CC BY
49
ЭНЕРГЕТИКА
УДК 621.313.126
Д. С. ХАЛИУЛЛОВ, В. И. ДОМАНОВ
АВТОНОМНАЯ ГЕНЕРАТОРНАЯ УСТАНОВКА НА БАЗЕ АСИНХРОННОЙ МАШИНЫ С КОРОТКОЗАМКНУТЫМ РОТОРОМ И ДОПОЛНИТЕЛЬНОЙ ОБМОТКОЙ ВОЗБУЖДЕНИЯ
Рассматривается устройство и принцип работы автономной генераторной установки на базе асинхронной машины с короткозамкнутым ротором и дополнительной обмоткой возбуждения. Проведено описание работы такого генератора, составлена структурная схема подчинённого регулирования.
Ключевые слова: автономный генератор, асинхронный генератор, обмотка возбуждения, поток, регулятор, переходный процесс.
Традиционные асинхронные генераторы (АГ) имеют ряд значительных недостатков: потребление значительной реактивной мощности; «мягкая» внешняя характеристика; потеря возбуждения в режиме короткого замыкания [1].
Предлагается решить данные проблемы путём изменения схемы обмоток асинхронной машины. Автономная генераторная установка содержит асинхронный генератор, у которого на статоре расположены две независимые группы обмоток, одна из которых рабочая обмотка, фазные концы её соединены с сетью потребителя, а другая - обмотка возбуждения. В этом случае исключаются вопросы, связанные с поддержанием частоты выходного напряжения генератора, т. к. она будет соответствовать частоте напряжения, подаваемого на обмотку возбуждения [2].
Особенностью данной схемы является то, что генераторная установка снабжена инвертором, к выходу которого подключены фазные концы обмотки возбуждения, к одному из входов инвертора подключён аккумулятор резервного питания и выход зарядного устройства, вход которого подключён к сети потребителя. На валу асинхронного генератора установлен датчик скорости, подключённый к другому входу инвертора, свободный вход инвертора соединён с сетью потребителя.
На рис. 1 представлена функциональная схема устройства преобразования механической энергии в электрическую с частотой выходного напряжения, не зависящей от скорости вращения генератора.
© Халиулов Д. С., Доманов В. И., 2016
Система содержит асинхронную машину (АМ), в ней две независимые группы обмоток на статоре. Рабочая группа обмоток (РО) соединена в звезду, фазные концы которой соединены с сетью. Обмотка возбуждения (ОВ) также соединена в звезду, фазные концы обмоток возбуждения подключены к выходу инвертора. К питающему входу инвертора подключён аккумулятор резервного питания (АРП) и выход зарядного устройства (ЗУ), вход которого подключён к питающей сети. На валу асинхронной машины установлен датчик скорости (ДС), подключённый ко входу программируемого логического контроллера (ПЛК). Так же в системе присутствует датчик параметров сети (ДПС), выход которого подключён на вход ПЛК.
Функциональная схема автономной генераторной установки представлена на рис. 1.
При подаче переменного напряжения на ОВ нашей АМ протекает ток, который создаёт пульсирующий поток Фв . Этот поток, пересекая обмотки ротора, наводит ЭДС трансформации, создающие токи в короткозамкнутом роторе. Эти токи формируют магнитный поток ротора Ф2Л, направленный навстречу потоку возбуждения. При вращении обмотки ротора пересекают результирующий магнитный поток Ф^.
ФТ= Фв - Ф2 Л. (1)
При этом в обмотках ротора наводится ЭДС вращения, под действием которого по ротору протекают токи, создающие магнитные токи Ф22. Он наводит ЭДС в выходных обмотках генератора. На основании этого была составлена структурная схема автономного асинхронного генератора на базе асинхронной машины с ко-роткозамкнутым ротором и дополнительной обмоткой возбуждения (рис. 2).
Рис. 1. Автономный генератор на базе асинхронной машины с короткозамкнутым ротором и дополнительной обмоткой возбуждения
Ub
Wi(p)
W2(p)
Фт
Ф,
Mi
Х К
Ws(p)
Ф
2.1.
E2
n
Х
1/По
По
М2
Рис. 2. Структурная схема АГВ
Напряжение возбуждения поступает на звено (р), на выходе которого формируется ток
IВ, он, поступая на звено Ж2 (р) , формирует
поток Фв .
Щ( p) =
w2( p) =
T\P +1
K 2
T2 p +1
(2) (3)
W3( p) =
T3P+1
где К3 и Т3 - коэффициент и постоянная
времени цепи ротора.
Если п = 0, то на выходе множительного звена М1 поток Ф22 равен нулю и, соответственно, Е2 = 0 . При вращении ротора АГВ начинает снижаться Ф21, возрастает ФЕ, Ф2 2 и Е2.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Бертинов А. И., Бут Д. А., Мизюрин С. Р. и др. Специальные электрические машины / А. И. Бертинов, Д. А. Бут, С. Р. Мизюрин и др. - М. : Энергоатомиздат, 1988. - 522 с.
2. Волков Н. И., Миловзоров В.П. Электромашинные устройства автоматики. - М. : Высшая школа, 1986. - 335 с.
где К1 и Т1 - коэффициент и постоянная времени цепи возбуждения звена; К2 и Т2 — коэффициент и постоянная времени звена формируемого потока.
Ж3 (р) характеризует цепь ротора АГВ:
(4)
Доманов Виктор Иванович, кандидат технических наук, доцент кафедры «Электропривод и автоматизация промышленных установок» энергетического факультета УлГТУ. Имеет 144 научных труда, автор 16 изобретений. Халиуллов Динар Салаватович, окончил в 2015 году Ульяновский государственный технический университет по направлению «Электропривод и автоматика промышленный установок». Магистрант 1-го курса. Имеет 8 научных трудов, автор 1 изобретения.
Поступила 14.06.2016 г.
I
т
