Последствия нарушения условий синхронизации

С целью упрощения объяснения будем считать, что:

• СЭС состоит из двух однофазных генераторов G1иG2;

• генератор G1 находится в режиме нагрузки с напряжениемU_c;

• генератор G2не включен на параллельную работу и находится в режиме холостого хода и имеет ЭДСЕ_г;

• активная нагрузка генератора G1 невелика.

Нарушение первого условия синхронизации |Uс ||Ег|

Рисунок 23.1 – Схема замещения СЭЭС(а) и векторные диаграммы при |U_с|>|Е_г| (б), при |U_с|<|Е_г| (в)

При включении генератора G2на параллельную работу в момент включения автоматаQFобразуется замкнутый контур (см. рис. 22.1), в котором действуют два источника ЭДС, причем векторыинаправлены встречно.

Если |U_с|>|Е_г|, то в контуре возникает результирующая ЭДС, совпадающая по фазе с большим из векторов. Эта ЭДС вызывает в контуре уравнительный ток, гдех_с, х_г – индуктивные сопротивления обмоток статоров генераторовG1 иG2. Активным сопротивлением этих обмоток можно пренебречь ввиду их малости.

Этот уравнительный ток по отношению к ЭДС Е является индуктивным и отстает от нее на 90. Одновременно векторотстает по фазе от вектора напряженияна 90и опережает на тот же угол вектор. Поэтомуявляется индуктивным для генератора с большим напряжением и емкостным для генератора с меньшей ЭДС. Этот ток размагничивает генераторG1 и подмагничивает генераторG2. В итоге действие уравнительного тока приведет к выравниванию напряжений обоих генераторов.

При |U_с|<|Е_г|уравнительный ток будет подмагничивать генераторG1 и размагничивать генераторG2.

Таким образом., если |U_с||Е_г|, то при включении автомата QF возникает уравнительный ток, который носит реактивный характер, подмагничивая генератор с меньшей ЭДС и размагничивая генератор с большей ЭДС. В результате напряжения на обоих генераторах выравниваются, однако, реактивный уравнительный ток дополнительно нагружает обмотки статора. Т.к. уравнительный ток является индуктивным, то включение будет безударным, без механических толчков на валу генератора.

Нарушение второго условия синхронизации fсfг

Если в момент включения на параллельную работу другие два условия выполняются, то само включение будет безударным, однако, вслед за этим возникнет переходный процесс, характер которого определяется частотой скольжения f_s=f_c-f_г.

Так как роторы генераторов вращаются с разными скоростями, то угол сдвига векторов фазных напряжений будет меняться от 0 до 180и в контуре будет действовать результирующая ЭДС биения, которая будет изменяться от 0 до 2U(гдеU– амплитудное значение фазного напряжения). Под действием этой ЭДС возникнет ток биения, который по отношению кибудет иметь активную составляющую. Вал приводного двигателя будет испытывать механические толчки, которые могут привести к тому, что не только подключаемый генератор не войдет в синхронизм, но и подключенные могут выпасть из синхронизма.

Таким образом, если f_сf_г, то при соблюдении всех остальных условий включение будет безударным, но затем возникнет переходный процесс, сопровождающийся токами биений и механическими ударами по валу двигателя.

Если разность частот невелика, то после нескольких качаний генератор втянется в синхронизм.

Если разность частот составляет несколько герц, то в результате больших токов биений будут возникать большие динамические усилия (удары) и генератор не втянется в синхронизм, а работающие генераторы могут выпасть из синхронизма.