You are currently viewing К выбору резервных источников потребителей малой мощности

К выбору резервных источников потребителей малой мощности

Частые отключения электроэнергии у сельских потребителей возможны как по техническим, так и по организационным причинам. Значительная изношенность электрооборудования, большая протяженность линии электропередачи обуславливают высокую аварийность. Неукомплектованность техникой, отсутствие топливносмазочных материалов, низкая квалификация обслуживающего персонала не позволяют быстро ликвидировать повреждения, вызывают длительные перерывы в электроснабжении. И имеют место отключения потребителей из-за ограничений по мощности в энергосистеме и падения частоты ниже допустимой. Все это наносит определенный материальный ущерб производителям и потребителям электроэнергии. Например, отключение таких энергопотребителей, как животноводческая ферма, птицефабрика, система водоснабжения, холодильная установка, может привести к ущербу, размеры которого в сотни и тысячи раз превысят стоимость недополученной электроэнергии. В связи с этим возникает необходимость применения резервных источников электроснабжения. Очевидно, что стоимость энергии, получаемой от резервного источника, должна быть ниже, чем от центральной системы. В качестве резервных могут рассматриваться источники, использующие альтернативные энергоносители.

Теоретические исследования систем резервного электроснабжения, а также практический опыт их применения свидетельствует о возможности использования в них асинхронного генератора в качестве источника питания [1-3].

Разновидности асинхронных генераторов можно классифицировать по [4]: — способу возбуждения; — характеру выходной частоты (постоянная, изменяющаяся); — способу стабилизации напряжения; — конструктивному выполнению (с короткозамкнутым, фазным или полым ротором); — числу фаз.

Очевидно, что два последних признака характеризуют конструктивные особенности генераторов. Характер выходной частоты и методы стабилизации напряжения в значительной степени обусловлены способом образования магнитного потока машины, а поэтому классификация асинхронных генераторов по способу возбуждения является основной.

В зависимости от способа возбуждения различают генераторы с самовозбуждением и с независимым возбуждением (рисунок).

К выбору резервных источников потребителей малой мощности 1
Классификация асинхронных генераторов по способу возбуждения

Асинхронные генераторы первого класса возбуждают: — с помощью конденсаторов, включаемых в цепь статора или ротора, или одновременно в первичную и вторичную цепи; — посредством вентильных преобразователей с искусственной коммутацией вентилей.

Асинхронные генераторы второго класса возбуждают от внешнего источника переменного напряжения. Независимое возбуждение асинхронных вентильных генераторов с искусственной коммутацией вентилей достигается при включении в цепь постоянного тока аккумуляторной батареи.

Генераторы с самовозбуждением по характеру генерируемой частоты разделяют на две группы. К первой относят генераторы с постоянной (или практически постоянной) частотой, ко второй — с переменной (регулируемой) частотой.

В схеме на рисунке также отражены способы включения генераторов на нагрузку. Из схемы видно, что генераторы с самовозбуждением первой группы (f =const) могут работать раздельно (автономно) и в параллель с энергосистемой. Генераторы второй группы являются источниками автономных систем.

Генераторов с независимым возбуждением могут работать на автономную сеть и параллельно с энергосистемой.

Из классификации асинхронных генераторов можно сделать вывод, что в качестве резервного источника для потребителей малой мощности наиболее рациональным является использование асинхронных генераторов с самовозбуждением и постоянной частотой.

Использование асинхронных генератора (АГ) в системах резервного электроснабжение имеет ряд преимуществ перед синхронными генераторами.

АГ относится к классу бесконтактных электрических машин, имеющих высокую надежность и КПД, простую конструкцию, малую инерционность при переходных процессах. Сравнительная оценка массогабаритных и энергетических характеристик асинхронных и синхронных генераторов (СГ) в диапазоне мощностей 5 -100 кВт при частоте тока 50 Гц и частоте вращения 3000 об/мин показала, что суммарная масса АГ совместно с устройством для возбуждения в 1,3 — 1,4 раза ниже, чем у СГ. При сравнении с бесконтактными СГ (например, индукторными) масса АГ оказывается примерно в 2 — 3 раза меньше [2].

Кроме указанных выше, АГ в сравнении с СГ имеют следующие преимущества:

  1. При коротком замыкании в цепи нагрузки происходит потеря возбуждения АГ, в связи с чем не требуется защита генератора и, следовательно, установка дополнительной аппаратуры; время восстановления напряжения после короткого замыкания не превышает 1 с. [5];
  2. При работе АГ на несимметричную нагрузку короткозамкнутая стержневая система магнитосимметричного ротора выполняет роль демпферной обмотки, вследствие чего обеспечивается достаточно высокое качество вырабатываемой АГ электроэнергии и в несимметричных режимах;
  3. включение АГ на параллельную работу с сетью энергосистемы не требует сложной дополнительной аппаратуры. Даже при значительных рассогласованиях частот вращения роторов генераторов в системе устанавливается частота тока, равная среднему значению частот токов генераторов, включенных на параллельную работу. При этом конденсаторы возбуждения выполняют роль фильтров и способствуют исчезновению биений напряжений и длительных переходных процессов. Исследования параллельной работы АГ показали, что амплитуда обменных колебаний активной мощности примерно в 3 раза меньше, чем у СГ, а переходные процессы при повышении и уменьшении нагрузки практически отсутствуют [6].

В силу изложенных причин асинхронные генераторы можно рассматривать в качестве перспективных источников в системах с ограничениями по мощности потребителей.

Список литературы

  1. Иванов А. А. Асинхронные генераторы для гидроэлектрических станций небольшой мощности. — М.: Госэнергоиздат. 1948. 128 с.
  2. Григораш О.В. Современное состояние и перспективы применения асинхронных генераторов в автономной энергетике / Промышленная энергетика. 1995. №3. С. 29-32.
  3. Бояр-Созонович С.П. Асинхронные генераторы. Свойства и перспективы / Электротехника. 1990. №10. С. 55-59.
  4. Торопцев Н.Д. Область применения асинхронных генераторов / Энергетик. 2004. №3. С. 31-34.
  5. Григораш О.В. Асинхронные генераторы в системах автономного электроснабжения / Электротехника. 2002. №1. С. 30-33.
  6. Торопцев Н.Д. Асинхронные генераторы автономных систем. — М.: Знак. 1998. 289 с.

Источник: К выбору резервных источников потребителей малой мощности / Г.И. Разгильдеев, Р.А. Храмцов // Вестник КузГТУ. — 2004. — №6.2. — C. 57-59.

Добавить комментарий

Gekoms LLC

Коллектив экспертов большая часть опыта и знаний которых востребованы в области промышленной автоматизации, разработке технически сложного оборудования, программировании АСУТП, управлении электроприводом. Телефон: +7(812) 317-00-87 Email: info@gekoms.com Сайт: https://gekoms.org