Fonctionnement en parallèle des générateurs CC - Synchronisation des générateurs

Fonctionnement en parallèle des générateurs CC – État, avantages et répartition de la charge

Dans un réseau électrique, l'électricité est fournie par de nombreux générateurs connectés dans un réseau interconnecté. Au lieu d'utiliser un seul grand générateur, de nombreux petits générateurs CC ou CA fonctionnent en parallèle.

Parfois, les générateurs CC sont utilisés comme centrale de secours. Dans certaines conditions, il n'est pas toujours possible d'avoir un générateur qui réponde aux exigences de charge. Par conséquent, pour répondre à la demande de charge, plusieurs unités de générateurs CC sont connectées en parallèle.

De nos jours, le fonctionnement en parallèle des générateurs CC est largement utilisé dans le réseau pour obtenir les avantages ci-dessous.

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Avantages du fonctionnement en parallèle des générateurs CC

Les avantages du fonctionnement en parallèle sont énumérés ci-dessous.

Continuité d'approvisionnement

La continuité de l'approvisionnement est une exigence primordiale. Si une centrale électrique se compose d'une seule unité d'un générateur, il n'est pas possible de satisfaire à cette exigence. Parce que si une seule unité de générateur est en maintenance ou en panne, toute la centrale électrique s'arrête pour fonctionner à la demande de charge. Par conséquent, si la centrale électrique utilise un plus grand nombre de générateurs au lieu d'une seule unité, la centrale électrique peut être utilisée de manière plus fiable. La plupart des clients (comme un hôpital, des usines, etc.) avaient besoin d'une alimentation électrique sans coupure.

Meilleure efficacité

Dans les centrales électriques, les générateurs sont conçus pour fonctionner à pleine charge. Et il obtiendra une efficacité maximale à pleine charge. Mais la demande de puissance n'est pas constante. Elle oscille entre la demande de pointe pendant la journée et la demande minimale pendant la période nocturne. Par conséquent, il est économique d'utiliser un petit générateur pendant la période nocturne et un gros générateur pendant la journée. Si la demande augmente, les deux générateurs sont connectés en parallèle pour répondre efficacement à la forte demande.

Facile à entretenir et à réparer

Le générateur nécessite un entretien périodique pour une longue durée de vie et un fonctionnement efficace. Pendant l'entretien, il doit y avoir un autre générateur pour faire fonctionner la charge. Par conséquent, il est facile d'entretenir les générateurs. Et aussi, si une panne survient, il faudra du temps pour remettre en marche. Dans cette condition, un autre générateur peut être utilisé pour répondre à la demande de charge.

Flexibilité

La connexion en parallèle des générateurs offre une plus grande flexibilité par rapport au grand générateur monobloc. Un certain nombre de petits générateurs peuvent être connectés ensemble et sont situés à différents endroits. Le grand générateur unique avait besoin de plus d'espace. Au lieu de cela, un plus grand nombre de générateurs sont installés à différents endroits.

Rentabilité

Le coût de l'énergie électrique est réduit si les générateurs fonctionnent toujours à pleine charge. Lorsque la demande de charge est élevée, un plus grand nombre de générateurs sont connectés en parallèle. Et lorsque la demande de charge est faible, un nombre moindre de générateurs sont connectés en parallèle. Les autres générateurs restent en attente. Par conséquent, tous les générateurs fonctionnent à pleine charge, ce qui réduit le coût de l'énergie électrique.

Facile à faire des ajouts

La demande d'électricité augmente de jour en jour. Par conséquent, lors de la construction d'une centrale électrique, gardez toujours des places pour une expansion future. Au lieu de construire une centrale électrique entière, il est facile d'ajouter plus de générateurs et de les connecter en parallèle pour obtenir une plus grande demande de puissance.

En raison de ces avantages, le fonctionnement en parallèle du générateur est largement utilisé. Comme nous le savons, les générateurs de courant continu sont classés en trois types ;

• Générateur shunt CC
• Générateur série CC
• Générateur composé DC

Il existe une différence dans la connexion de l'induit et de l'enroulement de champ dans chaque type de générateur. Par conséquent, nous expliquons ici comment connecter chaque type de générateur en parallèle.

Fonctionnement parallèle du générateur de shunt CC

Pour connecter deux générateurs en parallèle, leurs bornes positives et négatives doivent être connectées aux bornes positives et négatives de la barre omnibus. La barre omnibus est une barre de cuivre lourde et les bornes de la barre omnibus agissent comme les bornes de toute une centrale électrique.

Le schéma de connexion du fonctionnement en parallèle du générateur shunt CC est illustré dans la figure ci-dessous.

Ici, l'armature du générateur 1 est connectée à travers la barre omnibus. Et il est utilisé pour alimenter la charge. Maintenant, nous devons connecter le générateur 2 à ce système. Pour cela, nous devons connecter le générateur 2 avec la même polarité. Sinon, un grave court-circuit se produira et entraînera des dommages permanents dans les générateurs.

Avant de brancher le générateur 2, l'interrupteur S est ouvert. Un voltmètre est connecté aux bornes du commutateur. Tout d'abord, l'induit du générateur 2 est accéléré jusqu'à la vitesse nominale du générateur. L'excitation du générateur 2 est modifiée jusqu'à ce que le voltmètre affiche une lecture nulle. Lorsqu'il affiche une lecture nulle, cela signifie que la tension aux bornes est la même que la tension de la barre omnibus ou la tension du générateur 1.

Par conséquent, après avoir fermé l'interrupteur S, le générateur 2 est connecté en parallèle avec le générateur 1. Mais le générateur 2 ne prend aucune charge. Parce que la FEM induite du générateur 2 est la même que la tension de la barre omnibus. Donc, il n'y a pas de courant à circuler dans la même différence de potentiel. Dans cette condition, le générateur 2 est appelé générateur flottant dans le système.

La FEM induite du générateur 2 doit être supérieure à la tension de la barre omnibus. Dans cette condition, le générateur 2 délivre la charge. Le courant fourni par le générateur 2 est;

Où,

• R_a =Résistance du circuit d'induit
• E =EMF induit
• V =tension de la barre omnibus

La FEM induite d'un nouveau générateur peut être contrôlée en contrôlant le champ. Et en contrôlant les champs électromagnétiques induits, nous pouvons contrôler la part de la charge.

Fonctionnement en parallèle du générateur DC Compound

Le schéma de connexion de deux générateurs composés connectés en parallèle est illustré dans la figure ci-dessous.

Le générateur composé a des caractéristiques croissantes. Ainsi, en l'absence de tout dispositif correctif, le fonctionnement en parallèle des générateurs DC compound est instable. Au moment du démarrage, chaque générateur prend la même part de la charge. Pour une raison quelconque, si le courant passe à travers l'enroulement de champ en série du générateur 1 augmente, ce qui renforce encore son champ. Cela entraîne une augmentation de son EMF généré et prend plus de charge.

Dans cette opération, nous avons supposé que la charge est constante. Par conséquent, la part de la charge du générateur 2 est réduite et affaiblit son champ série. Cela se traduit par une baisse de sa charge. Cet effet est cumulatif Au bout d'un certain temps, le générateur-1 prend toute la charge. Et le générateur-2 fonctionne comme un moteur. Dans cette condition, le disjoncteur de n'importe quel générateur se déclenchera et arrêtera cette opération.

Pour rendre cette opération stable, nous devons utiliser n'importe quel dispositif correctif avec ce système. Dans ce fonctionnement en parallèle, la barre d'égalisation est connectée à l'extrémité d'induit des enroulements en série. La barre d'égalisation est un conducteur de faible résistance. Il est utilisé pour rendre stable le fonctionnement des générateurs de sur-composé et de niveau-composé.

Par exemple, le générateur 1 commence à prendre une plus grande part de la charge. Et son courant de champ série augmente. Maintenant, ce courant accru passe à travers l'enroulement de champ série du générateur-1 et passe en partie à travers l'enroulement de champ série du générateur-2. Les deux générateurs sont donc affectés de la même manière. De cette façon, le générateur-1 ne peut pas prendre une charge entière et le générateur-2 ne peut pas décharger toute sa charge.

Pour maintenir un bon fonctionnement en parallèle et une répartition égale de la charge, la régulation des deux générateurs doit être la même et la résistance du champ série doit être inversement proportionnelle aux valeurs nominales du générateur.

Fonctionnement en parallèle du générateur de la série CC

Le schéma de connexion du fonctionnement en parallèle de deux générateurs en série CC est illustré dans la figure ci-dessous.

Ici, nous considérons que les deux générateurs sont identiques et prennent la même part de la charge. Mais pour une raison quelconque, la FEM induite du générateur 1 est augmentée (E1> E2). Dans cette condition, le courant générateur I1 est supérieur à I2. Il en résulte un renforcement du champ série du générateur-1. Et l'affaiblissement du champ série du générateur-2.

Il s'agit d'un processus cumulatif. Ainsi, au final, toute la charge sera prise par le générateur-1 et le générateur-2 fonctionnera comme un moteur. Semblable au moteur composé, ce problème sera résolu en utilisant une barre d'égalisation. Et pour cette raison, deux machines transmettent des courants approximativement égaux à la charge.

Partage de charge du générateur CC

Le générateur shunt CC a des caractéristiques légèrement décroissantes. Par conséquent, c'est le générateur le plus adapté pour un fonctionnement parallèle stable. Si un générateur prend plus ou moins de charge, en raison de sa tendance à rétablir la division de charge d'origine, les deux générateurs adoptent immédiatement un partage de charge approprié.

En condition de panne, un générateur est hors service et son champ est affaibli. Dans cette condition, le champ série d'un autre générateur est augmenté. Ainsi, le disjoncteur est ouvert et le générateur défectueux se retire du système. Cette méthode de retrait et de connexion du générateur rend le système fiable et aide à prévenir les chocs et les perturbations soudaines du moteur principal ainsi que dans le système.

La caractéristique de tension du générateur shunt est comme indiqué dans la figure ci-dessous.

D'après la caractéristique ci-dessus, pour la même tension aux bornes V, le générateur-1 délivre le courant I1 et le générateur-2 délivre le courant I2. Le générateur-1 a une caractéristique plus tombante et délivre moins de courant. Les deux générateurs diviseront la charge de manière égale en tous points si leurs caractéristiques sont similaires et ont la même chute de tension de vide à pleine charge.

Si deux générateurs de puissances différentes en kVA sont connectés en parallèle, la charge est partagée en fonction de leurs puissances. Leurs caractéristiques externes tracées en termes de pourcentage de courant à pleine charge doivent être identiques comme indiqué sur la figure ci-dessous.

Par exemple, un générateur de 100 kVA et un autre générateur de 200 kVA sont connectés en parallèle avec une charge de 240 kW. Dans cette condition, le premier générateur se partagera 80 kW, et le deuxième générateur se partagera 160 kW.

La caractéristique combinée de fonctionnement peut être dessinée si nous connaissons la caractéristique individuelle de chaque générateur. Les alimentations en courant par chaque générateur peuvent être trouvées dans la figure suivante.

Les résultats ci-dessus peuvent être trouvés par un simple calcul au lieu d'une représentation graphique si le générateur a une ligne droite. Maintenant, nous calculons la partie de partage de charge qui a une tension à vide inégale.

• E₁ , E₂ =Tension à vide de deux générateurs
• R₂ , R₂ =Résistance d'induit
• V =tension de la borne commune

D'après l'équation ci-dessus, nous pouvons voir que la tension de la barre omnibus peut être maintenue constante en augmentant Φ₂ ou N₂ ou en réduisant N₁ ou Φ1. N₂ et N₁ sont modifiés en changeant la vitesse des moteurs d'entraînement et Φ₁ et Φ₂ peut être contrôlé à l'aide de résistances de champ shunt.