DC 발전기의 병렬 작동 – 발전기 동기화

DC 발전기의 병렬 작동 – 조건, 장점 및 부하 공유

전력 시스템 네트워크에서 전력은 상호 연결된 네트워크에 연결된 많은 발전기에 의해 공급됩니다. 하나의 대형 발전기를 사용하는 대신 여러 개의 소형 DC 또는 AC 발전기를 병렬로 작동합니다.

때로는 DC 발전기가 백업 설비로 사용됩니다. 일부 조건에서는 부하 요구 사항을 충족하는 발전기가 항상 가능한 것은 아닙니다. 따라서 부하 수요를 충족하기 위해 하나 이상의 DC 발전기 장치가 병렬로 연결됩니다.

요즘에는 다음과 같은 이점을 얻기 위해 DC 발전기의 병렬 작동이 네트워크에서 널리 사용됩니다.

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DC 발전기 병렬 작동의 장점

병렬 작업의 장점은 다음과 같습니다.

공급의 연속성

지속적인 공급이 주요 요구 사항입니다. 발전소가 단일 발전기로 구성된 경우 이 요구 사항을 달성할 수 없습니다. 단일 발전기 장치가 유지 보수 중이거나 결함이 있는 경우 전체 발전소가 부하 수요를 실행하기 위해 정지하기 때문입니다. 따라서 발전소에서 단일 장치가 아닌 더 많은 수의 발전기를 사용하는 경우 발전소를 보다 안정적으로 사용할 수 있습니다. 대부분의 고객(병원, 공장 등)은 무정전 전원 공급 장치가 필요했습니다.

효율성 향상

발전소에서 발전기는 최대 부하에서 작동하도록 설계되었습니다. 그리고 최대 부하에서 최대 효율을 얻을 것입니다. 그러나 전력 수요는 일정하지 않습니다. 주간 최대 수요와 야간 최소 수요 사이에서 변동합니다. 따라서 야간에는 소형발전기를 사용하고 주간에는 대형발전기를 사용하는 것이 경제적이다. 수요가 증가하면 두 발전기를 병렬로 연결하여 높은 수요를 효율적으로 충족시킵니다.

손쉬운 유지 관리 및 수리

발전기는 긴 수명과 효율적인 작동을 위해 주기적인 유지 관리가 필요합니다. 유지 보수 중에는 부하를 가동할 다른 발전기가 있어야 합니다. 따라서 발전기를 유지 관리하기 쉽습니다. 또한 고장이 발생하면 다시 작동하는 데 시간이 걸립니다. 이 상태에서 부하 수요를 충족시키기 위해 다른 발전기를 사용할 수 있습니다.

유연성

발전기의 병렬 연결은 단일 장치 대형 발전기에 비해 더 큰 유연성을 제공합니다. 여러 개의 소형 발전기를 함께 연결할 수 있으며 서로 다른 위치에 있습니다. 하나의 대형 발전기에는 더 많은 공간이 필요했습니다. 그 대신 더 많은 수의 발전기가 다른 위치에 설치됩니다.

비용 효율성

발전기가 항상 최대 부하에서 작동하면 전력 비용이 절감됩니다. 부하 수요가 높을 때 더 많은 수의 발전기가 병렬로 연결됩니다. 그리고 부하 수요가 낮으면 더 적은 수의 발전기가 병렬로 연결됩니다. 다른 발전기는 보류 상태로 유지됩니다. 따라서 모든 발전기는 전력 비용을 줄이는 최대 부하 조건에서 작동합니다.

쉽게 추가

전력 수요는 나날이 증가하고 있습니다. 따라서 발전소를 건설하는 동안 항상 미래의 확장을 위한 장소를 유지하십시오. 전체 발전소를 건설하는 대신 더 많은 발전기를 추가하고 병렬 방식으로 연결하여 더 많은 전력 수요를 달성하는 것이 쉽습니다.

이러한 장점으로 인해 발전기의 병렬 연산이 널리 사용됩니다. 알다시피 DC 발전기는 세 가지 유형으로 분류됩니다.

• DC 션트 발생기
• DC 시리즈 발전기
• DC 화합물 생성기

발전기의 종류에 따라 전기자와 계자권선의 연결에 차이가 있습니다. 따라서 여기서는 각 유형의 발전기를 병렬로 연결하는 방법에 대해 설명합니다.

DC 션트 생성기의 병렬 작동

2개의 발전기를 병렬로 연결하려면 양극 및 음극 단자를 버스 바의 양극 및 음극 단자와 연결해야 합니다. 버스 바는 무거운 구리 바이며 버스 바의 단자는 전체 발전소의 단자 역할을 합니다.

DC 션트 제너레이터의 병렬 동작 결선도는 아래 그림과 같습니다.

여기서 발전기 1의 전기자는 버스 바를 가로질러 연결됩니다. 그리고 부하를 공급하는 데 사용됩니다. 이제 발전기 2를 이 시스템에 연결해야 합니다. 이를 위해 동일한 극성의 발전기 2를 연결해야 합니다. 그렇지 않으면 발전기에 영구적인 손상을 일으키는 심각한 단락이 발생합니다.

제너레이터 2를 연결하기 전에 스위치 S가 열려 있습니다. 전압계는 스위치 양단에 연결됩니다. 첫째, 발전기 2의 전기자는 발전기의 정격 속도까지 가속됩니다. 전압계가 0을 표시할 때까지 발전기 2의 여기가 변경됩니다. 0이 표시되면 단자 전압이 버스 바 전압 또는 발전기 1 전압과 동일하다는 것을 의미합니다.

따라서 스위치 S를 닫은 후 발전기 2는 발전기 1과 병렬로 연결됩니다. 그러나 발전기 2는 부하를 받지 않습니다. 발전기 2의 유도 EMF가 버스 바 전압과 동일하기 때문입니다. 따라서 동일한 전위차에는 전류가 흐르지 않습니다. 이 조건에서 발전기 2는 시스템에서 부동 발전기로 알려져 있습니다.

제너레이터 2의 유도 EMF는 버스 바 전압보다 높아야 합니다. 이 조건에서 발전기 2는 부하를 전달합니다. 발전기 2에 의해 공급되는 전류는;

어디서,

• R_a =전기자 회로의 저항
• E =유도 EMF
• V =버스 바 전압

새로운 발전기의 유도 EMF는 필드를 제어하여 제어할 수 있습니다. 그리고 유도 EMF를 제어하여 부하의 분담을 제어할 수 있습니다.

DC 복합 생성기의 병렬 작동

병렬로 연결된 두 개의 복합 생성기의 연결도는 아래 그림과 같습니다.

복합 생성기는 상승하는 특성을 가지고 있습니다. 따라서 교정 장치가 없으면 DC 복합 발전기의 병렬 작동이 불안정합니다. 시작할 때 각 발전기는 부하의 동일한 몫을 차지합니다. 어떤 이유로 인해 전류가 발전기 1의 직렬 계자 권선을 통과하면 증가하여 계자가 더욱 강화됩니다. 이로 인해 생성된 EMF가 증가하고 더 많은 부하가 걸립니다.

이 작업에서는 부하가 일정하다고 가정했습니다. 따라서 발전기 2의 부하 비율이 감소하고 직렬 필드가 약화됩니다. 그 결과 부하가 줄어듭니다. 이 효과는 누적됩니다. 시간이 지나면 generator-1이 전체 부하를 받습니다. 그리고 발전기-2는 모터로 작동합니다. 이 상태에서 모든 발전기의 회로 차단기가 트립되어 이 작업을 중지합니다.

이 작업을 안정적으로 수행하려면 이 시스템에 수정 장치를 사용해야 합니다. 이 병렬 작동에서 이퀄라이저 바는 직렬 권선의 전기자 끝에 연결됩니다. 이퀄라이저 바는 저항이 낮은 도체입니다. 과화합물 및 레벨화합물 발전기의 안정적인 작동을 위해 사용됩니다.

예를 들어, generator-1은 로드를 더 많이 공유하기 시작합니다. 그리고 직렬 계자 전류가 증가합니다. 이제 이 증가된 전류는 발전기-1의 직렬 계자 권선을 통과하고 부분적으로 발전기-2의 직렬 계자 권선을 통과합니다. 따라서 두 발전기 모두 동일한 방식으로 영향을 받습니다. 이러한 방식으로 발전기-1은 전체 부하를 받을 수 없고 발전기-2는 전체 부하를 차단할 수 없습니다.

적절한 병렬 작동과 동일한 부하 공유를 유지하려면 두 발전기의 규정이 동일해야 하고 직렬 필드 저항은 발전기 정격에 반비례해야 합니다.

DC 시리즈 생성기의 병렬 작동

두 DC 시리즈 발전기의 병렬 운전 연결도는 아래 그림과 같습니다.

여기서, 우리는 두 생성기가 동일하고 동일한 부하를 공유한다고 간주합니다. 그러나 어떤 이유로 인해 발전기-1의 유도 EMF가 증가합니다(E1> E2). 이 조건에서 발전기 전류 I1은 I2보다 큽니다. 이것은 generator-1의 시리즈 필드의 강화로 귀결됩니다. 그리고 제너레이터-2의 계열 필드의 약화.

이것은 누적 프로세스입니다. 따라서 결국 발전기-1이 전체 부하를 받고 발전기-2가 모터로 작동합니다. 복합 모터와 유사하게 이 문제는 이퀄라이저 바를 사용하여 해결됩니다. 그리고 이로 인해 두 대의 기계가 부하에 거의 동일한 전류를 흘립니다.

DC Generator의 부하 공유

DC 션트 발생기는 약간 떨어지는 특성이 있습니다. 따라서 안정적인 병렬 운전에 가장 적합한 발전기입니다. 하나의 발전기가 부하를 원래 분할로 복원하는 경향으로 인해 더 많거나 더 적은 부하를 받으면 두 발전기 모두 즉시 적절한 부하 공유를 수행합니다.

고장 ​​상태에서 하나의 발전기가 작동하지 않고 해당 필드가 약해집니다. 이 조건에서 다른 발전기의 직렬 필드가 증가합니다. 따라서 차단기가 열리고 결함이 있는 발전기가 시스템에서 제거됩니다. 이러한 발전기 분리 및 연결 방식은 시스템의 신뢰성을 높이고 원동기의 충격 및 급작스러운 교란 및 원동기의 충격을 방지하는 데 도움이 됩니다.

Shunt Generator의 전압 특성은 아래 그림과 같습니다.

위의 특성으로부터 동일한 단자 전압 V에 대해 generator-1은 I1 전류를 전달하고 generator-2는 I2 전류를 전달합니다. Generator-1은 더 처진 특성을 가지며 더 적은 전류를 전달합니다. 두 발전기는 특성이 유사하고 무부하에서 최대 부하까지 동일한 전압 강하가 있는 경우 모든 지점에서 부하를 균등하게 분배합니다.

kVA 정격이 다른 두 발전기를 병렬로 연결하면 정격에 따라 부하를 분담합니다. 전체 부하 전류 백분율로 표시된 외부 특성은 아래 그림과 같이 동일해야 합니다.

예를 들어, 100kVA의 발전기 하나와 200kVA의 다른 발전기는 240kW 부하와 병렬로 연결됩니다. 이 조건에서 첫 번째 발전기는 80kW를 공유하고 두 번째 발전기는 160kW를 공유합니다.

각 제너레이터의 개별 특성을 알면 연산의 결합 특성을 그릴 수 있습니다. 각 발전기의 전류 공급은 다음 그림에서 확인할 수 있습니다.

위의 결과는 제너레이터에 직선이 있는 경우 그래픽 표현이 아닌 간단한 계산으로 확인할 수 있습니다. 이제 무부하 전압이 같지 않은 부하 공유 부분을 계산합니다.

• E₁ , E₂ =두 발전기의 무부하 전압
• R₂ , R₂ =전기자 저항
• V =공통 단자 전압

위 방정식에서 Φ₂를 증가시켜 버스 바 전압을 일정하게 유지할 수 있음을 알 수 있습니다. 또는 N₂ 또는 N₁ 감소 또는 Φ1. N₂ 및 N₁ 구동 엔진의 속도와 Φ₁을 변경하여 변경됩니다. 및 Φ₂ 션트 필드 저항을 사용하여 제어할 수 있습니다.