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1) EINFÜHRUNG
1.1) Zweck
Die Parallelschaltung von zwei oder mehreren Genera-
toren innerhalb einer Stromerzeugungsanlage erscheint immer
dann erforderlich, wenn man:
•
die Kapazität der gesamten Anlage erhöhen möchte
•
die ununterbrochene Stromversorgung bei Durchführung
von Instandhaltungsmaßnahmen an den Anlagen gewähr-
leisten möchte
•
die Maße und/oder das Gewicht der Maschinen einschrän-
ken möchte
•
die Betriebssicherheit der gesamten Anlage erhöhen
möchte
•
die Leistungsfähigkeit der gesamten Anlage erhöhen
möchte
Insbesondere der letzte Punkt deutet darauf hin, dass
mehrere in Voll-Last betriebene Generatoren den Einsatz der
an die Generatoren gekoppelten Hauptmotoren im gesamten
Leistungsbereich bis hin zur Erreichung der Nennleistung
optimieren.
1.2) Grunddefinitionen über den Synchrongenerator
Die Zweckmäßigkeit dieses Handbuchs läßt folgende
allgemeine Definition zu: der Synchrongenerator ist ein idealer
Wechselspannungsgenerator Vo mit Frequenz f und mit seriel-
ler Ausgangsinduktanz (synchron) Ls (Abbildung 1.2.1.a). Die
Wechselspannung Vo wird im Modul vom Erregungsstrom und
in der Frequenz von der Geschwindigkeit des Hauptmotors
gesteuert. So wird bei einem elektrischen Durchfluss Iu die
Spannung an den Ausgangsklemmen Vu gleich Vu = Vo -
j Xs Iu sein (wo j=Komplexoperator) (Abbildung 1.2.1.b). Die
π
Gleichung j Xs=j 2
f Ls stellt die Ausgangsreaktanz dar, des-
sen Spannungsverlust -j Xs Iu im Vergleich zu Iu verspätet
wattlos ist.
Auf Grund der magnetischen Sättigung und der Form
der Pole ist dieser Näherungswert zu ungenau, als dass man
ihn in Berechnungen jeglicher Art einsetzen könnte; schließ-
lich dient er ausschließlich dem besseren Verständnis der
Generatorvorgänge.
Das o.g. Modell verdeutlicht, dass beim Anlegen einer
induktiven Last an den Synchrongenerator der um 90° auf die
Klemmenspannung phasenverzögerte Stromfluss I
fall -j Xs I
verursacht, der in Gegenphase zu Vu ist und somit
L
abnimmt (Abbildung 1.2.2.a). Um die vorgegebene Klemmen-
spannung Vu zu halten, ist es erforderlich, Vo um j Xs I
erhöhen, was wiederum den Erregungsstrom verstärkt; in
diesem Fall wird der Wechselstromgenerator als "übererregt"
bezeichnet.
Analog dazu beim Anlegen einer kapazitiven Last ver-
ursacht der um 90° auf die Klemmenspannung phasenvorei-
lende Stromfluss IC einen Abfall -j Xs IC, der in Phase zu Vu
ist und somit zunimmt. Um die vorgegebene Klemmenspan-
nung zu halten, ist es erforderlich, Vo um Xs IC zu verringern,
was wiederum den Erregungsstrom mindert; in diesem Fall
wird der Wechselstromgenerator als "untererregt" bezeichnet
(Abbildung 1.2.2.b)
Mit einer Widerstandsbelastung hingegen werden der
Stromfluss IR und der Abfall -j Xs IR hinsichtlich Vu entspre-
chend phasengleich und verspätet wattlos und somit wird sich
Vu bei eingeschränkter Last nicht sehr von Vo unterscheiden
INTRODUCTION
1)
1.1) Aim
Two or more generator sets are paralleled toge-
ther whenever it is needed to:
•
increase the capacity of the whole system
•
allow energy supply without interruptions in the case
of maintenance of generator sets
•
limit the size and/ or the weight of the machines
•
increase the reliability of the whole system
•
increase the efficency of the whole system
This last point in particular means that more gene-
rators operating in a full load condition manage to opti-
mise the usage of prime movers coupled with the gene-
rators within the entire power field up to and including
the power rating of the whole system itself.
1.2) Basic notions of the synchronous generator
The purpose of this manual being considered, the
synchronous generator can be approximately defined as
an ideal generator characterised by an alternating vol-
tage (Vo) and a frequency (f) with an in-series
(synchronous) output inductance (Ls) (picture 1.2.1.a).
The Vo amplitude is controlled by the excitation current,
and the Vo frequency by the speed of the prime mover.
As a consequence, when a current (lu) is fed through,
the output terminal voltage (Vu) will result from: Vu = Vo
- j Xs lu ( where j= complex operator) (picture 1.2.1.b).
The term j Xs=j2πf Ls represents the output reactance
whose voltage drop has a right angle lagging in respect
of lu.
Because of the magnetic saturation and the poles'
shape, such a definition is too approximate to be used
for any sort of calculations: its use here only aims at
improving the understanding of the phenomena linked to
the generators.
The above quoted model, in fact, shows that if an
inductive load is applied to a synchronous generator, the
einen Ab-
L
current I
causes a voltage drop -jXsI
zu
therefore, decreases in respect of Vu (picture 1.2.2.a). In
L
order to preserve the Vu terminal voltage previously set,
j Xs I
will need to be added to Vo, thus increasing the
L
excitation current; in such a state the generator is com-
monly said to be 'overexcited'.
Similarly, if a leading load is applied, the current
Ic, with a 90° phase lead on the terminal voltage, will
then cause a voltage drop -jXs Ic in phase with Vu
which, therefore, increases. In order to preserve the
terminal voltage as previously set, Xs Ic will need to be
deducted from Vo, thus reducing the excitation current;
in such a state, the generator is commonly said to be
'underexcited' (fig. 1.2.2.b)
In the case of a resistive load, on the contrary, the
current I
.
be in phase and at right angle lagging in respect of Vu
which, therefore, will not differ much from Vo in the case
of moderate loads.
4
, having a 90° lag on the terminal voltage,
L
whose phase opposition,
L
and the voltage drop -j Xs I
R
will respectively
R
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