Вопрос 22. Параллельная работа источников электроэнергии постоянного и переменного токов в авиационных системах электроснабжения.

⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 5Следующая ⇒

На летательных аппаратах для повышения надежности системы электроснабжения устанавливаются не один, а несколько генераторов. В зависимости от принятой структуры системы электроснабжения ее генераторы могут работать независимо друг от друга (раздельно на несколько групп потребителей) или совместно (параллельно) на общую бортовую сеть.

Параллельная работа генераторов является более целесообразной, так как обеспечивает:

– бесперебойность электроснабжения приемников при отказе отдельных источников (очень важно для питания некоторых потребителей, не терпящих перерыва в электроснабжении);

– возможность установки отдельных генераторов меньшей мощности;

– улучшение качества электроэнергии при включении потребителей большой мощности (например, электродвигателей или электромашинных преобразователей);

– повышение надежности и срока службы генераторов;

– работу аккумуляторных батарей в режиме подзаряда, для их постоянной готовности к работе при отказе генераторов.

Но параллельная работа генераторов постоянного тока требует заметного усложнения СЭС, расширения ее функций, выполняемых аппаратами регулирования, управления и защиты, применения дополнительных устройств, усложнения контроля и обслуживания СЭС.

Однако отмеченные достоинства параллельной работы существенны и обусловливают широкое применение такого включения источников электроэнергии.

Для включения генераторов постоянного тока на параллельную работу должны выполняться, по крайней мере, два основных условия:

– одинаковая полярность сети и включаемого на параллельную работу генератора постоянного тока;

– равенство напряжений сети и включаемого генератора.

Несоблюдение первого условия ведет к последовательному включению источников, что равносильно короткому замыканию и выходу из строя генераторов постоянного тока.

Неравенство напряжений приводит к неравномерной загрузке источников. Более того, при этом возможен переход отдельных генераторов в двигательный режим работы.

Следует подчеркнуть, что оптимальным по энергетическим соображениям является режим работы СЭС, при котором нагрузка между генераторами распределяется равномерно. Если же не обеспечивается выравнивание нагрузок, то мощность наиболее нагруженного генератора может достигнуть предельной величины, в то время как другие параллельно работающие генераторы будут нагружены не полностью. В системах электроснабжения ЛА выравнивание нагрузок осуществляется автоматически с помощью специальных устройств, обеспечивающих перестройку регуляторов напряжения таким образом, чтобы нагрузка каждого генератора приближалась к средней.

Работа:

В угольных регуляторах напряжения уравнительные обмотки w_у размещаются на общей катушке с обмоткой электромагнита w_э.

Здесь один из зажимов уравнительных обмоток w_у1 и w_у2 подключается к уравнительной шине УШ, а второй зажим уравнительных обмоток подключается к минусовому выводу генератора, к которому также подключены специальные калиброванные балластные резисторы R_б1 и R_б2.

Если токи генераторов I₁ и I₂ равны между собой и равны величины балластных резисторов R_б1 и R_б2, то и падения напряжений на них также будут равными. Потенциалы точек а и б будут одинаковыми. В этом случае по уравнительным обмоткам w_у1 и w_у2 регуляторов напряжения уравнительный ток протекать не будет.

При неравенстве токов генераторов, например при I₁ > I₂, падение напряжения на балластном резисторе первого генератора будет больше, чем на балластном резисторе второго генератора. Следовательно, потенциал точки а будет ниже потенциала точки б, и по уравнительной цепи потечет уравнительный ток I_у в направлении от точки б к точке а. Как видно из рис. 5.1, магнитодвижущая сила, создаваемая обмоткой w_у1 регулятора более нагруженного первого генератора, действует согласно с МДС, создаваемой обмоткой электромагнита w_э1этого регулятора. В то же время МДС, создаваемая уравнительной обмоткой w_у2 регулятора менее нагруженного генератора, действует встречно с МДС его обмотки w_э2. Поэтому сопротивление угольного столба регулятора первого генератора увеличивается, а это приводит к уменьшению его ЭДС и, следовательно, к уменьшению его тока. Одновременно сопротивление угольного столба регулятора второго генератора уменьшается, а его ЭДС и ток увеличиваются.

Таким образом, под действием уравнительных обмоток нагрузка между генераторами выравнивается.

Особенность такой схемы включения уравнительных обмоток параллельно работающих генераторов состоит в том, что при отключении одного из генераторов от сети необходимо отключить уравнительную обмотку его регулятора от уравнительной шины. В противном случае по уравнительным обмоткам регуляторов будет протекать ток в таком направлении, что в итоге напряжение включенного генератора в сеть понижается.

В связи с тем, что сопротивления балластных резисторов малы, всякое ухудшение состояния контактных соединений в минусовой цепи генераторов может привести к значительной разности токов между ними. Поэтому в процессе эксплуатации необходимо тщательно следить за состоянием минусовых цепей генераторов.

Параллельная работа каналов является предпочтительнее раздельной, т.к. она обеспечивает:

– повышение надежности и непрерывность питания всех подключенных к сети приемников электроэнергии при отказе отдельных генераторов (чего требуют специальное оборудование);

– возможность уменьшения установленной мощности каждого отдельно взятого генератора;

– снижение колебаний напряжения и частоты тока в общей сети при подключении и отключении мощных потребителей.

Однако включение генераторов переменного тока на параллельную работу требует выполнение ряда условий:

– одинаковый порядок следования фаз сети и включаемого генератора;

– равенство частот сети f_с и включаемого генератора f_г;

– равенство напряжения U_с сети и ЭДС генератора;

– совпадение по фазе напряжения сети и ЭДС генератора.

Переменный ток:

Одна из возможных схем пассивного синхронизатора представлена на рис. 9.1. Измерительным органом синхронизатора является реле Р₁, включенное через выпрямительный мост VD_3-6 на разность напряжений одноименных фаз (С и С´ ) синхронизируемых генераторов.

Синхронизация и подключение генератора к синхрошинам (шинам параллельной работы) происходит в следующем порядке.

Генератор переменного тока (на рис. 9.1 не показан) подключается к своим шинам при достижении требуемых значений напряжения и частоты. На синхрошины генератор подключается автоматически контактором К_пр1 после включения выключателя В_п. При этом возможны два случая: на синхрошинах имеется напряжение, т.е. к ним подключен другой генератор Г₂, и на синхрошинах отсутствует напряжение.

При отсутствии напряжения на синхрошинах, т.е. второй генератор Г₂ на параллельную работу не включен, на реле Р₄ не подается выпрямленное напряжение с синхрошины С´, и реле не срабатывает. После включения выключателя В_п (выключатель параллельной работы) постоянное напряжение +27 В через замкнутые контакты реле Р₄ подается на реле Р₃. Реле Р₃срабатывает и одними своими контактами замыкает минусовую цепь контактора параллельной работы К_пр1. Генератор подключается на синхрошины. Через другие контакты реле Р₃ самоблокируется, чтобы при появлении напряжения на синхрошине С´ не произошло отключения реле Р₃.

При наличии напряжения на синхрошинах от фазы С´ срабатывает реле Р₄, размыкает свои контакты и генератор будет включаться на параллельную работу только по сигналу с синхронизатора (после срабатывании реле Р₂).

Напряжения одноименных фаз синхрошины C´ и генератора C подводятся к выпрямительному мосту VD_3-6, с выхода которого формируется напряжение скольжения U_S (рис. 9.2). Период напряжения скольжения зависит от разности угловых частот включаемого генератора и сети:

. (9.1)

Чем меньше разность частот, тем больше период напряжения скольжения.

Напряжение скольжения U_S подается на обмотку реле Р₁. При достижении напряжения U_ср реле Р₁ срабатывает: одними контактами замыкает цепь питания конденсатора С₁ (конденсатор заряжается в течение t_зар), другими контактами размыкает цепь питания реле Р₂.

При уменьшении напряжения ниже U_отп реле Р₁ размыкает контакты цепи питания конденсатора С₁, а замыкает контакты, через которые конденсатор разряжается на реле Р₂в течение времени t_р. Итак, конденсатор заряжается, а потом разряжается.

Величина напряжения заряда конденсатора зависит от времени заряда конденсатора.

Если разность частот генератора и сети велика, мал период напряжения биения. Соответственно, мало время заряда t_зар конденсатора и до меньшей величины напряжения он зарядится. Если конденсатор недостаточно зарядится, то при разряде этого напряжения будет недостаточно для срабатывания реле Р₂. Соответственно, генератор не включится на параллельную работу.

Если разность частот генератора и сети незначительна, то период биений будет достаточным, чтобы конденсатор С₁ зарядился полностью. Этот заряд, когда напряжение снизится до напряжения отпускания U_отп реле Р₁, вызовет срабатывание реле Р₂ за время разряда конденсатора. Реле Р₂ замыкает свои контакты и в итоге подключает генератор Г₁ на синхрошины, к которым уже был подключен генератор Г₂.

⇐ Предыдущая 123 4 5 Следующая ⇒