facebook
twitter
vk
instagram
linkedin
google+
tumblr
akademia
youtube
skype
mendeley
Wiki
Global international scientific
analytical project
GISAP
GISAP logotip

ОБ ИСПОЛЬЗОВАНИИ АСИНХРОННОЙ МАШИНЫ С ФАЗНЫМ РОТОРОМ В КАЧЕСТВЕ ГЕНЕРАТОРА МИКРОГЭС

Автор Доклада: 
Ордатаев О.
Награда: 
ОБ ИСПОЛЬЗОВАНИИ АСИНХРОННОЙ МАШИНЫ С ФАЗНЫМ РОТОРОМ В КАЧЕСТВЕ ГЕНЕРАТОРА МИКРОГЭС

УДК 621.313

ОБ ИСПОЛЬЗОВАНИИ АСИНХРОННОЙ МАШИНЫ С ФАЗНЫМ РОТОРОМ В КАЧЕСТВЕ ГЕНЕРАТОРА МИКРОГЭС

Ордатаев Оркен, докторант PhD.
Казахский Национальный аграрный университет


О совершенствовании системы возбуждения асинхронного генератора на базе микропроцессорной техники.
Ключевые слова: Возобновляемые источники энергии, микроГЭС, асинхронный генератор с фазным ротором, система возбуждения.

About improvement of excitation system of the asynchronous generator on the basis of microprocessor technical equipment.
Key words: Renewable energy sources, micro-hydropower station, induction generator with wound rotor, excitation system.

В настоящее время большое количество фермерских и крестьянских хозяйств, удаленных от крупных населенных пунктов, остаются не подключенными к централизованным источникам электроснабжения, поскольку это в большинстве случаев экономически и технически нецелесообразно.
В то же время малые реки с необходимым запасом гидроресурсов позволяют достаточно экономно решать проблему электроснабжения маломощных потребителей. Достоинством применения гидроэнергии, в сравнении с другими, является зачастую сравнительно небольшое изменение скорости течения воды в течение года, отсутствие периодов затишья.
Электроэнергия выработанная на микроГЭС и малых ГЭС имеет самую низкую себестоимость по сравнению с электроэнергией от других возобновляемых и традиционных источников энергии. При их строительстве, в отличие от мощных гидроэлектростанций, практически исклю¬чается экологический ущерб (затопление земель, нарушение рыборазведения и су¬доходства, изменение баланса климатических условий местности и т.д.).
По результатам проведенных патентных исследований и на основании анализа конструкций существующих микроГЭС выявлено, что для условий АПК нашей страны, для удовлетворения потребности хозяйств с кочевым и сезонным характером деятельности наиболее приемлемым являются рукавные переносные микроГЭС. Преимуществами такого рода микроГЭС являются: дешевизна конструкции, легкость установки и транспортировки, возможность скрытной установки водоотбора, практически не обслуживаемые гидротехнические узлы не требующие постоянного обслуживающего персонала и которые могут быть смонтированы и пущены в работу лицами без специальной подготовки.
Одним из важнейших узлов микроГЭС является генератор. Помимо простого генерирования электроэнергии, генератор должен обеспечить стабилизацию параметров электроэнергии. Из этого вытекает одно из важных требований к генератору микроГЭС – это управляемость. Кроме того, конструкция генератора для микроГЭС должна отвечать таким требованиям как дешевизна и высокая надежность работы на открытом воздухе долгое время [1].
Синхронные генераторы являются наиболее распространенными генераторами для питания автономных потребителей на базе ВИЭ. Отличительная особенность синхронного генератора заключается в том, что они не нуждаются в дополнительном источнике реактивной мощности для создания рабочего магнитного потока. В зависимости от конструкции синхронные генераторы возбуждаются с помощью специальной обмотки, подключаемой к источнику постоянного тока, или от постоянных магнитов. Мощность возбуждения синхронного генератора не превышает нескольких процентов от мощности генератора.
В автономном режиме работы синхронный генератор возбуждается от выходного напряжения якорной обмотки через выпрямитель. Начальное самовозбуждение синхронного генератора осуществляется по той же цепи за счет остаточного магнитного потока машины.
В ряде стран для преобразования энергии в установках возобновляемой энергетики (особенно в микроГЭС и ветроэнергетике) нашли широкое применение асинхронные генераторы. Так же асинхронные генераторы ввиду своей надежности могут применяться как источники переменного тока в мобильных объектах, прежде всего в летательных аппаратах. Идея использования асинхронного генератора для автономных систем давно привлекает внимание исследователей. Опыт показывает, что для ГЭС с малыми установленными мощностями асинхронные машины в генераторном режиме имеют существенные преимущества по сравнению с синхронными генераторами. Это связано в первую очередь с низкой стоимостью, простотой конструкции и эксплуатации в нормальных режимах, стойкостью к внешним авариям, значительным ресурсом [2…4].
Возможность использования асинхронной машины с фазным ротором в режиме генератора обоснована в работах Чернопятова Н.Н., Петрова Г.А., Емеца В.Ф., Частовского А.В. [5]. В режиме генератора две фазы обмотки ротора используются в качестве обмотки возбуждения генератора (Рисунок 1).

Принципиальная схема возбуждения синхронного генератора на базе асинхронной машины с фазным ротором

Рисунок 1. – Принципиальная схема возбуждения синхронного генератора на базе асинхронной машины с фазным ротором.

Системы возбуждения важная составляющая автономного генератора и должна отвечать таким требованиям как: минимальная масса, надежность, дешевизна.
Стабилизацию напряжения асинхронного генератора можно добиться двумя способами - по частоте вращения ротора или по магнитному потоку генератора.
Регулирование напряжения по первому способу технический сложная операция, особенно при резкой перемене нагрузки, поэтому этот способ почти не применяется; Второй способ, регулирования напряжения по величине основного магнитного потока может осуществляться как при постоянной, так и при переменной частоте вращения ротора, поэтому является основным.
Существующие системы компаундирования напряжения автономных асинхронных генераторов рассчитаны на номинальную или к близкую к номинальной скорости индуктора генератора. В случае, когда первичным двигателем служит микротурбина с мощностью равной или близкой к мощности генератора, скорость ротора генератора может существенно изменяться в зависимости от напора воды и нагрузки генератора. Это в свою очередь может привести к отклонению выходного напряжения генератора за пределы допустимого значения.
Таким образом, совершенствование системы возбуждения автономного асинхронного генератора с фазным ротором с целью обеспечения требуемого значения напряжения генератора является актуальной проблемой. При этом, элементную базу целесообразно формировать с использованием современной микропроцессорной техники.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие за¬дачи:

  • - обосновать принципиальную схему системы регулирования возбуждения генератора в широком диапазоне изменения скорости ротора;
  • - разработать методику и провести лабораторные экспериментальные исследования характеристик генератора на базе асинхронной машины с фазным ротором;
  • - провести теоретические исследования переходных процессов в автономном асинхронном генераторе.
  • - разработать макетный образец системы возбуждения на базе микропроцессорной техники;
  • - провести лабораторные и производственные испытания генератора с разработанной системой возбуждения.

Литература:
1. Свит П.П. Разработка микро-ГЭС с асинхронными генераторами для сельскохозяйственных потребителей: автореф. …канд. техн. наук. Барнаул, 2007. – 24с.
2. Григораш О.В. Современное состояние и перспективы применения
асинхронных генераторов в автономной энергетике.// Промышленная энергетика.- 1995, №3.-С.29-32.
3. Лукутин В.В., Сипайлов Г.А. Использование механической энергии
возобновляемых природных источников для электроснабжения автономных потребителей. - Фрунзе: Изд-во «Илим». - 1987. - 136 с.
4. Оборудование для малых ГЭС // Int. Water Power and Dam Const. -
1986, 38, №4.-C.41-50.
5. Чернопятов Н.Н., Петров Г.А., Емец В.Ф., Частовский А.В.Использование асинхронных двигателей в качестве синхронных генераторов /Изв.вузов,серия: Энергетика,1983,№9/.

6.5
Ваша оценка: Нет Средняя: 6.5 (2 голоса)
Партнеры
 
 
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
Would you like to know all the news about GISAP project and be up to date of all news from GISAP? Register for free news right now and you will be receiving them on your e-mail right away as soon as they are published on GISAP portal.