WWW.DIS.KONFLIB.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 
<< HOME
Научная библиотека
CONTACTS

Pages:     | 1 |   ...   | 4 | 5 || 7 | 8 |   ...   | 19 |

Параметры обмотки статора и режимы асинхронного генератора, повышающие качество электроэнергии для питания электрооборудования почвенноэкологической лаборатории

-- [ Страница 6 ] --

2. На основе современной матричной теории разработать шестизонную обмотку статора, позволяющую рационально использовать габарит электрической машины и обеспечивающую максимальную загрузку асинхронного генератора с нормированным качеством электрической энергии при питании однофазного и трехфазного электрооборудования почвенно-экологической лаборатории.

3. Разработать математическую модель асинхронного генератора и проверить ее работоспособность в пакете MathСad с серийной, автотрансформаторной и шестизонной обмоткой статора при включении несимметричной однофазной и трехфазной грузки.

4. Рассчитать, изготовить и провести лабораторные исследования экспериментального образца асинхронного генератора с шестизонной обмоткой и сравнить с характеристиками генератора с серийными обмотками.

5. Провести сопоставление теоретических и экспериментальных данных степени стабилизации напряжения асинхронного генератора с серийной, автотрансформаторной и шестизонной обмоткой статора 6. Выполнить технико-экономическое обоснование эффективности применения асинхронного генератора с шестизонной обмоткой для питания электрооборудования почвенно-экологической лаборатории.

2 РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ АСИНХРОННОГО ГЕНЕРАТОРА

С ШЕСТИЗОННОЙ ОБМОТКОЙ СТАТОРА

2.1 Математическая модель асинхронного генератора с серийной обмоткой статора при включении несимметричной нагрузки Многими учеными отмечалось, что математическое моделирование асинхронного генератора является одной из важнейших задач при исследовании автономного асинхронного генератора [63, 82, 88, 89, 92, 143], в том числе и в иностранной литературе [155, 157, 160, 161, 166, 170]. Пользуясь данными моделями, реально оценить свойства генератора не затрачивая время на выполнение опытов и получить информацию по таким вопросам, как определение рабочих характеристик генератора в широком диапазоне изменения нагрузки при симметричном и несимметричном подключении однофазной нагрузки, выбор оптимального способа стабилизации напряжения при заданном коэффициенте мощности нагрузки, определение параметров генератора при переходных процессах, значения критических параметров емкости возбуждения и частоты вращения, при которых возможно самовозбуждение и другим вопросам.

Одной из задач работы является исследование асинхронного генератора с несимметричной нагрузкой. Известно [82], что при несимметрии напряжений приводить трехфазную машину к двухфазной, как сделано в [157] неправомерно, так как поля внутри таких машин отклоняются друг от друга.

При моделировании [82] (если нет других указаний) используются общепризнанные обозначения электрических и физических параметров с индексом s для обмотки статора; с индексом r - для обмотки ротора.

На других схемах замещения и уравнениях мы принимаем:

1, 2, 3, 7, 8, 9 - потокосцепление частей обмотки статора;

4, 5, 6 - потокосцепление обмотки ротора;

Ls1, Ls 2 Ls 3, - индуктивность рассеяния обмотки статора;

M - взаимная индуктивность обмоток статора с обмотками ротора;

uсА, uсВ, uсС, uсАВ, uсВС, uсСА - напряжения на конденсаторах;

i1, i2, i3, i7, i8, i9 - токи в частях обмоток статора;

iсА, iсВ, iсС, iсАВ, iсВС, iсСА - токи конденсаторов;

iнA, iнВ, iнC - токи нагрузки; rнA, rнВ, rнC - сопротивление нагрузки;

R1, R2, R3, R7, R8, R9 - активное сопротивление частей обмотки статора;

Rs, Rr - сопротивления фазы статорной и роторной обмотки;

CA, CB, CC, CAB, CBC, CCA - емкости возбуждения;

- коэффициент, учитывающий часть используемой обмотки.

Известна математическая модель идеализированной трехфазной обобщенной машины [82]. В преобразованной трехфазной системе координат:

Рисунок 2.1 – Трехфазная двухполюсная электрическая машина в осях, и, а) и асинхронный генератор в осях, и, б) Результирующие потокосцепления для фаз статора и ротора записываются как Так как M i, то определенная сложность появляется в нахождении матрицы для взаимной индуктивности обмоток статора и ротора [82].

Как известно, все возможные произведения токов определяют значение электромагнитного момента Однако, расчет такой математической модели подходит для расчета асинхронного двигателя, в модели асинхронного генератора напряжения статора равны напряжению конденсаторов и определяются функцией us uс f (i ), напряжения ротора приравниваются к нулю так как рассматривается короткозамкнутый ротор.

Схема АГ с короткозамкнутым ротором, показанная на рисунке (2.1, б) в заторможенной системе 3-фазных координат,,, а система дифференциальных уравнений будет иметь вид:

M – взаимная индуктивность между обмотками асинхронного генератора;

где p – число пар полюсов генератора; r – угловая частота вращения ротора;

J – суммарный момент инерции АГ и его привода;

M пр – момент двигателя, приводящий ротор АГ во вращение;

M c – момент сопротивления на валу генератора.

Так как моделирование выполняется в среде Mathcad, приведенная система уравнений и последующие будут приводиться к форме Коши.

Моделирование различных нагрузочных режимов АГ возможно лишь при учете нелинейности его характеристики намагничивания. Поэтому для модулируемой машины был проведен опыт ХХ, результаты которого приведены в главе 3 и на ее основе построена зависимость F(В), где В – значение индукции в воздушном зазоре. А общий вид этой зависимости, представляемой как F ( B ) M o f ( B ), характеризуется рисунком изображающим функцию уменьшения магнитной связи между обмотками.



Рисунок 2.2 – Характеристика намагничивания асинхронного генератора и изменение магнитной связи между обмотками В результате решения системы (2.1) получается значение потокосцепления всех обмоток АГ. Их величины можно представить вектором, размер которого зависит от числа обмоток АГ. Токи обмоток АГ находятся в результате решения системы алгебраических уравнений методом обратной матрицы где M B - обратная матрица взаимоиндукции между обмотками АГ.

Таким образом, определяются токи всех обмоток АГ. Матрица M учитывает взаимное расположение обмоток в расточке статора АГ, и в дальнейшем она будет представлять для различных схем их соединение.

При изменении нагрузок и схемы соединения обмоток статора АГ расположение эквивалентных обмоток ротора не будет меняться. Поэтому в дальнейшем в выражениях записывать уравнения для потокосцеплений обмоток ротора не будем.

В описании математической модели для асинхронного генератора при несимметричном режиме приняты следующие допущения. Существует синусоидальное распределение магнитного поля и МДС вдоль воздушного зазора; наличие симметрии магнитопровода относительно осей, и ; отсутствие потерь в стали и вытеснения тока в проводниках; независимость сопротивлений рассеяния от пространственного положения ротора; постоянство активных сопротивлений обмоток; токи во всех обмотках переменного тока принимаются си нусоидальными и равномерным воздушный зазор генератора.

Рисунок 2.3 – Принципиальная схема для математического моделирования асинхронного генератора с серийной обмоткой статора соединенной звездой Испытания проводились на специализированном стенде [100], в котором приводным двигателем является двигатель постоянного тока независимого возбуждения, то для адекватности моделирования рассматривается система двигатель постоянного тока – асинхронный генератор – нагрузка (рисунок 2.3).

Для схемы статорной обмотки асинхронного генератора, нагрузки и емкости, изображенных на рисунке 2.4 система контурных дифференциальных уравнений будет иметь вид (2.3).

Результатом расчета схемы будут токи i1, i2 i3,, поэтому необходимо остальные токи выразить через них.

Первое допущение Второе условие для узла N Для узлов А, В, С справедливы следующие выражения Из 2.4 получаем Подставив 2.7 в первое уравнение 2.6 получим Если из 2.8 вычесть второе уравнение 2.6 получим Откуда iсАВ i3 i1 iнА iнВ, если значение iсАВ подставить первое уравнение в 2.6 то Из 2.5 можно получить Если теперь подставить 2.10 в 2.9 то имеем Значение третьего тока получим из 2. Для определения величины iн составим контурные уравнения Откуда выразим токи iнА и iнC через iнB Подставим эти токи в 2. Откуда получим значение iнB Аналогично получим уравнения для iнА и iнС Матрица индуктивностей и взаимных индуктивностей запишется в виде При однофазной нагрузке система дифференциальных уравнений упро щается и для схемы статорной обмотки асинхронного генератора, нагрузки и емкости изображенных на рисунке 2.5 система контурных дифференциальных уравнений имеет вид Для узлов А, В, С справедливы следующие выражения Из условия 2.4 iсCA iсAB iсBC подставим в 2.13 первого уравнения Если из 2.14 вычесть второе уравнение 2.13 получим i i1 2iсAB iсBC iсBC iсAB iнВ откуда Использование автотрансформаторных обмоток дают определенные преимущества, как будет показано далее. Чтобы преобразовать схему статорной обмотки в автотрансформаторную, представим обмотку в виде шести частей, причем одна часть обмотки смещена относительно другой на угол. В каждой фазе статора АГ имеется две полуобмотки с разными токами. Например, в фазе А ток i7, проходящий по обмотке, создает падение напряжения на ее активном сопротивлении где Rs - активное сопротивление всей обмотки фазы статора.

Падения напряжения на активном сопротивлении обмотки w, составит:

В моделировании рассматривается следующая схема, изображенная на рисунке 2. Рисунок 2.6 – Принципиальная схема для математического моделирования асинхронного генератора с автотрансформаторной обмоткой, соединенной звездой Рисунок 2.7 – Схема соединения звездой автотрансформаторной обмотки асин хронного генератора с включением емкостей треугольником для 3-фазной нагрузки, а) и преобразованная трехфазная электрическая машина в осях, и, б) Чтобы не загромождать рисунки с автотрансформаторными обмотками, в частях обмотки не изображены их активные сопротивления, но при моделировании они учтены с теми же индексами. Система дифференциальных уравнений для схемы по рисунку 2.7 следующая Если представить схему звезды как на рис. 2.7, а) то очевидно, что Если продифференцировать выражение с учетом, что напряжение не содержит постоянных составляющих, то получим

C AВ CВС CСА

При моделировании асинхронного генератора будут определены токи, проходящие по обмоткам, i1, i2, i3, i4, i5, i6. Для записи системы уравнений и icAВ, icВС, icСА, iнА, iнВ, iнС выразить через токи обмоток. Получим их с помощью преобразований.



Pages:     | 1 |   ...   | 4 | 5 || 7 | 8 |   ...   | 19 |
 

Похожие материалы:

«СПИРИДОНОВ АНАТОЛИЙ БОРИСОВИЧ ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ ДРАЖИРОВАНИЯ СЕМЯН ЛЬНА-ДОЛГУНЦА Специальность 05.20.02 – электротехнологии и электрооборудование в сельском хозяйстве Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук Научный руководитель: д.т.н., профессор Касаткин Владимир Вениаминович Ижевск – 2014 2 ОГЛАВЛЕНИЕ ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………………. 5 1 АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА…………………………………………. 8 1.1 Состояние и перспективы развития льняного ...»

« ВОЛКОВ ВЛАДИМИР СЕРГЕЕВИЧ РАЗРАБОТКА РЕСУРСО- И ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩЕГО ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО СПОСОБА МЕХАНОАКТИВАЦИИ ВИТАМИНИЗИРОВАННОЙ БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНОЙ КОРМОВОЙ ДОБАВКИ Специальность: 05.20.02. – Электротехнологии и электрооборудование в сельском хозяйстве Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук Научный руководитель: д.т.н., профессор Беззубцева М.М. Санкт-Петербург 2014 2 ОГЛАВЛЕНИЕ ВВЕДЕНИЕ……………………………………………………………………………………. 4 Глава 1 АНАЛИТИЧЕСКИЙ ...»

« Еремочкин Сергей Юрьевич ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ МОБИЛЬНЫХ МАШИН В АПК НА ОСНОВЕ ВЕКТОРНО-АЛГОРИТМИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕМ Специальность 05.20.02 - Электротехнологии и электрооборудование в сельском хозяйстве Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук Научный руководитель - доктор технических наук, профессор Халина Т.М. Барнаул - 2014 2 ОГЛАВЛЕНИЕ Стр. Введение Глава 1. Обоснование выбора типа электродвигателя и анализ существующих методов ...»

« Хныкина Анна Георгиевна ОБОСНОВАНИЕ ЭЛЕКТРОТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ И РЕЖИМОВ НИЗКОВОЛЬТНОГО АКТИВАТОРА ДЛЯ ПРЕДПОСЕВНОЙ ОБРАБОТКИ СЕМЯН ЛУКА Специальность: 05.20.02 – электротехнологии и электрооборудование в сельском хозяйстве Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук Научный руководитель к.т.н., доцент кафедры физики Рубцова Елена Ивановна Ставрополь 2014 2 СОДЕРЖАНИЕ стр. ВВЕДЕНИЕ 4 АНАЛИЗ ЭЛЕКТРОТЕХНОЛОГИЙ И УСТРОЙСТВ ДЛЯ 10 1 ПРЕДПОСЕВНОЙ ...»

« ВАЛЕЕВ РУСЛАН АЛЬФРЕДОВИЧ ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ОБЛУЧЕНИЯ МЕРИСТЕМНЫХ РАСТЕНИЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СВЕТОДИОДНЫХ УСТАНОВОК Специальность 05.20.02 – электротехнологии и электрооборудование в сельском хозяйстве Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук Научный руководитель: 1 Доктор технических наук, профессор Кондратьева Н.П. Ижевск 2014 2 Оглавление ВВЕДЕНИЕ 1.АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИИ ВЫРАЩИВАНИЯ МЕРИСТЕМНЫХ РАСТЕНИЙ И ИСТОЧНИКОВ ОПТИЧЕСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ ...»

« Нигматулин Ильдар Дагиевич ИССЛЕДОВАНИЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ РАБОТЫ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ТРАКТОРОВ, ОСНАЩЕННЫХ ГАЗОБАЛЛОННЫМ ОБОРУДОВАНИЕМ Специальность 05.20.03 – Технологии и средства технического обслуживания в сельском хозяйстве ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата технических наук. Научный руководитель: доктор технических наук, доцент Володин В.В. Саратов – 2014 2 Содержание СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ 1 1.1 Системы ...»

« Кожевников Юрий Александрович РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ УСТАНОВКИ ПРИГОТОВЛЕНИЯ КОМПОЗИТНОГО КОТЕЛЬНОГО БИОТОПЛИВА ИЗ ОТХОДОВ ЖИВОТНОВОДЧЕСКИХ ФЕРМ И НЕФТЕХОЗЯЙСТВ 05.20.01 – технологии и средства механизации сельского хозяйства Диссертация на соискание степени кандидата технических наук научный руководитель: д.т.н., профессор, академик РАСХН, заслуженный деятель науки РФ Стребков Д.С. Москва – 2014 2 СОДЕРЖАНИЕ Введение ………………………………………………………………………………………. 6 Актуальность ...»




 
© 2013 www.dis.konflib.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.