Параллельная работа генераторов постоянного тока

Предварительные сведения

Генераторы постоянного тока могут работать совместно на общую нагрузку. При этом генераторы могут быть включены параллельно и в более редких случаях последовательно. Последовательное включение генераторов осуществляется в случаях, когда требуется изменение напряжения на нагрузке в широких пределах. При этом один генератор используется в качестве основного, второй как вольтодобавочный (бустер).

Параллельная работа генераторов осуществляется в тех случаях, когда дробление мощности экономически целесообразно из-за переменного графика нагрузки.

Целью настоящей работы является ознакомление с условиями включения генераторов на параллельную работу с регулированием распределения нагрузки между генераторами.

При параллельной работе генераторов ток нагрузки должен распределяться равномерно.

Достигнуть этого можно лишь при одинаковых внешних характеристиках генераторов.

При неодинаковых внешних характеристиках (рисунок 19) генератор с более жесткой внешней характеристикой будет загружен, в большей степени.

Рисунок 19 – Внешние характеристики при параллельной работе генераторов.

Различие внешних характеристик объясняется неодинаковыми значениями сопротивлений обмоток якорей и дополнительных полюсов, различной реакции якоря и неодинаковым насыщением магнитной системы машины.

При разгрузке генераторов один из них может прейти в двигательный режим. В этом случае ток якоря в этой машине изменит свое направление, что наблюдается по отклонению стрелки амперметра в цепи якоря машины.

Программа работы.

А. Экспериментальные исследования.

1. Включить два генератора параллельного возбуждения на параллельную работу и исследовать распределение общего тока нагрузки между ними при работе в режиме внешней характеристики: снять кривые , при , .

2. Осуществить перевод нагрузки с одного генератора на другой при условии, что направление на шинах и общий ток нагрузки остаются постоянными. Снять кривые , , при , , .

3. Включить два генератора смешанного возбуждения (при согласном включении последовательных обмоток) на параллельную работу и исследовать распределение общего тока нагрузке при работе их в режиме внешней характеристики: снять кривые , при , .

Б. Расчеты и построения.

1. По данным опыта п. 1 построить:

а) кривые распределения общего тока нагрузки между генераторами , ;

б) внешние характеристики на одном графике и .

2. По данным опыта п. 2 построить на одном графике кривые изменения токов при переводе нагрузки с одного генератора на другой: , , при ,

где , – ток нагрузки и ток возбуждения нагружаемого генератора;

, – ток нагрузки и ток возбуждения нагружаемого генератора.

3. По данным опыта п. 3 построить:

а) кривые распределения общего тока нагрузки;

б) внешние характеристики на одном графике.

А. Экспериментальные исследования.

Распределение тока нагрузки между генераторами параллельного возбуждения при параллельном включении.

На рисунке 20 приведена схема двух генераторов параллельного возбуждения, работающих на общую нагрузку. Генераторы приводятся во вращение первичными асинхронными двигателями. К шинам подключается сначала один из генераторов и возбуждается до номинального напряжения. При включении генератора на параллельную работу нужно выполнить следующие условия:

а) напряжение подключаемого генератора должно быть равно напряжению на шинах для исключения броска тока;

б) полярность сети и генератора должна быть одинаковой. В противном случае произойдет короткое замыкание обоих генераторов.

Напряжение подключаемого регулируется изменением тока возбуждения с помощью регулировочного реостата.

Проверка полярности на шинах и на зажимах подключаемого генератора проверяется вольтметром магнитоэлектрической системы (Рис. 20).

Если полярность генераторов одинакова, то стрелки прибора отклоняются в одну сторону.

После включения генераторов на параллельную работу необходимо исследовать распределения тока нагрузки между генераторами. С этой целью снимаются кривые: , при , , – постоянны.

Опыт проводится следующим образом: нагружаем генераторы, постепенно увеличивая ток нагрузки от нуля до значения, при котором ток наиболее нагружаемого генератора не превышал бы номинальной величины.

Рисунок 20 – Схема двух генераторов параллельного возбуждения, работающих на общую нагрузку.

Результаты измерений заносят в таблицу 10.

Таблица 10

Номер отсчета

Перевод нагрузки с одного генератора на другой при постоянном напряжении.

При уменьшении общей нагрузки один из генераторов можно разгрузить, переведя оставшуюся нагрузку на другой генератор. Напряжение на шинах при этом должно оставаться постоянным. Достигается это регулированием токов возбуждения обоих генераторов, причем ток возбуждения у разгружаемого генератора необходимо уменьшать, а у нагружаемого генератора нулевого значения его можно отключить от шин.

Если мощность генераторов одинаковая, то общий ток нагрузки в начале опыта должен быть равен номинальному току любого из генераторов, тогда оба генератора загружены на половину. При полной разгрузке одного генератора второй в конце опыта будет загружен до номинала.

Частота вращения генераторов во время опыта поддерживается постоянной и равной номинальной.

Данные опыта заносятся в таблицу 11.

Таблица 11

Номер отсчета

Строятся кривые , , (Рисунок 21)

Рисунок 21 – Графики зависимости , , .

Параллельная работа генераторов смешанного возбуждения.

Схема включения на параллельную работу двух генераторов смешанного возбуждения представлена на рисунке 22.

Рисунок 22 – Схема включения на параллельную работу двух генераторов смешанного возбуждения.

Параллельная работа таких генераторов может быть устойчивой при наличии уравнительного провода, соединяющего между собой одноименные зажимы якорей, к которым присоединяются последовательные обмотки возбуждения.

Если уравнительного провода нет, и генераторы имеют одинаковые внешние характеристики, возникает колебательный режим. Причина возникновения колебательного режима заключается в следующем. Если ЭДС одного генератора (например, первого) увеличивается, то этот генератор перегружается, а другой разгружается вплоть до перехода в двигательный режим и, следовательно, напряжение тока в его последовательной и параллельной обмотках изменяется на противоположное. Первичный двигатель первого генератора замедляет свой ход, нагрузка переключается на второй генератор, а первый переходит в двигательный режим. Затем процесс повторяется. Неустойчивая работа генераторов характерна для повышающейся части внешней характеристики. Если внешние характеристики падающие, то устойчивая параллельная работа возможна и без уравнительного провода.

Сборку схемы следует производить в следующем порядке:

1. определить одноименные зажимы якорей обоих машин;

2. присоединить последовательные обмотки к зажимам одной и той же полярности и проверить для каждого генератора в отдельности, согласно ли соединена последовательная обмотка с параллельной обмоткой возбуждения;

3. присоединить уравнительный провод к тем зажимам якорей, к которым присоединены последовательные обмотки;

4. для измерения токов нагрузки генераторов амперметры нужно включить так, как показано на рисунке 22, т. к. в противном случае приборы измеряли бы ток в последовательной обмотке, который при наличии уравнительного провода может отличаться от тока нагрузки генератора. Последовательность включения автоматических выключателей определяет бросок тока или снижение напряжения работающего генератора в момент включения на параллельную работу второго генератора.

Для определения распределения нагрузки между двумя генераторами смешанного возбуждения следует снять и построить кривые , при , с уравнительным проводом.

Опыт распределения нагрузки и перевод нагрузки с одного генератора на другой проводится так же, как при исследовании совместной работы генераторов параллельного возбуждения.

 

 

Приложение А. Форма титульного листа для оформления отчета по лабораторной работе.

Министерство науки и образования Российской Федерации

Алтайский государственный технический

Университет им. И.И. Ползунова

 

 

Кафедра ЭПБ

 

 

Лабораторная работа № 1

Генераторы постоянного тока. Системы

возбуждения генераторов.

 

Выполнил:

Ст. группы Э – 71 Кулешов А.А.

 

Проверил:

Преподаватель Гесенко Н.М.

 

 

Барнаул 2009

 

Литература

1 Костенко, М. П., Пиотровский, Л. М. Электрические машины, ч. II. – М-Л.: Энергия, 1973. – 420 с.

2. Копылов, И. П. Электрические машины: Учеб. Для вузов/И. П. Копылов. – 5-е изд., – М.: Высш. ш к., 2006. – 607 с.

3. Вольдек, А. И. Электрические машины. Учебник для электроэнергет. и электротехн. спец. Вузов/ – 3-е изд., перераб. – Л.: Энергия, 1978. –232 с.

4. Важнов, А. И. Электрические машины. Учебник для энергет. и электротехнических вузов и фак/ – Л.: Энергия, 1969. – 768 с.

5. Петров, Г. Н. Электрические машины Учебник для электроэнергет. и электротехн. спец. Вузов/ Изд. 3-е, перераб. – М.: Энергия, 1974.

6. Ермолин, Н. П. Электрические машины. Учебник для вузов/ – М.: Высш. шк., 1975. – 295 c..

7. Брускин, Д. Э. Электрические машины и микромашины. Учеб. для электротехнических спец. вузов/ Д.Э. Брускин, А.Е. Зорохович,
B.C. Хвостов. – 3-е изд., перераб. и доп/ – М.: Высш. шк., 1990. –
528 с.

8. Багаев, А. И. Лабораторный практикум Электромеханика/Алт. гос. техн. ун-т им. И.И. Ползунова. – Барнаул: Изд-во АлтГТУ, 2000. – 109 с.

 

Содержание

 

1 Машины постоянного тока (краткие теоретические сведения)…………………………………………………..4

2 Работа №1. Генераторы постоянного тока. Системы возбуждения генераторов……………………………… 34

3 Работа №2. Исследование двигателя параллельного возбуждения со стабилизирующей обмоткой…………...45

4 Работа № 3. Параллельная работа генераторов постоянного тока………………………………………….55

5 Приложение А. Форма титульного листа…………..61

6 Литература……………………………………………62

 

 

Капустин Виталий Михайлович

Гесенко Нина Митрофановна

 

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

К ЛАБОРАТОРНЫМ РАБОТАМ ПО КУРСУ «ЭЛЕКТРОМЕХАНИКА» ДЛЯ СТУДЕНТОВ СПЕЦИАЛЬНОСТИ 1004

ДЛЯ СТУДЕНТОВ ВСЕХ ФОРМ ОБУЧЕНИЯ СПЕЦИАЛЬНОСТИ 10.04 – «ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ»

 

Редактор

Оригинал-макет, компьютерная версия

 

Подписано в печать формат

Печать – цифровая Усл. п. л.

Тираж 100 экз. Заказ –

 

 

Издательство Алтайского государственного

Технического университета им. И.И. Ползунова

656038, г. Барнаул, пр. Ленина, 46.

http://izdat.sekna.ru

 

Лицензия на издательскую деятельность

ЛР №020822 от 212 09. 1998 г.

 

Отпечатано в типографии Алт ГТУ,

656038, г. Барнаул, пр. Ленина, 46.

Тел.: [phone]

Лицензия на полиграфическую деятельность

ПЛД №28-35 от 15.07. 1997 г.