2. Совместная работа генератора с аккумулятором

В общем случае аккумулятор может либо заряжаться, либо разряжаться. В соответствии со схемой (рис. __) можно записать следующее уравнение:

Для зарядного режима: I_г=I_н+I_з, U=U_г-I_гR₁=U_а+I_зR₂=E_а+I_з(R_ак+R₂), откуда

Для разрядного режима аккумулятора:

I=I_p-I_г, U=U_г+I_гR₁=U_а-I_рR₂=E_а-I_з(R_а+R₂),

U₁,U_г,U_а - напряжение соответственно на зажимах нагрузки, генератора и аккумулятора.

E_a, R_a - ЭДС и внутренне сопротивление аккумулятора.

I_з,I_р - ток заряда/разряда аккумулятора.

I,I_г - ток в цепях нагрузки и генератора.

R₁,R₂ - сопротивление соединительных проводов.

Из уравнения (1) (2) следует, что при прочих равных условиях аккумулятор будет заряжаться, если U_г>E_a+IR₁и разряжаться, если U_г<E_a+IR₁. Поскольку R_а аккумуляторов мала на величине I₃ при частично разряженном аккумуляторе может достигать недопустимо больших значений, что может привести к выходу из строя аккумулятора и перегрузки генератора.

3. Особенности параллельной работы генератора переменного тока

Перед включением синхронного генератора в сеть, питаемую несколькими генераторами, необходимо выполнить следующие условия:

1. Порядок чередования фаз включаемого генератора и сети должен быть одинаков.

2. ЭДС генератора должна быть равна напряжению сети.

3. Фазы генератора должны совпадать с соответствующими фазами сети.

4. Частота генератора должна быть практически равна частоте сети.

Первое условие выполняется при монтаже генератора, второе - при настройке регулятора напряжения.

Для выполнения третьего и 4-го условий применяют синхронизаторы и регуляторы частоты.

Синхронизаторы могут быть пассивными и активными. Пассивные синхронизаторы измеряют разность f сети и генератора и при определенном ее значении выдают сигнал на включение. Пассивный сигнализатор - схема, реагирующая на частоту биения, возникающую из-за разности частоты сети и генератора. Активные синхронизаторы воздействуют на ППО. При допустимой разности частот и синфазности напряжений они подают сигнал на включение генератора в сеть.

Для равномерного распределения реактивной нагрузки между однотипными генераторами, необходимо чтобы их регуляторы напряжения имели одинаковую настройку и степень статизма. В условиях эксплуатации точное выполнение этих требований невозможно и поэтому регуляторы напряжения снабжается уравнителями реактивных нагрузок.

Схема параллельной работы генераторов примененная на самолете ИЛ-62 изображена на рис. __. Уравнитель реактивной мощности УРМ состоит из понижающего тиристора Тр1, резистора R₁, диодов Д1, Д2, нагрузочных резисторов R₂, R₃, R₄ и сглаживающего конденсатора С. При параллельной работе генераторов резистор R₁ включен на напряжение вторичной обмотки токового трансформатора Т_рТ. Вторичные обмотки трансформаторов тока всех генераторов и сопротивления аналогичные R₁, соединены уравнительными проводами в общую цепь по схеме показанной на рис. __.

Резистор R₄ УРМ настраивается так, чтобы напряжение на выходе УРМ было равно нулю при ХХ генератора. При такой настройке, уравнитель не оказывает влияния на работу регулятора, работающего автономно генератора. При параллельной работе генераторов контакты реле, шунтирующие резисторы R₁, разомкнуты и напряжение на резисторах R₁ всех УРМ не равно нулю. Величина напряжений на резисторах R₁ будет зависеть от реактивных составляющих токов нагрузки. В зависимости от величины и направления реактивной мощности генератора напряжение на выходах УМР ток уравнительных обмотках входных МУ блоков регулирования напряжения БРН изменяется как по величине так и по направлению.

В системе параллельной работы синхронных генераторов применяемой на самолетах ИЛ-62, вторичные обмотки трансформаторов тока и резисторы соединены по дифференциальной схеме через сопротивление уравнительного любого генератора протекает не весь ток вторичной обмотки его трансформатора , а ток, равный разности, где- среднее значение тока во вторичных обмотках трансформаторов тока всех генераторов. Если все генераторы нагружены одинаковыми токами (I₁=I₂=...=I_n=I/n), то по вторичным обмоткам всех трансформаторов тока протекают токи, равные току уравнительной цепи. В этом случае через резисторы R₁ - R_n токи не протекают, т.к. все трансформаторы тока работают в режиме К.З.

Допустим теперь, что при неизменной общей нагрузке сети и равномерном распределении активной нагрузки реактивный ток у первого генератора по какой-либо причине стал больше, чем у других параллельно включенных генераторов. Так как общая реактивная нагрузка неизменна, то у всех генераторов, кроме первого, она станет меньше среднего значения. При этом через резистор R₁ уравнителя первого генератора будет протекать ток , а через резистор уравнителя любого другого генератора ток . На выходе уравнителя первого генератора возникшей разность потенциалов такого знака, при котором ток уравнительной обмотки МУ2 вызовет уменьшение тока возбуждения первого генератора, а на выходах уравнителей других генераторов появится разность потенциалов противоположного знака, вызывающая усиление токов возбуждения этих генераторов.

В результате действия уравнителей реактивный ток у первого генератора уменьшается, а у всех других увеличивается, что приведет к выравниванию реактивных нагрузок всех генераторов при неизменном напряжении на общих шинах.

Типовая схема измерителя активной нагрузки (мощности) изображена на рис. __.

Из схемы видно, что тр-р ТТ1 включен в ту же фазу генератора, что и тр-р напряжения Тн. На выходе схемы вычитаются два выпрямленных напряжения, каждое из которых пропорционально по величине соответствующему напряжения переменного тока на входе тр-ров ТН1,ТН’1. Иными словам, напряжение на входе схемы пропорционально разности модулей напряжений и зависит от активной составляющей тока нагрузки и не зависит от реактивной составляющей, в чем легко убедится, рассматривая векторные диаграммы, изображенные на рисунке __. При активной нагрузке в фазе А разность модулей напряжений V₂ и V₂'. В соответствии с этим напряжение на выходе пропорционально I_a: . Автоматическое регулирование частоты вращения генератора, приводимого во вращение от АД обычно осуществляется с помощью ППО (ППС). Для повышения точности стабилизации частоты вращения в составе ППО входят электромеханический корректор частоты, например, турбомеханический ППО.

Корреsктор частоты составляет из разностного измерительного элемента РНЭ, магнитного усилителя МУ и 2-х фазного электродвигателя Д1. При минимальной частоте переменного тока сигнал РНЭ равен нулю и двигатель не подвижен. При отклонении частоты переменного тока от номинального значения на выходе РИЭ появляется сигнал, который подается на управляющую обмотку магнитного усилителя, а с выхода усилителя на электродвигатель Д1. Электродвигатель вращаясь в ту или иную сторону (частота и направление вращения будет определятся величиной и направлением тока в управляющей обмотке МУ) изменяет настройку ППО таким образом, что частота вращения к исходному значению с заданной точностью.

Для выравнивания активных нагрузок (мощностей), что не обходимо для обеспечения параллельной работы генераторов переменного тока, каждый генератор снабжается схемой измерителя активной перегрузки (мощности) ИАН (ИАМ).

С его выхода на уравнительную обмотку магнитного усилителя подается сигнал пропорционально отклонению активной мощности генератора от средней активной мощности (нагрузки) остальных генераторов под действием которого электродвигатель Д1 начнет настраивать ППО в таком направлении, чтобы распределение нагрузки между генераторами стало более равномерным.

Резонансный измерительный элемент (РИЭ) рис.__ представляет собой два резонансных контура. Контур С1-Д1 настроен на частоту 740 Гц, а контур С6-ДР2 на частоту 800 Гц. Оба контура включены через понижающий тр-р на клеммы подвозбуждения генератора типа ГГ-20П48. При номинальной частоте подвозбуждения f=800Гц токи в контурах одинаковы и сдвинуты по фазе на 180⁰. Поэтому разность выпрямленных напряжений на выходе РИЭ (клеммы 6-7) равна нулю. Из характеристик контуров рис. __ видно, что токи в контурах при отклонении частоты от f_n изменяются в противоположных направлениях. В соответствии с этим изменяются и падение напряжения на резисторах 1, 3. В связи с этим изменяется величина и знак напряжения на выходе РИЭ (И4), которое через МУ выдается на электродвигатель корректора частоты. Настройку РИЭ осуществляют резистором 2.