Parallelle werking van DC-generatoren - Synchronisatie van generatoren

Parallelle werking van DC-generatoren – Toestand, voordelen en belastingverdeling

In een elektriciteitsnetwerk wordt stroom geleverd door veel generatoren die zijn aangesloten in een onderling verbonden netwerk. In plaats van een enkele grote generator te gebruiken, worden veel kleine DC- of AC-generatoren parallel gebruikt.

Soms worden de DC-generatoren gebruikt als back-upinstallatie. In sommige omstandigheden is het niet altijd mogelijk om een ​​generator te hebben die aan de belastingseisen voldoet. Om aan de belastingsvraag te voldoen, zijn daarom meer dan één eenheid DC-generatoren parallel geschakeld.

Tegenwoordig wordt de parallelle werking van DC-generatoren op grote schaal gebruikt in het netwerk om de onderstaande voordelen te bereiken.

• Gerelateerde post:parallelle werking van enkelfasige en driefasige transformatoren

Voordelen van parallelle werking van DC-generatoren

De voordelen van parallelle werking worden hieronder opgesomd.

Continuïteit van levering

Continuïteit van levering is een eerste vereiste. Als een elektriciteitscentrale bestaat uit één eenheid van een generator, is het niet mogelijk om aan deze eis te voldoen. Want als een enkele generatoreenheid in onderhoud is of defect is, stopt de hele elektriciteitscentrale om de vraag naar de belasting te laten draaien. Als de energiecentrale dus een groter aantal generatoren gebruikt in plaats van een enkele eenheid, kan de energiecentrale betrouwbaarder worden gebruikt. De meeste klanten (zoals een ziekenhuis, fabrieken, enz.) hadden nood aan een ononderbroken stroomvoorziening.

Betere efficiëntie

In energiecentrales zijn generatoren ontworpen om op vollast te werken. En het zal maximale efficiëntie krijgen bij volledige belasting. Maar de stroomvraag is niet constant. Het schommelt tussen de piekvraag overdag en de minimumvraag tijdens de nachtperiode. Daarom is het economisch om 's nachts een kleine generator te gebruiken en overdag een grote generator. Als de vraag toeneemt, worden beide generatoren parallel geschakeld om efficiënt aan de hoge vraag te voldoen.

Eenvoudig te onderhouden en te repareren

De generator vereist periodiek onderhoud voor een lange levensduur en efficiënte werking. Tijdens onderhoud moet er een andere generator zijn om de belasting te laten draaien. Daarom is het eenvoudig om generatoren te onderhouden. En als er zich een storing voordoet, duurt het even voordat de machine weer in bedrijf is. In deze toestand kan een andere generator worden gebruikt om aan de belastingsvraag te voldoen.

Flexibiliteit

De parallelle aansluiting van de generatoren biedt meer flexibiliteit in vergelijking met de grote generator met één unit. Een aantal kleine generatoren kunnen aan elkaar worden gekoppeld en staan ​​op verschillende locaties. De enkele grote generator had meer ruimte nodig. In plaats daarvan wordt een groter aantal generatoren op verschillende locaties geïnstalleerd.

Kosteneffectief

De kosten van elektrische stroom worden verlaagd als de generatoren altijd op vollast werken. Wanneer de belastingsvraag hoog is, worden een groter aantal generatoren parallel geschakeld. En wanneer de belastingsvraag laag is, worden minder generatoren parallel geschakeld. Andere generatoren blijven on hold. Daarom werken alle generatoren onder volledige belasting, wat de kosten van elektrische stroom verlaagt.

Eenvoudig te maken toevoegingen

De vraag naar elektriciteit neemt met de dag toe. Houd daarom bij het bouwen van een elektriciteitscentrale altijd plaatsen vrij voor toekomstige uitbreidingen. In plaats van een hele energiecentrale te bouwen, is het eenvoudig om meer generatoren toe te voegen en deze parallel aan te sluiten om meer stroomvraag te realiseren.

Vanwege deze voordelen wordt parallelle werking van de generator veel gebruikt. Zoals we weten, worden de DC-generatoren ingedeeld in drie typen;

• DC-shuntgenerator
• DC-serie generator
• DC samengestelde generator

Er is een verschil in aansluiting van anker en veldwikkeling in elk type generator. Daarom bespreken we hier hoe elk type generator parallel kan worden aangesloten.

Parallelle werking van DC-shuntgenerator

Om twee generatoren parallel aan te sluiten, moeten hun positieve en negatieve klemmen worden verbonden met positieve en negatieve klemmen van de busbar. De busbar is een zware koperen staaf en de klemmen van de busbar fungeren als de klemmen van een hele energiecentrale.

Het aansluitschema van de parallelle werking van de DC-shuntgenerator wordt weergegeven in de onderstaande afbeelding.

Hier is het anker van generator 1 aangesloten over de busbar. En het wordt gebruikt om de lading te leveren. Nu moeten we generator 2 op dit systeem aansluiten. Daarvoor moeten we generator 2 met dezelfde polariteit aansluiten. Anders ontstaat er een ernstige kortsluiting die permanente schade aan generatoren tot gevolg heeft.

Voordat u generator 2 aansluit, is schakelaar S open. Over de schakelaar is een voltmeter aangesloten. Eerst wordt het anker van generator 2 versneld tot het nominale toerental van de generator. De bekrachtiging van generator 2 wordt gewijzigd totdat de voltmeter nul aangeeft. Wanneer de nulwaarde wordt weergegeven, betekent dit dat de klemspanning hetzelfde is als de busbar-spanning of generator 1-spanning.

Daarom wordt na het sluiten van schakelaar S generator 2 parallel geschakeld met generator 1. Maar generator 2 wordt niet belast. Omdat de geïnduceerde EMF van generator 2 hetzelfde is als de busbar-spanning. Er kan dus geen stroom in hetzelfde potentiaalverschil vloeien. In deze toestand staat generator 2 in het systeem bekend als een drijvende generator.

De geïnduceerde EMF van generator 2 moet hoger zijn dan de busbar-spanning. In deze toestand levert generator 2 de belasting. De stroom geleverd door generator 2 is;

Waar,

• R_a =Weerstand van ankercircuit
• E =Geïnduceerde EMF
• V =Busbar-spanning

De geïnduceerde EMF van een nieuwe generator kan worden gecontroleerd door het veld te besturen. En door geïnduceerde EMF te beheersen, kunnen we het aandeel van de belasting regelen.

Parallelle werking van DC Compound Generator

Het aansluitschema van twee samengestelde generatoren die parallel zijn geschakeld, wordt weergegeven in de onderstaande afbeelding.

De samengestelde generator heeft stijgende kenmerken. Vandaar dat, bij afwezigheid van corrigerende apparaten, de parallelle werking van DC-compoundgeneratoren onstabiel is. Op het moment van starten neemt elke generator hetzelfde deel van de belasting. Om de een of andere reden, als de stroom door de serieveldwikkeling van generator-1 gaat, neemt toe, wat zijn veld verder versterkt. Dit resulteert in een verhoging van de gegenereerde EMF en het kost meer belasting.

In deze bewerking gingen we ervan uit dat de belasting constant is. Vandaar dat het aandeel van de belasting van generator-2 wordt verminderd en zijn serieveld verzwakt. Dit resulteert in het afvallen van de lading. Dit effect is cumulatief. Na enige tijd neemt de generator-1 de volledige belasting over. En generator-2 werkt als een motor. In deze toestand zal de stroomonderbreker van een willekeurige generator trippen en deze bewerking stoppen.

Om deze bewerking stabiel te maken, moeten we elk corrigerend apparaat met dit systeem gebruiken. In deze parallelle werking is de equalizerbalk verbonden met het ankeruiteinde van de seriewikkelingen. De equalizerbalk is een geleider met een lage weerstand. Het wordt gebruikt om de werking van over-compound- en level-compound-generatoren stabiel te maken.

generator-1 begint bijvoorbeeld een groter deel van de belasting op zich te nemen. En de serieveldstroom neemt toe. Nu gaat deze verhoogde stroom door de serieveldwikkeling van generator-1 en gaat gedeeltelijk door de serieveldwikkeling van generator-2. Beide generatoren worden dus op dezelfde manier beïnvloed. Op deze manier kan generator-1 niet een volledige lading aan en kan generator-2 niet zijn volledige lading afzetten.

Om een ​​goede parallelle werking en een gelijk deel van de belasting te behouden, moet de regeling van beide generatoren hetzelfde zijn en moet de veldweerstand in de serie omgekeerd evenredig zijn met de nominale waarden van de generator.

Parallelle werking van DC-serie generator

Het aansluitschema van de parallelle werking van twee generatoren uit de DC-serie is zoals weergegeven in de onderstaande afbeelding.

Hier beschouwen we beide generatoren identiek en nemen hetzelfde deel van de belasting op zich. Maar om welke reden dan ook, wordt de geïnduceerde EMF van generator-1 verhoogd (E1> E2). In deze toestand is generatorstroom I1 groter dan I2. Dit resulteert in een versterking van het serieveld van generator-1. En de verzwakking van het serieveld van generator-2.

Dit is een cumulatief proces. Dus uiteindelijk zal de volledige belasting worden genomen door generator-1 en generator-2 werkt als een motor. Net als bij de samengestelde motor, wordt dit probleem opgelost door een equalizerbalk te gebruiken. En hierdoor geven twee machines ongeveer gelijke stromen door aan de belasting.

Laden delen van DC-generator

De DC-shuntgenerator heeft licht dalende kenmerken. Daarom is het de meest geschikte generator voor stabiel parallel bedrijf. Als één generator meer of minder belasting opneemt, vanwege de neiging om de oorspronkelijke belastingverdeling te herstellen, nemen beide generatoren onmiddellijk de juiste belastingverdeling over.

In een storingstoestand is één generator buiten dienst en is zijn veld verzwakt. In deze toestand wordt het serieveld van een andere generator vergroot. De stroomonderbreker is dus open en de defecte generator wordt uit het systeem verwijderd. Deze methode voor het verwijderen en aansluiten van de generator maakt het systeem betrouwbaar en helpt schokken en plotselinge verstoring van de krachtbron en in het systeem te voorkomen.

De spanningskarakteristiek van de shuntgenerator is zoals weergegeven in de onderstaande afbeelding.

Uit het bovenstaande kenmerk blijkt dat voor dezelfde klemspanning V generator-1 I1-stroom levert en generator-2 I2-stroom. De generator-1 heeft een meer hangende karakteristiek en levert minder stroom. Beide generatoren zullen de belasting op alle punten gelijk verdelen als hun kenmerken vergelijkbaar zijn en dezelfde spanningsval hebben van onbelast naar vollast.

Als twee generatoren met verschillende kVA-classificaties parallel zijn aangesloten, wordt de belasting gedeeld volgens hun classificaties. Hun uiterlijke kenmerken, uitgedrukt in procenten vollaststroom, moeten identiek zijn, zoals weergegeven in de onderstaande afbeelding.

Bijvoorbeeld, een generator van 100 kVA en een andere generator van 200 kVA is parallel geschakeld met een belasting van 240 kW. In deze toestand deelt de eerste generator 80 kW en de tweede generator 160 kW.

Het gecombineerde kenmerk van een bewerking kan worden getekend als we het individuele kenmerk van elke generator kennen. De stroomtoevoer van elke generator is te vinden in de volgende afbeelding.

De bovenstaande resultaten kunnen worden gevonden door eenvoudige berekening in plaats van grafische weergave als de generator een rechte lijn heeft. Nu berekenen we het load sharing-gedeelte dat een ongelijke nullastspanning heeft.

• E₁ , E₂ =Nullastspanning van twee generatoren
• R₂ , R₂ =Ankerweerstand
• V =gemeenschappelijke klemspanning

Uit de bovenstaande vergelijking kunnen we zien dat de busbar-spanning constant kan worden gehouden door Φ₂ te verhogen of N₂ of N₁ reducing verkleinen of Φ1. N₂ en N₁ worden gewijzigd door de snelheid van de aandrijfmotoren te wijzigen en Φ₁ en Φ₂ kan worden geregeld met behulp van shuntveldweerstanden.