Перспективы использования асинхронного генератора с короткозамкнутым ротором статорного возбуждения в качестве возобновляемого источника энергии

ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ АСИНХРОННОГО ГЕНЕРАТОРА С КОРОТКОЗАМКНУТЫМ РОТОРОМ СТАТОРНОГО ВОЗБУЖДЕНИЯ В КАЧЕСТВЕ ВОЗОБНОВЛЯЕМОГО ИСТОЧНИКА ЭНЕРГИИ.
Создание надежных и экономичных источников активной мощности обеспечивающей бесперебойного электроснабжения потребителей - один из определяющих моментов в комплексе задач повышения эффективности функционирования электроэнергетических систем.
Асинхронные генераторы (АГ) без традиционных обмоток на роторе, со статорным возбуждением –массивный короткозамкнутый ротор с беличьей клеткой – в значительной степени соответствуют этим требованиям.
При работе АГ в автономном режиме необходимую для создания вращающегося магнитного поля - требуется реактивная мощность от внешнего источника. Наиболее простым и дешевым способом создания реактивной мощности необходимой для возбуждения магнитного поля является подключение конденсаторных батарей к выводам статорной обмотки генератора, т.е результате которого происходит самовозбуждение АГ.
В случаях, когда АГ подключен параллельно к системе бесконечной мощности, магнитное поле создается за счет потребляемой от системы реактивной мощности.
В данной роботе приведены результаты исследований связанные с самовозбудениям АГ с короткозамкнутым ротором, а также изменения выходного напряжения при подключения в отдельности активной и смешанной нагрузки(АД с тормозным моментом) к выходам генератора в зависимости от емкости следующих батареи конденсаторов:
для возбудения АГ- Свозб, для пуска АД – Спуск, для рабочей нагрузки – Сраб.
Автономная работа АГ производилась путем подключения батареи конденсаторов к выходам генератора по схеме треугольника.
При таком способе подключений конденсаторных батарей, возбуждение АГ, пуск АД подключаемого к выходу АГ и нагрузочный режим обеспечивается при малых значениях емкости конденсаторов.

Рис-1. Схема работы АГ на активную и смешенную нагрузку. На схеме электромагнитный тормоз состоит из стального сердечника-1, обмоток-2, жесткого диска-3, реостата-4.

Эксперимент проводился в следующем образом: для пуска АГ сперва ротор приводится во вращение первичным двигателем, а после достижения номинальной частоте вращения ротора прозводится включение между фазных конденсаторов Своз. к выходу статорной обмотки,
Из проведенных исследований наименьшая между фазная емкость конденсатора, необходимая для самовозбуждения АГ при котором выходная напряжения 380В, составила Своз=17 мкф. К большим значениям Своз соотвеиствует

в том числе 498 В при подключении конденсатора 30 мкФ, 426 В при подключении конденсатора 20 мкФ и 380 В при подключении конденсатора 17 мкФ.

Салт ишлаш холатида АГ чиқишидаги частота эса f = 49,95 гц ни ташкил этди.
Эксперимент по изучению влияния величины нагрузки, подключенной к выходу АГ, на выходное напряжение и частоту проводился в следующем порядке: первоначально при подключении к выходу АГ суммарной активной нагрузки 0,9 кВт с фазными нагрузками 0,3 кВт было установлено, что выходное напряжение составляет 380 В, а частота f = 49,90 Гц, то есть осталась неизменной.
Потом выяснилось, что вместо активной нагрузки на выходе АГ необходимо подключить короткозамкнутый ротор АД мощностью 1,5 кВт, а для его запуска необходимо подключить пусковые конденсаторы – Спуск и рабочие конденсаторы - (Сроб), соединенные с ним треугольным образом с АД. Было (Спуск = 55 мкФ) и (Сроб = 15 мкФ).
Так как пусковой конденсатор (пуск отключается от сети после запуска АД и достижения скорости вращения номинальной, то общая емкость, подключенная к АГ, составляет 32 мкФ. После приведения АД в рабочее состояние с помощью электромагнита (электромагнитного тормоза-ЭМТ), установленного на его роторе, увеличивалась нагрузка АГ путем создания тормозных моментов различной величины, в том числе активной нагрузки АД в состоянии чистая работа R=0,3 кВт, а следующий АГ в порядке возрастания загрузок: 0,4 кВт, 0,5 кВт и 0,9 кВт, что дает выходные частоты 49,80 Гц, 49,75 Гц, 49,70 Гц и 49,50 Гц соответственно. Прибавив к конечной нагрузке АГ активную нагрузку 0,9 кВт, указанную выше, общая активная нагрузка составит 1,8 кВт, а частота на выходе АГ составит f = 49,25 Гц, что означает снижение частоты на 1,5 % по сравнению с промышленной частотой.
Оказалось, что напряжение на выходе АГ остается неизменным на уровне 380 В даже при подключении вышеуказанных нагрузок (рис. 2).

Рисунок - 2. Зависимость выходного напряжения и частоты АГ от нагрузки.

Причина, по которой выходное напряжение остается неизменным при подключении к выходу АГ активной нагрузки и АД с разными нагрузками, свидетельствует о том, что необходимая им реактивная мощность передается от рабочего конденсатора, а не от АГ.

Вывод состоит в том, что благодаря набору конденсаторов, широко выпускаемых сегодня, емкость конденсаторов автоматически регулируется, даже если изменяется величина нагрузки АГ, величина напряжения на выходе АГ не меняется.