Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Техника arrow Основы ветроэнергетики

Работа ветроэлектрических установок на автономное нагрузки

Работа синхронной ВЭУ на автономное нагрузки

Основными характеристиками генераторов синхронных ВЭУ, работающих на автономное нагрузки, являются внешние и регулировочные характеристики. Внешние характеристики синхронных генераторов (СГ) является зависимостями напряжения U от тока нагрузки и при неизменном токе возбуждения , в частоте вращения ротора п и коэффициенте мощности нагрузки . Регулировочные характеристики являются зависимостями тока возбуждения от тока нагрузки 1 при U, п и . Они показывают, как надо менять ток возбуждения генератора, чтобы поддерживать напряжение постоянной при изменении нагрузки. Эти характеристики при разных по характеру нагрузках, но при неизменных значениях приведены на рис. 7.1.

При холостом ходе напряжение на зажимах генератора равна ЭДС холостого хода, . Характер изменения напряжения при включении нагрузки определяется в основном действием реакции якоря. Если внешняя нагрузка чисто активное ( ), то реакция якоря являются преимущественно поперечной и ее размагничивающей действие невелика. Внешняя характеристика имеет малый наклон оси (рис. 7.1, a , кривая 2).

При смешанном активно-индуктивной нагрузке ( ) размагничивающей действие продольной реакции якоря оказывается сильнее и внешняя характеристика (рис. 7.1, а , кривая 3) проходит ниже, чем при активной нагрузке. В этих случаях для поддержания напряжения не-

Внешние (а) и регулировочные (б) характеристики синхронного генератора при работе на автономное нагрузки

Рисунок 7.1 - Внешние (а) и регулировочные (б) характеристики синхронного генератора при работе на автономное нагрузки

переменный ток возбуждения должен быть увеличен (рис. 7.1, б, кривые 2 и 3).

Если нагрузка генератора активно-емкостное ( ), реакция якоря оказывает пидмагничуючу действие и с увеличением тока якоря до определенного значения напряжения на зажимах якоря повышается (рис. 7.1, а, кривая 1), а ток возбуждения для поддержки необходимо уменьшать (рис. 7.1, б, кривая 1).

При эксплуатации генераторов в реальных условиях стабилизация напряжения осуществляется регуляторами возбуждения, которые влияют на величину магнитного потока, а следовательно, и на ЭПС за счет увеличения (при активно-индуктивной нагрузке) тока возбуждения ротора.

Работа ВЭУ с асинхронным генератором в автономном режиме

Известно, что во всех эксплуатационных режимах (режим двигателя или генератора) асинхронная машина (AM) потребляет из сети реактивную мощность, необходимую для создания магнитного поля. При автономной работе AM в генераторном режиме магнитное поле в воздушном промежутке создается в результате взаимодействия МРС всех фаз и МРС обмотки ротора и характер распределения МРС определяет характер распределения магнитного поля на полюсном деление. В асинхронном генераторе (АГ) этот поток очень близок к синусоидальному и при вращении ротора индуцирует в фазах статора и в обмотке ротора ЭДС и , которые можно принять синусоидальными.

В установившемся режиме работы основные соотношения для АГ с самовозбуждением определяются из схемы замещения (рис. 7.2). Основное отличие только в том, что в ее выводов подключен сопротивление нагрузки и конденсаторы для обеспечения самовозбуждения и регулирования напряжения при изменении нагрузки АГ с опорами и , а уравнения электрического равновесия имеют вид

(7.2)

Электрическая схема замещения автономного асинхронного генератора

Рисунок 7.2 - Электрическая схема замещения автономного асинхронного генератора

при этом

(7.3)

Как видно, напряжение при работе под нагрузкой меняется как за счет падения напряжения на опорах и , так и за счет снижения магнитного поток) ", связанного с размагничивающей действием МРС ротора. Если магнитное круг АГ выполнено с достаточно сильным насыщением, то поток остается практически неизменным и напряжение при увеличении нагрузки меняется в меньшей степени, а его внешняя характеристика получается "жесткой".

Как было отмечено ранее, АД, подключен к трехфазной сети переменного тока, при частоте вращения ротора, большей, чем частота вращения поля статора, переходит в генераторный режим и отдает в сеть активную мощность, потребляя из сети реактивную мощность, необходимую для создания магнитного поля взаимной индукции, вращается. Тормозной электромагнитный момент, действующий на роторе, преодолевается приводным двигателем - дизелем, гидротурбиной, ветродвигателем и тому подобное.

Для возбуждения автономно работающего АГ необходимо наличие источника реактивной мощности - батареи конденсаторов или синхронного компенсатора, подключенных к обмотке статора. При этом почти естественной выглядит работа АГ при надсинхронному скольжении, когда скорость вращения ротора вуза скорости магнитного поля ( ), который вращается. Однако практически АГ может возбуждаться при частоте вращения ротора, значительно меньшей синхронной, причем значения напряжения и частоты тока оказываются пропорциональны частоте вращения ротора и, кроме того, зависящими от схемы соединения конденсаторов.

Автономная работа АГ в режиме самовозбуждения от потока остаточного намагничивания возможна, если в выводов обмотки статора подключить конденсаторы, необходимые в качестве источника реактивной мощности , для возбуждения магнитного поля АГ, а при его работе на активно-индуктивную нагрузку конденсаторы должны служить источником реактивной мощности и для погрузки (рис. 7.3).

Процесс самовозбуждения АГ происходит так же как и у генератора постоянного тока, при условии наличия потока остаточного намагничивания . При вращении ротора от приводного двигателя магнитный поток остаточного намагничивания индуцирует в обмотке статора ЭДС , которая вызывает в конденсаторах С ток. Этот ток, будучи емкостным (опережающий), протекая по обмотке статора, пидмагничуе АГ, усиливает , что приводит к росту ЭДС , дальнейшему росту тока и потока и т.д. (рис. 7.4, а). Окончание процесса самовозбуждения соответствует точке - пересечению характеристики холостого хода / (характеристики намагничивания) АГ с вольт-амперной характеристикой конденсаторной батареи 2 ( ) при ЭДС и токе статора . Напряжение на генераторе зависит от емкости конденсаторов чем меньше емкость С,

Схема конденсаторного возбуждения асинхронного генератора

Рисунок 7.3 - Схема конденсаторного возбуждения асинхронного генератора

Процесс самовозбуждения асинхронного генератора от конденсаторной батареи

Рисунок 7.4 - Процесс самовозбуждения асинхронного генератора от конденсаторной батареи

тем больше угол . При малых значениях емкости характеристика не пересекается с характеристикой холостого хода и генератор не возбуждается. В ряде случаев начало процесса самовозбуждения АГ может быть обеспечен путем разряда на обмотку заранее заряженной конденсаторной батареи.

Угол определяется из соотношения

(7.4)

Самовозбуждения АГ под нагрузкой требует увеличения емкости С, хорошо иллюстрирует рис. 7.4, б, где кривая 3 - это характеристика нагрузки АГ. Точка - точка окончания самовозбуждения. при этом

(7.5)

Поскольку , то . Реактивная мощность конденсаторов определяется суммой реактивных мощностей генератора и нагрузки есть

(7.6)

Необходимая емкость конденсаторов может быть рассчитана с слов- отношений

или (7.7)

где - угловая частота.

Как видно из (7.7), при изменении нагрузки АГ емкость конденсаторов необходимо регулировать. Согласно ее надо регулировать и при изменении угла φн нагрузки.

Получили применение электромашинные источники энергии с АГ, возбуждении с помощью вентильных преобразователей, например, автономных инверторов напряжения (АИН), или работающих в режиме самовозбуждения с применением конденсаторов или с использованием аккумуляторной батареи.

При оценке общих показателей автономного АГ необходимо учитывать, кроме рассмотренной выше существенного изменения напряжения, такие эксплуатационные факторы, как изменение частоты генерируемого напряжения, которая варьирует с изменением нагрузки и скольжения, если частота вращения ротора поддерживается постоянной, а также колебания выходного напряжения U, что с появляется в результате электрической и магнитной асимметрии ротора.

При оценке технико-экономических показателей автономного АГ учитывается также необходимость в конденсаторной батареи, как источнике реактивной мощности для создания магнитного поля и компенсации реактивности нагрузки. Значение реактивной мощности, расходуемой на создание магнитного поля АГ с магнитной индукцией в промежутке , определяется из соотношения

(7.8)

где - удельная энергия магнитного поля; - Полный объем воздушного промежутка.

С другой стороны, величина реактивной мощности конденсаторной батареи

(7.9)

и может регулироваться или изменением емкости конденсаторов , или величиной напряжения .

Стабилизировать выходное напряжение АГ возможно в основном изменением магнитного потока, что может быть достигнуто:

- Изменением емкости конденсаторов, подключенных к обмоток статора или фазного ротора;

- Применением управляемых реакторов или нелинейных конденсаторов (вариконд)

- Изменением напряжения на конденсаторах;

- Подмагничиванием сердечника статора.

Самое сложное стабилизировать напряжение АГ при переменной частоте вращения ротора и изменении нагрузки, когда одновременно меняется и величина, и частота выходного напряжения.

 
< Предыдущая   СОДЕРЖАНИЕ   Следующая >
 
Предметы
Агропромышленность
Банковское дело
БЖД
Бухучет и аудит
География
Документоведение
Естествознание
Журналистика
Инвестирование
Информатика
История
Культурология
Литература
Логика
Логистика
Маркетинг
Математика, химия, физика
Медицина
Менеджмент
Недвижимость
Педагогика
Политология
Политэкономия
Право
Психология
Региональная экономика
Религиоведение
Риторика
Социология
Статистика
Страховое дело
Техника
Товароведение
Туризм
Философия
Финансы
Экология
Экономика
Этика и эстетика
Прочее