Введение к работе
АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕМЫ. Автономные системы электроснабжения (АСЭ) широко применяются в народном хозяйстве страны. АСЭ общепромышленного применения используются в сельском хозяйстве, связи, дорожном строительстве, автомобильном транспорте и незаменимы для потребителей, расположенных вдали от центральных энергосистем. Передвижная автономная энергетика является составной частью энергетической базы оборонного потенциала страны. Велика ее роль в создании мобилизационных ресурсов на особый период, при проведении восстановительных работ после стихийных бедствий.
Составной частью большинства АСЭ является электрический генератор. Характерные эксплуатационные и производственные требования и связанные с этим существенные особенности расчетно-теоретического характера выделили эти генераторы в отдельный класс электрических машин т электрические генераторы автономных систем электроснабжения.
Ускорение научно-технического прогресса, развитие средств автоматизации, всеобщая компьютеризация и электронизация промышленности, применение возобновляемых и нетрадиционных источников электроэнергии и связанные с ними расширение областей использования генераторов АСЭ общего применения выдвигают задачу как резкого увеличения производства серийных генераторов для указанных систем, так и разработки новых комплексов, содержащих зистемы возбуждения с современными электронными компонентами. В го же время отсутствие общей концепции и научно-методических тринципов в разработке и производстве генераторов АСЭ общего ірименения приводит к необоснованному расширению номенклатуры генераторов, тормозит темпы роста их производства и промышлен-юе внедрение новых средств автономной энергетики.
Все это в условиях, когда производимая АСЭ электроэнергия эавна энергии вырабатываемой всеми гидрогенераторами страны, согда большая часть вырабатываемого в стране жидкого топлива появляется средствами автономной энергетики, а единичная мощ-юсть генераторов колеблется от единиц до нескольких тысяч ки-[оватг, наносит значительный урон народному хозяйству страны, іследствие изложенного, развитие единого подхода к разработке і серийному производству генераторов АСЭ, создание научных ос-[ов исследования и проектирования, а также повышение гехнико-
-экономических показателей и обеспечение условий для их промышленного освоения является актуальной научной проблемой, имеющей важное народнохозяйственное значение.
ЦЕЛЬ РАБОТЫ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ. Целью диссертационной работы является разработка научно-методических основ исследования и проектирования генераторов автономных систем электроснабжения с новыми электрическими схемами и конструкциями в системах возбуждения, в полной мере удовлетворяющих требованиям эксплуатации АСЭ, а также решение комплекса вопросов по их практической реализации и промышленному внедрению.
На основе этого определяются следующие главные задачи, решаемые в диссертации:
I. Анализ современного состояния и определение тенденций развития генераторов для АСЭ. Исследование и разработка эффек-.тивных конструктивных и схемных решений для генераторов с новыми системами возбуждения.
Z. Разработка теории и определение основных технических характеристик асинхронизированных генераторов применительно к их работе в АСЭ, разработка научных основ их проектирования.
-
Разработка методов расчета статических и динамических характеристик генераторов с новыми системами возбуждения.
-
Комплексная разработка системы математического обеспечения проектных работ с полной или частичной оптимизацией и расчетные исследования на ее основе.
-
Создание лабораторной базы, разработка методов экспериментального исследования. Разработка и исследование опытных образцов и промышленное внедрение генераторов с новыми системами возбуждения.
НАУЧНАЯ НОВИЗНА. Новизна научных результатов диссертации заключается в следующем:
-
Созданы единые научно-методические основы исследования и проектирования синхронных и асинхронизированных генераторов АСЭ с новыми структурами систем возбуждения.
-
Разработана теория асинхронизированных генераторов АСЭ и обосновано научное направление по их использованию.
-
Получено математическое описание динамических режимов АСГ с векторным управлением при постоянной и переменной частотах вращения, синтезированы соответствующие законы управления.
-
Разработан метод оценки фильтрационных свойств генератора на форму кривой напряжения АСГ, работающего с переменной
частотой вращения.
-
Разработаны модели дан анализа качества электроэнергии и типовых переходных процессов асинхронизированных генераторов АСЗ в заданном диапазоне изменения частоты вращения при различных законах управления и структурах регуляторов.
-
Показана эффективность использования метода проводимос-лей зубцовых контуров для анализа магнитного поля и параметров совмещенных электрических машин автономной энергетики.
-
Синтезированы основные законы управления самовозбуждаю-дихся АСГ автономных систем электроснабжения.
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ РАБОТЫ. Проведенные исследования позволили разработать:
-
Новые электрические схемы и способы возбуждения для синхронных и асинхронизированных генераторов автономных систем электроснабжения, защищенные патентами и авторскими свидетельствами.
-
Комплекс методик поверочных и оптимизационных электромагнитных расчетов синхронных и асинхронизированных генераторов и их систем возбуждения.
-
Рекомендации по выбору рациональных систем возбуждения СГ и АСГ автономных систем электроснабжения в зависимости от условий эксплуатации и других ограничивающих факторов.
-
Новые схемно-технические решения, обеспечивающие получение заданной' формы кривой выходного напряжения АСГ, работающего
о переменной частотой вращения.
5. Эффективные ускоряющие процедуры для численных расчетов магнитного поля в активной зоне СГ и АСГ. .
Полученные результаты были использованы при проектировании и разработке новых опытных и серийных образцов генераторов для АСЭ, а также применяются в учебном процессе ЕревансіРгополи-техничесюго института в лекционных курсах и при выполнении дипломного проектирования.
Итогом этой многолетней работы явилось становление и развитие в Армении научно-технического направления по управляемым ма-шиновентильным системам.
РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ. Решение поставленных в работе задач позволило:
- разработать и внедрить в производство НПО "Армэлектро-маш" (г.Ереван) новую бесконтактную серию синхронных генераторов ОСБ с использованием вращающегося трансформатора;
- совместно с Московским электромеханическим заводом имени
Владимира Ильича'разработать опытные образцы бесконтактных гене
раторов новой серии с вращающимися трансформаторами;
-.в содружестве с ЛБВИСУ (г.Ленинград), БЭМЗ (г.Баранча), заводом "Трансмаш" (г.Барнаул) разработать, изготовить и испытать опытно-промышленный образец асинхронизированного генератора мощностью 160 кВт;
- в содружестве с ЛВВЙСУ (г.Ленинград), ПО "Звезда" (г.Ле
нинград), ВНИИЭ (г.Москва), ЛПЭО "Электросила" (г.Ленинград)
разработать рабочий проект системы гарантированного питания с
асинхронизированньш генератором мощностью 630 кВт.
Результаты теоретических и экспериментальных исследований, методики электромагнитного расчета, алгоритмы и программы расчета использованы ВНШКЭ, ВНИИЭ, ПО "Уралэлектротяжмаш", ЛВВЙСУ в исследованиях и разработках синхронных и асинхронизированных автономных генераторов, а также в учебном процессе при подготовке студентов и аспирантов кафедры электрических машин ЕрПИ.
АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Основные положения и материалы работы докладывались и обсуждались на 29 международных, всесоюзных, республиканских и вузовских конференциях, НТО и секциях технико--экономических советов Минэлектротехпрома.
ПУБЛИКАЦИИ. Основные положения и результаты работы опубликованы в учебном пособии, 68 печатных работах, 23 отчетах НИР и защищены 18 авторскими свидетельствами, двумя патентами. Опытные и промышленные образцы генераторов демонстрировались на международных, всесоюзных и республиканских выставках: "Наука, техника и экономика Армянской ССР" (г.Хельсинки), Международная ярмарка (г.Будапешт), ВДНХ СССР и ВДНХ Армянской ССР.
