Асинхронный генератор

Характеристики автономных асинхронных генераторов с конденсаторным возбуждением

Если выполняются условия ωr = const, C = const, то с включением генератора на нагрузку происходит уменьшение частоты.

Генерирование электрических колебаний переменной частоты при отмеченных условиях является характерной отличительной особенностью автономного асинхронного генератора. Принципиально возможно также получение постоянной частоты. Для этого достаточно осуществлять такое регулирование частоты вращения ротора, при котором частота вращения магнитного поля будет оставаться постоянной. В связи с этим, применительно к автономному асинхронному генератору, различают характеристики при постоянной (номинальной) частоте вращения и характеристики при постоянной (номинальной) частоте.

К основным характеристикам относятся: характеристика холостого хода, внешняя, нагрузочная, регулировочная и частотная.

В режиме холостого хода скольжение s ≈ 0. Поэтому характеристика холостого хода при постоянной частоте вращения ротора совпадает с характеристикой при постоянной частоте:

U1 = φ(I0 ) ,

при ωr = const; f1 = const; I = 0 .

Внешняя характеристика автономного асинхронного генератора представляет собой зависимость напряжения на его зажимах от тока нагрузки при условии постоянства частоты вращения ротора, емкости конденсаторов и коэффициента мощности нагрузки, т.е.

U1 = f(I) ,

при ωr = const; C = const; cosφ = const , или соответственно:

U1 = F(I) ,

при f1 = const; C = const; cosφ = const,

гдe I - ток нагрузки; φ - фазовый угол сдвига между током и напряжением нагрузки.

Нагрузочная характеристика:

U1 = f(I0 ) ,

при ωr = const; I = const; cosφ = const, или соответственно

U1 = F(I0 ) ,

при f1 = const; I = const; cosφ = const.

Регулировочная характеристика:

C = f(I) ,

при U1 = const; ωr = const; cosφ = const, или соответственно:

C = F(I) ,

при U1 = const; f1 = const; cosφ = const.

Частотная характеристика позволяет судить об изменении частоты с изменением нагрузки. Поэтому ее относят к постоянной частоте вращения ротора:

f1 = F(I) ,

при ωr = const; C = const; cosφ = const.

Номинальная частота вращения может быть выбрана по номинальной частоте при холостом ходе или номинальной нагрузке. В первом случае в соотношение подставляется значение скольжения s = 0, во втором s = snom

По условию ограничения намагничивающего тока за номинальную частоту вращения ротора автономного асинхронного генератора, в качестве которого часто используется асинхронный двигатель, целесообразно принимать частоту, соответствующую номинальной частоте при номинальной нагрузке. Характеристика холостого хода, нагрузочные характеристики генератора и вольтамперные характеристики конденсатора при постоянной частоте вращения ротора (ωr = const, f1 = var) показаны на рис. 12.

Вольтамперные характеристики конденсатора соответствуют одной и той же емкости (С = const).

Характеристика холостого хода (без учета остаточной ЭДС) изображена кривой, проходящей через начало координат. Точке ее пересечения М с вольтамперной характеристикой конденсатора (прямой 0М) соответствует установившийся режим, характеризующийся напряжением U10 и током холостого хода I01

После включения генератора на нагрузку координаты рабочей точки, т.е. точки пересечения магнитной (нагрузочной) характеристики машины и вольтамперной характеристики конденсатора, изменяются вследствие изменения напряжения и тока холостого хода.

С переходом от режима холостого хода к режиму с номинальной нагрузкой рабочая точка перемещается из положения М на характеристике холостого хода в положение N на нагрузочной характеристике 0NВ. Вольтамперная характеристика конденсатора поворачивается в направлении против часовой стрелки на угол Δα = α1 - α0, соответствующий приращению реактивного сопротивления конденсатора, обусловленному уменьшением частоты.

Изменения напряжения и тока холостого хода при переходе режима от холостого хода к режиму с номинальной нагрузкой определяются по соотношениям:

ΔU = U10 - U1nom ;
ΔI0 = I01 - I0nom

По мере увеличения нагрузки вольтамперная характеристика конденсатора продолжает поворачиваться против часовой стрелки, а рабочая точка перемещаться в направлении к точке Р. При этом генератор все более размагничивается, что сопровождается уменьшением напряжения на его зажимах. С переходом рабочей точки в ненасыщенную область 0Р напряжение резко исчезает. Режим самовозбуждения сохраняется до некоторой определенной нагрузки, характеризующей предел статической устойчивости машины.

Заметим, что если экспериментальное получение характеристик автономного асинхронного генератора переменной частоты при fr = const осуществляется довольно просто, то теоретическое исследование режимов его работы встречает значительные затруднения. Так как каждой произвольно взятой нагрузке соответствует вполне определенная частота, то все реактивные параметры системы асинхронный генератор и нагрузка становятся функциями скольжения, причем практически отпадает возможность использования такого метода анализа, как метод круговых диаграмм. Из этого следует, что целесообразнее рассматривать характеристики автономного асинхронного генератора постоянной частоты с переменной частотой вращения ротора. Тогда все режимы работы генератора могут быть исследованы с помощью схем замещения, векторных и круговых диаграмм.

Продолжение следует.

Ещё статьи для ознакомления:
Синхронный и асинхронный генератор.
Асинхронный генератор. Частота.
Асинхронный генератор. Стабилизация напряжения.
Дизель-генераторы.


Замечания и предложения принимаются по адресу horeff@mail.ru

1.08