Параллельная работа синхронных генераторов возможна, если созданы следующие условия:
одинаковый порядок следования фаз включаемого и работающих генераторов (сети); э. д. с. включаемого генератора равна напряжению сети; частота включаемого генератора равна частоте сети; э. д. с. генератора должна быть в противофазе с напряжением сети.
Включать генератор на параллельную работу можно способами точной синхронизации или самосинхронизации.
При точной синхронизации добиваются выполнения четырех вышеуказанных условий включения на параллельную работу генератора. Равенства напряжений достигают регулированием тока возбуждения включаемого генератора, а равенство частот — регулированием скорости вращения первичного двигателя генератора. Момент включения на параллельную работу определяют по стрелочному или ламповому синхроноскопу.
При включении синхроноскопа по схеме «на погасание» лампы присоединяют к одноименным фазам (рис. 106, а). При одинаковом порядке следования фаз лампы одновременно гаснут и загораются. В момент синхронизма лампы гаснут.
Так как лампы гаснут при напряжении, несколько отличном от нуля, то для более точного определения момента синхронизации параллельно одной из ламп включают нулевой вольтметр. Перед включением генератора на параллельную работу нужно добиться медленного «погасания» и «загорания» ламп Когда лампы погаснут, стрелка вольтметра подойдет к нулю, рубильник включают в сеть. Если лампы синхроноскопа, включенного «на погасание», поочередно гаснут и загораются, то это указывает на неодинаковый порядок следования фаз.
Рис. 106. Включение ламп синхроноскопа:
а — по схеме на «погасание»; б — по схеме «на вращение» света.
В этом случае нужно поменять местами два любых провода, идущих от генератора или сети к рубильнику.
При включении синхроноскопа по схеме «на вращение света» одну лампу присоединяют к одноименным фазам, а две другие — к разноименным (рис. 106, б). При таком включении лампы поочередно загораются и гаснут. Перед включением рубильника нужно добиться медленного «вращения света» синхроноскопа и когда лампа, включенная на одноименные фазы, погаснет, а стрелка вольтметра подойдет к нулю, рубильником включают генератор в сеть. Если лампы синхроноскопа, включенного «на вращение света», одновременно гаснут и загораются, то это указывает на неодинаковый порядок следования фаз. В таком случае надо поменять местами два любых провода рубильника. По направлению «вращения света» синхроноскопа можно судить, в какую сторону надо изменять скорость вращения включаемого генератора.
Способ самосинхронизации (грубая синхронизация) из вышеуказанных условий требует только правильного чередования фаз включаемого генератора и сети. Порядок включения следующий:
обмотку возбуждения генератора во избежание перенапряжения замыкают на активное сопротивление, раз в 10 больше сопротивления обмотки возбуждения; генератор приводят во вращение первичным двигателем до скорости, отличающейся от номинальной в пределах 2—5%; невозбужденный генератор включают в сеть и немедленно подают возбуждение.
Самосинхронизация находит широкое применение. Она имеет ряд преимуществ:
простота и безошибочность включения; быстрота включения; легкость автоматизации включения; возможность включения в аварийных условиях при сильных колебаниях напряжения и частоты.
Недостатки самосинхронизации, бросок тока в статоре, возникновение механических усилий на валу ротора, снижение напряжения на шинах при включении генератора.
Регулируют активную мощность генератора, работающего параллельно с сетью, изменением момента первичного двигателя. Для этого нужно к первичному двигателю подвести большое количество энергоносителя (пара, воды и т. п.). Увеличивать момент первичного двигателя можно до тех пор, пока мощность первичного двигателя не будет равна максимальной электромагнитной мощности генератора. При дальнейшем увеличении момента двигателя крутящий момент становится больше тормозного момента генератора, генератор выпадает из синхронизма, то есть параллельная работа невозможна.
В системе двух параллельно работающих генераторов активную мощность переводят, увеличивая момент первичного двигателя нагружаемого генератора при одновременном уменьшении момента первичного двигателя разгружаемого генератора.
Регулируют реактивную мощность генератора, работающего параллельно с сетью, изменением тока возбуждения. При нормальном возбуждении генератор работает при активном токе статора, cosφ = 1. С увеличением тока возбуждения растет ток статора за счет увеличения реактивной составляющей. Ток генератора становится отстающим, реактивная мощность отдается генератором в сеть. Коэффициент мощности генератора в этом случае с ростом тока возбуждения уменьшается.
Если уменьшать ток нормально возбужденного генератора, то ток статора будет также увеличиваться за счет роста опережающей реактивной составляющей. В этом случае генератор будет потреблять реактивную мощность из сети, работая с опережающим током при cosφ < 1. Уменьшать ток возбуждения можно до определенной величины, когда максимальная электромагнитная мощность генератора будет равна мощности первичного двигателя. При меньшем токе возбуждения параллельная работа невозможна.
В системе двух параллельно работающих генераторов переводят реактивную мощность увеличением тока возбуждения нагружаемого генератора при одновременном уменьшении тока возбуждения разгружаемого генератора. Изменяя ток возбуждения, можно регулировать коэффициент мощности параллельно работающих синхронных генераторов. Потерн мощности в системе параллельно работающих генераторов будут наименьшими, если их коэффициенты мощности равны.
