Provoz alternátoru

Samostatně pracující alternátor

Synchronní alternátor může pracovat ve dvou režimech:

• trvalé napájení samostatné zátěže – řešení jako záložní zdroj energie při výpadku rozvodné sítě (důležité např. v nemocnicích) nebo jako alternátor pro mobilní prostředky (např. na lodích nebo odlehlých oblastech)

• parametry alternátoru jsou upravovány podle požadavků rozvodné sítě

 

Alternátory jsou mechanicky spřaženy s hnací hřídelí turbíny nebo spalovacího motoru.

V případě, že alternátor pracuje samostatně, lze regulovat jeho otáčky a výstupní napětí.

Pokud dojde ke zvýšení zátěže, je nutné si uvědomit, že:

• poklesnou otáčky a tím i frekvence výstupního napětí. Pro zajištění synchronních otáček je tedy nutné použití regulátoru.
• větší zátěž také vede ke zvýšení úbytku napětí na alternátoru vlivem synchronní reaktance. Poklesne tak výstupní napětí. Pro jeho opětovné dorovnání na požadovanou hodnotu je nutné zvýšení budícího proudu. Využívá se přitom regulátor buzení.

Alternátor lze s ohledem na velkou synchronní reaktanci považovat za relativně měkký zdroj.

Změna napětí také závisí na charakteru zátěže i její velikosti. V případě kapacitní zátěže se stroj přibuzuje a napětí tedy stoupá. Opakem je induktivní zátěž, kdy se stroj odbuzuje a napětí klesá.

Na následujícím obrázku je zobrazen vliv chování alternátoru při různých typech zátěže.

Obr. 1: Vliv chování alternátoru při různých typech zátěže [1]

Paralelně pracující alternátory

Pod pojmem fázování rozumíme připojení synchronního stroje na tvrdou síť bez proudových rázů.

Alternátory lze na síť připojit několika způsoby:

• asynchronní fázování – v tomto případě se alternátor roztočí na otáčky blížící se synchronním. Posléze se připojí na síť a ihned se nabudí. Alternátor se „vtáhne do synchronismu“. Jedná se o rychlé připojení, které způsobuje velké momentové a proudové rázy. Používá se proto výjimečně, např. v havarijních stavech.

• přesné (synchronní) fázování – jedná se o časově náročné připojení, ovšem nevznikají zde velké momentové ani proudové rázy

 

Pro přesné fázování je nutné splnit tyto podmínky:

• stejný sled fází

• stejný kmitočet a napětí alternátoru i sítě

• nulový fázový posuv mezi napětím alternátoru a sítě

 

Synchronní stroj na tvrdé síti

Absolutně tvrdou sítí rozumíme 3fázový systém s konstantním napětím a frekvencí.

Při ideálním přifázování neprotéká mezi oběma stroji žádný vyrovnávací proud.

Na tvrdé síti lze stroj řídit budícím proudem a momentem na hřídeli tak, abychom dosáhli konstantního napětí a frekvence totožné se sítí.

Dojde-li po připojení stroje ke snížení budícího proudu I_b, sníží se napětí U_ib, což povede k průchodu vyrovnávacího proudu. Fázový posun napětí U a proudu I je 90° - napětí se předbíhá před proudem. Protože se nepřenáší žádný činný výkon, stroj se chová jako indukčnost a odebírá ze sítě jalový výkon na dobuzení.

Jestliže stroj přebudíme, fázový posun mezi napětím U a proudem I, bude opět 90°, ovšem proud předbíhá napětí. Stroj se tedy bude v síti chovat jako kapacita a do sítě bude jalový výkon dodávat.

Na následujícím obrázku je zobrazena závislost statorového proudu I na budícím proudu I_b, tzv. V-křivky.

Obr. 2: Závislost statorového proudu I na budícím proudu Ib [2]  

 

Zdroje

Obrázky

[1] Autor neznámý. Vliv chování alternátoru při různých typech zátěže [online]. [cit. 2014-8-17]. Dostupný na www: http://www.spse.dobruska.cz/download/sokol/SG.pdf.

[2] Autor neznámý. Závislost statorového proud I na budícím proudu I_b [online]. [cit. 2014-8-17]. Dostupný na www: http://www.spse.dobruska.cz/download/sokol/SG.pdf.

[3] Autor neznámý. Zapojení voltmetrů, kmitoměrů a žárovek pro fázování na síť [online]. [cit. 2015-1-21]. Dostupný na www: http://slideplayer.cz/slide/2283941/.