Funcționarea paralelă a generatoarelor de curent alternativ necesită respectarea unor condiții mai complexe decât funcționarea paralelă a generatoarelor de curent continuu.
Pentru a permite generatorului sincron în paralel cu celălalt:
1) egalitatea tensiunilor generatoarelor de lucru și conectate;
2) egalitatea frecvențelor lor;
3) coincidența ordinii de alternare a fazelor;
4) egalitatea unghiurilor de schimbare între e. etc cu. fiecare generator și tensiunea pe anvelope.
Ultima condiție se reduce la o suprapunere geometrică identică a rotoarelor generatoarelor în raport cu înfășurările statorului lor.
Procesul de aducere a generatoarelor într-o stare în care sunt îndeplinite toate condițiile de mai sus se numește sincronizarea generatoarelor.
În cazul în care generatoarele sunt sincronizate, atunci comutarea lor în regim paralel se face fără probleme, fără apariția unor eventuale supratensiuni suplimentare în sistem. Dacă cel puțin una dintre condiții nu este susținută, apar curenți de egalizare semnificativi între generatori. care nu permit funcționarea paralelă a generatoarelor și, în unele cazuri, chiar le pot provoca daunele.
Luați în considerare funcționarea paralelă a două generatoare sincrone.
În cazul în care generatoarele sunt aceleași, forțele electromotoare și vitezele de rotație ale acestora sunt egale, atunci în absența unei sarcini externe (adică atunci când se face ralanti) nu vor exista generatoare de curent în lanțul de înfășurare a statorului, sunt reciproc echilibrate.
Fig. 1. Curentul de egalizare
Când sarcina externă este activată, ambele generatoare vor începe să dea aceeași putere. Cu o sarcină inductivă, tensiunea fiecăruia scade cu aceeași valoare și între e. etc cu. generator și tensiunea acesteia va exista o anumită trecere, în fază determinată de unghiul # 948;. Puterea dată de generator la circuitul extern este proporțională cu acest unghi.
Să presupunem că am crescut excitația și, prin urmare, e. etc cu. primul generator și excitația redusă a celui de-al doilea, astfel încât tensiunea totală a generatoarelor să rămână aceeași.
Deoarece puterea dezvoltată de motoarele primare a rămas neschimbată, atât puterea totală, cât și puterea dată de fiecare dintre generatoare nu s-au schimbat. Curentul de sarcină extern nu sa schimbat: I - comun și I / 2 - pentru fiecare generator.
În același timp, deoarece e. etc cu. ambele generatoare nu mai sunt egale, atunci un curent egalizator Iy va curge între generatoare, procedând numai de-a lungul circuitului generatorului. Distribuția curenților în acest caz este prezentată în Fig. 1.
După cum puteți vedea, curentul din primul generator va fi egal cu suma geometrică a curenților încărcăturii externe I / 2 și a egalizatorului Iy, iar în al doilea - cu diferența geometrică a acestora.
Rezistența inductivă a înfășurărilor statorice ale generatoarelor este mult mai mare decât rezistența lor activă. În acest sens, curentul de egalizare va rămâne în urma diferenței în e. etc cu. generatoare de aproape 90 °.
În această condiție, atunci când se adaugă curenți în primul generator și se scade în cel de-al doilea generator, curentul rezultat va rămâne în spatele tensiunii din fiecare generator cu un unghi diferit.
Cu alte cuvinte, fiecare dintre generatoare va funcționa la factorul său de putere, care este diferit de factorul de putere al rețelei externe. Dacă energia activă consumată de sarcina externă este aproape de puterea totală a ambelor generatoare, atunci în generatorul supraexcitat, curentul efectiv va depăși curentul nominal al generatorului, care nu poate fi tolerat (supracurent).
Prin urmare, rezultă că funcționarea paralelă a generatoarelor sincrone necesită ca toate generatoarele să funcționeze cu același factor de putere egal cu factorul de putere al rețelei.
Să presupunem că acum, fără a schimba excitația, acționând asupra regulatorului motorului primar al primului generator, am crescut cantitatea de combustibil. În acest caz, motorul primar va dezvolta un cuplu mai mare, sub influența căruia rotorul primului generator va funcționa în fața rotorului celui de-al doilea generator, rotindu-se în continuare cu aceeași viteză sincronă. Datorită discrepanței în faza forțelor electromotoare ale generatoarelor, o diferență în e. etc cu. sub influența căruia apare un curent de egalizare.
Dar curentul de egalizare în faza sa va coincide aproape cu e. etc cu. primul generator, de exemplu, acesta va fi un curent de sarcină pentru el, și va fi aproape opusul e. etc cu. generatorul secundar (va reduce sarcina). În acest caz, fiecare dintre generatoare va purta o sarcină proporțională cu cuplul dezvoltat de motorul primar.
În acest caz, polii unui generator mai încărcat vor fi în fața polilor de spațiu mai puțin încărcat. Ultima circumstanță este echivalentă cu faptul că pentru un generator mai încărcat, unghiul de schimbare de fază între e. etc cu. și tensiune # 948; 1 mai mult decât cele mai puțin stresate # 948; 2.
Trebuie remarcat faptul că funcționarea paralelă a generatoarelor sincrone este stabilă numai la anumite valori ale unghiului # 948;. Cel mai stabil este la un unghi # 948; egală cu 0 °, care corespunde funcționării în gol a generatoarelor; la un unghi egal cu 90 °, generatorul scade din sincronizare și funcționarea paralelă devine imposibilă.
Invarianța unghiului # 948; depinde de constanța vitezei de rotație a motorului primar. Atunci când viteza de rotație fluctuează datorită unei modificări a încărcării sau din alte motive, unghiul # 948; se poate schimba la o valoare inacceptabilă. Prin urmare, fiabilitatea și stabilitatea funcționării paralele a generatoarelor sincrone depinde într-o mare măsură de calitatea funcționării regulatoarelor de turație ale motoarelor primare.
Comanda de la distanță a alimentării cu combustibil a motoarelor primare necesare redistribuirii sarcinilor generatorului este asigurată de utilizarea regulatoarelor cu servomotor sau cu acționarea electromagnetică a supapelor de alimentare cu combustibil. Când tensiunea este pornită, servomotorul sau solenoidul deschide supapa de alimentare cu combustibil sau abur. Gradul de deschidere a supapei și, în consecință, cantitatea de combustibil furnizat este reglată de durata pornirii servomotorului sau de numărul de solenoizi inclusi.
Fig. 2. Conectarea egalizatoare între înfășurările de excitație ale generatoarelor
Același dispozitiv servește de asemenea la schimbarea vitezei de rotație a generatoarelor în timpul sincronizării lor.
Fig. 3. Racordarea egalizatoare în circuitele circuitului de reglare a tensiunii
La generatoarele sincrone cu auto-excitație și autoreglarea tensiunii, magnitudinea curentului de excitație depinde de curentul din circuitul statorului. La rândul său, cu funcționarea paralelă a generatoarelor sincrone, modificarea curentului de excitație al generatorului afectează magnitudinea curentului său reactiv. Rezultă că atunci când funcționarea paralelă a generatoarelor sincrone cu auto-excitație și autoreglarea tensiunii trebuie luate măsuri speciale pentru a asigura distribuția corectă a curentului reactiv între ele.
Ca un astfel de eveniment, generatoarele de putere egală sunt prevăzute cu o conexiune egalizatoare între înfășurările lor de excitație (pe partea DC), așa cum se arată în Fig. 2.
Atunci când generatorul automat este închis, se aplică un curent la bobinele contactorilor K1 și K2, care conectează înfășurările de câmp la magistralele de egalizare.
Ca urmare a conectării paralele a înfășurărilor de excitație, orice modificare a excitației unui generator este reflectată în excitarea celui de-al doilea. Prin urmare, distribuția curentului reactiv între ele rămâne corectă.
Atunci când funcționează în paralel generatoare de putere diferită, se efectuează o conexiune de egalizare în circuitele circuitului de reglare a tensiunii pe partea AC (figura 3).