64. Векторные диаграммы синхронного генератора

Параллельные работы генераторов. Одиночно работающие синхронные генераторы встречаются сравнительно редко. Они используются в электрифицированных передвижных установках, на небольших сельских электростанциях и в ряде других случаев. На крупных электростанциях устанавливают несколько генераторов, включаемых параллельно и работающих на общую нагрузку. Это дает возможность увеличить мощность электростанции, повысить надежность электроснабжения потребителей и экономичность электростанции. При уменьшении общей нагрузки станции часть генераторов и первичных двигателей может быть остановлена, вследствие чего оставшиеся будут работать с большей нагрузкой и более высоким КПД. С целью повышения надежности электроснабжения и экономичности несколько электростанций соединяют между собой в энергетическую систему.

Включение генераторов на параллельную работу является весьма серьезной и ответственной задачей, так как при неправильном включении могут возникнуть недопустимо большие токи, представляющие опасность как для самих генераторов, так и для других элементов электрооборудования. Чтобы не возникало недопустимо больших токов при включении генераторов на параллельную работу, должны быть выполнены следующие требования: порядок чередования фаз генераторов должен быть одним и тем же; генераторы должны иметь одинаковые (или близкие по значениям) частоты и напряжения, напряжения генераторов в момент включения должны совпадать (или почти совпадать) по фазе.

Если генератор включен на параллельную работу с уже работающими генераторами, то при точном выполнении указанных требований он будет работать вхолостую. Чтобы перевести на вновь включенный генератор часть активной мощности, отдаваемой электростанцией или энергетической системой потребителям, увеличивают вращающий момент, прикладываемый к валу генератора со стороны первичного двигателя. Для загрузки генератора реактивной мощностью изменяют ток возбуждения генератора.

Векторные диаграммы синхронного генератора. На рисунке 63а изображена векторная диаграмма синхронного двигателя при некоторых значениях механической нагрузки и тока возбуждения I_B. Последнему соответствуют определенные значения магнитного потока Ф₀ и ЭДС Е₀.

Диаграмму можно построить в следующем порядке.

В некотором масштабе откладываем вектор напряженияя U и под углом φ к нему – вектор тока I. Так как двигатель работает под нагрузкой, то потребляемая им мощность P_φ будет положительной, если угол φ лежит в пределах (–π/2; +π/2). Значение угла φ при данной нагрузке двигателя зависит от значения ЭДС Е₀.

Рис. 63. Векторные диаграммы синхронного двигателя

Поскольку падение напряжения jIx_c должно опережать по фазе ток I на 90°, из конца вектора напряжения U следует опустить перпендикуляр АБ на вектор тока I . На линии АБ должны быть расположены вектор падения напряжения jIx_c и конец вектора ЭДС Е₀. Сумма векторов ЭДС Е₀ и падения напряжения jIx_c должна быть равна вектору напряжения U.

Как и в случае синхронного генератора, магнитные потоки двигателя Ф₀, Ф_я1 и Ф пропорциональны ЭДС Е₀, Е_я1 и Е = U. Но в отличие от генератора вектор результирующего магнитного потока двигателя должен определяться соотношениями Ф = Ф₀ – Ф_я1;

Е= U = E₀ + jIx_c = E₀ + E_я1.