Содержание к диссертации
Введение
1 Состояние вопроса и задачи исследований 10
1.1 Анализ средств электромеханизации в сельскохозяйственном производстве 10
1.2 Определение мощности автономного источника питания 22
1.3 Анализ преобразователей частоты тока для питания средств электромеханизации в АПК 26
1.4 Сравнительный анализ существующих автономных источников электроэнергии и генераторных установок 29
2 Переспективы использования асинхронных генераторов в автономных источниках питания сельскозхозяйственных потребителей 39
2.1 Анализ процесса самовозбуждения асинхронных генераторов 39
2.2 Вопросы стабилизации напряжения и частоты тока асинхронных генераторов 44
2.3 Анализ компенсационных устройств для стабилизации напряжения асинхронных генераторов 50
2.4 Выводы 56
3 Основы формирования статорных обмоток асинхронных генераторов 57
3.1 Анализ методов формирования статорных обмоток 57
3. 2 Выводы 67
4 Модулированные статорные обмотки асинхронных генераторов повышенной частоты тока 68
4.1 Схемы и МДС модулированных обмоток 68
4.2 Анализ МДС модулированных обмоток по диаграммам Гёргеса 85
4.2.1 Анализ МДС от тока возбуждения 85
4.2.2 Базовые диаграммы Гёргеса и анализ МДС при нагрузке 90
4.3 Выводы.. 112
5 Методика расчёта параметров асинхронных генераторов и экспериментальные исследования ... 113
5.1 Методика расчёта параметров 113
5.2 Экспериментальные исследования асинхронных генераторов 120
5.3 Оценка экономической эффективности применения автономного источника питания с асинхронным генератором 132
5.4 Выводы 138
Основные выводы по работе 139
Литература
- Определение мощности автономного источника питания
- Вопросы стабилизации напряжения и частоты тока асинхронных генераторов
- Анализ компенсационных устройств для стабилизации напряжения асинхронных генераторов
- Анализ МДС модулированных обмоток по диаграммам Гёргеса
Введение к работе
Актуальность темы. В малых сельскохозяйственных предприятиях, в сельском строительстве, в ремонтных мастерских при выполнении технологических процессов и операций применяют различного рода электроинструменты и электрифицированные средства малой механизации (рыхлители почвы, сучкорезы, дробилки кормов, электронасосы, индивидуальные доильные аппараты, машинки для стрижки овец, сверлильные и отрезные машины и т.д.).
Электроприводы большей части техники и электроинструмента должны отличаться малой массой. Этим требованиям наиболее полно отвечают электроприводы с короткозамкнутыми асинхронными электродвигателями повышенной частоты тока. По массе они ниже, а по надёжности значительно выше коллекторных электродвигателей переменного тока на ту же частоту вращения. Кроме того, применение коллекторных электродвигателей в характерных для сельскохозяйственного производства помещениях и площадках (пыльных, влажных, с агрессивной средой) часто невозможно.
Питание электродвигателей повышенной частоты тока, осуществляемое от электромашинных, ферромагнитных и транзисторных преобразователей частоты при их известных недостатках: наличие в выходном напряжении заметных амплитуд высших гармоник является причиной значительного нагрева электродвигателей, что приводит к термическому повреждению их обмоток.
Для питания электродвигателей повышенной частоты необходимы и автономные источники электроснабжения, способные обслуживать широкий спектр нагрузок при выполнении работ в полевых условиях, в том числе при чрезвычайных ситуациях.
Создание автономных источников электроэнергии повышенной частоты тока с улучшенными выходными характеристиками и оптимально адаптированных к группам электрифицированной техники малой механизации и электроинструмента различного назначения является актуальной задачей сельской электрификации.
Диссертация посвящена разработке асинхронных генераторов с новыми статорними обмотками с конденсаторным возбуждением повышенной частоты тока автономных источников электроэнергии для питания сельскохозяйственных потребителей.
Работа выполнена в соответствии с темой «Снижение энергозатрат и повышение эффективности электромагнитных аппаратов и источников питания для новых условий сельскохозяйственного производства», 1996-2000 гг. (№ ГР 01.960.009.015); «Разработка и исследование энергосберегающих технологий, оборудования и источников электропитания для АПК», 2000-2005 гг. (№ ГР 01.200.113.477) плана НИР КубГАУ.
Цель работы. Разработка асинхронных генераторов повышенной частоты тока с новыми статорными обмотками с конденсаторным возбуждением для автономных источников электроэнергии небольшой мощности сельскохозяйственного назначения с улучшенными эксплуатационными характеристиками.
Задачи исследования.
Достижение поставленной цели потребовало:
проанализировать применяемые в отраслях АПК электрифицированные средства малой механизации и электроинструмент повышенной частоты тока, а также источники для их электропитания;
обосновать требования к асинхронным генераторам с конденсаторным возбуждением повышенной частоты тока для автономных источников электроэнергии небольшой мощности сельскохозяйственного назначения;
сравнить существующие методы стабилизации напряжения автономных асинхронных генераторов;
проанализировать современные методы формирования схем статорных обмоток асинхронных машин и обосновать новые рациональные схемы обмоток для асинхронных генераторов с конденсаторным возбуждением повышенной частоты тока автономных источников электроэнергии;
разработать методику расчета обмоточных данных и параметров асинхронных генераторов с конденсаторным возбуждением повышенной частоты
тока автономных источников электроэнергии;
- выполнить экспериментальные исследования асинхронных генераторов с
новыми статорными обмотками и рассчитать технико-экономические показате
ли разработанных асинхронных генераторов.
Объект исследования - асинхронные генераторы с конденсаторным возбуждением повышенной частоты тока с новыми модулированными статорными обмотками и средства малой механизации сельскохозяйственного назначения.
Предмет исследования - параметры и характеристики асинхронных генераторов с конденсаторным возбуждением повышенной частоты тока с новыми модулированными статорными обмотками.
Методика исследования включает аналитические методы, базирующиеся на теории вынужденных электромагнитных колебаний, на матричной теории формирования схем статорных обмоток асинхронных машин, на гармоническом анализе магнитодвижущих сил и оценке параметров обмоток по диаграммам Гёргеса, а также экспериментальные методы, включающие исследования характеристик асинхронных генераторов с модулированными статорными обмотками при разном характере нагрузки.
Экспериментальные исследования опытных образцов асинхронных генераторов повышенной частоты тока с конденсаторным возбуждением проведены на специализированном стенде, разработанном при участии автора, на кафедре электрических машин и электропривода КубГАУ.
Научная новизна работы состоит:
в методе формирования схем модулированных статорных обмоток асинхронных генераторов с конденсаторным возбуждением повышенной частоты тока на разное напряжение автономных источников электроэнергии для питания средств электромеханизации и электроинструмента сельскохозяйственного назначения;
в методике расчёта коэффициента дифференциального рассеяния модулированных обмоток при разном характере нагрузки по базовым диаграммам Гёргеса и по базовой диаграмме МДС;
в методике расчёта обмоточных данных и параметров асинхронных генераторов с конденсаторным возбуждением повышенной частоты тока с новыми модулированными статорными обмотками автономных источников электроэнергии сельскохозяйственного назначения;
в результатах исследовании статических и динамических характеристик опытных образцов асинхронных генераторов с модулированными статорными обмотками и конденсаторным возбуждением автономных источников электроэнергии сельскохозяйственного назначения;
Новизна технических решений подтверждена девятью патентами РФ. Практическая ценность исследований заключается:
в разработке схем новых модулированных статорных обмоток асинхронных генераторов с конденсаторным возбуждением повышенной частоты тока на разное напряжение автономных источников электроэнергии;
в расчёте параметров асинхронных генераторов с конденсаторным возбуждением повышенной частоты тока с модулированными статорными обмотками автономных источников электроэнергии сельскохозяйственного назначения;
в разработке на основе асинхронных двигателей основного исполнения асинхронных генераторов с конденсаторным возбуждением повышенной частоты тока с улучшенными эксплуатационными показателями для автономных источников электропитания сельскохозяйственных потребителей.
Реализация результатов исследований. Результаты исследований использованы в образцах асинхронных генераторах повышенной частоты тока. Материалы исследований применяются в учебном процессе при самостоятельной работе студентов электротехнических специальностей по разделам курсов электрических машин, эксплуатации и ремонта электрооборудования в ФГОУ ВПО КубГАУ, в ФГОУ ВПО СГАУ, в научной работе ФГОУ ВПО КубГАУ и ГНУ ВНИПТИМЭСХ. Обмоточные данные для изготовление опытных образцов асинхронных генераторов переданы в цех по ремонту электрооборудования филиала «Отделения Нефтемаш-
сервис» ОАО «Роснефть-Краснодарнефтегаз» Северского района Краснодарского края. По результатам исследования в 2001 году был получен двухгодичный грант первой степени в краевом конкурсе: «Лучшая научно-техническая и творческая работа среди студентов и аспирантов высших учебных заведений Краснодарского края» на тему: «Разработка вет-роэлектростанции с резервным источником питания», получен диплом первой степени на региональной научно-практической конференции молодых ученных: «Научное обеспечение АПК».
Апробация работы. Основные положения и выводы по работе доложены и одобрены на ежегодных научных конференциях КубГАУ в 1997-2004 гг.; на Международной научной конференции «Ресурсо - и энергосберегающие технологии в промышленности», г. Одесса, 1996г.; на 2-й Российской научно-практической конференции «Физико-технические проблемы создания новых технологий в агропромышленном комплексе», г. Ставрополь, 2003 г.; на Всероссийской научно-технической конференции по результатам исследований за 2002 г., г. Зерноград, 2003г.; на 3-й межвузовской научной конференции «Электромеханические преобразователи энергии» г.Краснодар, 2004г.; на Международной научно-практической конференции «Основы достижения устойчивого развития сельского хозяйства», г.Волгоград, 2004г. ; на Международной научно-технической конференции по итогам исследований 2003 года, посвященной 75-летию ВНИПТИМЭСХ, г. Зерноград, 2004г.
Публикации результатов работы. Основные положения, составившие основу диссертации, опубликованы в 30 печатных работах, в том числе 9 патентах РФ на изобретения и двух учебных пособиях для студентов электротехнических специальностей высших учебных заведений. На схемы модулированных статорных обмоток асинхронных генераторов повышенной частоты тока поданы заявки на выдачу патентов.
Объем работы. Диссертация изложена на 157 страницах, включая 132 рисунка 23 таблицы. Содержит введение с обоснованием задач исследо-
ваний, пять глав, основные выводы по работе, список литературы и приложения.
На защиту выносятся следующие основные результаты исследований:
результаты анализа средств электромеханизации повышенной частоты тока в сельском хозяйстве и существующих автономных источников питания сельскохозяйственного назначения;
метод формирования рациональных схем статорных обмоток асинхронных генераторов с конденсаторным возбуждением повышенной частоты тока на разное напряжение для автономных источников электроэнергии сельскохозяйственного назначения;
методика расчёта коэффициента дифференциального рассеяния модулированных статорных обмоток при разном по величине токе нагрузки и при разном характере нагрузки по базовым диаграммам Гёргеса и по базовой диаграмме МДС;
методика расчёта параметров асинхронных генераторов с модулированными статорными обмотками и ёмкости конденсаторов возбужденя автономных источников электроэнергии сельскохозяйственного назначения;
характеристики асинхронных генераторов с конденсаторным возбуждением повышенной частоты тока с модулированными статорными обмотками автономных источников электроэнергии сельскохозяйственного назначения.
Искреннюю благодарность выражаю д.т.н., профессору Ванурину Владимиру Николаевичу за консультации и методическую помощь в изучении разработанного им матричного метода формирования обмоток, ценные и конструктивные замечания в ходе выполнения работы, за оказание содействия в изготовлении первых 5 опытных образцов асинхронных генераторов, на базе которых нами получены экспериментальные данные, подтверждающие результаты исследований.
Определение мощности автономного источника питания
Анализ электрифицированных средств малой механизации и электроинстумента позволил дать им и мощности их электроприводов количественную характеристику, представленную на рис. 1.6 [72,106].
Для определения необходимой мощности генератора выполнен анализ существующих токоприемников с помощью вероятностно-статистического метода определения расчетных нагрузок.
Изменение электрических нагрузок представляет собой случайный процесс, лежащий в основе вероятностно-статистических моделей [48,49]. При взаимной независимости отдельных приемников и одинаковой вероятности их включения распределение числа включенных токоприемников является биномиальным [89].
Если к генератору можно подключить m токоприемников, то вероятность включения п токоприемников с заданной мощностью составляет: РП=СПрПЧт-П, (1.2) где # = 1-;?; Сп т! т п ґт-nV 11 лш 1ч- - сочетание чисел от m до п. Математическое ожидание нагрузки M(S) = M = mps где s0 - единичная мощность токоприемника. Среднеквадратическое отклонение мощности ar(S) = а = ,jrnpqs0 . (1.3) При достаточно большом числе m в каждой группе закон распределения нагрузок можно считать нормальным с функцией распределения F(S) = l/ (W K(5-M)2/(2"V (1.4)
Значение среднеквадратического отклонения можно рассматривать как оценку отклонения случайной величины от ее математического ожидания. Расчетное значение нагрузки [49]: Sp = M+p j, (1.5) где p - коэффициент надежности расчета и определяет вероятность, с которой случайные значения нагрузки останутся меньшими по сравнению с принятым расчетным значением Sp. При определении расчетных нагрузок принимают /? = 2...3. При нормальном законе распределения нагрузки коэффициенту /? = 3 соответствует вероятность 99,87 %, а коэффициенту /?- 2 - 97,7 % [46].
Для полученной последовательности подключения токоприемников математическое ожидание нагрузки и среднеквадратическое отклонение рассчитано по специальной программе [106]. При комбинации вариантов нагрузки в количестве 410 мощность нагрузки не превышает 5,2 кВт. С вероятностью 0,8 - 0,9 плотность нагрузки приходится на мощность от 3,0 до 4,5 кВт (рис. 1.7 и 1.8).
Обобщив данные проделанного выше анализа можно сделать следующие выводы: 1. Единичная мощность электроприводов электрифицированных средств малой механизации и электроинструмента колеблется в пределах от 0,08 кВт до 3,0 кВт. 2. В электроприводах электрифицированных средств малой механизации и электроинструмента чаще всего применяют асинхронные короткозамкнутые двигатели и коллекторные двигатели переменного тока на напряжения 380/220 В, 220/127 В, 36 В и на частоту тока от 50 Гц до 300 Гц; 3. Для питания техники малой механизации и электроинструмента в полевых условиях необходим автономный источник энергии повышенной частоты тока мощностью до 5 кВт; 4. Частота тока и величина напряжения источника питания определяется в зависимости от направления производственной деятельности потребителя.
Вопросы стабилизации напряжения и частоты тока асинхронных генераторов
Значительный объём исследований, выполненных в КубГАУ, даёт основания считать, что в наибольшей мере требованиям простоты, надёжности и удобства эксплуатации обладают автономные асинхронные генераторы (АГ) с конденсаторным самовозбуждением.
При подключении активно-индукционных нагрузок такие генераторы нуждаются в стабилизации напряжения путём компенсации реактивной мощности потребителей и самого генератора. посредством валов. К статору асинхронного Метод поперечной компенсации реактивной мощности реализован в электромеханическом каскаде, рисунок 2.3 [1]. Асинхронный генератор GA соединен с приводным двигателем DVS и якорем двигателя М постоянного тока генератора GA присоединены конденсаторы С1 - СЗ возбуждения и конденсаторы С4 - С6 регулирования. В нулевой точке конденсаторов С4 - С6 имеется трехфазный выпрямитель VD1 - VD6, соединенный с якорем двигателя
Схема электромеханического каскада. М постоянного тока. Обмотка ММ возбуждения этого двигателя через регулирующий элемент, например стабилитрон VD7, включена на чувствительный элемент DA. Последний соединен со статором асинхронного генератора GA.
Автономный источник электрической энергии работает следующим образом. Приводной двигатель DVS вращает ротор асинхронного генератора GA и якорь двигателя М постоянного тока. При холостом ходе генератор GA возбуждается от емкости конденсаторной батареи С1-СЗ. При этом напряжение генератора будет номинальным.
Емкость конденсаторной батареи С4-С6 выбрана с расчетом компенсации реактивной составляющей нагрузки и реакции ротора генератора GA. Двигатель М постоянного тока вращается совместно с генератором GA и при холостом ходе не потребляет ток от выпрямителя VD1-VD6, соответственно по конденсаторной батарее С4-С6 также не будет проходить ток за счет того, что стабилитрон VD7 открыт, и по обмотке возбуждения проходит максимальный ток.
При подключении нагрузки напряжение на генераторе GA уменьшается, это регистрирует чувствительный элемент DA по напряжению, стабилитрон VD7 начинает закрываться, уменьшая ток в обмотке ММ возбуждения, а это уменьшает поток. Двигатель М постоянного тока стремится увеличить скорость вращения, но поскольку он жестко соединен с валом генератора GA и приводным двигателем DVS, скорость его остается постоянной, но при этом он начинает потреблять ток, который проходит через выпрямитель VD1-VD6 и конденсаторную батарею С4-С6. Емкостной ток от конденсаторной батареи С4-С6 компенсирует реактивную составляющую нагрузки и реакцию ротора генератора GA, тем самым восстанавливает напряжение на нагрузке. С увеличением нагрузки сильнее ослабляется поле двигателя М постоянного тока, и возрастает емкостной ток батареи конденсаторов С4-С6.
Одновременно возрастает момент двигателя М постоянного тока, этот момент направлен согласно с моментом приводного двигателя и, в какой-то мере, компенсирует мощность, необходимую для привода генератора, соответственно экономится топливо приводного двигателя DVS.
Через регулирующую емкость ток проходит без бросков и пульсаций, поэтому отсутствуют высшие гармоники, отрицательно влияющие, как на сам генератор, так и на питаемые им двигатели.
Совмещение систем поперечной и продольной компенсации реактивной мощности реализовано в различных технических решениях [11,114,117,120].
Схема генераторной установки с дополнительным коммутируемым блоком конденсаторов показана на рис. 2.4 [110]. На рисунке DVS - двигатель внутреннего сгорания; GA - генератор; С1-СЗ, С4-С6, С7-С9 - батареи конденсаторов; VS1-VS3 - электронный ключ; DA1 и DA2 - блоки управления; ТА - измерительный трансформатор; VS1-VS3 - симисторы.
После запуска DVS и самовозбуждения генератора от конденсаторов С1-СЗ напряжение поступает на DA2, который подает сигнал на включение электронного ключа. Посредством электронного ключа напряжение подаётся к нагрузке. При подключении нагрузки напряжение генератора снижается, и схема
C1-C Рисунок 2.4 - Схема автономного источника с асинхронным генератором широтно-импульсного управления DA1 пропорционально снижению напряжения увеличивает емкостный ток батареи коммутируемых конденсаторов, тем самым восстанавливает напряжение генератора.
При запуске короткозамкнутого двигателя соизмеримой мощности сигнал от трансформатора тока ТА увеличивается, блок управления отключает электронный ключ, нагрузка оказывается включенной последовательно с пусковыми конденсаторами. После запуска двигателя ток в цепи уменьшается, сигнал от блока включает трехфазный электронный ключ для шунтирования конденсатров С7-С9. Дальнейшее питание нагрузки происходит через электронный ключ, а регулирование напряжения осуществляет схема широтно-импульсного управления DA1.
Сложной проблемой при использовании АГ является процесс надежного самовозбуждения. Проблему самовозбуждения АГ часто решают путём применения магнитных клиньев и постоянных магнитов в магнитопроводе ротора или статора. В любом из этих случаев изменяется форма МДС и, как следствие, возрастают высшие гармоники. Нами эта проблема решена через систему зажигания приводного двигателя, рис. 2.5 [120]
Анализ компенсационных устройств для стабилизации напряжения асинхронных генераторов
Экспериментальные кривые Р = F(cos# ) и Q c = F(cos p), построенные для емкостного режима работы цепи (RLC) компенсирующего устройства, полностью подтверждают высказанные выше теоретические предпосылки [128].
Регулирование емкостной мощности рационально осуществлять в зоне А при коэффициенте мощности менее 0,707. При этом потери активной мощности в регулирующем элементе (R, L) будут небольшими. Те же мощности можно получить в зоне В, но при значительных потерях активной мощности.
Оптимальным коэффициентом мощности КУ следует считать cos = 0,6 + 0,65, при котором возможно получение реактивной емкостной мощности с относительно небольшой потерей мощности активной.
На рис. 2.10 представлена схема автоматического регулирования напряжения АГ, выполненная с учетом изложенных выше соображений [76]. Работа схемы протекает следующим образом. При холостом ходе по обмоткам управления Wy дроссель - трансформатора LD протекает максимальный ток управления Iomax, определяемый точкой 2 на характеристике стабилитрона V; (рис. 2.11).
Реактивное сопротивление дроссель - трансформатора минимально, и по его первичной обмотке протекает максимальный ток намагничивания, что соответствует максимальному значению поглощаемой трансформатором реактивной мощ ности, запасенной в конденсаторной батарее С1-СЗ. При увеличении нагрузки напряжение на зажимах вторичной обмотки дроссель - трансформатора
Характеристика стабилитрона уменьшается, что приводит к уменьшению его тока подмагничивания, увеличению реактивного сопротивления и к уменьшению поглощаемой мощности. Энергия конденсаторов перераспределяется и компенсирует реактивную мощность нагрузки. Напряжение на нагрузке изменяется в пределах, определяемых параметрами стабилитрона и обмотки управления.
Колебания напряжения на зажимах генератора практически не зависят от характера нагрузки и от изменения в определенных пределах частоты вращения первичного двигателя. Напряжение холостого хода определяется характеристикой стабилитрона и корректируется подбором емкости конденсатора С5.
1. В настоящее время решены вопросы стабилизации частоты и напряжения АГ посредством электронных компонентов, в том числе с использованием непосредственных преобразователей частоты и различных компаундирующих устройств. Известные устройства решают, в основном, частные вопросы и пригодны для источников средней и большой мощности (более 30 кВт).
2. Не решенной остается задача стабилизации напряжения АГ с использованием внутренних ресурсов самой электрической машины.
Разработке схем статорных обмоток асинхронных машин посвящено в последние годы большое число работ [2, 4, 6, 8, 9, 52 - 57, 111, 125, 126]. Наиболее универсальной является матричная теория их формирования [53, 54, 56, 57, 102, 140].
Согласно этой теории чередование фазных зон трёхфазной статор-ной обмотки и симметричная трёхфазная сеть представлены в виде матриц (рис. 3.1, а - оператор поворота на 120)
Варианты чередования фазных зон Чередование сторон катушек в исходном, транспонированном и эквивалентном вариантах отвечает обмоткам максимального распределения - обмоткам с наибольшей величиной коэффициента распределения. Обмотки максимального распределения составляют основу асинхронных двигателей основного исполнения. На их основе возможно также формирование автотрансформаторных схем обмоток (рис. 3.3-3.5), например, для генераторов на пониженное рабочее напряжение, в том числе и на повышенную частоту тока [102 и 140].Первый преобразованный вариант чередования фазных зон является цепным относительно катушечных групп. При Z = 18 или в удвоенном варианте при Z = 36 цепное чередование относится уже к сторонам катушек или к цепным обмоткам (рис. 3.6). Из-за усложнения технологии укладки их в пазы статора они не нашли широкого применения в серийном электромашиностроении.
Рисунок 3.6 - Цепное чередование сторон катушек Производными от цепных обмоток могут быть обмотки двойного шага, у которых первым шагом у і является шаг цепной обмотки, определяющий чередование сторон катушек в верхнем слое, а шаг второго слоя у2 выбирается или диаметральным, увеличенным в нечётное число раз по отношению к диаметральному, или близкий к ним для определённого числа полюсов (рис. 3.7).
Анализ МДС модулированных обмоток по диаграммам Гёргеса
Система импульсно-фазового управления является наиболее распространенной в современных электроприводах. Инертность системы импульсно-фазового управления можно условно принять порядка 0,01 с. Считая выпрямитель практически безынерционным, создан лабораторный стенд, отвечающий условиям эксперимента.
Для этих целей нами разработано относительно простое техническое решение, позволяющее иметь "синхронную" скорость вращения ДПТ [116].
Новизна и преимущество схемы заключается в том, что тиристоры выпрямителя VS1-VS6 управляются, от цифровой системы импульсно-фазового управления (СИФУ). Диаграммы, поясняющие работу одного канала, приведены на рис.5.11 б. В СИФУ входит узел синхронизации, аналого-импульсный преобразователь (АИП), счетчики фаз СЧА, СЧВ, СЧС, узел защиты, генератор частотного заполнения ГЧЗ и усилители управляющих сигналов А, В и С. Подробное описание работы стенда дано в [94] и приложении А.
Для испытания генератора повышенной частоты тока необходимо сигнал синхронизации от генератора подавать на блок управления через согласующее устройство. Диаграммы, поясняющие работу одного канала, приведены на рис. 5.12. При переключении стенда в режим синхронизации от напряжения генератора, сигнал от генератора подается на согласующее устройство. При частоте испытуемого генератора 200 Гц коэффициент деления согласующего устройства равен 4. На выходе делителя частоты (рис. 5.12, б) установлена интегрирующая цепочка которая выполняет две функции. Во-первых, является развязкой по постоянному току. Во-вторых, создает условие для правильной работы узла синхронизации СИФУ. Нагрузкой делителя является согласующий трансформатор, сигнал с выхода которого (рис. 5.12 в) поступает на СИФУ. Далее работа
. Диаграммы работы согласующего узла Методики исследований.Режим холостого хода. На схеме лабораторной установки отключается нагрузка (R2, L, R1) (Рис.5.11). Задатчи-ком скорости R1 (Рис.5.10 а) устанавливаем номинальную частоту вращения асинхронного генератора (для восьмиполюсного 3100 мин-1). Подключаем максимальную емкость конденсаторной батареи С1 - СЗ. По приборам контролируем пораметры асинхронного генератора. Емкость уменьшаем с дискретностью 1 мкФ. Цель исследования - определить характеристику холостого хода и степень насыщения магнитной системы АГ. Результаты экспериментальных исследований отличаются менее 3,7 % от расчета.
Внешние характеристики АГ сняты при активной и активно - индук тивной нагрузках. Активная нагрузка создавалась жидкостным реостатом при напряжении 380/220 В и угольным реостатом через трехфазный выпрямитель при напряжении 42 В. Это связано с тем, что на низком напряжении жидкостный реостат дает большую асимметрию по сопротивлению. Индуктивная нагрузка создавалась с помощью индукционного фазорегулятора, выполненного на асинхронном двигателе с фазным ротором мощностью 4,5 кВт. Динамические свойства АГ проверялись при подключении различного электроинструментацмашина шлифовальная ИЭ2004А -_750 Вт, 36 В, 19,9А; машина сверлильная ИЭ1017Б-1 - 600 Вт, 36 В, 17,8А; - машина сверлильная с комплектом насадок ИЭ6002А - 250 Вт, 36В, 7,5А_и электродвигатели от стригальных машинок. Внешние характеристики при различных емкостях возбуждения приведены на рис. 5.13, а результаты некоторых экспериментальных данных в таблицах 5.0.
Похожие диссертации на Асинхронные генераторы повышенной частоты тока автономных источников питания сельскохозяйственных потребителей
