Параллельная работа синхронных генераторов

В том случае, когда мощность потребителя становится больше номинальной мощности работающего генератора, параллельно ему включают другой генератор.

Для включения синхронного генератора на параллельную работу с электрической сетью или другим, уже работающим синхронным генератором необходимо выполнить следующие условия:

напряжение подключаемой машины должно быть равно напряжению сети или работающей машины;

частота подключаемого генератора должна быть равна частоте сети;

напряжения всех фаз подключаемой машины должны быть противоположны (по фазе) напряжениям соответствующих фаз сети или работающей машины;

для подключения на параллельную работу трехфазного синхронного генератора необходимо также обеспечить одинаковое чередование фаз подключаемой машины и сети.

Подготовку к включению на параллельную работу синхронного генератора ведут следующим образом. Приводят во вращение первичный двигатель и регулируют его скорость вращения так, чтобы она была примерно равна номинальной. Затем возбуждают генератор и, следя за показаниями вольтметра, подключенного к зажимам статора, регулируют напряжение машины при помощи реостата в цепи возбуждения до тех пор, пока оно не станет равным напряжению сети. Воздействуя на регулятор первичного двигателя и наблюдая за показаниями частотомера, устанавливают более точно скорость машины так, чтобы частота генератора была равна частоте сети. Тем самым первое и второе условия для включения на параллельную работу будут выполнены.

Для выполнения третьего условия служат фазные лампы. Последние включаются по двум схемам: на потухание (рис. 282, а) и на вращение света (рис. 282, б). Лампы, включенные по схеме а, при одинаковом чередовании фаз сети и машины будут сначала быстро и одновременно мигать, затем мигание их становится все реже и реже, и когда лампы медленно погаснут, нужно включить рубильник генератора.

Рис. 282. Включение фазных ламп трехфазного генератора: а - на потухание, б - на вращение света

Для более точного определения момента включения рубильника часто применяют так называемый нулевой вольтметр, имеющий двустороннюю шкалу.

При одинаковом чередовании фаз сети и машины лампы, включенные по схеме б, будут мигать поочередно, и если их расположить по кругу, то получится впечатление вращающегося света. Генератор нужно включить в момент, когда лампы, включенные накрест (между фазами А и В), загорятся полным накалом, а третья лампа погаснет.

При неодинаковом порядке чередования фаз лампы, включенные по схеме а, дадут вращение света, а по схеме б будут одновременно загораться и потухать. Для изменения порядка чередования фаз машины два любых ее провода, подходящие к рубильнику, нужно поменять местами.

Включение фазных ламп высоковольтных генераторов осуществляется через измерительные трансформаторы напряжения. Чередование фаз машины можно также определить, пользуясь особым прибором - фазоуказателем, представляющим собой небольшой асинхронный двигатель. Направление вращения диска фазоуказателя показывает порядок чередования фаз.

На современных электростанциях момент включения синхронных генераторов на параллельную работу определяется с помощью специального прибора - синхроноскопа.

Процесс подготовки генератора для включения его на параллельную работу называется синхронизацией.

Синхронные двигатели

Синхронные машины, как и другие типы электрических машин, обладают свойством обратимости, т. е. они могут работать как в режиме генератора, так и в режиме двигателя.

Конструкция синхронного двигателя мало отличается от конструкции синхронного генератора. На статоре синхронного двигателя расположена трехфазная обмотка, питаемая трехфазным током. Ротор синхронного двигателя, обычно явнополюсный, имеет обмотку возбуждения, которая получает постоянный ток от специального генератора постоянного тока - возбудителя.

Если обмотку статора синхронного двигателя включить в сеть трехфазного тока, то внутри статора возникнет вращающееся магнитное поле. Скорость вращения поля определяется формулой

n0 =	f1 ⋅ 60	,
	p

где f₁ - частота тока сети;

р - число пар полюсов поля.

При подаче постоянного тока в обмотку возбуждения ротора возникнет магнитное поле полюсов ротора. Но, несмотря на наличие вращающегося магнитного поля, ротор будет оставаться неподвижным. Это объясняется следующим.

Допустим, что скорость вращающегося магнитного поля (синхронная скорость) n₀ = 3000 об/мин или 50 об/сек. С такой высокой скоростью вращающееся магнитное поле будет вращаться вокруг неподвижного ротора. Силы взаимодействия между полюсами вращающегося поля и полюсами ротора будут направлены поочередно то в одну, то в другую сторону. Поэтому ротор, обладающий определенной массой, а следовательно, и инерцией, не может тронуться с места и развить необходимую скорость.

Отсутствие начального пускового момента является большим недостатком синхронных двигателей, который долгое время препятствовал широкому распространению этих двигателей.

Сложность пуска синхронных двигателей состоит в том, что нужно предварительно осуществить разгон ротора до синхронной или почти синхронной скорости. Только в этом случае начнут взаимодействовать полюсы вращающегося магнитного поля и полюсы ротора, в результате чего ротор войдет в синхронизм и будет вращаться с той же скоростью, что и поле, т. е. синхронно.