Параллельная работа генераторов постоянного тока.

Параллельная работа генераторов повышает надежность электроснабжения и улучшает энергетические показатели установки, так как с изменением нагрузки можно изменять число параллельно работающих генераторов с установлением их оптимального режима работы.

Пусть, например, два генератора G₁ и G₂  включены параллельно и работают на общую нагрузку R_к . (рис 4. 11).

Важным условием включения генераторов на параллельную работу является равенство ЭДС E₁ = E₂ = E. В противном случае при отключенной нагрузке в контуре, где действуют ЭДС, возникает уравнительный ток , который в виду малости может достигать большой величины. На рис 4.11 показаны внешние характеристики генераторов и суммарная характеристика 3, при любом значении общего напряжения. Как видно из графиков, ток нагрузки справедливо распределяется между генераторами. Более мощный генератор 2 отдает в цепь нагрузки больший ток I₂ , а менее мощный – меньший ток I₁ .

 

U

I2

I1

3

2

Uн

E

11

б

Iн

Рис 4.11. Включение генераторов на параллельную работу: а – схема; б – внешние характеристики

Регулирование тока нагрузки любого генератора можно осуществлять изменением тока возбуждения. Если, например, общая нагрузка в сети снизилась, то какой – либо из генераторов, работающих на общую сеть можно отключить, чтобы остальные генераторы работали не в затратном режиме недогрузки, а в оптимальном режиме с более высоким КПД.

 

Схема подключения генератора.

Наибольшее применение получили генераторы смешанного возбуждения с почти горизонтальной внешней характеристикой (рис 4.8 в), когда МДС последовательной обмотки полностью компенсирует действие реакции якоря и падение напряжения в цепи якоря и практически обеспечивает стабильность напряжения генератора при изменении нагрузки.

Обмотка добавочных полюсов включена последовательно с обмоткой якоря, а выводы Д1 и Я2 соединены между собой внутри машины (рис 4.12 а и б).

Если требуется изменить полярность генератора, то первичным двигателем меняют направление вращения якоря, но при этом направление тока в обмотках главных полюсов (шунтовой и сериесной) должно сохраниться. В противном случае самовозбуждение машины будет невозможным.

Рис. 4.12. Схемы подключения генератора постоянного тока смешанного

возбуждения: а – принципиальная схема; б – монтажная схема

 

Режим двигателя.

Рис. 4.13.  Режим двигателя

В режиме двигателя и обмотка якоря, и обмотка возбуждения включены в сеть постоянного тока (обычно в одну сеть) (рис. 4.13 a). При этом машина развивает вращающий момент, под действием которого вал якоря будет вращаться со скоростью ω. На валу якоря располагается рабочая машина (PM), создающая тормозной момент. В установившемся режиме вращающий момент, развиваемый двигателем, должен уравновесить момент сопротивления.

На рис. 4.13б показан один проводник обмотки якоря сопротивлением R_Я, который включен на напряжение сети U. При этом создается ток I_Я, на который в магнитном поле действует сила f (закон Ампера). Эта сила создают электромагнитный момент, который вращает РМ, создающую момент сопротивления. В проводниках обмотки якоря, вращающегося с угловой скоростью ω, возникает ЭДС, направленная навстречу току.

По второму закону Кирхгофа

   или

.        (4.1)

Напряжение источника должно уравновесить ЭДС якоря и падение напряжения в обмотке якоря.

Ток в обмотке якоря определяется не только напряжением сети, но и противо-ЭДС обмотки якоря, величина которой составляет около 90 % от напряжения сети в номинальном режиме.

                        .                                             (4.2)

При увеличении механической нагрузки М_С скорость вращения двигателя падает. Это приводит к уменьшению противо-ЭДС (см. формулу (4.1) и, как следствие, – к возрастанию тока якоря (см. формулу (4.2). При этом электромагнитный момент М_ЭМ возрастает, так как:

                        .                                  (4.3)

Увеличение электромагнитного момента будет происходить до тех пор, пока М_ЭМ не станет равным моменту сопротивления М_С.

Свойство электродвигателя автоматически поддерживать равенство между вращающим моментом и моментом сопротивления рабочей машины называется саморегулированием.