Условия синхронизации синхронных генераторов: Синхронизация генераторов | Yanmar Russia

Синхронизация генераторов | Yanmar Russia

Небольшие электростанции оснащаются несколькими синхронными генераторами с параллельным подключением к сети переменного тока. Для осуществления бесперебойной подачи электричества на объекты необходимо обеспечить своевременное и плавное включение в работу каждой генераторной установки.

Что такое синхронизация генераторов

Синхронизация генераторов — последовательность мер по достижению равенства значений энергетических потенциалов дизельных электрогенераторов между собой и системой электроснабжения для их безопасного включения в работу.

На этапе, предшествующем синхронизации, выравнивают скорость вращения ротора каждого отдельного дизель генератора до общего значения. После чего применяют ряд действий по включению каждой установки в общую сеть.

Условия синхронизации генератора с электросетью:

• равномерность смены фаз;
• тождество значений напряжения и частоты;
• идентичность фаз векторов напряжения.

Операции по синхронизации генераторов производятся вручную квалифицированным персоналом и при помощи автоматики.

Способы синхронизации

Методы синхронизации генераторов призваны предотвратить возникновение нештатных ситуаций и выход из строя оборудования.

Существует три способа настройки электро генераторов на параллельную работу:

1. Включение машины в сеть в момент совпадения фаз – для достижения равенства напряжения и частот генератора с сетью.
2. Замыкание обмотки возбуждения генератора на равных частотах; затем включение с последующим возбуждением (метод самосинхронизации).
3. Включение при близких значениях напряжения и частоты (синхронизация через индуктивное сопротивление).

Последняя схема применяется для синхронизации дизель генераторов и в автономных структурах энергоснабжения.

Действия по включению методом индуктивного сопротивления:

1. Вращение ротора генератора, возбуждение обмотки.
2. Достижение близких к равенству значений.
3. Подключение на шину.

Установление связи генератора с электросетью приводит к возникновению сопротивления, что в результате означает достижение синхронизации. Метод считается грубым из-за сопутствующих процессу толчков и колебаний. Приемлем, если мощность агрегата значительно ниже общей мощности станций централизованного электроснабжения.

Каждый из перечисленных способов имеет свои достоинства и недостатки. Окончательный выбор зависит от таких параметров, как вид, назначение генератора, его мощность, нормы напряжения и частоты в сети. В большинстве современных станций задачу по синхронизации генераторов выполняют автосинхронизаторы.

Включение на параллельную работу синхронных генераторов

В отличие от генераторов постоянного тока синхронные генераторы параллельно могут работать лишь при одинаковых угловых скоростях их роторов, т. е. при синхронном вращении. Выполнение операций по включению на параллельную работу синхронных генераторов называется синхронизацией.

На судах применяются три метода синхронизации синхронных генераторов: точная синхронизация, самосинхронизация и грубая синхронизация. Рассмотрим эти методы подробно.

Точная синхронизация. Для включения на параллельную работу двух синхронных генераторов или генератора с сетью методом точной синхронизации необходимы следующие условия:
1) равенство э. д. с. включаемого генератора и напряжения сети:
2) равенство частот генератора и сети;
3) нахождение в противофазе векторов э. д. с. генератора Ег и напряжения сети Uc в момент включения;
4) одинаковый порядок следования фаз генератора и сети.

Рис. 1. Внешние характеристики параллельно работающих генераторов постоянного тока.

Выполнение первого условия осуществляется регулированием тока возбуждения включаемого генератора и проверяется по вольтметру.

Неравенство э. д. с. генератора и напряжения сети вызывает появление разностной э. д. с., создающей в цепи статоров подключаемого и работающих генераторов ток, который ввиду индуктивного характера сопротивлений обмоток генераторов отстает от А£^ на 90°. Таким образом, ток является практически индуктивным для генератора с большей э. д. с. и, создавая размагничивающую реакцию статора, уменьшает его э. д. с. Для генераторов с меньшей э. д. с. этот ток является емкостным и, создавая намагничивающую реакцию статора, увеличивает их э. д. с. и напряжение Uc. Ток, вызванный разностью напряжений, называется уравнительным. Его реактивный характер является причиной того, что он не создает дополнительных нагрузок на первичные двигатели. Однако большие по величине уравнительные токи могут вызвать опасные динамические усилия в обмотках генераторов и их перегрев. Поэтому на практике не допускается разность напряжений, превышающая 6—8% номинального напряжения.

Выполнение второго и третьего условий синхронизации осуществляется регулированием угловой скорости первичного двигателя подключаемого генератора путем изменения подачи рабочего тела в двигатель.

Известно, что положение ротора синхронного генератора в каждый момент времени может быть определено вектором э. , ток биения будет создавать периодически меняющуюся активную нагрузку (биения) на подключаемый и работающие генераторы и их приводные двигатели. В результате этого подключаемый генератор в синхронизм не войдет, а работающие генераторы из синхронизма

выпадут. Потребители электроэнергии могут отключиться от ГРЩ из-за недопустимого провала напряжения. Поэтому уравнивание частот является одной из наиболее ответственных операций синхронизации и требует соответствующей квалификации и навыка обслуживающего персонала.

При синхронизации контроль разности частот осуществляется с помощью ламповых и стрелочных синхроноскопов. В настоящее время на судах наибольшее распространение получили стрелочные синхроноскопы, представляющие собой сельсин с трехфазной обмоткой на статоре и однофазной — на роторе. Через добавочные сопротивления ДС трехфазная обмотка присоединяется к подключаемому генератору, а однофазная — к работающему (к шинам ГРЩ). Взаимодействие магнитных полей обмоток вызывает вращение ротора и стрелки сельсина с угловой скоростью, пропорциональной разности частот, причем вращение в направлении «Быстро» указывает на то, что частота подключаемого генератора выше частоты сети и требуется воздействие на серводвигатель с целью уменьшения подачи топлива (или пара) в первичный двигатель. При медленном вращении в момент подхода стрелки к нулевой отметке следует включить автомат А.

Выполнение четвертого условия синхронизации проверяется только после монтажа установки.

Точная синхронизация представляет собой сложный и длительный процесс, который в аварийных ситуациях может вызвать увеличение перерыва в подаче энергии потребителям.

Допущенные при включении на параллельную работу синхронных генераторов ошибки, как было показано выше, могут привести к тяжелым последствиям. Поэтому в настоящее время существует ряд схем, позволяющих автоматизировать процесс точной синхронизации.

Рис. 3. Схема включения стрелочного синхроноскопа.

Самосинхронизация. Способ самосинхронизации является более простым, исключает возможность несинхронных включений и требует меньше времени для осуществления. Он заключается в том, что невозбужденный синхронный генератор разгоняется первичным двигателем до угловой скорости, на 2—3% отличающейся от синхронной. При этом статор генератора подключается к сети, а обмотка возбуждения — к источнику постоянного тока (возбудителю). До подачи напряжения обмотка возбуждения замкнута на сопротивление во избежание перенапряжений, опасных для витко-вой изоляции.

Генератор втягивается в синхронизм под действием реактивного, асинхронного и синхронного моментов, возникающих в генераторе. Реактивный момент возникает в генераторах с явно-полюсным ротором, который увлекается вращающимся полем статора. Включенный в сеть невозбужденный синхронный генератор представляет собой асинхронную машину со скольжением, уменьшающимся под действием асинхронного момента. Если скорость вращения синхронизируемого генератора больше скорости работающих генераторов, то он оказывается в режиме асинхронного генератора и развивает момент, затормаживающий первичный двигатель до синхронной скорости генератора. Если угловая скорость синхронизируемого генератора меньше угловой скорости работающих генераторов, то он работает в режиме асинхронного двигателя и развивает вращающий момент, ускоряющий первичный двигатель до синхронной скорости. По мере уменьшения скольжения уменьшается и асинхронный момент. В этих условиях (если возбуждение уже включено) основным синхронизирующим моментом становится синхронный момент генератора.

Включение невозбужденного синхронного генератора происходит аналогично включению асинхронного короткозамкнутого двигателя и также сопровождается бросками тока статора, равными (5—7)/ном и значительными провалами напряжения в сети. Однако броски тока и провалы напряжения восстанавливаются в течение первой секунды и поэтому не нарушают синхронизации и не оказывают значительного вредного воздействия на работу электроэнергетической системы.

В настоящее время разработан ряд схем самосинхронизации, основанных на применении реле разности частот и обеспечивающих различную степень автоматизации процесса. Однако невозможность синхронизации генератора, работающего под нагрузкой, а также указанные выше недостатки ограничивают применение метода самосинхронизации.

Грубая синхронизация. Грубой синхронизацией называется включение синхронного генератора на параллельную работу без соблюдения условий точной синхронизации, т. е. допускается разность частот синхронизируемых генераторов до 3—4% и практически любое несовпадение фаз и различие напряжений. Поэтому такое включение всегда сопровождается «толчком тока и провалом напряжения. Чтобы уменьшить их, включение производят через реактор, который после синхронизации шунтируется или отключается.

Одна из схем грубой синхронизации представлена на рис. 4. После пуска первичного двигателя, достижения им номинальной скорости вращения и готовности к приему нагрузки замыкается контакт КР1 (или КР2) контактора реактора, включая синхронизируемый генератор на шины ГРЩ через реактор Р.

Рис. 4. Схема грубой синхрониза ции синхронных генераторов.

В зависимости от характера выполняемых операций все три вида синхронизации подразделяются на ручную, полуавтоматическую и автоматическую. При ручной синхронизации все операции по выполнению условий синхронизации и включению генератора на шины ГРЩ выполняются обслуживающим персоналом вручную. Полуавтоматическая синхронизация предусматривает такой процесс, в котором оператор подготавливает условия для включения генератора на параллельную работу, а элементы схемы (реле и др. ) улавливают момент и производят включение генератора на шины. При автоматической синхронизации подгонка частоты, включение генератора и распределение нагрузки выполняется автоматически без непосредственного вмешательства оператора.

Синхронизация судовых синхронных генераторов Константинов В.Н.

Артикул: 00-00007056

в желания В наличии

Автор: Константинов В. Н.

Место издания: Ленинград

Год: 1978

Формат: 60×90/16 (~145х215 мм)

Переплет: Твердая обложка

Страниц: 216

С этим товаром покупают

В книге излагаются основные положения теории и расчета синхронизации судовых синхронных генераторов. При этом особое внимание уделяется исследованию условий синхронизации, инженерным методам расчета и оценке влияния различных факторов при включении генераторов на параллельную работу.
Книга рассчитана на специалистов, занимающихся проектированием и эксплуатацией ЭЭУ, а также будет полезна преподавателям, аспирантам и студентам старших курсов соответствующих вузов.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Предисловие
Условные обозначения
Глава I. УСЛОВИЯ СИНХРОНИЗАЦИИ СИНХРОННЫХ ГЕНЕРАТОРОВ
§ 1. Идеальные условия синхронизации
§ 2. Отступления от идеальных условий синхронизации
§ 3. Методы синхронизации
§ 4. Переходные процессы при синхронизации и методы их исследования
§ 5. Действие переходных токов, моментов и изменения напряжений
Глава II. ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ СИНХРОННЫХ МАШИН СОИЗМЕРИМОЙ МОЩНОСТИ ПРИ СИНХРОНИЗАЦИИ
§ 6. Общие сведения
§ 7. Исследование синхронизации методом вращающихся магнитных полей в непреобразованной системе координатных осей
§ 8. Дифференциальные уравнения синхронной машины
§ 9. Уравнения потокосцеплений синхронной машины
§ 10. Токи в контурах синхронно и асинхронно вращающихся синхронных машин
§ 11. Уравнения системы синхронно и асинхронно вращающихся синхронных машин
§ 12. Решение системы уравнений, описывающей процессы в синхронно и асинхронно вращающихся синхронных машинах
§ 13. Исследование синхронизации методом преобразования координат
§ 14. Преобразование координатных осей синхронных машин при S=0
§ 15. Операторные уравнения токов контуров синхронизируемых машин при S=0
§ 16. Преобразование координатных осей синхронных машин при S=0
§ 17. Операторные уравнения для токов контуров синхронизируемых машин при S=0
§ 18. Электромагнитные моменты вращения синхронных машин при их самосинхронизации
Глава III. ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ПЕРЕХОДНЫЕ ПРОЦЕССЫ В СИНХРОННОЙ МАШИНЕ ПРИ СИНХРОНИЗАЦИИ ЕЕ С СЕТЬЮ
§ 19. Исходные уравнения синхронной машины
§ 20. Операторные уравнения токов в контурах статора и ротора синхронной машины
§ 21. Токи в контурах синхронной машины при подключении ее к сети в невозбужденном состоянии
§ 22. Токи в контурах синхронной машины при подключении ее к сети в возбужденном состоянии
§ 23. Электромагнитные моменты вращения, возникающие при включении в сеть синхронной машины без возбуждения (при самосинхронизации)
§ 24. Электромагнитные моменты вращения, возникающие при включении в сеть возбужденной синхронной машины
§ 25. Сравнение электромагнитных моментов вращения, возникающих при синхронизации
Глава IV. УСТОЙЧИВОСТЬ СИНХРОНИЗАЦИИ СИНХРОННЫХ ГЕНЕРАТОРОВ
§ 26. Условия устойчивой синхронизации
§ 27. Методы исследования устойчивости синхронизации
§ 28. Устойчивость синхронизации генератора с сетью бесконечной мощности
§ 29. Определение устойчивости синхронизации с учетом изменения полной энергии системы
§ 30. Определение устойчивости синхронизации с помощью потенциальных функций
§ 31. Область благоприятных условий для самосинхронизации
§ 32. Определение устойчивости синхронизации с помощью построения фазового портрета
Глава V. ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ ПРИ СИНХРОНИЗАЦИИ МЕТОДАМИ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ
§ 33. Общие сведения
§ 34. Уравнения синхронной машины
§ 35. Уравнения системы регулирования напряжения
§ 36. Уравнения систем автоматического регулирования частоты вращения первичных двигателей
§ 37. Уравнения активно-индуктивной нагрузки
§ 38. Уравнения асинхронной нагрузки
§ 39. Функциональное преобразование переменных при воспроизведении режимов синхронизации
§ 40. Функциональное преобразование координат синхронизируемых генераторов
§ 41. Структурные схемы моделирования синхронизации генераторов
§ 42. Математическое моделирование устройств распределения активной и реактивной нагрузок, действующих после синхронизации
Глаза VI. ВЛИЯНИЕ РАЗЛИЧНЫХ ФАКТОРОВ НА ПРОЦЕСС СИНХРОНИЗАЦИИ
§ 43. Общие сведения
§ 44. Влияние угла включения
§ 45. Влияние величины и знака скольжения
§ 46. Влияние соотношения нагрузок
§ 47. Влияние соотношения мощностей
§ 48. Влияние набросов нагрузки
§ 49. Влияние повышения частоты ЭЭУ
Глава VII. УПРОЩЕННЫЕ МЕТОДЫ ОЦЕНКИ ВОЗМУЩЕНИЙ ПРИ СИНХРОНИЗАЦИИ
§ 50. Общие сведения
§ 51. Точная синхронизация
§ 52. Грубая синхронизация
§ 53. Расчет токоограничивающих сопротивлений
§ 54. Расчет самосинхронизации
Заключение
Указатель литературы

Параллельная работа синхронных генераторов

Рис. 1. Кривые зависимости тока возбуждения от нагрузки синхронного генератора

Схема подключения синхронного генератора к электрической сети на параллельную работу с другими генераторами показана на рис. 2.

Рассмотрим кратко условия и процесс подключения синхронного генератора к сети на параллельную работу.

Включая генератор для параллельной работы с другими генераторами, необходимо принять меры, исключающие возможность возникновения больших толчков тока и ударных электромагнитных сил, способных вызвать повреждение генератора или нарушение работы электрической сети, в которую включается генератор.

Рис. 2. Схема подключения синхронного генератора к сети на параллельную работу:
а — векторная диаграмма напряжений, б — схема включения ламп синхроноскопа «на погасание», в — схема включения ламп синхроноскопа «на вращение света», г — кривые напряжений сети и генератора при синхронизации

Для возможности параллельной работы необходимо равенство напряжений включаемого генератора UT и сети Uc или уже работающего генератора UT. р; напряжения UT и Uc должны быть в фазе. Равенство напряжений генератора и сети достигается регулированием скорости вращения включаемого генератора путем воздействия на регулятор скорости первичного двигателя или изменения величины тока возбуждения генератора.

Частота включаемого генератора должна быть равна частоте сети. Чередование фаз генератора и сети должно быть одинаково.

Кроме того, необходимо, чтобы проверяемые вольтметровым переключателем ВП напряжения генератора и сети, взятые между любыми двумя проводами, были равны по величине и противоположны по фазе. Противоположность фаз напряжений генератора и сети между всеми тремя парами проводов возможна только при одинаковом порядке чередования фаз сети и генератора.

При точном соблюдении указанных условий векторы напряжений (рис. 2, а) генератора и сети совпадут, разности напряжений будут равны нулю и не будет толчков тойа при включении генератора в сеть.

Несоблюдение условий синхронизации может привести к возникновению между генератором и сетью крайне нежелательных и, при известных условиях, опасных для обмоток генератора уравнительных токов.

Для синхронизации генераторов применяют специальные приборы-синхроноскопы, наиболее простыми из которых являются ламповые. Лампы синхроноскопа могут быть подключены по схеме «на погасание» или на «вращение света».

Синхронизируя генератор с сетью по схемам, показанным на рис. 2, бив, включают параллельно одной из ламп нулевой вольтметр, конструкция которого характерна тем, что начальные деления его шкалы более удалены друг от друга («растянуты»), чем остальные, чтобы даже при малой разности напряжений отклонения стрелки прибора были значительными. Генератор подключают к сети тогда, когда стрелка вольтметра стоит на нуле шкалы прибора *. Если до начала синхронизации лампы схемы будут загораться и гаснуть, это укажет на неодинаковую последовательность чередования фаз генератора и сети. В таком случае, чтобы при синхронизации генераторов добиться правильной работы схемы, следует поменять местами любые два провода, идущие к рубильнику от сети или от генератора.

При рассмотрении способов и схем синхронизации целесообразно кратко ознакомиться с процессом наступления момента синхронизации. Для такого ознакомления удобнее всего воспользоваться приведенным на рис. 2, г. графиком напряжений сети и генератора. В процессе синхронизации из-за некоторого несовпадения частот эти напряжения периодически оказываются близкими то к положению совпадения фаз, то к положению противоположности фаз. Фазы совпадают, когда напряжения действуют согласно, и противоположны, когда напряжения действуют встречно. Это приводит к тому, что все лампы схемы, приведенной на рис. 2, б, периодически то ярко светятся, то гаснут, а одна из ламп схемы, показанной на рис. 2, в, гаснет в то время, как остальные две лампы этой схемы светятся ярко. Таким образом, с помощью ламп, включенных по схеме, приведенной на рис. 2, б или в, определяют с необходимой точностью момент совпадения частот генератора и сети по фазе, равенство частот и порядок чередования фаз.

Включение генераторов на параллельную работу

Генератор постоянного тока включается на параллельную работу с другим уже работающим генератором в следующем порядке:

1) подключаемый генератор пускают в ход в соответствии с предписаниями;
2) напряжение подключаемого генератора доводят до величины на 2—3 в большей, чем напряжение на шинах распределительного щита;
3) включают автомат подключаемого генератора;
4) одновременным вращением маховиков регуляторов возбуждения обоих генераторов добиваются равномерного распределения нагрузок между двумя генераторами, при этом необходимо следить по вольтметру, чтобы напряжение на шинах главного распределительного щита оставалось без изменения.

В дальнейшем во время работы генераторов необходимо следить за постоянством напряжения на шинах и за равномерным распределением нагрузки между генераторами.

При включении синхронного генератора на параллельную работу с другим уже работающим генератором способом ручной точной синхронизации необходимо:

1) подключаемый генератор пустить в ход в соответствии с предписаниями;
2) рукоятки переключателей измерительных приборов и приборов синхронизации установить в нужное положение;
3) довести частоту включаемого генератора путем повышения скорости вращения его первичного двигателя до частоты работающего генератора;
4) довести напряжение включаемого генератора до напряжения работающего;
5) при совпадении фаз обоих генераторов включить автомат подключаемого генератора;
6) перевести часть нагрузки работающего генератора на подключаемый воздействием на регуляторы оборотов первичных двигателей;
7) убедиться в отсутствии искрения под щетками у возбудителя и в исправной работе подшипников.

Совпадение фаз генераторов проверяется с помощью синхроноскопа или по лампам синхронизации.

Если пользуются синхроноскопом, то следует добиться медленного вращения стрелки, в момент нахождения стрелки в положении, соответствующем синхронизации включается автомат генератора, после чего синхроноскоп отключают.

При использовании ламп синхронизации (по схеме на «темное» включение) надо достигнуть того, чтобы свечение ламп было кратко-временным и следовало через наиболее длительные промежутки времени, при потухании ламп автомат генератора включают и затем отключают лампы синхронизации.

При включении на параллельную работу методом самосинхронизации все необходимые операции производятся следующим образом:

1) подключаемый генератор пускается в ход в соответствии с предписаниями;
2) рукоятки переключателей измерительных приборов устанавливаются в нужное положение;
3) у подключаемого генератора на холостом ходу скорость вращения поднимается до величины, близкой к номинальной;
4) регулятор возбуждения возбудителя устанавливается в положение, обеспечивающее самовозбуждение возбудителя, и поднятие напряжения генератора на холостом ходу до величины, равной рабочему напряжению на шинах щита;
5) установить переключатель регулятора напряжения генератора в положение «Автоматическое регулирование»;
6) добиться разности частот сети и подключаемого генератора не более 1—2 гц (для быстрого перевода оборотов в частоту пользоваться таблицей). Увеличение скорости вращения подключаемого генератора при подходе к синхронной скорости вращения производить плавно и медленно;
7) при достижении указанной разницы частот включить автомат генератора и вслед за этим рубильник гашения поля, т. е. включить возбуждение. Категорически запрещается включать возбуждение раньше подключения генератора к шинам.

Как правило, синхронизация генераторов (независимо от метода) должна производиться при включенных автоматических регуляторах напряжения, однако при необходимости синхронизация может производиться и при отключенных автоматических регуляторах.
После включения генератора переменного тока на параллельную работу установочные реостаты регуляторов напряжения всех генераторов должны находиться в одинаковом положении.

Если возникает необходимость изменить напряжение на шинах, желательно передвинуть на одинаковое число делений установочные реостаты всех генераторов.

Такая регулировка может быть произведена сначала на одном генераторе, а затем последовательно на всех остальных параллельно работающих.

Автоматизация включения генераторов на параллельную работу

6.5.
Автоматизация включения генераторов на параллельную работу

Процесс включения синхронного генератора,
на параллельную работу с другими генераторами называется синхронизацией. Существует
два способа синхронизации: точная и самосинхронизация.

При самосинхронизации  невозбужденный
генератор с замкну­той на сопротивление обмоткой возбуждения приводится во
враще­ние со скоростью, близкой к синхронной, и затем включается на напряжение
сети. Сразу после подключения  генератора к сети на его ротор будут действовать
асинхронный и реактивный моменты. Асинхронный момент уменьшает скольжение
машины и, действуя вместе с реактивным моментом, может ввести машину в
синхронизм. Одна ко время вхождения в синхронизм может быть довольно длительным
поэтому, чтобы ускорить процесс синхронизации, сразу после подключения
генератора к сети подается   питание на обмотку возбуждения. Основной
недостаток метода самосинхронизации — большие колебания напряжения и тока,
которые сопровождают процесс вхождения генераторов в синхронизм. Кроме того,
подключение синхронных генераторов с вращающимся выпрямителем к сети при с отсутствии
возбуждения сопровождается значительным перенапряжением на обмотке возбуждения,
в результате чего выпрямители могут выйти из строя.

Число
периодов качания ротора генератора при синхронизации, а следовательно, и число
всплесков тока и напряжения будут тем меньше, чем ближе скорость генератора к
синхронной. Отклонение скорости от синхронной определяется точностью системы
стабили­зации частоты и обычно не превышает 1—2 %.

Если в
момент включения генератора на параллельную работу угол между его напряжением и
напряжением сети равен нулю (δ₁₂ = 0) и необходимо закончить
синхронизацию, когда δ₁₂ ≤ п/2, то скольжение генератора

где ω — угловая скорость
генератора; S — номинальная мощность генерато­ра; I — момент инерции ротора генератора и его привода.

Метод
самосинхронизации применяется для включения на параллельную работу генераторов
небольшой мощности.

Методы
точной синхронизации могут обеспечивать включение генераторов на параллельную
работу без бросков тока и напряже­ния. Суть этих методов заключается в том, что
генератор включает­ся на параллельную работу с сетью в момент, когда частота
генера­тора f_г равна частоте сети f_с, напряжение генератора U_г и сети U_{cодинаковы
и угол между векторами UГ и Uс равен
нулю (δ12 = 0). Поскольку эти условия выполняются не абсолютно
точно, то при подключении генератора возникает уравнительный ток, вызываю­щий-
колебания активной и реактивной мощностей в системе. Мак­симальное значение
уравнительного тока iyp определяется сверх­переходными
сопротивлениями  сети   Х«dс,   генератора Х«dг и   значе­нием   угла δ12.  Если}

то

                                                          (6.31)

Из
выражения (6.31) следует, что если момент включения выбран правильно (δ₁₂
= 0), то уравнительный ток равен нулю. Максималь­ного значения  уравнительный
ток достигнет при δ₁₂ == 180°. В этом случае он может даже превысить
ударный ток короткого замыкания, создав значительный ударный момент на валу
ППЧВ.

Если
генератор включается при неравенстве частот (U_r = U_c, f_г ≠ f_с, δ₁₂ = 0), то
при f_г > f_с ротор генератора начнет опережать ротор эквивалентного генератора
сети. При δ₁₂ > 0 генератор при­мет на себя активную нагрузку,
вследствие чего его ротор начнет тормозиться. Чем больше разность частот, тем
больше угол б₁₂. При значительном расхождении частот ротор
генератора может сразу не войти в синхронизм, а несколько раз повернуться на
360 ° в асинхронном режиме. Этот процесс сопровождается значительными скачками
уравнительного тока и мощности.

Рис. 6.13.
Принципиальная электрическая схема    пассивного    синхронизатора

Условия,
необходимые для включения генератора на параллель­ную работу, контролируют с
помощью синхронизаторов. Различа­ют пассивные и активные синхронизаторы.
Пассивные состоят из устройства для определения момента синхронизма (δ₁₂
= 0). При достаточно высокой точности регуляторов напряжения и частоты, когда
разность частот генератора и сети невелика (4—6 Гц), а на­пряжения одинаковы в
момент, когда угол между векторами одно­именных фаз близок к нулю, устройство
подает сигнал в систему уп­равления на включение генератора на параллельную
работу. Ак­тивные синхронизаторы состоят из устройства для определения мо­мента
синхронизма и уравнителей, воздействующих на регулирую­щие органы подключаемого
генератора. Когда регулируемые пара­метры соответствуют заданным значениям,
генератор автоматически включается в сеть.

Принцип
действия устройства определения момента синхрониз­ма основан на методе биений,
т. е. на изменении так называемого напряжения скольжения, значение которого
получают, подсоединяя измерительное устройство к одноименным фазам генератора и
сети.

В
пассивном синхронизаторе (рис. 6.1.3) между точками а и б выпрямителя
напряжение

Устройство синхронного генератора переменного тока, принцип работы

Электричество – вид энергии, который можно передавать на дальние расстояния, преобразовывать в механическую, тепловую энергию и трансформировать в световое излучение. Электроэнергию получают различными способами – химическим, тепловым, механическим, фотоэлектрическим.

Наиболее распространенный способ получения электроэнергии – механический, с использованием генераторов. Именно таким образом получают практически всю электрическую энергию, используемую в бытовых и производственных целях.

Генераторы, иначе называемые «электростанциями», бывают синхронными и асинхронными, одно- и трехфазными. Рассмотрим подробнее устройство и работу трехфазного электрогенератора, который может работать параллельно с другими электрогенераторами или централизованной электрической сетью.

В конструкцию синхронных электрических генераторов входят три основные детали:

• Ротор. Вращающийся элемент. Это биполярный электромагнит постоянного тока. Обмотка ротора соединяется с блоком управления через два щеточных узла.
• Статор. Неподвижный элемент. Витки статорной обмотки равномерно расположены по окружности. В однофазных машинах присутствует одна обмотка, в трехфазных – три, которые соединяются по схемам «звезда», «треугольник» или со сдвигом друг относительно друга на 120°.
• Блок управления.

Статор и ротор изготавливают из пластин электротехнических марок стали, которые хорошо проводят магнитный поток и плохо проводят электрические вихревые токи. Синхронные генераторы, имеющие явно полюсный ротор, используются для тихоходных машин, у которых скорость вращения не превышает 1000 оборотов в минуту, например установок с гидравлическими турбинами. Синхронные электрогенераторы с не явно полюсными роторами используются для механизмов, вращающихся с высокой скоростью – 1500-3000 об/минуту. Бывают двух- и четырехполюсными.

Принцип работы синхронного электрогенератора

Основные этапы:

• При вращении ротора двигателем внутреннего сгорания начинается вращение поля электромагнита.
• В результате вращения магнитного поля в статорной обмотке появляется переменное синусоидальное напряжение – одно- или трехфазное. Значение напряжения генерируемого тока зависит от скорости вращения ротора.
• Изменение электрической нагрузки синхронного генератора меняет механическую нагрузку на валу двигателя внутреннего сгорания. В свою очередь, это изменяет скорость вращения ротора, а значит, изменения величины напряжения и частоты. Избежать таких изменений параметров генерируемого электротока позволяет блок управления, который автоматически регулирует электрические характеристики через обратную связь.

Трехфазный синхронный генератор может работать в режиме генератора или в режиме двигателя. В первом случае в СГ входящей является механическая энергия, а выходящей – электрическая. Во втором случае – входящей является электрическая энергия, а выходящей – механическая.

Разновидности синхронных генераторов

Конкретная область применения определяет, какой вид синхронного генератора купить.

Производители предлагают электрогенераторы:

• Шаговые (импульсные). Применяются для приводов, работающих в режиме старт-стоп, или для устройств постоянного режима работы с импульсным сигналом управления.
• Безредукторы. Используются в автономных системах.
• Бесконтактные. Востребованы в качестве электростанций на речных и морских судах.
• Гистерезисные. Предназначены для установки в счетчиках времени, инерционных электрических приводах, системах автоматизированного руководства.
• Индукторные. Используются для оснащения электрических установок.

Области применения синхронных трехфазных генераторов переменного тока

Важная особенность синхронного генератора – возможность синхронизации с другими подобными электрическими машинами. Это свойство позволяет использовать эти машины в промышленной энергетике и при повышении нагрузок в час пик подключать резервные агрегаты.

Трехфазные генераторы применяют на:

• тепловозах с выпрямлением переменного тока полупроводниковыми элементами и других транспортных системах;
• мощных гидро-, тепловых электростанциях, атомных станциях, передвижных электростанциях;
• гибридных автомобилях с целью совмещения тяги ДВС и мощности тяговых электродвигателей.

Синхронные трехфазные генераторы могут использоваться в качестве электромоторов с мощностью более 50 кВт. В этом режиме ротор соединяют с источником постоянного тока, а статор подключают к трехфазному кабелю.

В каких случаях необходимо купить и использовать синхронный генератор?

Синхронный генератор переменного тока выбирают в следующих случаях:

• Если предъявляются высокие требования к постоянству параметров напряжения и частоты тока.
• При высокой вероятности перегрузок в переходном режиме потребителей с реактивной мощностью.
• При вероятности перегрузок в рабочем режиме, когда к генератору подключаются потребители как с активной, так и с реактивной мощностью.

Преимущества использования синхронных генераторов

Плюсы трехфазных синхронных генераторов:

• Способность выдерживать перегрузы в электросети, превышающие в три раза номинальное значение, и короткие замыкания.
• Более высокое качество генерируемой электроэнергии, по сравнению с асинхронными генераторами. Поэтому эти электрические машины используются для работы в комплексе с дорогостоящим оборудованием.
• Наличие автоматических регуляторов напряжения, регулирующих выпрямителей, которые защищают оборудование от перегруза и коротких замыканий и способны отключать электроустановки в случае возникновения аварийных ситуаций.

Современные электрические генераторы изготавливаются в соответствии с требованиями мировых стандартов качества и безопасности.

Условия синхронизации генератора

Сверху вниз: синхроноскоп, вольтметр, частотомер. Когда две системы синхронизированы, стрелка на синхроноскопе неподвижна и направлена ​​прямо вверх. Источник: wikipedia.org Лицензия: CC BY-SA 3.0

Как было написано, синхронизация это процесс согласования скорости и частоты генератора или другого источника с работающей сетью. Турбогенератор должен иметь такое же линейное напряжение, частоту, чередование фаз, фазовый угол и форму волны, что и система, с которой он синхронизируется.Неправильная синхронизация может привести к электрическим и механическим переходным процессам, которые могут повредить генератор, трансформаторы и другие компоненты энергосистемы.

Обычно главный генератор работает со скоростью примерно:

• 3000 об/мин для систем 50 Гц для 2-полюсного генератора (или 1500 об/мин для 4-полюсного генератора),
• 1800 об/мин для систем 640 Гц -полюсный генератор (или 3600 об/мин для 2-полюсного генератора).

С выходным напряжением 24 000 вольт (т.э., 24 кВ), номинальная мощность – 1111 МВА, эффективная мощность – 1000 МВтэл, коэффициент мощности – 0,9, КПД – 99%.

Таким образом, для синхронизации необходимы следующие условия входящего генератора:

• Правильная последовательность фаз и форма сигнала. Это требование должно быть проверено во время первоначальной установки генератора или после технического обслуживания. Подключение генератора с неправильной последовательностью фаз приведет к короткому замыканию, поскольку напряжения в системе противоположны напряжениям на клеммах генератора.
• Частота почти точно равна частоте системы . Генератор доводят до примерно синхронной скорости, подавая на его вал больше механической энергии, например, открывая регулирующие клапаны на паровой турбине. Неправильное согласование частоты приводит к сильному ускорению и торможению турбины.
• Угол нулевой фазы . Фазовый угол между входным напряжением генератора и напряжением шины должен быть равен нулю.
• Напряжение на клеммах машины примерно равно напряжению в системе.
• Фазные напряжения совпадают по фазе с напряжением в системе. Напряжение на клеммах машины и фазные напряжения могут регулироваться возбудителем и должны контролироваться каждый раз, когда генератор подключается к сети.

Как видно, синхронизация согласовывает различные параметры одного генератора с другим генератором или шиной. В результате все генераторы, подключенные к сети, вращаются одинаково с одинаковой скоростью и в одной и той же последовательности фаз. Процесс синхронизации также называется параллельным подключением генераторов .

Лампы синхронизации – метод синхроноскопа

Для синхронизации генераторов доступны различные методы . Все эти методы основаны на проверке всех пяти условий, рассмотренных выше. Общие методы, используемые для синхронизации генераторов, приведены ниже.

Синхронизирующие лампы

В методе синхронизирующих ламп обычно используются три лампы, подключенные между клеммами генератора и клеммами системы.Каждый из которых рассчитан на напряжение на клеммах генератора. Индикаторы будут мигать раз раз с частотой, пропорциональной разнице между частотой генератора и частотой системы при изменении скорости генератора. Когда напряжение на генераторе противоположно напряжению в системе, лампы будут гореть ярко. С другой стороны, когда напряжение на генераторе соответствует напряжению в системе, свет будет темным. При выполнении всех условий параллельной работы лампы должны быть более или менее темными.Если лампы мигают одновременно, это указывает на то, что последовательность фаз генератора совпадает с сетью. С другой стороны, если они мерцают друг за другом, это напоминает неправильную последовательность фаз.

Метод синхроноскопа

Синхроноскоп — это устройство, которое показывает степень, в которой две системы (например, генераторы) синхронизированы друг с другом. Синхроноскоп используется для указания подходящего момента для синхронизации. Синхроскопы измеряют и отображают разность частот и фазовый угол между двумя энергосистемами.Синхроноскоп имеет круглый циферблат, на котором шарнирно закреплена стрелка, способная вращаться по часовой стрелке и против часовой стрелки. Стрелка синхроноскопа укажет «быструю» или «медленную» скорость генератора для системы. Если генератор вращается с меньшей частотой, чем сетка, стрелка синхроноскопа постоянно вращается в указанном направлении (обычно против часовой стрелки). Если генератор вращается с большей частотой, чем сетка, стрелка синхроноскопа постоянно вращается в противоположном направлении (обычно по часовой стрелке).Когда эти две величины (разность частот и фазовых углов) равны нулю (стрелка перестает вращаться), можно безопасно соединить две системы вместе. После того, как машина была синхронизирована и стала частью системы, ее можно заставить брать свою долю активной мощности путем соответствующей регулировки ее регулирующих клапанов.

Подготовка к синхронизации генератора с сетью

Подготовка к синхронизации генератора с сетью (на фото: паротурбинный генератор General Electric)

Условия

Для синхронизации генератора с сетью должны быть выполнены четыре условия :

1. Чередование фаз
2. Величина напряжения
3. Частота
4. Фазовый угол

Рисунок 1 – Синхронизация генератора с сетью

1.Последовательность фаз

Последовательность фаз ( или чередование фаз ) трех фаз генератора должна быть такой же, как последовательность фаз трех фаз электрической системы ( Сеть ) . .

Единственный случай, когда последовательность фаз может быть неправильной, — это первоначальная установка или после технического обслуживания. Есть два возможных источника проблемы .

Провода питания генератора или трансформатора могут быть заменены местами во время технического обслуживания, или провода трансформатора напряжения могут быть заменены во время технического обслуживания.

2. Величина напряжения

Величина синусоидального напряжения, создаваемого генератором, должна быть равна величине синусоидального напряжения в сети.

Если все остальные условия соблюдены , но два напряжения не совпадают , то есть существует разность напряжений, замыкание выходного выключателя генератора переменного тока вызовет потенциально большой расход МВАР .

Напомним, что до того, как генератор будет синхронизирован с сетью, ток не течет, реакция якоря отсутствует, поэтому внутреннее напряжение генератора совпадает с напряжением на клеммах генератора.

Если напряжение генератора выше напряжения сети , это означает, что внутреннее напряжение генератора выше напряжения сети. Когда он подключен к сети, генератор будет перевозбуждён и выдаст МВАР.

Если напряжение генератора меньше напряжения сети , это означает, что внутреннее напряжение генератора ниже напряжения сети. Когда он подключен к сети, генератор будет недовозбужден и будет поглощать МВАР.

3. Частота

Частота синусоидального напряжения, вырабатываемого генератором , должна быть равна частоте синусоидального напряжения, вырабатываемого сетью.

Рисунок 2. Генератор работает медленнее, чем сеть

На рисунке 2 выше генератор работает медленнее, чем сеть.

Синхроноскоп будет быстро вращаться против часовой стрелки. Если автоматический выключатель генератора будет случайно замкнут, генератор не будет синхронизироваться с внешней электрической системой.Он будет вести себя как двигатель, и сеть попытается разогнать его до нужной скорости.

При этом ротор и статор будут скользить по полюсам и повредить ( возможно уничтожить ) генератор, как описано ранее. Та же проблема возникла бы, если бы генератор был быстрее сети.

Сеть попытается замедлить ее, что снова приведет к проскальзыванию полюсов.

Рисунок 3. Генератор на той же скорости, что и сеть, но не в фазе

На рисунке 3 показано условие, при котором генератор и сеть имеют совпадающую скорость .Верхние точки и пересечения нуля синусоидальных напряжений происходят с одинаковой скоростью.

Однако, если вы заметили, что в 2 с сеткой и между ними существует фазовый угол. Это будет выглядеть как невращающийся синхроноскоп ( генератор и сетка на одной частоте ), где указатель застрянет примерно на 9:00 часов ( генератор отстает от сетки ).

Если бы выключатель генератора был замкнут в это время, сеть включила бы генератор.

Однако это снова вызовет бросок большого тока в генератор и высокие нагрузки на ротор/статор с последующим повреждением генератора. Если бы генератор руководил сетью, он попытался бы немедленно передать энергию в сеть с той же разрушительной силой, как упоминалось.

Следовательно, генератор должен быть доведен до точки, в которой форма сигнала напряжения сети точно соответствует тому, что он производит.

4. Фазовый угол

Как упоминалось ранее, фазовый угол между напряжением, вырабатываемым генератором, и напряжением, вырабатываемым сетью , должен быть равен нулю .

Фазовый угол (от 0 до 360°) можно легко определить, сравнив одновременное появление пиков или пересечений нуля синусоидальных сигналов.

Если выключатель генератора замкнут, когда они точно совпадают, соединение будет гладким и бесшовным .

В этом случае ( Рис. 4 ниже ) стрелка на синхроноскопе будет показывать 12:00.

Наихудший случай возникает , если генератор находится точно в противофазе , с фазовым углом 180° и синхроноскопом, указывающим на 6:00 часов.

Рисунок 4 – Генератор в фазе с сетью

Синхронизация генераторов с шиной (ВИДЕО)

Не могу посмотреть это видео? Нажмите здесь, чтобы посмотреть его на Youtube.

Ресурс: Основы науки и реактора – Группа технического обучения CNSC по электротехнике

Требования к синхронизации генераторов – Мой электрический дневник

Как синхронизировать генераторы?, Как управлять двумя или более генераторами параллельно?, Что требуется ли успешная работа двух или более генераторов параллельно?

Что такое генератор?

Генератор представляет собой устройство, которое использует энергию движения и преобразует ее в электроэнергию по электромагнитному принципу работы. Генераторы производят электроэнергию, используя движущую силу из нескольких источников, включая: дизельные двигатели, паровые турбины, гидроэнергию, энергия ветра, энергия газа и другие, а генератор, вырабатывающий переменный ток (AC), называется генератором переменного тока (генератором переменного тока).

Генераторы имеют различную мощность (кВА или кВт), но иногда одного работающего генератора недостаточно для резервирования нагрузки. Мы можем эксплуатировать два или более генераторов параллельно, чтобы получить большую общую электрическую мощность .

Параллельная работа более чем 1 генератора с целью получения мощности, равной общей мощности генераторов, обычно называемая синхронизацией генераторов параллельно, означает одновременное и параллельное функционирование более одного генератора для получения мощности, равной количество мощности этих генераторов с указанными условиями.

Пример:

Если общая нагрузка составляет 800 кВт, а генератор имеет мощность 500 кВт, то две единицы, если мы работаем только с 1 единицей, не смогут резервировать нагрузки, поэтому способ, которым мы можем сделать, чтобы привести в действие два блока генератора одновременно, так что мощность генераторов равна сумме мощности от каждого генератора. он будет производить мощность 1000 кВт. (500 кВт + 500 кВт).

Поскольку два генератора генерируют мощность 1000 кВт, нагрузка в 800 кВт может быть резервирована двумя генераторами.

Как синхронизировать два или более генераторов параллельно?

Требования для успешной синхронизации генераторов

Для успешной работы двух или более генераторов требуется несколько условий.
Требования для работы генератора параллельно или синхронно «Синхронный генератор» следующие:

1. Величина напряжения
2. Чередование фаз
3. Частота
4. Фазовый угол

Поскольку два генератора приводятся в действие двумя разными приводами, скорость (об/мин) каждого генератора должны иметь разницу. Разница может вызвать небольшие различия в фазовом угле, различия в фазовом угле вызовут различия в коэффициенте мощности вверх и вниз. различия
Коэффициент мощности может повлиять на параллельную работу генераторов.

Генераторы с меньшим коэффициентом мощности будут работать с более высокими нагрузками, в то время как генераторы с более высоким коэффициентом мощности будут работать с меньшими нагрузками.
Если разница в коэффициенте мощности все еще находится в пределах нормы, это не имеет особого значения, но если разница в мощности, которую несет один генератор, превышает максимальную мощность генератора, то генератор не сможет выдержать нагрузки, тогда в идеале Генераторы, которые должны быть подключены параллельно, должны иметь То же напряжение, что и , и коэффициент мощности.

Каждый синхронный генератор, как правило, оснащен «набором снижения». Комплект Droop предназначен для регулирования коэффициента мощности в зависимости от величины тока, нагруженного генератором, что позволяет регулировать распределение нагрузки на каждом генераторе.

Генераторы генерируют три разные последовательности фаз, известные нам как фазы [R, S, T]. Для параллельной работы двух или более генераторов каждый генератор должен иметь одинаковую последовательность фаз .

Для проверки последовательности фаз. Тестовый инструмент, который мы можем использовать, называется «Проверить индикаторы фаз».Но если «Проверка индикаторов фаз» недоступна, он может использовать трехфазный двигатель, если направление вращения электродвигателя отличается, это означает, что последовательность фаз между генераторами различна и должна быть согласована.

Генератор Частоты, которые обычно используются в промышленности, составляют 50 Гц или 60 Гц. Частота связана со скоростью вращения (об/мин). Во время работы два генератора, безусловно, имеют разную частоту.

Если Генераторы имеют точную Одинаковую частоту , синхронизация невозможна из-за неподходящего фазового угла, тогда одну из частот необходимо уменьшить или увеличить, чтобы получить правильный фазовый угол.

Для определения разности фаз между двумя генераторами используется Синхроноскоп , Синхроноскоп имеет два световых индикатора. Если оба индикатора горят, это указывает на то, что фазовый угол между генераторами все еще разный, а если оба индикатора полностью выключены, это указывает на то, что фазовый угол между генераторами одинаков и может быть запараллелен.

Имея Один и тот же фазовый угол можно интерпретировать так, что обе фазы каждого генератора имеют фазовые углы, равные 0 градусов.но невозможно иметь совпадающие углы, хотя видно из параметров, имеет одинаковую частоту.

Таким образом, для синхронизации генераторов по-прежнему допускается максимальная разница углов в 10 градусов. С максимальной разницей углов 10 градусов.

После выполнения нескольких вышеперечисленных условий Генераторы могут быть успешно синхронизированы.

Мой электрический дневник

(PDF) Синхронизация синхронного генератора и асинхронного генератора для обеспечения стабильности напряжения и частоты с использованием STATCOM

Таблица 1 Рабочие параметры системы в период моделирования

Таблица 2. Баланс активной и реактивной мощности между

производством и потреблением

6. ЛИТЕРАТУРА

[1]И.Тамракар, Л.Б.Шилпаркар, Б.Г.Фернандес и Р.Нельсен.

«Управление напряжением и частотой синхронного генератора

и асинхронного генератора с

СТАТКОМ в микрогидросхеме»: ИЭТ, Ген., Трансм,

Распределение, Том 1, № 5, сентябрь 2005 г. [2] Аль-Бахарани, А.Х. и Малик, Н.Х.: «Анализ установившегося состояния

и рабочие характеристики трехфазного асинхронного генератора

с самовозбуждением и одним конденсатором», IEEE Trans.

Energy Conversion, 1990,5,(4), PP 725-732

[3] Бхим Сингх, Гаурав Кумар Касал.: «Напряжение и частота

Контроллер для параллельно работающих изолированных асинхронных генераторов

», IEEE, Сделка, 2007, 1, (5).

[4] Хендерсон Д.С.: «Синхронный или индукционный генератор? — Выбор

для маломасштабной генерации».Возможности и достижения в

Int.power Generation, IEE Conf. март 1996 г. (публикация

№ 419) стр. 146-149.

[5] Сингх Б., Шилпаркар, Л.Б.: «Анализ нового твердотельного регулятора напряжения

для асинхронного генератора с самовозбуждением», IEE Proc

, Gener., Transm, Distrib, 1998, 145, (6) , пп. 647-655.

[6] Чакраборти С., Дас, С.П. и Бхадра, С.Н.: «Некоторые исследования

параллельной работы индукционных генераторов с самовозбуждением»., проц.

Междунар. конф. по конверсии энергии, 1994, 14, (3) , с. 497-485

[7] Сингх Б., Мурти С.С. и Гупта С.: Анализ и проектирование

электронного контроллера нагрузки для самовозбуждающегося индукционного генератора

, IEEE Transaction.Energy Conversion, 2006, 21,

(1), PP.285-293

[8] Tamrakar, I, Maik, OP: «Коррекция коэффициента мощности

Асинхронный двигатель с использованием ШИМ-преобразователя, питаемого вспомогательной обмоткой статора

», IEEE Trans.Конверсия энергии, 1994, 14, (3),

С. 426-432.

[9]Д. Джоши, К.С. Сандху и М.К. Сони. «Постоянное напряжение

Работа с постоянной частотой для самовозбуждающегося индукционного генератора

», «Транзакция IEEE по преобразованию энергии, том 21,

№. 3, стр. 625-635, сентябрь 2006 г.

[10] R.C.Bansal, «Трехфазный индукционный генератор с самовозбуждением:

Обзор» IEEE Trans. О преобразовании энергии, т. 20, вып. 2

, стр. 292-299, июнь 2005 г.

[11] Барт К. Уммелс, Уил Л. Клинг, Арно Дж. Бранд: «Влияние ветровой энергии

на выполнение обязательств по выработке тепловой энергии и отправку

». Транзакция IEEE по преобразованию энергии, том 22, № 1,

, март 2007 г.

[12] Wang.L., Yang.YF и Kuo, S.-C: «Анализ подключенного к сети

асинхронного генератора». в трехфазном сбалансированном состоянии

». проц. Межд.конф. по преобразованию энергии 2002

, стр.413-416.

[13] Мурти С.S., Jha, C.S., ghorashi, A.H., and P. S.Nagendra

Rao: «Анализ производительности подключенного к сети индукционного генератора

, приводимого в действие гидро/ветряными турбинами, включая аномалии сети

» – Proc. 24-й Международной конф. on Energy

Conversion, 1989, vol.4, PP.2045-2050

[14] Giroux, P., Sybille, G., и Le-Huy, H,: «Моделирование и моделирование

распределения STATCOM с использованием набора системных блоков Simulink Power

», Proc. IECON’01: 27-я ежегодная конф.

общества промышленной электроники IEEE, 2001 г., стр. 990-994.

[15] MatLab R@2007a

7. ПРИЛОЖЕНИЕ.

Номинальные значения и параметры синхронного генератора, асинхронного генератора

и STATCOM, используемые в моделировании

, следующие.

синхронный генератор:

16 кВА, 400 В, 50 Гц, 1500 RPM

x

D

= 1.734 PU, X

‘= 0.177 PU, x

d

«= 0 .07 PU

x

Q

= 0.861PU, x

q

«= 0,199pu, x

l

= 0,07:00

t

d

‘= 0,018 s, t

d

”= 0,0045 с, T

q

”= 0,0045 с

R

с

= 0,02 о. е., H = 6 с.

Асинхронный генератор:

4 кВт, 400 В, 50 Гц

R

с

= 0,035 о.е., л

ls

= 0.045 PU, R

R

= 0,034 R

= 0,034 R

= 0,034 PU

L

LR

= 0,045 PU, L

M

= 2,8 PU, H = 1,2 S, P = 4

Конденсатор возбуждения = 1,5 квар, 400 V

Переменные 0- 3 секунд 3 — 6 секунд 6 — 8 секунд 8-10 сек

V

SG

1.0 PU 1.0 PU 1.0 PU 1.0 PU

I

SG

0,7 PU 0,6 PU 0,7 1,0 ед.

Вт

SG

0,8 ед. 1,05

ед.

1.07 PU 1.07 PU

W

Ig

IG

0-1.03

PU

1.03-1.02 PU 1.03 PU 1.03PU

V

IG

0 1.0 PU 1.0 PU 1.0 PU

I

IG

0 1.0 PU 1.0 PU 1.0 PU

V

O

1.23 PU 1.23 PU 1.23 PU 1.23 PU

Источник

Раковины

0- 3 секунды 3 — 6 секунд 6 -8 гл. 8-10 сек

Р

СГ

+15. 1

W +8

W +12

W + 16KW

W + 16KW

Q

SG

+1.0

KVAR

+1.0

KVAR

+1.0

KVAR

+1.0

KVAR

P

Ig

0 +3.7

W +3.7

W + 4.7kw

Q

IG

0 0 0 0

P

нагрузки

-7.8

W -8

Вт -12

Вт -16 кВт

Q

нагрузка

-7.8 KVAR -8KVAR-8 ​​KVAR -8KVAR

P

P

кВт-3,7 кВт -3,7 кВт -4.7 кВт

Q

Stat

+62

KVAR

+7,0

VA

+7.0

KVAR

+7.0

KVAR

KVAR

R

P

— 0 кВт + 0

W — 0 кВт 0 кВт

неисправностей

Q

0 KVA

0 KVA

0 кВА

0 кВА

412412412

ECE 449 — Лаб. 6: Синхронизация генератора

Цели

1. Для использования машины постоянного тока в качестве первичного двигателя для питания генератора переменного тока.
2. Для изучения условий, которые должны быть соблюдены при параллельном подключении двух генераторов переменного тока или подключении генератора переменного тока к системе.
3. Изучить, как контролировать реальную мощность и реактивную мощность, выдаваемую генератором переменного тока.

Теория

Эту теорию можно найти среди прочих ресурсов в учебнике по преобразованию энергии.

Для параллельного подключения двух генераторов необходимо, чтобы они были синхронизированы.Процесс синхронизации необходимо выполнять также при подключении генератора к сети.

Целью синхронизации является обеспечение того, чтобы в момент замыкания автоматического выключателя (замыкание 3-полюсного однопозиционного выключателя для подключения генератора к сети в этом эксперименте) напряжения на трех фазах выключателя были как можно ближе до нуля, насколько это возможно, и оставаться таковым после замыкания переключателя. Для этого должны быть выполнены следующие условия:

1. Генерируемое напряжение должно быть примерно равно напряжению сети.
2. Частота генерируемого напряжения должна быть равна частоте сети.
3. Чередование фаз генерируемого напряжения должно быть таким же, как и в сети.
4. Фаза генерируемых напряжений относительно некоторого эталона должна быть очень близка к фазе линий сетки.

Эти условия можно понять, рассмотрев напряжение одной линии сети, vg1, которая должна быть подключена к одной линии генератора переменного тока, va1.Предположим

Vg1 = vg1(t) = V _мг sin (ω _g1 t + φ _g1 )           (1)
Va1 = va1(t) = V _ma sin (ω _a1 t + φ _a1 )           (2)

Напряжение на переключателе Vg1-Va1. Очевидно, что для того, чтобы это напряжение было близким к нулю и оставалось близким к нулю, необходимо выполнение четырех вышеперечисленных условий. Короче говоря, два приведенных выше сигнала напряжения должны быть наложены друг на друга, если смотреть на осциллографе.Напряжение Vg1-Va1 можно увидеть, подав это напряжение на лампочку. Яркость лампы является показателем напряжения на ней. Когда лампочка полностью темная, напряжение на ней равно нулю.

Процедура

1. Изучите паспортные данные машины постоянного тока и машины переменного тока
   в сочетании с ним. Запишите эти оценки.
2. Подайте на машину постоянного тока соответствующее напряжение и попрактикуйтесь в управлении.
   скорость мотора.
3. Подсоедините цепь, показанную ниже, и вставьте амперметр в соответствующий разъем.
   место для измерения сетевого тока переменного тока. Примите меры предосторожности, необходимые для
   защитить амперметр от пусковых токов.
4. Доведите синхронную машину до синхронной скорости с помощью
   двигатель постоянного тока; затем возбудить его поле. Синхронная машина теперь будет работать как генератор и будет вырабатывать напряжение на своих клеммах.
5. Обратите внимание на разницу между частотой генерируемого напряжения и
   системную частоту с помощью строскопа.
6. Отрегулируйте генерируемое напряжение так, чтобы оно было равно напряжению сети.
7. Наблюдайте за вспышками лампочек. Если лампочки загораются и гаснут в
   синхронность, то чередование фаз генерируемых напряжений и
   напряжение в системе одинаковое. Если лампочки мигают не синхронно
   то последовательность фаз не та и два провода сетки подходят к
   Переключатель ламп нужно поменять местами.
8. Когда лампы включаются и выключаются очень медленно (примерно реже, чем раз в несколько
   секунд), и в момент времени примерно в середине
   два ярких экземпляра (лампы самые темные) выключатель можно замкнуть.

Рис. 1. Схема синхронизации линии, Copyright 2005, Missouri S&T, используется
разрешение.


9. Попробуйте изменить скорость двигателя постоянного тока очень медленно, изменяя ток возбуждения машины постоянного тока, как вы делали это в шаге 2. Что происходит со скоростью?
10. Осмотрите ротор машины с помощью стробоскопа.
11. Следите за яркостью лампочек.

Отчет

В своем отчете используйте уравнения (1) и (2) для математического выражения напряжения на переключателе.Используйте векторные диаграммы, чтобы объяснить свои наблюдения.

5 основных преимуществ параллельной работы генераторов

Дата публикации: 27 сентября 2020 г. Последнее обновление: 27 сентября 2020 г. Абдур Рехман

Поскольку каждая сфера жизни становится все более зависимой от электроэнергии для работы и роста, системы резервного питания, такие как генераторы, играют все более важную роль в обеспечении бесперебойной подачи электроэнергии. Выбор генератора во многом зависит от количества резервной мощности, необходимой для конкретного приложения.Приложению может потребоваться минимальный запас резервного питания для обеспечения бесперебойной работы или может потребоваться полная мощность системы резервного копирования. Трудно найти генератор, который точно соответствует требованиям приложения. Это одна из областей, где могут проявить себя параллельные генераторы.

👉🏼 Мы запустили новый курс, т. е. IEEE 1584-2018 (Руководство по расчету опасности вспышки дуги) . В этом курсе мы рассказали о введении, истории и некоторых основных изменениях в утвержденном стандарте IEEE 1584-2018.В настоящее время мы предлагаем скидку 50% в течение ограниченного времени. Мы надеемся, что вы присоединитесь к нам и получите от этого пользу.

Все мы знаем, что есть два типа соединений, последовательное и параллельное.

Соединение серии

:

Последовательное соединение

формируется путем каскадирования импеданса.

Следовательно, в последовательной цепи напряжение делится, а ток, протекающий через каждый компонент, одинаков.

Параллельное соединение:

Параллельное соединение формируется следующим образом:

Следовательно, в параллельной цепи напряжение на каждом компоненте остается постоянным, а ток делится.

Повсюду в электрической системе нам требуется постоянное напряжение для эффективной и экономичной работы энергосистем.

Рассмотрим пример электрических соединений в вашем доме. Ваша домашняя проводка похожа на небольшую энергосистему, в которой есть только один источник питания и множество нагрузок. Для обеспечения желаемой работы защитного устройства необходимо подать на него номинальное напряжение, что возможно только при параллельном соединении.

Точно так же в огромных энергосистемах мы соединяем различные генераторы вместе на одном уровне напряжения, на одной частоте и в одной последовательности фаз.

Почему синхронные генераторы соединены параллельно?

Когда большое количество генераторов переменного тока или синхронных генераторов подключено параллельно к бесконечной системе сборных шин, имеющей постоянное напряжение на клеммах, постоянную частоту шин и очень маленькое синхронное полное сопротивление, то такой тип соединения известен как параллельная работа генераторов переменного тока. Параллельную работу генераторов часто называют синхронизирующей . Синхронизация может быть достигнута с использованием различных методов, таких как лампы синхронизации, реле и даже синхроноскоп. Они будут объяснены более подробно в будущем блоге.

Преимущества параллельной работы генераторов:

Непрерывность поставок и обслуживания:

Параллельное соединение более удобно для ремонта и периодического технического обслуживания. Техническое обслуживание проще, когда используются небольшие отдельные генерирующие блоки, поскольку мы можем планировать техническое обслуживание каждого блока, одного за другим, не влияя на непрерывность производства электроэнергии.

Если бы вместо этого это был один блок, то для обслуживания потребовалось бы полное отключение. Это резко повлияет на потребление энергии в течение этого периода.

Эффективность:

Согласно кривой зависимости эффективности от нагрузки, эффективность генератора максимальна при нагрузке 100 %, поэтому генератор должен работать с полной нагрузкой. Один большой блок был бы неэкономичным для более низких нагрузок, но с меньшими отдельными блоками мы можем добавлять или отключать генераторные блоки в соответствии с требованиями нагрузки, чтобы обеспечить максимальную эффективность.

Планы расширения:

Предположим, что текущая мощность электростанции составляет 500 МВт. Чтобы увеличить мощность до 700 МВт для удовлетворения растущего спроса в будущем, было бы дороже заменить всю установку и приобрести блок большего размера.

Было бы более экономично покупать небольшие отдельные блоки генератора переменного тока, которые можно добавлять параллельно системе шин, чтобы уменьшить первоначальные капиталовложения.

Размер генераторов:

Чем выше рейтинг генератора, тем больше будет размер установки.Очень сложно управлять одним большим генератором переменного тока мощностью около 1000 МВА и более.

Если мы используем небольшие отдельные блоки, соединенные параллельно, их будет легче обслуживать, учитывая их размер.

Максимальная надежность энергосистемы:

Если какой-либо из параллельно работающих генераторов отключается из-за неисправности, другие параллельные генераторы в системе распределяют нагрузку. Таким образом, электрическая система не прерывается отключением одного генератора переменного тока, только если общие нагрузки не приводят к перегрузке других генераторов переменного тока.

Меры предосторожности при параллельном подключении:

1. Напряжение (среднеквадратичное линейное напряжение на клеммах) всех генераторов должно быть равным
2. Фазовый угол напряжения всех генераторов должен быть равен
3. Чередование фаз всех генераторов должно быть одинаковым
4. Частота (частота холостого хода) входящего должна быть немного больше, чем частота (частота холостого хода) генератора, уже подключенного к системе

Заключение 

С экономической точки зрения хорошо спроектированная система обеспечивает резервное питание и регулируемую мощность. Параллельные генераторы становятся экономически эффективным решением, когда выходная мощность стандартных генераторных установок, доступных на рынке, значительно превышает минимальные требования или не соответствует максимальным требованиям. Параллельная синхронизация генераторов дает большие преимущества, как мы обсуждали в этом блоге. Параллельные генераторы обеспечивают максимальную мощность при пиковых нагрузках и минимальную мощность при низкой нагрузке. Следовательно, параллельные генераторы повышают надежность энергосистем и делают их более эффективными.

• ---

  Об авторе

  Абдур Рехман — профессиональный инженер-электрик с более чем восьмилетним опытом работы с оборудованием от 208 В до 115 кВ как в сфере коммунального хозяйства, так и в промышленной и коммерческой сфере. Он уделяет особое внимание защите энергетических систем и инженерным исследованиям.

Как синхронизировать генераторы на корабле?

Синхронизация входящего генератора или генератора переменного тока очень важна перед его параллельным подключением к другому генератору. Синхронизация генератора производится с помощью синхроскопа или методом трех ламп в случае аварийной ситуации. Чрезвычайно важно, чтобы перед параллельным подключением генераторов частота и напряжение генераторов были согласованы. В этой статье мы опишем способ синхронизации генераторов на корабле.

Существует два метода синхронизации генераторов на корабле: обычный и аварийный.

Синхроноскопический метод

1. Синхроноскоп состоит из небольшого двигателя с катушками на двух полюсах, подключенных к двум фазам.Допустим, он подключен к красной и желтой фазам вводной машины, а обмотки якоря питаются от красной и желтой фаз от сборных шин распределительного щита.
2. Цепь сборной шины состоит из параллельно соединенных индуктивности и сопротивления.
3. Цепь индуктора имеет эффект задержки тока на 90 градусов относительно тока в сопротивлении.
4. Эти двойные токи подаются в синхроноскоп с помощью токосъемных колец на обмотки якоря, которые создают вращающееся магнитное поле.
5. Полярность полюсов будет меняться попеременно в направлении север/юг с изменением красной и желтой фаз приближающейся машины.
6.  Вращающееся поле будет реагировать на полюса, поворачивая ротор либо по часовой стрелке, либо против часовой стрелки.
7. Если ротор движется по часовой стрелке, это означает, что входящая машина движется быстрее, чем шина, и медленнее при движении против часовой стрелки.
8. Обычно предпочтительнее настроить скорость генератора немного выше, что приведет к перемещению указателя на синхроноскопе по часовой стрелке.
9. Выключатель замыкается непосредственно перед тем, как стрелка достигает положения на 12 часов, при котором входящая машина находится в фазе с шиной

Лампы аварийной синхронизации или трехламповый метод

Этот метод обычно используется при выходе из строя синхроноскопа. В случае отказа должен быть доступен резервный метод для синхронизации генератора, поэтому используется метод аварийной лампы.

Три лампы должны быть подключены между тремя фазами сборной шины, а вводной генератор должен быть подключен, как показано на схеме: —

1. Лампы подключаются только таким образом, потому что, если они подключены параллельно, лампы одной фазы будут включаться и выключаться одновременно, когда входящая машина не совпадает по фазе с распределительным щитом.
2. В этом методе согласно схеме две лампы будут гореть, а одна лампа будет темной, когда входящая машина будет в фазе с шиной.
3. Движение этих ярких и темных ламп указывает на то, движется ли приближающаяся машина быстрее или медленнее.
4. Например, для есть момент, когда лампа A будет темной, а лампы B и C будут яркими, точно так же будет случай, когда B темная, а другие яркие, C темная, а две другие яркие. Этот пример показывает, что машина работает быстро, а движение ламп от темного к яркому дает движение по часовой стрелке
5. Движение по часовой стрелке указывает на быструю работу, а направление против часовой стрелки указывает на медленную работу входящего генератора.