4h4-auto.ru

4х4 Авто
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Параллельная работа (синхронизация) дизельных генераторов

Параллельная работа (синхронизация) дизельных генераторов

Параллельная работа (синхронизация) дизельных генераторов

Как в технической литературе, так и на производстве под параллельной работой дизельных генераторов (ДГУ) понимают их одновременную работу на одну и ту же нагрузку.

Необходимым условием включения в такую работу является обеспечение синхронности (совпадения частот), синфазности (совпадения фаз) и равенства э.д.с. включаемого генератора напряжению сети (или уже включенных генераторов).

Процесс, в ходе которого синхронный генератор включается в синхронную и синфазную работу с другими, механически не связанными с ним синхронными генераторами или электросетью, носит название синхронизация.

Задачи параллельной работы (синхронизации) дизельных генераторов.

Организация бесперебойного энергоснабжения на предприятии, как и создание автономной системы электропитания, требует принятия решения о выборе типа источника. Выбор в качестве источника электропитания нескольких дизельных генераторов, включенных в параллельную работу, определяется соответствием задач, которые решает такая система, конкретными производственными потребностями.

Использование параллельного соединения ДГУ позволяет решать следующие задачи:

  1. Задача обеспечения надежности:
    в аварийных ситуациях выход из строя одного генератора не приводит к перебоям в питании потребителей.
  2. Оптимизация работы в условиях, меняющейся в течение суток или в зависимости от сезона нагрузки:
    подключение дополнительной мощности в период пиковых нагрузок и отключение избыточной при спаде потребления.
  3. Кратковременная компенсация недостающей мощности основного источника электропитания, например, при подключении нагрузки с большими пусковыми токами.

Преимущества использования параллельной работы генераторов

С учетом перечисленных возможностей, использование параллельной работы генераторов дает неоспоримые преимущества в сравнении с источниками на базе одиночного генератора большой мощности. К ним можно отнести:

  • лучшие экономические показатели: стоимость нескольких небольших генераторов может быть существенно (до 30%) ниже стоимости одного равного им по суммарной мощности;
  • возможность и простота наращивания мощности: за счет подключения других ДЭС;
  • оптимизация коэффициента нагрузки генераторов с выходом на оптимальную мощность (загрузка не менее 70%);
  • экономное расходование ресурса генераторов: возможность отключения лишних генераторов в период спада потребления снижает расход топлива и сберегает моторесурс;
  • удобство эксплуатации и снижение затрат на обслуживание: за счет возможности вывода из эксплуатации отдельных ДГУ без отключения потребителей от электропитания;
  • экономия ресурса коммутационного оборудования: за счет работы с небольшими токами.

Виды (способы) синхронизации

На сегодняшний день практическое применение находят три способа включения дизельных генераторов в синхронную работу. Поскольку последствия неправильного включения достаточно серьезны: от обесточивания системы электроснабжения до повреждения самого генератора и устройств коммутации, каждый из способов в первую очередь ориентирован на обеспечение надежности и безопасности процесса.

Точная синхронизация

Обеспечить точное выполнение условий синхронизации – задача нетривиальная, однако, именно такой способ гарантирует безопасное включение генератора в параллельную работу.

Для ее решения в ручном режиме потребуется высокоточное измерительное оборудование и обученный персонал. Поскольку с большой точностью уравнять частоты вращения, выходные напряжения и обеспечить совпадение векторов фазных напряжений совсем непросто.

На практике для осуществления точной синхронизации используются специализированные автоматические устройства. Их задача – подать сигнал на включение генератора в синхронную работу в момент прохождения угла сдвига фаз через нулевое значение, что обеспечивает отсутствие бросков уравнительных токов.

Поскольку включение генератора не происходит мгновенно, импульс включения должен поступать с некоторым опережением. В зависимости от выбранного способа создания опережения, различают синхронизаторы двух типов:

  • с заданным временем опережения;
  • с заданным углом опережения.
Читайте так же:
Сервер синхронизации времени настройка 2003

Первые обеспечивают более точную синхронизацию и широко используются в системах с параллельно работающими генераторами.

Самосинхронизация

Применение этого способа включения генератора в параллельную работу предполагает:

  • предварительное уравнивание скорости вращения с точностью в пределах 3-5% от синхронной;
  • включение в работу с отключенной обмоткой возбуждения;
  • возбуждение генератора;
  • вхождение в синхронизм.

Преимущества такого способа – простая схема включения, отсутствие необходимости в сложной аппаратуре, быстрое вхождение в синхронизацию и, как следствие, надежность работы.

Из недостатков – существенное влияние на сеть переходных процессов, вызванных подключением невозбужденного генератора, которые сопровождаются значительными бросками тока в статоре и провалами напряжения. При этом величина тока никак не зависит от точности выполнения самой операции синхронизации, а определяется лишь параметрами генератора.

Однако, если понизить величину тока не представляется возможным, то сократить время протекания переходного процесса вполне реально. Так установлено, что для уменьшения времени действия броска уравнительного тока при самосинхронизации, достаточно немедленно дать перевозбуждение подключаемому дизель-генератору.

Грубая синхронизация (через индуктивное сопротивление)

Способ используется преимущественно в системах автономного типа не критичных к качеству электропитания. Является разновидностью самосинхронизации и позволяет обеспечить вполне приемлемый уровень безаварийного включения.

Грубая синхронизация

Отличие заключается в том, что после запуска генератора и достижения примерного равенства параметров (попадания в «окно синхронизации») подключении к шинам производится через индуктивное сопротивление (реактор). Это позволяет существенно снизить пиковое значение уравнительного тока и избежать существенного провала напряжения. После полного вхождения генераторов в синхронную работу индуктивность исключается из схемы с помощью переключателя.

Известны усовершенствованные способы грубой синхронизации, например, использование дополнительной управляющей обмотки статора генератора, подключенной к источнику постоянного тока. Ее отключение перед синхронизацией значительно увеличивает индуктивное сопротивление генератора, превращая его самого в реактор. Такое решение позволяет исключить из традиционной схемы дополнительные коммутаторы и индуктивное сопротивление.

Варианты исполнения параллельных систем

Как уже было отмечено, выбор источника определяется конкретными производственными потребностями: характером и мощностью нагрузки, наличием/отсутствием суточных или сезонных колебаний и другими параметрами. В то же время, практическое применение находит небольшое число параллельных систем. Приведем здесь наиболее распространенные варианты использования.

  • Система из нескольких ДГУ, синхронизируемая с сетью.

Система ДГУ, синхронизируемая с сетью

Используется для обеспечения безразрывного перехода на питание от генераторов во время действия пиковых нагрузок или высоких тарифов. Одновременно выступает в качестве резервного источника при отключении сети.

  • ДЭС с регулируемой в зависимости от нагрузки мощностью.

Работает в автоматическом режиме под управлением контроллера. Обеспечивает запуск и остановку генераторов в зависимости от изменения нагрузки, заданного приоритета и ресурса каждой установки.

  • Мобильные электростанции.

Мобильные электростанции

Модульная конструкция (например, контейнер) используется в аварийных ситуациях, для обеспечения бесперебойного питания потребителей при проведении ремонтных работ. Позволяет легко наращивать мощность путем параллельного подключения нужного количества ДГУ и запуска их в синхронную работу.

  • Параллельный резервный источник с функцией сброса избыточной нагрузки.

Схема применяется для электропитания потребителей первой категории. По мере роста нагрузки происходит запуск генератора, синхронизация его с сетью и плавный прием нагрузки. При необходимости включаются дополнительные генераторы.

  • Параллельная схема с высокой скоростью синхронизации.

Используется для резервного питания. Обеспечивает одновременный запуск всех ДГУ в режиме самосинхронизации. Зарекомендовала себя в системах, где используются источники бесперебойного питания.

Типовые схемы пуска синхронных электродвигателей

На сегодняшний день использование синхронных двигателей получило широкое распространение в сфере производства оборудования, работающего с постоянной скоростью, которое применяется в разных сферах человеческой деятельности. В связи с этим, существует несколько способов запуска синхронных электродвигателей, наиболее распространенные варианты которых будут представлены ниже.

Читайте так же:
Как отрегулировать клапана на мазе двигатель 238

Способы пуска синхронного электродвигателя

Способы пуска синхронного электродвигателя достаточно сложны, в этом заключается один из основных недостатков электродвигателей данного типа. Запуск синхронных электродвигателей осуществляется либо посредством воздействия вспомогательного пускового двигателя, либо с помощью асинхронного пуска. Рассмотрим каждый из способов в отдельности.

Асинхронный пуск синхронного электродвигателя

Асинхронный пуск синхронного электродвигателя предполагает расположение дополнительной короткозамкнутой обмотки в полюсных наконечниках полюсов ротора. Это необходимо, чтобы обеспечить во время пуска вывод чрезмерно большой Э.Д.С., образующейся в обмотке (1), что является возможным благодаря замыканию рубильника (2) на соединение (3). Благодаря тому, что магнитное поле, возникающее в результате включения напряжения трехфазной сети в обмотке статора (4), пересекает короткозамкнутую обмотку (пусковую обмотку), находящуюся в полюсных наконечниках ротора, индуктируются токи.

Действие этих токов в сочетании с вращающимся полем статора, запускают во вращение ротор, который постепенно набирает обороты. Достигнув 95-97% количества оборотов рубильник (2) ротора переходит в состояние, которое вынуждает обмотку ротора включить сеть постоянного напряжения.

Асинхронный пуск синхронного электродвигателя не лишен недостатков, точнее сказать, недостатка, которым является большой пусковой ток, который по значению может превышать в 7 раз рабочий ток. Столь высокое значение пускового тока является причиной падения напряжения в сети, что негативно сказывается на функционировании других потребителей энергии. Одним из наиболее распространенных вариантов решения упомянутого недостатка является использование автотрансформатора для понижения напряжения, а также использование тиристорных возбудителей для пуска синхронных электродвигателей, которые отличаются высоким К.П.Д. Именно высокое значение К.П.Д. во многом определило выбор тиристорных возбудителей в качестве комплектов большей части выпускаемых синхронных электродвигателей крупных размеров. К тому же, применение тиристорных возбудителей позволяет автоматизировать процесс подачи возбуждения синхронному двигателю. Автоматизация может быть реализована 2-мя способами: подача возбуждения синхронному двигателю в функции скорости и подача возбуждения синхронному двигателю в функции тока. При этом контроль подачи возбуждения синхронному двигателю в функции тока осуществляется с помощью реле тока.

На сегодняшний момент именно асинхронный пуск синхронных двигателей получил наибольшее распространение, так как его достаточно просто реализовать, а работает он крайне надежно.

Пуск синхронного двигателя при помощи вспомогательного двигателя

Пуск синхронного двигателя при помощи вспомогательного двигателя предполагает запуск синхронного электродвигателя благодаря работе другого двигателя, работа которого позволяет ротору синхронного двигателя развернуть полюса, осуществляя дальнейшее вращение совершенно самостоятельно. Чтобы запуск произошел, нужно создать условия, при которых количество пар полюсов асинхронного двигателя было бы меньше количества пар полюсов синхронного двигателя. Порядок запуска синхронного двигателя предполагает включение рубильника (3), пуск вспомогательного асинхронного двигателя (2), осуществляющего разворот ротора синхронного двигателя (1) до скорости, которая соответствует скорости поля статора. Далее включаются полюсы ротора после включения рубильника (4). При включении синхронного двигателя в сеть трехфазного тока, требуется синхронизация, осуществляемая реостатом (5). Реостат организует возбуждение, позволяющее установить напряжение обмотки статора, определяемое вольтметром V, равное напряжению в сети, которое указывает вольтметр V1.

При разомкнутом рубильнике лампы (6), расположенные параллельно ножам рубильника (7), буду мигать. По мере того, как будет меняться скорость ращения вспомогательного асинхронного двигателя, лампы будут постепенно начинать мигать все реже, пока все они не погаснут в раз. Это сигнал того, что синхронный двигатель пора включать в сеть трехфазного тока рубильником (7). Так как ротор двигателя далее может вращаться без помощи, то вспомогательный двигатель (2) пора отключать от сети посредством рубильника (3).

Читайте так же:
Регулировка клапанов на фредлайнерах

Это сложная процедура, являющаяся самым главным недостатком такого варианта асинхронного электродвигателя, что определяет крайне редкие случаи ее практической реализации.

Синхронизация частотных преобразователй

Синхронизация частотных преобразователй

Например, устройство по переработке материалов необходимо синхронизировать с линией подачи исходного сырья и с линией транспортировки готовой продукции. Рассинхронизация в подобных условиях способна вызвать либо недостаточную подачу исходных материалов, что пагубно скажется на результате, либо, к примеру, готовый продукт просто не сможет вовремя покинуть рабочее место, что создаст как минимум «завал».

В результате все это требует привлечения отдельного квалифицированного работника в случае несложной задачи или серьезной инженерной компании, которая предложит сложную схему автоматизации, требующую серьезных капитальных вложений и последующего обслуживания.

В любом случае возможное решение проблемы может быть реализовано стандартной схемой, о которой многие инженеры попросту не знают или забыли.

В данной статье речь пойдет о последовательном соединении преобразователей частоты, управляющих электродвигателями отдельных операций, в единую систему, которая поможет решить ряд задач по оптимизации.

Итак, преобразователь частоты.

Практически все частотные преобразователи имеют в своем арсенале несколько различных входов и выходов.

Как правило данный вход служит для приема входного аналогового сигнала стандартного промышленного диапазона 0(4)…20мА или 0…10В (возможна инверсия). Преобразователь частоты при определенных условиях способен изменять собственный режим работы под действием данного управляющего сигнала. К примеру, минимальная величина входного аналогового сигнала может соответствовать минимальной выходной частоте преобразователя, а максимальная величина – максимальной выходной частоте.

Данный вход в зависимости от модификации способен принимать дискретные (скачкообразные) сигналы различного уровня и частоты. По сути, вход реагирует на резкое изменение амплитуды входного сигнала либо на изменение его частоты. Частотный преобразователь при определенных условиях, также, как и в случае с аналоговым входом, способен изменить собственный режим работы под действием входного дискретного управляющего сигнала. Пример: скачкообразное изменение величины входного сигнала приведет к запуску/останову электродвигателя, или минимальная частота входного дискретного (импульсного) сигнала будет соответствовать минимальной выходной частоте преобразователя, а максимальная – максимальной выходной частоте.

Аналоговый выход практически любого преобразователя частоты формирует электрический сигнал стандартного промышленного диапазона 0(4)…20мА или 0…10В (возможна инверсия). Данный электрический сигнал с выхода преобразователя может быть использован как показательная величина режима работы «частотника». Например, минимальная величина выходного аналогового сигнала соответствует максимальной выходной частоте преобразователя, а максимальная величина – минимальной выходной частоте.

Дискретный выход современных преобразователей способен формировать резкое изменение амплитуды выходного сигнала при определенных условиях либо изменять частоту выходного сигнала в зависимости от режима работы (состояния устройства). К примеру, скачкообразное изменение величины выходного сигнала может отобразить запуск/останов электродвигателя, или определенная частота выходного дискретного (импульсного) сигнала может обозначить выход электродвигателя на режим минимальных/максимальных оборотов.

Последовательный интерфейс RS-485 – это полноценный цифровой канал, который по сравнению с предыдущими видами связи позволяет наиболее полно взаимодействовать с преобразователями частоты, в том числе и через персональный компьютер. Интерфейс RS-485 подразумевает передачу цифрового сигнала (команд, информации и так далее) по двухпроводной линии связи. Для увеличения помехозащищенности в интерфейсе используется дифференциальный сигнал, благодаря которому максимальная длина линии может быть 1200м. Цифровые команды позволяют полностью управлять преобразователем частоты (чтение/запись параметров, управление в режиме реального времени и так далее).

Читайте так же:
Как регулировать ремень грм лачетти

Единственная сложность управления «частотником» через интерфейс – это протокол (набор цифровых слов с уникальным составом, понятный только приборам конкретного производителя). В отличие от аналоговых и дискретных сигналов преобразователи частоты от разных производителей могут не работать друг с другом по последовательному интерфейсу в виду отличных протоколов связи.

Вернемся к поставленной задаче – как синхронизировать отдельные операции, завязать их в единую систему, которая поможет решить ряд задач по оптимизации технологического процесса.

Последовательное соединение преобразователей частоты.

Образно назначаем основной ПЧ («Ведущий», «MASTER», как угодно.) – преобразователь, работающий на основной операции.

Назначаем периферийные ПЧ («Ведомый», «SLAVE», как угодно.) – преобразователи, работающие на второстепенных операциях.

Аналоговый сигнал.

К аналоговому выходу основного ПЧ подключаем аналоговые входы периферийных ПЧ. С помощью меню функций, в зависимости от режимов работы, устанавливаем для каждого ПЧ необходимые параметры аналоговых входов/выходов (выходные для основного и входные для периферийных). Также возможен вариант, когда основной ПЧ сам будет управляться по аналоговому сигналу обратной связи, например, от датчика давления или температуры.

Дискретный сигнал.

К дискретному выходу основного ПЧ подключаем дискретные входы периферийных ПЧ. С помощью меню функций в зависимости от режимов работы устанавливаем для каждого ПЧ необходимые параметры дискретных входов/выходов (выходные для основного и входные для периферийных). Также возможен вариант, когда основной ПЧ сам будет управляться по дискретному сигналу обратной связи, например, от импульсного датчика оборотов, линейной скорости или концевого выключателя.

Интерфейс RS-485.

Последовательно, друг за другом, начиная от основного ПЧ, соединяем все устройства «витой парой». В меню настроек для основного ПЧ выбираем статус преобразователя как «MASTER» и скорость передачи данных по интерфейсу. В меню настроек периферийных ПЧ выбираем режим работы через интерфейс, устанавливаем одинаковую для всех скорость передачи данных, каждому раздаем уникальный сетевой номер, устанавливаем поправочные коэффициенты реакции на команды основного ПЧ с учетом требований технологического процесса.

Таким образом, во всех случаях мы получаем систему из нескольких преобразователей, способную гибко подстраиваться (перестраиваться) в зависимости от поставленной задачи, без привлечения более сложных и дорогих систем. Изменяя необходимые параметры (диапазон выходных частот для каждого ПЧ, соотношения величин сигналов и выходных частот, скорости реакции на изменения параметров и так далее), можно подобрать абсолютно любое соотношение производительности на различных операциях в составе сложного технологического процесса.

Точную настройку всей системы необходимо проводить уже непосредственно в реальных условиях.

Синхронный и асинхронный двигатель: отличия, принцип работы, применение

Классификация двигателей основывается на разных параметрах. По одному из них, различают синхронный и асинхронный двигатель. Отличия приборов, общая характеристика и принцип работы описаны в статье.

Синхронный двигатель

Этот тип двигателя способен работать одновременно и в качестве генератора, и как, собственно, двигатель. Его устройство сродни синхронному генератору. Характерной особенностью двигателя является неизменяемая частота роторного вращения от нагрузки.

Эти виды двигателей широко применяются во многих сферах, например, для электрических проводов, которым необходима постоянная скорость.

синхронный и асинхронный двигатель отличия

Принцип работы синхронного двигателя

В основу его функционирования положено взаимодействие вращающегося магнитного поля якоря и магнитных полей индукторных полюсов. Обычно якорь находится в статоре, а индуктор распологается в роторе. Для мощных моторов используются электрические магниты для полюсов, а для слабых — постоянные.

Читайте так же:
Как правильно регулировать фары на машине

Принцип работы синхронного двигателя включает в себя (кратковременно) и асинхронный режим, который обычно применяют для разгона до необходимой (то есть номинальной) скорости вращения. В это время индукторные обмотки замыкаются накоротко или посредством реостата. После достижения необходимой скорости индуктор начинают питать постоянным током.

Преимущества и недостатки

Основными минусами этого вида двигателя являются:

  • необходимость питания обмотки постоянным током;
  • сложность запуска;
  • скользящий контакт.

Большинство генераторов, где бы они ни использовались, являются синхронными. Преимуществами таких двигателей в целом являются:

  • самая высокая надежность;
  • самый большой коэффициент полезного действия;
  • простота обслуживания.

Асинхронный двигатель

Данный вид устройста представляет механизм, направленный на трансформацию электрической энергии переменного тока в механическую. Из самого названия «асинхронный» можно сделать вывод, что речь идет о неодновременном процессе. И действительно, частота вращения магнитного поля статора здесь выше роторной всегда.
Такое устройство состоит из статора цилиндрической формы и ротора, в зависимости от вида которого асинхронные двигатели короткозамкнутые могут быть и с фазным ротором.

принцип работы синхронного двигателя

Принцип действия

Работа двигателя осуществляется на основе взаимодействия магнитного статорного поля и наводящихся этим же полем токов в роторе. Вращающий момент появляется тогда, когда имеется разность частоты вращения полей.

Резюмируем теперь, чем отличается синхронный двигатель от асинхронного. Чем объясняется широкое применение одного типа и ограниченное — другого?

Синхронный и асинхронный двигатель: отличия

Отличие работы двигателей — в роторе. У синхронного типа он заключается в постоянном или электрическом магните. Благодаря притягиванию разноименных полюсов вращающееся поле статора влечет и магнитный ротор. Их скорость получается одинаковой. Отсюда и название — синхронный.

асинхронные двигатели короткозамкнутые

Асинхронные двигатели, в свою очередь, просты и надежны, но их недостатком является трудность регулировки частоты вращения. Для реверсирования трехфазного асинхронного двигателя (то есть изменения направления его вращения в противоположную сторону) меняют расположение двух фаз или двух линейных проводов, приближающихся к обмотке статора.

Если рассматривать частоту вращения, то имеют и здесь синхронный и асинхронный двигатель отличия. В синхронном типе этот показатель является постоянным, в отличие от асинхронного. Поэтому первый используют там, где необходима постоянная скорость и полная управляемость, например, в насосах, вентиляторах и компрессорах.

Выявить на том или ином устройстве наличие рассматриваемых типов приборов очень просто. На асинхронном двигателе будет не круглое число оборотов (например, девятьсот тридцать в минуту), в то время как на синхронном — круглое (например, тысяча оборотов в минуту).

И те, и другие моторы управляются достаточно сложно. Синхронный тип имеет жесткую характеристику механики: при любой меняющейся нагрузке на вал мотора частота вращения будет одной и той же. При этом нагрузка, конечно, должна меняться с учетом того, чтобы двигатель способен ее выдержать, иначе это приведет к поломке механизма.

чем отличается синхронный двигатель от асинхронного

Так устроен синхронный и асинхронный двигатель. Отличия обоих видов обуславливают сферу их использования, когда один вид справляется с задачей оптимальным образом, для другого это будет проблематичным. В то же время можно встретить и комбинированные механизмы.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector