直流发电机并联运行 - 发电机同步

直流发电机并联运行——条件、优势和负载分配

在电力系统网络中，电力由连接在互连网络中的许多发电机供电。不是使用单个大型发电机，而是将许多小型直流或交流发电机并联运行。

有时，直流发电机用作备用设备。在某些情况下，发电机并不总是能够满足负载要求。因此，为了满足负载需求，多台直流发电机并联。

如今，直流发电机并联运行在网络中被广泛使用，以实现以下优势。

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直流发电机并联的优势

下面列出并行操作的优点。

供应连续性

供应的连续性是首要要求。如果发电厂由单个发电机组成，则不可能达到此要求。因为如果单个发电机组处于维护或故障状态，整个发电厂将停止运行负载需求。因此，如果发电厂使用更多数量的发电机而不是单个单元，则可以更可靠地使用发电厂。大多数客户（如医院、工厂等）都需要不间断电源。

效率更高

在发电厂中，发电机设计为满负荷运行。并且它将在满载时获得最大效率。但电力需求不是恒定的。它在白天的高峰需求和夜间的最低需求之间波动。因此，在夜间使用小型发电机和在白天使用大型发电机是经济的。如果需求增加，两台发电机并联以有效满足高需求。

易于维护和维修

发电机需要定期维护才能长寿命和高效运行。在维护期间，必须有另一台发电机来运行负载。因此，很容易维护发电机。而且，如果发生故障，需要时间才能恢复运行。在这种情况下，可以使用另一台发电机来满足负载需求。

灵活性

发电机并联比单机大发电机具有更大的灵活性。许多小型发电机可以连接在一起，并且位于不同的位置。单个大型发电机需要更多空间。取而代之的是，更多的发电机安装在不同的位置。

成本效益

如果发电机始终满负荷运行，则可以降低电力成本。当负载需求高时，并联连接更多数量的发电机。当负载需求低时，并联的发电机数量较少。其他发电机保持在保持状态。因此，所有发电机都在满负荷条件下运行，从而降低了电力成本。

易于添加

电力需求日益增加。因此，在建造发电厂时，请始终为未来的扩展保留空间。无需建造整个发电厂，只需添加更多发电机并以并联方式连接它们即可满足更多电力需求。

由于这些优点，生成器的并行操作被广泛使用。众所周知，直流发电机分为三种；

• 直流并联发电机
• 直流系列发电机
• 直流复合发电机

每种发电机的电枢和励磁绕组的连接方式有所不同。因此，我们在这里讨论如何将每种类型的发电机并联。

直流并联发电机并联运行

两台发电机并联时，它们的正负端必须与母线的正负端相连。母线是粗铜排，母线的端子相当于整个电厂的端子。

直流并联发电机并联运行接线图如下图所示。

这里，发电机1的电枢跨母线连接。它用于为负载供电。现在，我们需要将发电机 2 与该系统连接。为此，我们需要连接具有相同极性的发电机 2。否则会发生严重短路，导致发电机永久性损坏。

在连接发电机2之前，开关S是打开的。电压表连接在开关上。首先，将发电机 2 的电枢加速到发电机的额定转速。改变发电机 2 的励磁直到电压表显示零读数。当读数为零时，表示端电压与母线电压或发电机1电压相同。

因此，合上开关S后，发电机2与发电机1并联，但发电机2不带任何负载。因为发电机 2 的感应电动势与母线电压相同。因此，没有电流在相同的电位差中流动。在这种情况下，发电机 2 在系统中被称为浮动发电机。

发电机2的感应电动势必须高于母线电压。在这种情况下，发电机 2 提供负载。发电机2提供的电流为；

在哪里，

• Ra =电枢电路的电阻
• E =感应电动势
• V =母线电压

可以通过控制场来控制新发电机的感应电动势。并且通过控制感应电动势，我们可以控制负载的份额。

直流复合发生器的并联运行

两台复合发电机并联连接示意图如下图所示。

复合生成器具有上升特性。因此，在没有任何校正装置的情况下，直流复合发电机的并联运行是不稳定的。在启动时，每台发电机都分担相同的负载。由于某种原因，如果通过发电机1的串联励磁绕组的电流增加，则进一步增强其磁场。这会导致其产生的 EMF 升高，并且需要更多的负载。

在这个操作中，我们假设负载是恒定的。因此，发电机 2 的负载份额减少并削弱了其串联磁场。这导致其负载下降。这种效果是累积的 一段时间后，generator-1 承担了全部负载。发电机 2 作为电动机运行。在这种情况下，任何发电机的断路器都会跳闸并停止该操作。

为了使这个操作稳定，我们需要在这个系统中使用任何矫正设备。在这种并联运行中，均衡棒连接到串联绕组的电枢端。均衡器条是低电阻导体。用于使超复、平复发电机运行稳定。

例如，generator-1 开始分担更多的负载。并且其串联励磁电流增大。现在，这个增加的电流通过发电机 1 的串联励磁绕组，部分通过发电机 2 的串联励磁绕组。因此，两个生成器都以相同的方式受到影响。这样一来，generator-1 不能承担全部负载，generator-2 也不能卸下其全部负载。

为了保持适当的并联运行和相等的负载分担，两台发电机的调节必须相同，串联励磁电阻必须与发电机额定值成反比。

直流串联发电机并联运行

两台直流串联发电机并联运行的接线图如下图所示。

在这里，我们认为两个生成器是相同的，并且承担相同的负载份额。但由于任何原因，发电机 1 的感应电动势增加（E1> E2）。在这种情况下，发电机电流 I1 大于 I2。这导致发电机 1 的串联场加强。以及二号发电机串联磁场的减弱。

这是一个累积的过程。因此，最终，整个负载将由发电机 1 承担，发电机 2 作为电动机运行。与复合电机类似，这个问题将通过使用均衡器来解决。因此，两台机器向负载传递的电流大致相等。

直流发电机负载分担

直流并联发电机有轻微下降的特点。因此，它是最适合稳定并联运行的发电机。如果一台发电机负载或多或少，由于其倾向于恢复原来的负载分配，两台发电机立即进行适当的负载分担。

在故障情况下，一台发电机停止运行，其磁场减弱。在这种情况下，增加另一台发电机的串联磁场。因此，断路器打开，故障发电机从系统中移除。这种拆卸和连接发电机的方法使系统可靠，有助于防止原动机和系统中的冲击和突然干扰。

并联发电机的电压特性如下图所示。

由上述特性可知，对于相同的端电压V，generator-1输出I1电流，generator-2输出I2电流。发电机 1 具有更多的下垂特性并提供更少的电流。如果两台发电机的特性相似并且从空载到满载的压降相同，则两台发电机将在所有点均分负载。

如果两台不同kVA额定值的发电机并联，负载根据它们的额定值分担。它们以满载电流百分比绘制的外部特性必须相同，如下图所示。

例如一台100kVA的发电机和另一台200kVA的发电机并联一个240kW的负载。在这种情况下，第一台发电机共享80千瓦，第二台发电机共享160千瓦。

如果我们知道每个生成器的个体特征，就可以得出操作的组合特征。每台发电机的供电电流见下图。

如果生成器有一条直线，则可以通过简单的计算而不是图形表示来找到上述结果。现在，我们计算空载电压不相等的负载分担部分。

• E1, E2 =两台发电机的空载电压
• R2, R2 =电枢电阻
• V =公共端电压

从上式可以看出，通过增大Φ2或N2或减小N1或Φ1可以使母线电压保持恒定。 N2和N1是通过改变驱动发动机的转速来改变的，Φ1和Φ2可以通过分流场电阻来控制。