12.1 Generatorlarni parallel ishga tushirish

Elektr stansiyalarda, aksariyat, birnecha sinxron generatorlar o‘rnatilib, birgalikda ishlashi uchun parallel ulanadi (12.1-rasm). Shu bilan birga, barcha yirik elektr stansiyalar 110, 220 va 500 MV li elektr uzatish liniyalariga transformatorlar orqali ulanib, yagona elektro-energetik tizimni hosil qiladilar.

Sinxron generatorlarni tarmoq bilan parallel ishlash uchun ulashda quyidagi shartlarni bajarish zarur: generatorning EYK ning amplitudasi tarmoq kuchlanishi ning amplitudasiga teng va albatta ularning fazalari mos bo’lishi shart; generator EYKning chastota si tarmoq kuchlanishi chastotasi ga teng ( ); generator stator chulg‘ami klemmalaridagi fazalar ketma-ketligi ulanayotgan tarmoq fazalari ketma-ketligi bilan bir xil bo‘lish. Bundan tashqari, generatorni tarmoqqa ulayotgan uch fazali ulagichning xar bir faza gubkalari orasidagi potensiallar farqi ulanayotgan onda minimal bo‘lishi shart.

12.1-rasm. Sinxron generatorning parallel ishlashga ulash

Generatorni ushbu talablar qondirilish holatiga olib kelish sinxronizatsiyalash deyiladi. Ushbu shartlardan birortasini bajarmaslik, stator chulg‘amida katta muvozanatlovchi tok hosil bo‘lishiga sabab bo‘ladi. Bu toklarning xaddan ziyod katta qiymatlari avariya holatiga olib kelishi mumkin.

Sinxron generatorni parallel ishlash uchun tarmoqqa ulash yoki aniq sinxronizatsiyalash yoki o‘z-o‘zini sinxronizatsiyalash usullari bilan bajarilishi mumkin.

Aniq sinxronizatsiyalash usuli. Bu usulning mohiyati shundaki, generatorni tarmoqqa ulashdan avval, uni yuqorida keltirilgan barcha talablarga mutloq javob beradigan holatga olib kelinadi. Ushbu talablar bajarilgan onni, ya’ni sinxroni­zatsiya­lash onini sinxronoskop, deb nomlangan asbob yordamida aniqlanadi. Tuzilishiga ko‘ra, sinxronoskoplar strelkali (milli) va lampalilarga bo‘linidi. Teng tomonli uchburchak uchlariga joylashtirilgan, uch lampadan 1, 2, 3 (12.2-rasm) iborat bo‘lgan lampali sinxronoskop yordamida sinxron generatorni sinxroni­zatsiyalash jarayonini ko‘raylik.

Lampalarni 12.2,a-rasmda keltirilgan sxema bo‘yicha ulasak, sinxronizatsiyalash barcha shartlari uchchala lampalarning bir onda o‘chgan holatiga mos keladi. Bu onda ulanishi mo‘ljallanayotgan va , va hamda va juft klemmalar orasidagi potensiallar farqi juda kichik bo‘ladi. Aynan shu onda generatorni tarmoqqa ulash mumkin. Biroq, lampalarning o‘chganligi juft klemmalar orasida potensiallar farqi nolga teng, degani emas. CHo‘g‘lanuvchi lampalar kuchlanishi nominal qiymatining 30% gacha bo‘lganda, lampa cho‘g‘lanmaydi.

12.2-rasm. Lampali sinxronoskop

Shu onda, ya’ni shu kuchlanishlar farqida juft klemmalar ulansa, nisbatan katta muvozanatlovchi tok hosil bo‘ladi. buning oldini olish uchun, juft klemmalardan biriga voltmetr ulanadi. Sinxronizatsiyalash barcha shartlari bajarilib, voltmetr nolga yaqinlashganda, juft klemmalar ulanishi mumkin.

O‘z-o‘zini sinxronizatsiyalash. Qo‘zg‘otish chulg‘ami qo‘zg‘otkichga ulanmagan (qo‘zg‘otish toki ) generatorning rotorini yordamchi motordan foydalanib sinxron tezlikka yaqin (95-98%)·p₁ tezlikkacha aylantiriladi. So‘ngra generatorning stator chulg‘ami tarmoqqa ulanadi. Rotor (qo‘zg‘otish) chulg‘amida o‘ta kuchlanishning oldini olish uchun, uni biror aktiv qarshilikka tutashtiriladi. Generator tarmoqqa ulanish onida uning EYK nolga teng bo‘lgani uchun (generator qo‘zg‘otishsiz), tarmoq kuchlanishi ta’sirida stator chulg‘amida generator nominal tokidan katta bo‘lgan tokning keskin ortishi ko‘rinadi. Stator chulg‘ami tarmoqqa ulanishi onida qo‘zg‘otish chulg‘ami ham o‘zgarmas tok manbaiga ulanadi. Sinxron generator, rotorga ta’sir etuvchi elektromagnit momenti ta’sirida, sinxronizmga tortiladi, ya’ni rotor aylanish tezligi sinxron tezlikka erishadi.

Sinxronizatsiyalash jarayonida generatorda murakkab elektro­mexanik o‘tkinchi jarayonlar sodir bo‘ladi. Ular natijalida chulg‘amlar, podshipniklar va generatorni turbina bilan bog‘lovchi muftalarga katta mexanik ta’sirlar sodir etiladi. Bu tug‘yonlar­ning generator ishonchliligiga ta’siri masalalari sinxron gene­ra­torni loyihalash ishlari bajarilishida e’tiborga olinadi. O‘z-o‘zini sinxronizatsiyalash usuli tez-tez ulanadigan generator­lar­da qo‘llaniladi. Ushbu usul oddiy va uni avtomatlashtirish oson.

16-mavzu. Sinxron generator reaktiv quvvatining burchak tavsifi. U-simon tavsiflari.

Aksariyat, bir tarmoqqa parallel ishlash uchun birnecha sinxron generatorlari ulanadi va ular xar birining quvvati barcha parallel ulangan generatorlar quvvatlari yig‘indisidan anchagina kichik bo‘ladi. Parallel ulangan generatorlar yuklanish jarayonini ko‘rish uchun quyidagi farazni qabul qilamiz. Sinxron generator parallel ulanayotgan tarmoqdagi boshqa generatorlar umumiy quvvati ulanayotgan generator quvvatidan shunchalar kattaki, generator parametrlarining ixtiyoriy o‘zgarishida, tarmoq kuchlan­ishi va uning chastotasi o‘zgarmay qoladi.

Sinxronizatsiyalashning barcha shartlari bajarib generator tarmoqqa ulangandan so‘ng, uning EYK tarmoq kuchlanishiga teng bo‘ladi, shu sababli generator stator chulg‘amidagi tok nolga teng, generator yuklanishsiz ishlaydi. Bunda, turbina­dan generator valiga kelayotgan mexanik quvvat R₁ to‘laligicha generator yu.i. isrofini qoplash uchun sarflanadi .

12.3-rasm. Parallel ulangan generator vektor diagrammasi

Stator chulg‘amida tokning nolga tengligi shunga olib keladiki, stator chulg‘ami aylantiruvchi magnit maydon hosil qilmaydi va generatorda faqat qo‘zg‘otish toki hosil qilgan va rotor bilan birga tezlikda aylanayotgan asosiy magnit maydon mavjud bo‘ladi. Bunda elektro­magnit moment ham bo‘lmaydi.

Agar turbinaning aylantiruvchi momenti M₁ ortsa, generator rotori biroz tezlanish olib, o‘zining birlam­chi holatiga nisbatan aylanish yo‘nali-shiga mos θ burchakka buriladi. Generator EYK ham o‘zining yu.i. rejim­dagi EYK ga nisbatan shun­day burchakka θ ga buriladi (12.3,b-rasm). Natija-da stator zanjirida EYKlar farqi hosil bo‘ladi va stator toki I₁ ni hosil qiladi. Tok I₁ rotor bilan sinxror tezlikda aylanuvchi magnit maydoni hosil qiladi va rotorning qo‘zg‘otish oqimi bilan birga sinxron mashinaning natijaviy magnit maydonini hosil qiladi. Bu natijaviy maydonning o‘qi d'—d' rotor bo‘ylama o‘qi d'—d' bilan mos bo‘lmaydi: sinxron generatorda rotor qutbi o‘qlari d - d natijaviy magnit maydon o‘qi d^’-d^’ dan burchakka oldinda bo‘ladi (12.4, a-rasm).

Ma’lumki, teskari nomlangan magnit qutblar o‘z-aro tortilishadi, shu sababli, magnitlangan rotor qutblari va statorning aylanuvchi magnit maydonlari orasida magnit tortilish kuchlari hosil bo‘ladi (12.4.b-rasm). Bu kuch vektori har bir rotor qutbda shu qutb o‘qiga burchakda joylashgan va ikki tashkil etuvchilariga ega: qutb o‘qlari bo‘ylab yo‘nalgan normal tashkil etuvchi va rotor qutblari o‘qiga perpendikulyar yo‘nalgan - tangensial tashkil etuvchi .

Barcha rotordagi qutblar tangensial tashkil etuvchilarining yig‘indisi sinxron generator rotorida, aylantiruvchi momentga teskari yo‘nalganelektromagnit momentini hosil qiladi:

, (12.1)

bunda D₂ - rotor diametri.

Hosil qilingan ifoda shuni anglatadiki, sinxron mashina elektromagnit momenti burchak ning sinusoidal funksiyasi ekan va quyidagicha ifodalanishi mumkin

, (12.2)

bunda M_max – elektromagnit momentning maksimal qiymati.

12.4-rasm. Sinhron generator elektromagnit momenti haqida tushuncha

Generator rotorida hosil bo‘luvchi elektromagnit moment M birlamchi motor aylantiruvchi momentiga qarama-qarshi yo‘nalga, ya’ni u tormozlovchi momentdir. Bu qarshilik momentini engish uchun birlamchi motor quvvatining bir qismi sarf bo‘ladi, bu quvvat elektromagnit quvvati deyiladi

, (21.3)

bunda - rotorning burchak aylanish tezligi.

Shunday qilib, tarmoq bilan parallel ishlayotgan sinxron generator stator chulg‘amida tok I₁ paydo bo‘lishi bilan generatorga elektr yuklanish ulanadi, birlamchi motor (turbina, dizel motori va h.k.) qo‘shimcha mexanik yuklanish oladi. Bunda birlamchi motor mexanik quvvati , na faqat yu.i. rejimi quvvat isroflariga sarflanadi, Pri etom mexanicheskaya moщnost privodnogo dvigatelya rasxoduetsya ne tolko na pokrыtie poter x. x. gene­ratora , qisman generatorning elektromagnit quvvati R_em ni hosil qilish uchun ham sarf bo‘lar ekan

. (12.4)

Demak, sinxron generatorining elektromagnit quvvati, bu birlamchi motor mexanik quvvatining bir qismidan o‘zgartirib olingan elektr aktiv quvvat ekan:

Sinxron generator chiqish qismidan tarmoqqa uzatiladigan aktiv quvvatga kelsak, ya’ni

,

elektromagnit quvvat R_em dan stator chulg‘amidagi elektr quvvat isroflari va yuklanishdagi qo‘shimcha isrof yig‘indi­lariga kichik, ya’ni

. (12.5)

Demak, tarmoq bilan parallel ishlovchi sinxron generatorning statoridan tarmoqqa uzatilayotgan aktiv quvvat birlamchi motor (turbina) aylantiruvchi momenti ni o‘zgartirib boshqarilar ekan:

,

bunda - sinxron mashina rotorining sinxron aylanish burchak tezligi, rad/s.

Agar (12.4) tenglamaning barcha qo‘shiluvchilarini burchak tezligiga bo‘lsak , momentlar tenglamasini hosil qilamiz

. (12.6)

Bu tenglamadan shu ma’lum bo‘ladiki, birlamchi motor (turbina) generator valida hosil qilgan aylantiruvchi moment aks ta’sir etuvchi momentlar: yu.i. quvvat isroflari dan hosil bo‘lgan yu.i. momenti va generator yuklanishi hosil qilgan elektromagnit momentlari yig‘indisiga teng ekan.

Ushbu generator uchun yu.i. momenti o‘zgarmas ( = sonst), shuning uchun sinxron generatori yuklanishi sharti bilan, faqat birlamchi motorning aylantiruvchi momenti hisobiga o‘zgari­shi mumkin.