблюдается в точке А при токе нагрузки I _н = 0, т. е. при таком токе возбуждения можно включать генератор в сеть без толчка тока нагрузки. При токе возбуждения I _в2 внешняя характеристика генератора (кривая 2) пересекается с линией U = const в точке В, соответствующей некоторому установившемуся значению I _н2 тока нагрузки. Работа генератора в этой точке является устойчивой: при случайном изменении тока

Рис. 8.56. Схема подключения генератора с параллельным возбуждением к сети и график для определения его тока нагрузки по внешним характеристикам

нагрузки, а следовательно, и тока якоря на величину Δ I _н ≈ Δ I _а возникает переходный процесс, для которого

(8.78)

u = е - i _н Σ R_а - L_a di _н / dt = u _г - L_a di _н / dt,

где u — напряжение сети; е и i _н — мгновенные значения ЭДС генератора и тока нагрузки при переходном процессе; u _г — мгновенное значение напряжения генератора; L _a — индуктивность цепи обмотки якоря.

Из (8.78) следует, что di_н /dt = (u _г - u)/L_a. При случайном увеличении тока нагрузки свыше I _н2напряжение генератора u _г становится меньше напряжения сети и; следовательно, производная
di_н /dt < 0, т. е. ток нагрузки уменьшается, стремясь к установившемуся значению I _н2. При случайном уменьшении тока ниже I _н2 напряжение u _г > u, производная di_н /dt > 0 и ток нагрузки возрастает до установившегося значения I _н2.

Рис. 8.57. Графики для определения тока нагрузки при подключении к сети генераторов с последовательным и смешанным возбуждением

Генератор с последовательным возбуждением устойчиво работать параллельно с сетью не может, так как его напряжение U _г увеличивается при возрастании тока нагрузки I _н (рис. 8.57, а). Поэтому при случайном отклонении тока якоря от некоторого установившегося значения I _н, при котором U _г = U (точка А), машина сбрасывает нагрузку или переходит в режим работы, соответствующий большому току.

Внешняя характеристика генератора со смешанным возбуждением (рис. 8.57, б) имеет две точки пересечения с прямой U = const. Точка А соответствует неустойчивому режиму работы, а точка В — устойчивому. Однако и генератор со смешанным возбуждением для параллельной работы с сетью применяют редко, так как для него характерны броски тока при переходе из неустойчивого режима в устойчивый.