Меню

Асинхронные генераторы с конденсаторным возбуждением

АСИНХРОННЫЙ АВТОНОМНЫЙ ГЕНЕРАТОР

Асинхронная машина, подключенная к трехфазной сети переменного тока, при частоте вращения n2 > n1переходит в генераторный режим. При этом реактивную мощность, необходимую для возникновения вращающего магнитного поля, машина получает из сети. Можно также обеспечить работу асинхронной машины в качестве автономного генератора, если подавать в обмотку статора необходимую реактивную мощность от батареи конденсаторов.

В автономном асинхронном генераторе (рис. 2.71, а) к выходу генератора AГ, приводимого во вращение каким-либо первичным двигателем Д, параллельно нагрузке в каждую фазу подключают конденсатор С. При активной нагрузке реактивная мощность, поступающая от конденсатора, Qc должна быть равна реактивной (намагничивающей) мощности генератора Qр, необходимой для создания его магнитного потока. При смешанной активно-индуктивной нагрузке мощность Qc должна покрывать также реактивную мощность Qрн нагрузки. Схема замещения асинхронного генератора с конденсаторным возбуждением изображена на рис. 2.71, б.

Рис. 2.71 — Схема включения асинхронного генератора с конденсаторным возбуждением (а),

его схема замещения (б) и зависимость ЭДС от тока Iс

В рассматриваемом асинхронном генераторе возникает процесс самовозбуждения, как и в генераторе постоянного тока с параллельным возбуждением. Ввиду наличия в магнитной системе машины остаточного магнетизма при вращении ротора в обмотке статора индуцируется остаточная ЭДС Еост (рис. 2.71, в), которая создает в конденсаторах ток Iс. Этот ток, проходя по обмотке статора, усиливает его магнитный поток, в результате чего индуцируемая в генераторе ЭДС Еги ток конденсатора увеличиваются. Рассматриваемый процесс продолжается до тех пор (точка А), пока ЭДС Егне станет равной напряжению на конденсаторе Uc. Это условие можно выразить в виде равенства сопротивлений Х1 + Xm= Хс, где Хm индуктивное сопротивление намагничивающего контура, уменьшающееся из-за насыщения магнитной цепи машины; Хс — емкостное сопротивление конденсатора. В ряде случаев начало процесса самовозбуждения генератора обеспечивается путем разряда на обмотку статора предварительно заряженной конденсаторной батареи.

Автономные асинхронные генераторы с конденсаторным возбуждением обычно выполняют с короткозамкнутой обмоткой ротора. Их используют главным образом на гидроэлектростанциях небольшой мощности, работающих без обслуживающего персонала.

1. Копылов И.П. Электрические машины. – М.: Энергоиздат, 2004.

2. Брускин Д.Э., Зерохович А.Е., Хвостов В.С. Электрические машины. Т.1,2. – М. Высш. шк., 1987.

3. Токарев Б.Ф. Электрические машины, — М.: Энергоиздат, 1990.

4. Копылов И.П. Математическое моделирование энергетических машин. Учебник. – М. Высш. шк., 2001.

5. Гольдберг, Свириденко Я.С. Проектирование электрических машин. Учебник для ВТУзов. – М. Высш. шк., 2001.

6. Иванов-Смоленский А.В. Электрические машины. – М. Энергия, 1988.

7. Кацман М.М. Электрические машины. – М.: Энергоиздат, 1990.

8. Вольдек А.И. Электрические машины. – Л.: Энергия, 1984.

Электрические машины переменного тока (для студентов форм обучения направления подготовки 6.090603 “Электрические системы электроснабжения”, 6.090605 “Светотехника и источники света”, 6.092204 “Электрический транспорт”)

Авторы: Марина Леонидовна Глебова,

Анатолий Иванович Кузнецов,

Читайте также:  Куда идут два провода от генератора ваз

Игорь Тимофеевич Карпалюк,

Маргарита Васильевна Чернявская

Подп. к печати Печать на ризографе. Тираж 200 экз. Формат 60 х 84 1/16 УСЛ. — печ. л. Зак. № _________ Бумага офисная. Уч.-изд.л.
61002, Харьков, ХНАМГ, ул. Революции, 12 Сектор оперативной полиграфии при ИВЦ ХНАГХ
61002, Харьков, ХНАМГ, ул. Революции, 12

[1] При изложении теории электрических машин переменного тока по аналогии с трансформатором приняты следующие обозначения: А, В, С — начала фаз; X, Y, Z — концы фаз.

[2] Принимается, что результирующий поток, создаваемый всеми фазными обмотками, имеет синусоидальную форму.

Источник

Асинхронный электрический генератор.Возбуждение асинхронного генератора

Принцип работы асинхронного электрического генератора

Во всех случа­ях асинхронная электрическая машина потребляет из сети реактивную мощность, необходимую для создания магнитного поля. При автономной работе асинхронной электрической машины в генераторном режиме магнитное поле в воздушном зазоре создается в результате взаимодействия магнитной движущийся силы магнитной силы всех фаз и магнитной движущийся силы обмотки ротора. Характер распределения магнитной движущийся силы точ­но такой же, как и в асинхронном электрическом двигателе(АД) , он также определяет характер распределения магнитного поля на полюсном делении. В асинхронном генераторе этот поток весьма близок к си­нусоидальному и при вращении ротора индуцирует в фазах статора и в обмотке ротора ЭДС Е| и Е2, которые можно принять синусоидальными.
В отличие от асинхронного электрического двигателя в асинхронном электрическом генераторе в данном случае ЭДС Е1 и Е2 являются активными, поддерживают ток в соответствующих цепях и в нагрузке, подклю­ченной к выходным зажимам.

В установившемся режиме работы основные соотношения для асинхронного электрического генератора с самовозбуждением определя­ются из схемы замещения. Основное отличие только в том, что к ее выводам подключено сопро­тивление нагрузки 2Н = Кн +]ХН и конденсаторы для обеспечения само­возбуждения и регулирования на­пряжения при изменении нагрузки асинхронного электрического генератора с сопротивлениями Хс = 1/соС и Хск = 1/соСк.
Как видно, напряжение при работе под нагрузкой изменяется как за счет падения напряжения на сопротивлениях r1 и х1, так и за счет сни­жения магнитного потока Фот , связанного с размагничивающим действи­ем магнитной движущийся силы ротора. Если магнитная цепь асинхронного электрического генератора выполнена с достаточно силь­ным насыщением, то поток Фот остается почти постоянным и напряжение U1 при увеличении нагрузки изменяется в меньшей степени, а его внешняя характеристика получается более «жесткой».

Способы регулирования напряжения автономного асинхронного генератора. Самовозбуждение асинхронного электрического генератора

Особенности самовозбуждения асинхронного генератора. Асинхронный элетродвигатель, под­ключенный к трехфазной сети переменного тока, при частоте вращения ротора, больше, чем частота вращения поля статора, переходит в генера­торный режим и отдает в сеть активную мощность, потребляя из сети ре­активную мощность, необходимую для создания вращающегося магнитно­го поля взаимной индукции. Тормозной электромагнитный момент, дейст­вующий на роторе, преодолевается приводным двигателем — дизелем, гид­ротурбиной, ветродвигателем и т.п.
Для возбуждения асинхронного электрогенератора необходимо наличие источника реактивной мощности — батареи конденсаторов или синхронно­го компенсатора, подключенных к обмотке статора. При этом почти есте­ственной представляется работа асинхронного генератора при сверх синхронном скольжении, ко­гда скорость вращения ротора выше скорости вращающегося магнитного поля. Однако практически асинхронный генератор может возбуждаться при частоте вращения ротора, значительно меньшей синхронной, причем значения напряжения и частоты тока оказываются пропорциональными частоте вращения ротора и, кроме того, зависящими от схемы соединения конденсаторов. Так, в эксперименте ( по опытным данным гл. инж. Штефана А.М. (НК ЭМЗ, г. Н.Каховка)) конденсаторный асинхронный мотор-редуктор типа АИРУ112-М2 при соединении бата­реи конденсаторов емкостью 3×120 мкФ в «звезду» возбуждается при ско­рости пр= 2133 об/мин с напряжением ГГф = 60 В и током фазы 1ф = 0,8 А, а при соединении тех же конденсаторов в «треугольник» напряжение =52 В и ток 1ф = 1,4А возникают при скорости пр= 1265 об/мин.

Читайте также:  Генератор японских кроссвордов i

Весьма интересное явление наблюдалось в асинхронном генераторе серии А ИМН 90-L4 при включении емкости 40 мкФ только в одну из трех фаз. В этом случае возбуждение асинхронного генератора наступило при скорости п2 = 1369 об/мин с параметрами U1ф = =209 В, I = 1,29 А, Г = 44 Гц. При емкости С = 60 мкФ, включенной в одну из фаз, параметры возбуждения асинхронного электрогенератора были равны: п2 — 1300 об/мин, U = 500 В, I = 6,4 А, Г = 124 Гц. При увеличении частоты вращения ротора до син­хронной (1500 об/мин) наблюдалось увеличение частоты тока до 400Гц. В некоторых случаях, наоборот, не удавалось добиться устойчивого возбуж­дения асинхронного генератора даже при сверх синхронной частоте вращения ротора. Например, для намагниченных гладких стального массивного и шихтованного рото­ров самовозбуждения не возникало при любых величинах присоединенной емкости.

Для массивного стального ротора с тонким экраном из меди, а также для массивного стального зубчатого ротора с торцовыми медными конца­ми АГ устойчиво возбуждается при расчетном значении емкости. Асин­хронная машина с гладкими роторами из меди или алюминия возбуждает­ся без каких-либо дополнительных воздействий извне.

Таким образом, физические процессы самовозбуждения асинхронного генератора с пол­ным основанием можно отнести к недостаточно изученным, что связано, по нашему мнению, с преимущественным использованием до настоящего времени АМ в качестве двигателя, с разработкой для него теории, расчет­ных методик и проектирования, а для генераторного режима эти машины проектировались и выпускались достаточно редко.
В маломощных системах генерирования применяются, как правило, АМ, предназначенные для работы в двигательном режиме с конденсатор­ным возбуждением.

Описание процесса самовозбуждения на принципе остаточной намагниченности магнитной цепи.

Современные работы по са­мовозбуждению АГ с помощью статических конденсаторов по­строены на трех подходах. Один из них базируется на принципе остаточной намагниченности маг­нитной цепи машины, начальная ЭДС от которой затем усиливает­ся емкостным током в статоре . Рассмотрим этот подход.

Автономная работа асинхронного генератора в режиме самовозбуждения от потока остаточного намагничивания возмож­на, если к выводам обмотки статора подключить конденсаторы, необходи­мые как источник реактивной мощности от для возбуждения магнитного поля асинхронного электрогенератора, а при его работе на активно-индуктивную нагрузку эти конденсаторы должны служить источником реактивной мощности 0Н и для нагруз­ки.

Читайте также:  Хендай акцент поломка генератора

Источник

Стабилизация напряжения в асинхронных генераторах

Способы стабилизации напряжения в генераторах с конденсаторным возбуждением

Одной из наиболее важных проблем, возникающих при использовании асинхронных генераторов с конденсаторным возбуждением в автономных системах электроснабжения, является стабилизация напряжения при изменяющейся нагрузке.

Частота вращения генераторов может быть регулируемой по условию постоянства частоты генерируемых колебаний (f1 = const, ωr = var) или оставаться постоянной (ωr = const, f1 = var). В более общем случае возможна работа генератора с переменной частотой вращения и переменной частотой f1 (ωr = var, f1 = var).

Решение отмеченной проблемы диктуется, с одной стороны, необходимостью улучшения качества электроэнергии, с другой соображениями устойчивости. Последнее вытекает из того, что при снижении напряжения до уровня, соответствующего переходу рабочей точки на линейный участок характеристики намагничивания, работа генератора становится неустойчивой.

Рассмотрим причины изменения напряжения. Воспользуемся для анализа Г-образной схемой замещения генератора, в которой параметры намагничевающего контура вынесены на зажимы сети. Упрощенная схема замещения приведена на рис. 13.

Правую часть схемы с током I2 образует главный контур. Векторное уравнение токов принимает вид:

где I00 ток генератора при s = О (ток синхронизма).

Потери в стали не учитываются. Пренебрежение ими вносит лишь несущественные погрешности при определении токов и напряжений. В то же время количественный учет потерь, вызываемых поверхностным эффектом, гистерезисом и вихревыми токами в переходных режимах, значительно осложняется из-за наличия в магнитном потоке составляющих различных частот.

Устанавливающееся на зажимах генератора напряжение зависит от баланса реактивных проводимостей системы. Если нагрузка носит активный характер, то между реактивными проводимостями намагничивающего b и главного b2 контуров и конденсаторов bc устанавливается следующая зависимость:

где в соответствии со схемой замещения (см. рис. 13):

Из (31) следует, что реактивные проводимости намагничивающего и главного контуров компенсируются реактивной проводимостью конденсаторов, являющихся источниками реактивной намагничивающей мощности.

Представим соотношение (31) в виде

где угол сдвига фаз между напряжением U1 и током I2

Напряжение генератора определяется реактивной проводимостью намагничивающего контура. При C = const проводимость b зависит от нагрузки. Изменение последней вызывает противоположное изменение реактивной проводимости намагничивающего контура.
Так, с увеличением нагрузки возрастает реактивная проводимость главного контура, а проводимость намагничивающего контура и напряжение на зажимах машины уменьшаются. Уменьшение нагрузки приводит к обратному результату. При холостом ходе s = 0, I2 = 0 и реактивная проводимость намагничивающего контура становится наибольшей:

Баланс реактивных проводимостей в общем случае описывается уравнением

Т.е. алгебраическая сумма реактивных проводимостей системы асинхронный генератор — нагрузка равна нулю.
В случае смешанной нагрузки имеем

где b — реактивная проводимость нагрузки индуктивной (b > 0) или емкостной (b

Замечания и предложения принимаются и приветствуются!

Источник

Adblock
detector