АВТОНОМНІ СИСТЕМИ ЕЛЕКТРОЖИВЛЕННЯ З КОМПЕНСОВАНИМИ АСИНХРОННИМИ МАШИНАМИ

Краткое содержание

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обґрунтовано актуальність теми дисертаційної роботи, сформульовано мету і здачі дослідження, визначено об’єкт, предмет дослідження, наукову та практичну новизну.

У першому розділі проведено аналіз існуючих систем електропостачання (централізованого і автономного), визначені особливості електрозабезпечення технологічних процесів АПК, обґрунтовано взаємозв’язок процесів між елементами автономної системи електроживлення. Визначено напрями підвищення енергоефективності автономних систем електроживлення та проаналізовано шляхи їх вирішення.

Проведено аналіз функціонування централізованих систем електропостачання показав, що вони не забезпечують нормативні вимоги за надійністю електроживлення споживачів та показниками якості електричної енергії. Використання автономних систем електроживлення підвищує вимоги до систем електроживлення. Встановлено, що основним споживачем енергії в автономних системах є асинхронний двигун (АД) із короткозамкненим ротором потужністю від 1 до 100 кВт. А застосування синхронного генератора (СГ) як джерела електроенергії в автономній системі збільшує вартість, знижує ступінь експлуатаційної надійності за рахунок суміщення в ньому кіл змінного робочого струму і постійного струму збудження.

Відомі роботи І. А. Сиромятнікова, В. А. Балагурова, Т. П. Губенко,              Г. А. Сипайлова, у яких розглянуто питання конструктивного виконання, забезпечення підтримки заданих параметрів у статичних і динамічних режимах, а також збереження стійкості при паралельній роботі електричних машин (асинхронний двигун – синхронний генератор сумірної потужності).

Наукові праці І. П. Копилова, В. І. Мішина, Л. І. Мазуренко, В. А. Лісника, Н. Д. Торопцева, В. А. Бута стосуються дослідження проблем в автономних системах електроживлення з асинхронними машинами.

Проведені дослідження свідчать про відсутність в існуючих роботах підходу до вирішення задач з вибору асинхронних машин сумірної потужності в електромеханічному комплексі; недостатній рівень дослідження електромагнітних та електромеханічних процесів асинхронного генератора та при пуску від нього асинхронного двигуна сумірної потужності в автономних системах електроживлення (АСЕЖ).

Одним із напрямів подальшого розвитку із застосуванням АСЕЖ може бути підвищення їх енергетичних та експлуатаційних характеристик шляхом дослідження електромагнітних та електромеханічних процесів і режимів функціонування в комплексах із асинхронними генераторами з внутрішньою ємнісною компенсацією.

Дисертаційна робота виконувалася протягом 2006–2012 рр. у лабораторіях кафедр електропостачання ім. проф. В. М. Синькова, електричних машин та експлуатації електрообладнання Навчально-наукового інституту енергетики і автоматики Національного університету біоресурсів і природокористування України.

У другому розділі проведено порівняльний аналіз деяких основних положень принципу оберненості як серійних асинхронних машин, так і модернізованих на їх базі з внутрішньою ємнісною компенсацією реактивної потужності; обґрунтовано конструктивні удосконалення, розглянуто особливості фізичних принципів, режимів роботи асинхронного генератора (АГ) з різними способами збудження реактивними струмами та дослідження властивостей компенсованого автономного асинхронного генератора як одного з основних елементів електромеханічного комплексу.

Зміна режиму роботи асинхронних машин (АМ) АД на АГ у автономному електромеханічному комплексі (АЕК) ґрунтується на принципі оберненості. Особливістю умови оберненості компенсованої асинхронної машини (КАМ) є зміна напрямків активних складових струмів всіх обмоток на протилежні при незмінних напрямках реактивних складових і здійснюється одночасно зі зміною знака ковзання S і кута , що є принциповою відмінністю АГ для забезпечення його функціональних особливостей.

Здійснене конструктивне удосконалення асинхронного генератора, виконаного на базі серійного асинхронного двигуна шляхом розщеплення обмотки статора  на дві напівобмотки, що з’єднані по схемі поворотного  автотрансформатора (АТ) на електричну ємність  (рис. 1). При цьому одна напівобмотка є первинною і просторово зміщена відносно вторинної додаткової на кут  Активно-ємнісний струм  у процесі намагнічування генератора електричним шляхом разом з активно-індуктивним струмом  (по схемі поворотного автотрансформатора) створюють загальний струм , наближений до активного, і підвищують  генератора; здійснюють підмагнічуючий вплив на генератор, збільшуючи загальний струм намагнічування, який електромагнітним шляхом впливає на ЕРС обмоток, зі збільшенням навантаження стабілізує величину ЕРС обмоток і вихідної напруги генератора.