العمل المختبري رقم 3

دراسة التشغيل الموازي لمولد متزامن مع الشبكة

الهدف من العمل- دراسة طرق الدمج مولد متزامنفي الشبكة، وتحميلها بالطاقة النشطة والمتفاعلة، وإزالة الخاصية على شكل حرف U.

المعدات والأجهزة:

مولد متزامن ثلاثي الطور SGR-4.5، محرك غير متزامن ثلاثي الطور VAO-52-4، مجموعة أدوات القياس ك-50، منظم الحث مع المعدل، مقياس التيار الكهربائي للنظام المغناطيسي قيد التشغيل 10, متزامن المصباح LS، الفولتميتر صفر للنظام الكهرومغناطيسي بحد قياس 250 فولت.

1. تمكين الجهاز المتزامن من التشغيل المتوازي مع الشبكة:

أ) عن طريق التزامن الدقيق (بمساعدة السنكروسكوب)؛

ب) طريقة المزامنة التقريبية.

2. إزالة وبناء ش-شكل مميز للمولد في ف 1 = 0.

3. بناءً على الخبرة، قم بحساب وبناء العلاقة كوسج = و(و в) . قم بنقل الجهاز المتزامن إلى وضع المحرك وتنظيم النشاط والتفاعل الطاقة النشطةفي تيار الجزء الثابت المستمر أنا 1 = ثابت .

4. إزالة الخصائص І 1r = f(P 1)، и в = f(P 1)، cosj = f(P 1) .

أمر العمل

شروط تشغيل مولد متزامن للتشغيل المتوازي.

عند تشغيل مولد متزامن للتشغيل المتوازي مع الشبكة، يجب مراعاة الشروط التالية:

1) الجهد ( المجالات الكهرومغناطيسية ) يجب أن يكون المولد متساويًا في الحجم ومعاكسًا في الطور لجهد التيار الكهربائي يو ز = -يو ج ;

2) يجب أن يكون تردد جهد المولد مساوياً لتردد جهد التيار الكهربائي و ز = و ج ;

3) يجب أن يكون ترتيب الطور للمولد والشبكة هو نفسه.

تسمى مجموعة العمليات التي تحقق هذه الشروط، والتي تتم في وضع الخمول للمولد المتزامن، بالتزامن.

تشغيل المولد للتشغيل الموازي مع الشبكة

2.1 استخدام طريقة المزامنة الدقيقة.يحدث التزامن الدقيق للمولد مع الشبكة عندما يكون تردد وجهد المولد، بنفس ترتيب الطور، مساويًا لتردد وجهد الشبكة والمتجهات ش ز و ش مع تتعارض مع بعضها البعض، أي. بينهما 180 درجة كهربائية.

من المستحيل الحفاظ على هذا الوضع لفترة طويلة في مولد يعمل بشكل مستقل. لذلك، في الممارسة العملية، يسعى المرء فقط إلى أقصى حد ممكن تطابق تامقيم الجهد ومصادفة التردد التقريبية، حيث يحدث تغيير سلس في الزاوية بين نواقل جهد المولد وجهد الشبكة. اصطياد اللحظة التي ش ز و ش مع في الطور المضاد، يقومون بتشغيل المولد إلى الشبكة.

يختلف تحديد اللحظة التي يتم فيها تشغيل المولد للتشغيل المتوازي مع الشبكة الأجهزة التلقائيةالمزامنة أبسطها هو متزامن المصباح.

منظار التزامن، الذي يظهر مخططه في الشكل. 3.1، يتكون من ثلاثة مصابيح مصممة للتشغيل على المدى القصير بمعدل ضعفي جهد الطورالشبكات؛ يمكنك استخدامه للتمكين سان جرمان في الشبكة في وقت قريب من وضع المزامنة الدقيق.

للقيام بذلك، تحتاج إلى تجميع الدائرة وفقا للشكل 3.1 ( للانقراض المتزامن). العقد والعناصر الرئيسية للدائرة هي: الشبكة، المولد المتزامن ز محرك السيارة م ، أنبوب التزامن مساءً ومجموعة من أدوات القياس ك-50 .

الشبكة ~ 220 فولت

الشكل 3.1 - مخطط دراسة التشغيل المتوازي لمولد متزامن مع الشبكة

أمر العمل

بعد تجميع الدائرة (الشكل 3.1)، قم بتشغيل جهاز AP3 وابدأ تشغيله محرك غير متزامن، وهو متصل بعمود مغو المولد المتزامن. إن سرعة الدوار للمحرك غير المتزامن تساوي تقريبًا السرعة المقدرة للمحرِّض (في ظروف المختبر تبلغ حوالي 1500 دورة في الدقيقة). بعد ذلك، يتم تشغيل الآلة الأوتوماتيكية AP2 ويتم جلب تيار الإثارة للمولد المتزامن إلى القيمة التي يصبح عندها الجهد، وفقًا لقراءات الفولتميتر لمجموعة K-50، مساويًا لقيمة الطور لجهد الشبكة. ونتيجة لذلك، عند تشغيل الجهاز AP2 تم الكشف عن مصابيح السنكروسكوب متصلة بين الأسلاك الخطية للشبكة والمولد. إذا كان ترتيب مراحل التيار الكهربائي والمولد هو نفسه، فإن المصابيح تضيء في نفس الوقت وتنطفئ في نفس الوقت.

إذا كان تناوب مراحل الشبكة والمولد مختلفا، فإن المصابيح تضيء وتخرج بدورها. في هذه الحالة، من الضروري إيقاف المولد وتبديل اثنين من بعض الأسلاك الخطية التي تنتقل من أطراف المولد إلى المجموعة ك-50 (وبالتالي إلى الشبكة). ثم يتم تشغيل المولد مرة أخرى ويتم فحص ترتيب الطور للمولد والشبكة.

تتم إضاءة وإطفاء مصابيح المنظار عن طريق تغيير فرق الجهد بين نفس المشابك AP2 والمولد بسبب اختلاف تردد الشبكة والمولد عند سرعة دوران غير متزامنة للمولد. تشغيل المولد للتشغيل المتوازي مع الشبكة باستخدام آلة أوتوماتيكية AP1 يتم إجراؤه عند انطفاء المصابيح. وفي هذه الحالة يجب أن تكون وتيرة إطفاء وإضاءة المصابيح بحيث تضيء المصابيح وتنطفئ في وقت واحد من خلال 1-2 ثانية، ويتم تحقيق ذلك عن طريق تغيير سرعة دوران محرك القيادة.

عيب هذه الطريقة هو أن المصابيح تنطفئ عندما يكون فرق الجهد عند أطراف المصباح 30٪ U n وعند تشغيل المولد يحدث تيار صدمة. للقضاء على تيار الصدمة وتحديد اللحظة التي تنطفئ فيها المصابيح بالكامل، والتي من الضروري تشغيلها AP1 ، يمكن ضبطها عن طريق قراءة الفولتميتر الخامس متصلة بالتوازي مع أحد المصابيح. في الوقت الذي لا يوجد فيه جهد على المصباح (يظهر الفولتميتر صفر)، يتم توصيل المولد المتزامن بالشبكة.

معيار توصيل المولد بالشبكة بنجاح هو عدم وجود تيار تدفق، وهو ما يتم ملاحظته على مقياس التيار الكهربائي ك-50 . إذا لم يتم إجراء التبديل بدقة، يمكن أن يصل التدفق الحالي إلى قيمة كبيرة.

بعد تشغيل المولد، يتم سحبه إلى التزامن ويعمل بشكل متزامن مع الشبكة.

يمكن تشغيل مصابيح المتزامن "النار الجارية"(الضوء الدوار). للقيام بذلك، توصيل المصابيح L2 و L3 يتم تغيير الاتصال بالشبكة (المولد) كما هو موضح في الشكل. 3.1 مع خطوط متقطعة. سوف تضيء المصابيح وتنطفئ بتسلسل معين. عند وضعها على رؤوس المثلث، يتم إنشاء انطباع الضوء الدوار. يعتمد اتجاه دوران الضوء على التردد الأكبر - المولد أو الشبكة. المولد متصل بالشبكة في الوقت الذي يكون فيه المصباح L1 ينطفئ تمامًا، بينما يضيء الاثنان الآخران. إذا، عند تشغيل التزامن، "تشغيل الضوء"تنطفئ المصابيح في نفس الوقت ثم تضيء في نفس الوقت - وهذا يعني عدم تطابق ترتيب مراحل المولد والشبكة.

2.2. طريقة المزامنة الذاتية.تُستخدم طريقة المزامنة الذاتية، والتي تسمى أيضًا طريقة المزامنة الخشنة، على نطاق واسع. أصبح هذا ممكنا بسبب حقيقة أن لدينا شبكة كافية قوة عاليةوتشغيل مولد واحد لا يؤثر على تشغيل المولدات الأخرى التي تعمل بالتوازي على هذه الشبكة U = U 1н = ثابت و و = و 1н = ثابت .

هذه الطريقة على النحو التالي. يتم تدوير المولد المتزامن، بعد التحقق من دوران الطور الصحيح للمولد والشبكة، بسرعة متزامنة تقريبًا؛ لف الحقل قصير الدائرة. عند الوصول إلى سرعة الدوران غير المتزامن، يتم توصيل ملف عضو الإنتاج بالشبكة مع الإمداد المتزامن لتيار الإثارة إلى ملف المجال، ويزداد تدريجيًا إلى القيمة التي يتم عندها سحب المولد إلى التزامن ويعمل بالتوازي مع الشبكة في وضع الخمول وضع.

خصائص الشكل U للمولد المتزامن

شتحدد الخصائص ذات الشكل اعتماد تيار الجزء الثابت على تيار الإثارة و في عند الطاقة النشطة المستمرة للمولد (الشكل 3.2). في ظروف المختبر، يتم أخذ الخاصية بقيمة الطاقة النشطة للمولد، يساوي الصفر، أي. في وضع الخمول ف 1 = 0 . للقيام بذلك، مباشرة بعد تشغيل المولد للتشغيل المتوازي عن طريق تغيير تيار الإثارة لمحرك القيادة وتيار الإثارة سان جرمان الوصول إلى نظام تكون فيه قراءات مقياس التيار الكهربائي في دائرة المولد قريبة من 0 ، والذي يتوافق مع وضع الخمول للمولد.

ثم التغيير و في مولد إلى القيمة التي التيار أنا 1 في الجزء الثابت سوف يصبح مساوياً للاسم أو أكبر قليلاً منه، اكتب النقطة الأولى ش-خصائص الشكل. تتزايد تدريجيا و في مولد، قم بإزالة 3-4 نقاط من المنطقة اليسرى للمنحنى أنا 1 = و(و في) . تأكد من إصلاح النقطة ش-خاصية الشكل عند الحد الأدنى من تيار الجزء الثابت للمولد. ثم زيادة و في مولد، قم بإزالة النقاط الموجودة على الجانب الأيمن من المنحنى أنا 1 = و(و في) .

0,5

الشكل 3.2 - خاصية على شكل حرف U للمولد المتزامن

يتم إجراء التجربة عندما يتغير تيار الإثارة من 1 إلى 10 أ.

الجزء الأيمنيتوافق المنحنى مع آلة مفرطة الإثارة وإخراج التيار السعوي والطاقة التفاعلية للشبكة، والأجزاء اليسرى تتوافق مع آلة مفرطة الإثارة وإخراج التيار الحثي للشبكة واستهلاك الطاقة التفاعلية.

يتم تسجيل قراءات الأجهزة في الجدول 3.1.

الجدول 3.1 ش- خاصية الشكل للمولد المتزامن

في U 1 = ... = const، n = n n = const

ف 1 = 0	أنا 1، أ
أنا في، أ

أسئلة التحكم

1. ما هي الأساليب التي يمكنك استخدامها للتمكين سان جرمان للعمل الموازي مع الشبكة؟ ما هو الفرق بين الأساليب؟

2. كيفية التمكين سان جرمان إلى الشبكة باستخدام طريقة المزامنة الدقيقة؟

3. كيفية التمكين سان جرمان إلى الشبكة باستخدام طريقة المزامنة الذاتية؟

4. ما هو الغرض من السنكروسكوب؟

5. كيف يتم التحقق من تزامن دوران الطور للمولد والشبكة؟

6. شرح تسلسل العمليات عند الإزالة ش-خصائص الشكل على الآلة قيد الدراسة ف 1 = 0.

7. كيف ش-الشكل الخاص لحساب ورسم التبعية com.cosj من تيار الإثارة؟

8. ما هي مرحلة التيار أنا 1 ، المقابلة للحد الأدنى ش-خصائص شكل مولد متزامن؟

9. لماذا مع زيادة القوة النشطة ر هل يتحول الحد الأدنى للمنحنى إلى اليمين؟

10. ما هي مرحلة تيار المولد ذي الإثارة المنخفضة والمفرطة بالنسبة لجهد الشبكة؟

11. اشرح – مع الإفراط في الإثارة أو قلة الإثارة سان جرمان يمنح قوة رد الفعلإلى الشبكة؟

12. ماذا تعني زاوية الحمل؟ س وعلى ماذا يعتمد حجمه؟

في التقرير اعرض:

1. الغرض من العمل والمعدات والأدوات ومحتوى العمل.

2. رسم بياني كهربائيالخبرة لإجراء البحوث.

3. الشروط الواجب توافرها عند توصيل المولد بالشبكة.

4. جدول القيم المقاسة لبناء خاصية على شكل حرف U.

5. منحنى مميز على شكل حرف U.

6. الردود الكتابية على أسئلة التحكم 1,2,3,4,5,6,7,8.

العمل المختبري 4

معلومات ذات صله.

لتمكين مولد متزامن للتشغيل المتوازي، يجب استيفاء الشروط التالية:

1. يجب أن يكون جهد الجهاز المتصل مساوياً لجهد الشبكة أو جهاز التشغيل.
2. يجب أن يكون تردد المولد المتصل مساوياً لتردد الشبكة.
3. يجب أن تكون جهود جميع مراحل الجهاز المتصل معاكسة في الطور لجهود المراحل المقابلة للشبكة أو جهاز التشغيل.
4. لتوصيل مولد متزامن ثلاثي الطور للتشغيل المتوازي، من الضروري أيضًا ضمان نفس دوران الطور للجهاز المتصل والشبكة.

يتم تنفيذ الاستعدادات لتشغيل المولد المتزامن للتشغيل المتوازي بالطريقة الآتية. يتم تدوير المحرك الرئيسي وضبط سرعة دورانه بحيث تكون مساوية تقريبًا للسرعة الاسمية. ثم يتم إثارة المولد، وبعد قراءات الفولتميتر، يتم تشغيل المولد

متصلة بأطراف الجزء الثابت، قم بتنظيم جهد الماكينة باستخدام مقاومة متغيرة في دائرة الإثارة حتى تصبح مساوية لجهد التيار الكهربائي. من خلال العمل على منظم المحرك الرئيسي ومراقبة قراءات عداد التردد، يتم ضبط سرعة الآلة بشكل أكثر دقة بحيث يكون تردد المولد مساوياً لتردد التيار الكهربائي. وبذلك يتم استيفاء الشرطين الأول والثاني لتمكين التشغيل الموازي.

لتحقيق الشرط الثالث، وكذلك لتحقيق المساواة الكاملة للترددات، يتم استخدام مصابيح الطور. مصابيح المرحلة للسيارات تيار أحادي الطوريتم تشغيلها وفقًا لمخططين: للانقراض (الشكل 255، أ) وللاحتراق (الشكل 255، ب). إذا تزامنت مراحل الشبكة والجهاز، فسوف تنطفئ المصابيح التي يتم تشغيلها وفقًا للمخطط أ، ووفقًا للمخطط ب، فإنها ستحترق بكامل قوتها. في هذه اللحظة تحتاج إلى تشغيل مفتاح المولد.

للسيارات ثلاث مراحل الحاليةيتم تشغيل مصابيح الطور أيضًا وفقًا لمخططين: للإطفاء (الشكل 256، أ) ولتدوير الضوء (الشكل 256، ب). المصابيح التي يتم تشغيلها وفقًا للمخطط أ، مع نفس تناوب مراحل الشبكة والجهاز، سوف تومض أولاً بسرعة وفي نفس الوقت، ثم يصبح وميضها أقل تكرارًا، وعندما تنطفئ المصابيح ببطء، تحتاج إلى تشغيلها مفتاح المولد.

لتحديد لحظة تشغيل المفتاح بشكل أكثر دقة، غالبًا ما يتم تثبيت ما يسمى بمقياس الفولتميتر الصفري، والذي يحتوي على مقياس على الوجهين.

مع نفس تناوب مراحل الشبكة والجهاز، ستومض المصابيح المتصلة وفقًا للمخطط B بالتناوب، وإذا تم وضعها في دائرة، فسوف تحصل على انطباع بوجود ضوء دوار. تعتمد السرعة التي يدور بها الضوء على اختلاف التردد. يجب تشغيل المولد في اللحظة التي تضاء فيها المصابيح بالعرض بكثافة كاملة وينطفئ المصباح الثالث. بمعنى آخر، يعد تشغيل المفتاح أكثر ملاءمة في الوقت الذي يتغير فيه اتجاه دوران الضوء.

إذا لم يكن ترتيب تناوب الطور هو نفسه، فإن المصابيح المتصلة وفقًا للدائرة (أ) ستعطي دورانًا للضوء، ووفقًا للدائرة (ب) فسوف تضيء وتنطفئ في نفس الوقت. لتغيير ترتيب تناوب الطور في الآلة، يجب تبديل أي سلكين من الأسلاك المناسبة للمفتاح.

يتم تشغيل مصابيح الطور الخاصة بمولدات الجهد العالي عن طريق قياس محولات الجهد (الفصل الرابع عشر، 171).

وهكذا، بمساعدة مصابيح الطور، يمكننا تحديد تناقض المراحل، وتحقيق المساواة في الترددات وترتيب تناوب مراحل الشبكة والجهاز المتصل. يمكن أيضًا تحديد تسلسل الطور للآلة باستخدام جهاز خاص - مؤشر الطور، وهو عبارة عن محرك صغير غير متزامن يوضح اتجاه دوران قرص مؤشر الطور ترتيب دوران الطور.

عندما يعمل مولد متزامن بالتوازي مع الشبكة، تظل سرعة دورانه ثابتة، مساوية للمتزامن.

تسمى عملية إعداد المولد للتشغيل المتوازي بالتزامن.

في السنوات الاخيرةأصبحت طريقة تحويل المولدات المتزامنة إلى التشغيل المتوازي، والتي تسمى المزامنة الذاتية، منتشرة على نطاق واسع. جوهر هذه الطريقة هو كما يلي. يقوم المحرك الرئيسي بتدوير المولد ويضبطه على سرعة متزامنة تقريبًا. أغلق لف الإثارة إلى إضافية

مقاومة تساوي 3-5 أضعاف قيمة مقاومته. قم بتشغيل المفتاح الذي يربط المولد بالشبكة. قم بتبديل ملف الإثارة من المقاومة الإضافية إلى المصدر الذي يغذيها الجهد المستمر. بعد ذلك، يأتي المولد نفسه في حالة التزامن.

لنقم بالتجربة التالية. سنقوم بتضمين مقياس التيار الكهربائي ومقياس الواط ومقياس الطور في الدائرة الثابتة للمولد المتزامن. سنقوم بتضمين مقياس التيار الكهربائي في دائرة إثارة المولد. دعونا نشغل الجين

راراتور للتشغيل المتوازي ومنحه بعض الحمل النشط. من خلال زيادة تيار الإثارة باستخدام مقاومة متغيرة في دائرة الإثارة، سوف نلاحظ قراءات الجهاز. اتضح أن الطاقة النشطة التي يوفرها المولد للشبكة تظل ثابتة تقريبًا وأثناء التجربة سيعطي مقياس الواط قراءات ثابتة. مع الحمل النشط المستمر، يكون التيار في الدائرة الثابتة عند قيمة معينة لتيار الإثارة ضئيلًا. هذا يطابق بحتة التيار النشطحمل المولد (=1). إذا تم توصيل أحمال نشطة مختلفة بالمولد، فإن كل قيمة للحمل النشط سوف تتوافق مع تيار إثارة معين، عنده =1. عندما يزيد تيار الإثارة فوق هذه القيمة، يكون هناك تأخير تيار رد الفعل. سيُظهر مقياس الطور انخفاضًا وسيقوم المولد بتزويد الشبكة بالطاقة التفاعلية المتأخرة. على العكس من ذلك، إذا قمت بتقليل تيار الإثارة وجعله أقل من القيمة المحددة، فسيظهر تيار رد الفعل الرائد. سيظهر مقياس الطور انخفاضًا مرة أخرى، وسيستهلك المولد الطاقة التفاعلية المتأخرة من الشبكة لإنشاء مجاله الدوار.

يُطلق على اعتماد تيار الجزء الثابت (عضو الإنتاج) للمولد المتزامن على تيار الإثارة بقدرة نشطة ثابتة خاصية على شكل حرف U للآلة، والتي حصلت على اسمها من مظهرمنحنى يشبه الحرف U. في الشكل. يُظهر الشكل 257 الخاصية على شكل حرف U للمولد المتزامن.

في محطات توليد الطاقة، عادة ما يتم تركيب العديد من المولدات المتزامنة، المتصلة بالتوازي تعاون(الشكل 21.1). إن وجود عدة مولدات بدلاً من طاقة إجمالية واحدة يوفر مزايا بسبب نفس الاعتبارات التي تم تحديدها فيما يتعلق بالتشغيل المتوازي للمحولات (انظر الفقرة 2.2).

عند توصيل مولد متزامن بالشبكة للتشغيل المتوازي، يجب مراعاة الشروط التالية: مولد emf عند توصيله بالشبكة يجب أن يكون مساوياً ومعاكساً في الطور لجهد الشبكة (
)، تردد مولد EMF يجب أن يكون مساوياً لتردد الجهد المتردد في الشبكة ; يجب أن يكون ترتيب الطور عند أطراف المولد هو نفسه الموجود في أطراف الشبكة.

يتم استدعاء جلب المولد إلى حالة تفي بجميع الشروط المحددة مزامنةالمزمنة.يؤدي عدم الامتثال لأي من شروط المزامنة إلى ظهور تيارات معادلة كبيرة في ملف الجزء الثابت، والتي يمكن أن تؤدي قيمتها المفرطة إلى وقوع حادث.

يمكنك توصيل المولد بشبكة بها مولدات تشغيل متوازية إما عن طريق المزامنة الدقيقة أو عن طريق المزامنة الذاتية

طريقة المزامنة الدقيقة. جوهر هذه الطريقة هو أنه قبل توصيل المولد بالشبكة، يتم إحضاره إلى حالة تلبي جميع الشروط المذكورة أعلاه. ويتم تحديد لحظة استيفاء هذه الشروط، أي لحظة التزامن، بواسطة جهاز يسمى المتزامن.حسب التصميم، يتم تقسيم السينكروسكوبات إلى مؤشر ومصباح. لنفكر في عملية مزامنة المولدات باستخدام متزامن المصباح الذي يتكون من ثلاثة مصابيح 1, 2, 3, تقع على رؤوس مثلث متساوي الأضلاع.

عند تشغيل المصابيح وفقًا لنظام "الإطفاء" (الشكل 21.2، أ)تتوافق لحظة التزامن مع الإطفاء المتزامن لجميع المصابيح. لنفترض أن المولد emf نجم
يدور مع التردد الزاوي ، يتجاوز التردد الزاوي

دوران نجوم جهد الشبكة
. في هذه الحالة، يتم تحديد الجهد عبر المصابيح من خلال المجموع الهندسي +; +; +(الشكل 21.2، ب).

أرز. 21.1. تشغيل المولدات المتزامنة

للعمل الموازي:

ز 1 - ز 4 - مولدات متزامنة، بي دي 1 -PD 4 - محركات القيادة

في اللحظة التي تتزامن فيها نواقل نجم المجال الكهرومغناطيسي مع نواقل جهد النجم، يصل هذا المجموع إلى قيمته القصوى، بينما تحترق المصابيح بأعلى كثافة (الجهد على المصابيح يساوي ضعف جهد التيار الكهربائي). وفي لحظات زمنية لاحقة، يتفوق نجم المجال الكهرومغناطيسي على نجم الجهد، فينخفض ​​جهد المصابيح. في لحظة التزامن، تشغل الموجات الكهرومغناطيسية ونواقل الجهد موقعًا يكون فيه، على سبيل المثال:
= 0، وتنطفئ المصابيح الثلاثة في وقت واحد (الشكل 21.2، ج). مع اختلاف كبير في الترددات الزاوية و تومض المصابيح بشكل متكرر. ومن خلال تغيير تردد دوران المحرك الرئيسي، نحقق المساواة
، كما يتضح من انطفاء المصابيح لفترة طويلة. في هذه اللحظة، يجب إغلاق المفتاح، وبعد ذلك سيتم توصيل المولد بالشبكة.

أرز. 21.2. متزامن المصباح

طريقة المزامنة الذاتية. يتم تدوير الجزء الدوار للمولد غير المثار بواسطة المحرك الرئيسي إلى سرعة دوران تختلف عن سرعة التواقت بما لا يزيد عن 2-5%، ثم يتم توصيل المولد بالشبكة. من أجل تجنب الجهد الزائد في ملف الدوار عندما يكون المولد متصلاً بالشبكة، يتم إغلاقه أمام بعض المقاومة النشطة. نظرًا لأنه في لحظة اتصال المولد بالشبكة، يكون المجال الكهرومغناطيسي الخاص به صفرًا (المولد غير متحمس)، ثم تحت تأثير جهد الشبكة، يتم ملاحظة زيادة حادة في التيار في ملف الجزء الثابت، مما يتجاوز القيمة المقدرة للجهد تيار المولد. بعد توصيل ملف الجزء الثابت بالشبكة، قم بتوصيل ملف الإثارة بالمصدر التيار المباشرويتم سحب المولد المتزامن، تحت تأثير عزم الدوران الكهرومغناطيسي الذي يعمل على دواره، إلى التزامن، أي أن سرعة الدوار تصبح متزامنة. في هذه الحالة، ينخفض ​​\u200b\u200bتيار الجزء الثابت بسرعة.

أثناء التزامن الذاتي، تحدث عمليات كهروميكانيكية عابرة معقدة في المولد، مما يسبب تأثيرات ميكانيكية كبيرة على اللفات والمحامل والاقتران التي تربط المولد بالتوربين. تم أخذ تأثير هذه التأثيرات على موثوقية المولد بعين الاعتبار عند تصميم المولدات المتزامنة. تُستخدم عادةً طريقة المزامنة الذاتية (المزامنة التقريبية) في المولدات عند تشغيلها بشكل متكرر. هذه الطريقة بسيطة وسهلة التشغيل الآلي.

كما ذكرنا سابقًا، لتشغيل مولدات التيار المستمر للتشغيل المتوازي، من الضروري أن تكون الفولتية عند أطرافها هي نفسها وأن تتطابق قطبية المولد المُشغل مع قطبية الشبكة. في هذه الحالة، يتم ضبط جهد المولد المتصل أعلى قليلاً من جهد مولدات التشغيل، بحيث يأخذ المولد مباشرة بعد إغلاق جهات اتصال المفتاح جزءًا من حمل آلات التشغيل. بعد ذلك، مع ارتفاع درجة حرارة محرك تشغيل المولد المتصل، يزداد الجهد الكهربي عند أطرافه وفي نفس الوقت يتم تقليل جهد آلات التشغيل بحيث يظل الجهد الموجود على قضبان التوصيل دون تغيير.

تتم عملية إعادة توزيع التحميل على النحو التالي. على سبيل المثال، عندما يزيد تيار الإثارة للمولد المتصل، يزداد جهده، مما يزيد الحمل ويقلل من سرعة دوران محرك القيادة. في الوقت نفسه، يبدأ منظم التردد في العمل، مما يزيد من إمداد الوقود أو البخار (اعتمادًا على نوع محرك الأقراص)، ويستعيد سرعة دوران الوحدة مع زيادة الطاقة المقابلة.

إذا لزم الأمر، فإن إيقاف تشغيل أحد المولدات يقلل من إثارةها ويزيد في نفس الوقت من إثارة الأجهزة الأخرى بحيث يظل الجهد الكهربائي في الحافلات ثابتًا. تتم هذه العملية حتى يصبح تيار المولد صفراً.

يجب أن يؤخذ في الاعتبار أنه إذا انخفض جهد المولد الذي تم إيقاف تشغيله بشكل مفرط، فقد يتغير اتجاه التيار وستتحول الآلة إلى وضع المحرك، مما قد يؤدي إلى وقوع حادث. لتجنب ذلك، يتم تثبيت مرحل التيار العكسي الذي يقوم بإيقاف تشغيل المولد عندما يتغير اتجاه التيار.

إن شروط التوصيل المتوازي لـ SGs هي في الأساس نفس شروط مولدات التيار المستمر، لكن الفولتية SG تتغير في الحجم والإشارة. ولذلك فإن SG تعني تزامن القيم اللحظية لجهودها، أي u1=u2، والتي تحدد الشروط التالية لتشغيل SG للتشغيل المتوازي.

يجب أن تكون أشكال منحنيات الجهد u1 وu2 هي نفسها؛

يجب أن تكون قيم الجهد الفعال متساوية مع بعضها البعض؛

يجب أن تكون الفولتية في الطور؛

يجب أن تكون الترددات هي نفسها؛

يجب أن يكون ترتيب دوران الطور (للآلات ثلاثية الطور) هو نفسه.

يتم ضمان تحقيق الشرط الأول من خلال تصميم المولدات الحديثة، والأخير - أثناء التثبيت، والباقي - اعتمادًا على كيفية تنفيذ العمليات المرتبطة بتشغيل المولدات للتشغيل المتوازي. يتم التحكم في تنفيذها بواسطة أجهزة قياس الفولتميتر والتزامن وأجهزة قياس التردد.

إذا لم يتم استيفاء شروط تشغيل SG للتشغيل المتوازي، على سبيل المثال، إذا القيم الفعالةالفولتية، قد تحدث تيارات معادلة كبيرة. إذا لم يتم استيفاء الشرطين الثالث والرابع، تنشأ ضغوط النفاذ.

لنتخيل الجهدين U1 وU2 على شكل متجهين، أحدهما ثابت والآخر يدور بالنسبة للأول بسرعة تساوي الفرق السرعات الزاوية 2pf1-2pf2.

دع في وقت ما يتم تحديد موقع المتجهين U1 و U2 كما هو موضح في الشكل. 120. يحدد مجموعهم الهندسي الجهد DU، الذي تحت تأثيره سوف يتدفق تيار Ib عبر الدائرة، متخلفًا عن جهد DU في الطور بمقدار 90 درجة. على عكس تيار التعادل، فإن تيار النبض قريب في الطور من الجهد U2 وهو خارج الطور مع الجهد U1. وبالتالي، في الوقت الحالي، يكون التيار نشطًا ولا يقوم بتحميل المولدات فحسب، بل يؤثر أيضًا على تشغيل محركات القيادة.

يحدث جهد النبض عندما تعمل المولدات بشكل غير متزامن ويعتمد على حجم عدم تطابق التردد وعلى زاوية الطور بين الفولتية. يصل جهد التشغيل إلى قيمته القصوى، أي ما يعادل 2Um، عند زاوية تحول الطور تبلغ 180 درجة.

لذلك، فإن عدم الامتثال لشروط تشغيل المولدات للتشغيل المتوازي دون مشاكل يؤدي إلى حدوث عمليات عابرة، والتي تكون مصحوبة بنبضات معادلة التيار بين المولدات وعزم الدوران الميكانيكي على أعمدة محركات القيادة. عادة ما تكون هذه الظواهر مصحوبة بانحرافات كبيرة في جهد شبكة السفينة.

كل هذا يمكن أن يؤدي إلى حقيقة أنه لن يدخل المولد قيد التشغيل فقط في التزامن، ولكن المولدات الأخرى التي تعمل بالتوازي قد تخرج أيضًا من التزامن. هذا هو السبب في أن تشغيل المولد للتشغيل الموازي مع المولدات الأخرى التي تعمل بالفعل يعد مهمة مهمة للغاية، والتي يجب تنفيذها مع الالتزام الصارم بجميع الشروط التي تضمن التشغيل المتوازي لمحطة توليد الكهرباء بالسفينة.

عملية تشغيل المولدات التيار المتناوبللتشغيل المتوازي عند استيفاء الشروط المذكورة أعلاه يسمى التزامن.

تتطلب المزامنة المتطلبات الأساسية التالية:

يجب أن يكون تيار التعادل في اللحظة الأولى من التبديل صغيرا قدر الإمكان؛

بمجرد تشغيلها، يجب أن تظل المولدات في حالة تزامن؛

وينبغي ألا تتسبب عملية التزامن في انحرافات في معلمات شبكة السفينة فوق القيم المقبولة.

يمكن تشغيل المولدات المتزامنة للتشغيل المتوازي باستخدام طرق التزامن الدقيق والتزامن التقريبي والمزامنة الذاتية، ويتم تنفيذ طرق التبديل هذه يدويًا بواسطة المشغل وتلقائيًا.

مزامنة دقيقة. مع التزامن الدقيق، يجب أن يتجاوز جهد SG المتصل قليلاً الجهد الموجود في الناقلات، ويجب أن تكون سرعة دوران SG قريبة من السرعة الاسمية. للقيام بذلك، توجد عادةً أعمدة التحكم بضغطة زر للمحركات المؤازرة SB1 وSB2 (الشكل 121) على لوحة المفاتيح الرئيسية، مما يؤثر على وحدات التحكم في السرعة لمحركات التشغيل PD. من خلال تشغيل المحرك المؤازر Ml أو M2 في اتجاه أو آخر، يتم زيادة أو تقليل سرعة دوران SG المتصلة إلى القيمة المطلوبة. بعد ذلك، باستخدام منظار التزامن SS، يقومون باكتشاف لحظة تزامن الطور القريب للجهد الكهربي على الناقلات وجهد SG المتصل وتبديل Q لتشغيل المولد للتشغيل المتوازي.

معظم التطبيقاتتلقى Synchroscopes من نوعين: المصابيح المتوهجة والمزامنات. في أبسط الحالات، يمكن عمل متزامن على مصباح واحد، متصل بين نفس مراحل الشبكة والمولد الجاري تشغيله.

في الممارسة العملية، يتم استخدام دائرة Synchronscope ذات 3 مصابيح في أغلب الأحيان، وهناك خياران ممكنان لتنفيذها. إلى إطفاء المصابيح وإلى "دوران النار". في الحالة الأولى، يتم تشغيل المصابيح بين نفسه المراحل أ-أ، V-V، S-S. في هذه الحالة، يمكن أن يتغير جهد النبض لكل مصباح بتردد يساوي الفرق f3=f1-f2، انظر الشكل. 122. علاوة على ذلك، تشير اللحظة التي ينطفئ فيها المصباح إلى تزامن متجهي الجهد U1 و U2، أي أن جميع المصابيح ستحترق بنار نابضة.

وفي الحالة الثانية يتم استخدام دوائر دوران اللهب، حيث يتم توصيل أحد المصابيح بين الأطوار التي تحمل نفس الاسم، على سبيل المثال A-A، والاثنان الآخران متصلان بين الأطوار التي تحمل نفس الاسم، انظر الشكل. 123.

ونتيجة لذلك، تعطي الدائرة تأثير دوران النار، بسرعة تتناسب مع فرق التردد، بينما يعتمد اتجاه دوران النار على ما إذا كان ناقل الجهد للمولد المشغل يتأخر أو يتقدم عن جهد الشبكة المتجه.

هنا يتم تحديد لحظة تشغيل قاطع دائرة المولد بناءً على عاملين: إنه ممكن سرعة منخفضةدوران النار، ولحظة إطفاء المصابيح بين نفس المراحل.

النوع الثاني من المتزامن، المصنوع على المزامنات، هو جهاز مؤشر يدور فيه بسرعة تساوي تردد الشبكة، ويتم تحديد لحظة التبديل من خلال موضعه.

بعد توصيل SG تدريجياً، بطريقة معروفةزيادة حمولتها، والتي تعمل من أجلها من خلال أعمدة الضغط على منظمات محركات القيادة: للمولد المتصل في اتجاه زيادة سرعة الدوران، ل العمل جانباتقليله ضمن هذه الحدود بحيث يظل تردد الشبكة دون تغيير.

مع مولدات متطابقة وقيمة صغيرة لـ Xc (ما يعادل مفاعلة حثيدائرة التوصيل) أعلى قيمة لتيار التعادل

في هذه الحالة، تيار التعادل يساوي تيار صدمة الدائرة القصيرة لمولد واحد.

وبالتالي، فإن تشغيل SG للتشغيل المتوازي باستخدام طريقة التزامن الدقيق يجب أن يسبقه قياسات ومقارنات للقيم التالية للمولدات العاملة والمتصلة: الجهد، التردد، زاوية التحول d بين متجهات الجهد.

يتم توصيل المولد بالنظام في حالة استيفاء الشروط التالية:

u1»u2, f1»f2, d=0.

عند أطراف نفس المراحل لمولدين يعملان بشكل غير متزامن، يحدث جهد نبضي، ويظهر غلافه في الشكل. 125. يتميز هذا المنحنى بفترة النبض tb وقيمة الجهد القصوى Ubmax.

يجب توصيل المولد للتشغيل المتوازي عند النقطة حيث ub=0، حيث يتم استيفاء الشروط المذكورة أعلاه. ومع ذلك، مع الأخذ في الاعتبار مدة معينة من تشغيل المفتاح، يجب على المشغل أن يعمل على دائرة التحكم الخاصة به ليس في الوقت المقابل لـ ub=o، ولكن مع بعض التقدم العلوي، يساوي وقت تشغيل الجهاز tсpr. ما ورد أعلاه يضع متطلبات عالية على دقة عمليات مزامنة المولد.

تزامن تقريبيإنه يختلف عن التزامن الدقيق في أن المولد متصل بالحافلات ليس بشكل مباشر، ولكن من خلال المفاعلة Xp المضمنة في كل مرحلة، والتي، بعد سحب SG إلى التزامن، يتم إيقاف تشغيلها بواسطة الموصلات K1 و K2 (الشكل 124) . إن إدخال المقاومة بين المولدات يحد من معادلة التيارات حتى مع تحولات الطور الكبيرة في جهد المولد وبالتالي لا يتطلب دقة خاصة عند اختيار لحظة تشغيل جهاز التبديل.

أعلى قيمةمعادلة التيار

حيث U هو جهد المولد المتزامن.

يحتوي مفاعل مزامنة المولدات بقدرة 50 - 1500 كيلووات على مفاعلة حثي تبلغ 1.3-1.8 (o e) مع اختلاف تردد قدره 2 هرتز وكتلة متعرجة تبلغ 90 كجم.

يضمن الحساب الصحيح واختيار المفاعل، بالإضافة إلى إنشاء الحدود المسموح بها لفرق تردد المولدات المتزامنة، أن يتم سحب المولدات إلى التزامن خلال 1.5-3 ثوانٍ. لا يتجاوز الحد الأقصى للزيادات الحالية وانخفاضات الجهد القيم المسموح بها. وبما أن عملية المزامنة التقريبية تحدث بسرعة كبيرة، فقد تم تصميم المفاعلات للعمل على المدى القصير.

يعد عدم الحاجة إلى تحديد لحظة تشغيل المولد بدقة ميزة كبيرة لطريقة المزامنة التقريبية، وتشمل عيوبها وجود مفاعلات خاصة وأجهزة تبديل

المزامنة الذاتية. أثناء المزامنة الذاتية، تصل سرعة دوران المولد المتصل إلى قيمة قريبة من القيمة الاسمية، وبدون إثارة يتم توصيله بأشرطة التوصيل الخاصة بمولد التشغيل، ثم يتم تطبيق الإثارة، ويتم سحب المولد إلى المزامنة

بما أن المجال الكهرومغناطيسي للمولد المتصل يساوي صفرًا، إذن القيمة القصوىسيكون تيار التعادل في لحظة إغلاق جهات الاتصال نصف الحد الأقصى للتيار الممكن عند مزامنة المولدات المثارة، ومع ذلك، لا يزال تيار التعادل كبيرًا ويمكن أن يسبب انخفاضات كبيرة في الجهد على المدى القصير في الشبكة. يعتمد التيار المفاجئ عند توصيل المولد على نسبة الطاقة للمولدات العاملة والمتصلة. عند تشغيل SG، بالنسبة لمولد التشغيل المتوازي الذي له نفس الطاقة، يمكن أن ينخفض ​​الجهد إلى 50٪ من الجهد المقنن، وبالنسبة للمولدات التي تمثل قوتها 25-30٪ من قوة ES - إلى 15-20 %. مولدات كهرباء قوة مختلفةأثناء المزامنة الذاتية، يتم سحبها بشكل موثوق إلى التزامن. في هذه الحالة، يكون تيار الجزء الثابت الأولي (2-4.5) في، وانخفاض الجهد يصل إلى 20-40٪، ووقت المزامنة يصل إلى 1-1.5 ثانية مع انزلاق ±. 2-3%.

لا يمكن تطبيق طريقة المزامنة الذاتية عندما يعمل كلا المولدين بحمل ويتم تشغيلهما للتشغيل المتوازي من أجل نقل الحمل بالكامل إلى مولد واحد أو لإنشاء احتياطي طاقة دوار في النظام.

يتم تنفيذ المزامنة الذاتية للمولدات بكل بساطة، لأنه مع هذه الطريقة لتشغيل SG ليست هناك حاجة لاكتشاف لحظات تزامن مراحل المجال الكهرومغناطيسي للمولدات المتصلة والعاملة. ومع ذلك، نظرًا للانخفاضات الكبيرة المحتملة في الجهد، لا يتم استخدام طريقة المزامنة هذه في محطات توليد الطاقة على متن السفن ولا يمكن استخدامها إلا في التركيبات الكهربائية الفردية، على سبيل المثال، في التركيبات الكهربائية للدفع.

المزامنة التلقائية . يتطلب تمكين SG للتشغيل المتوازي باستخدام التزامن الدقيق أن يكون لدى موظفي التشغيل المعرفة والمهارات المناسبة. إذا لم يتم تشغيل المولد بشكل صحيح، فقد تُترك السفينة بدون طاقة كليًا أو جزئيًا. في هذه الحالة، قد يتم فقدان مصدر الطاقة والآليات التي تعتمد عليها بقاء السفينة.

حاليًا، يتم استخدام أجهزة المزامنة الدقيقة التلقائية للمولدات، مما يجعل من الممكن تشغيل SG للتشغيل الموازي عمليًا دون حدوث زيادات في التيار وانخفاض الجهد في شبكة السفينة.

في هذه الحالة، من الضروري الالتزام بالشروط التالية المعروفة لدينا بالفعل:

الانزلاق لا يتجاوز القيمة المسموح بها؛

زاوية تحول الطور بين الفولتية المقارنة في لحظة إغلاق جهات اتصال المفتاح قريبة من الصفر؛

لا يتجاوز الفرق في سعة الفولتية المقارنة القيمة المسموح بها.

من خلال المزامنة الدقيقة شبه التلقائية، يتم ضبط تردد المولد المتصل يدويًا عن بعد من لوحة التحكم باستخدام مفتاح خاص، ويتم تشغيل الجهاز عن طريق إشارة المزامن.

من خلال المزامنة اليدوية الدقيقة، يتم إجراء عمليات ضبط التردد وتشغيل الجهاز يدويًا عن بعد مع التحكم باستخدام متزامن وعدادات التردد المثبتة على لوحة التحكم.

لإجراء المزامنة التلقائية وشبه الآلية واليدوية، يتم تثبيت مفاتيح المزامنة على لوحة التحكم بالإضافة إلى المزامن التلقائي والتزامن. هذه المفاتيح عبارة عن مفاتيح حزم عالمية ذات وضعين للتشغيل: "التزامن التلقائي" و"التزامن اليدوي"، وموضع الصفر عندما تكون جميع الدوائر مفتوحة.