Зниження динамічних перевантажень з метою підвищення надійності асинхронних генераторів вітроелектроагрегатів, які працюють паралельно з мережею
Методика розрахунку ударних струмів і моментів у перехідному процесі, що виникає при підмиканні асинхронних генераторів до мережі, як із демпфуючими опорами у колі статора, так і без них. Зв'язок між складовими швидкості вітру і генерованою потужністю.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | автореферат |
| Язык | украинский |
| Дата добавления | 29.07.2014 |
| Размер файла | 79,1 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
Зниження динамічних перевантажень з метою підвищення надійності асинхронних генераторів вітроелектроагрегатів, які працюють паралельно з мережею
Автореферат
дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук
Загальна характеристика роботи
Актуальність теми. За планами розвитку вітроелектростанцій (ВЕС) в Україні до 2010 р. загальна потужність ВЕС повинна досягти 1990 МВт, а до 2030 р. - 16000 МВТ, при цьому щорічне виробництво електроенергії на базі ВЕС планується вивести на рівень 20…35% від загальної кількості електроенергії, що виробляється в країні.
Загальна кількість вітроелектроагрегатів (ВЕА) українського виробництва потужністю 110 кВт перевищує 200 одиниць. З установлених ВЕА переважна більшість - це ліцензійні агрегати USW56-100 виробництва Уінденерго з асинхронними генераторами (АГ) виробництва ДП ХЕМЗ (м. Харків) і ВО «ЮЖЕЛЕКТРОМАШ» (м. Нова Каховка).
У процесі експлуатації ВЕА спостерігаються такі явища:
- при підмиканні ВЕА до мережі мали місце поломки лопатей;
- спостерігалися несанкціоновані спрацьовування апаратів захисту, що виключають можливість запуску ВЕА в роботу;
- відбувалося руйнування підшипників генераторів;
- спостерігалася невідповідність потужності генерованої ВЕА в енергосистему при заданій середній швидкості вітру паспортній потужності ВЕА;
- мав місце вихід з ладу генераторів ВЕА внаслідок зниження опору ізоляції обмотки генератора.
Зазначені обставини зумовили нагальну потребу в глибокому вивченні причин, що викликають вказані явища, й у розробці наукових і технічних рішень, що дозволяють їх виключити. Одним зі шляхів зниження механічних напружень у вузлах і деталях ВЕА, а також забезпечення стійкості ВЕС і енергосистеми у цілому є демпфування ударних струмів і моментів АГ. Оптимізація їхніх параметрів і узгодження останніх із коливаннями швидкості вітру конкретного району дозволяє правильно розраховувати генеровану ВЕА потужність.
Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота виконувалася відповідно до науково-дослідних робіт кафедри електротехніки за темою «Розробка перспективних зразків електричних машин і апаратів і створення їх теорії» у межах проекту «Наукові основи удосконалення виробництва, передачі та використання електроенергії» (план НДР Міністерства освіти України №37 від 13.02.1997 р.).
Мета і задачі дослідження. Метою дисертаційної роботи є розробка методики розрахунку ударних струмів і моментів, а також засобів і методів їхнього зниження і розробка рекомендацій з підвищення надійності АГ ВЕА.
Для досягнення поставленої мети необхідно розв'язати такі задачі:
- проаналізувати причини відмов ВЕА на ВЕС і дати рекомендації щодо їхнього усунення;
- розробити методику розрахунку ударних струмів і моментів у перехідному процесі, що виникає при підмиканні АГ до мережі, як із демпфуючими опорами у колі статора, так і без них;
- провести дослідження впливу початкової фази напруги при неодночасному підмиканні фаз АГ до мережі на динаміку протікання перехідних процесів в АГ;
- розробити апарати, схеми вмикання АГ ВЕА, що знижують (демпфують) або повністю виключають ударні навантаження в перехідних режимах;
- встановити взаємозв'язок між гармонійними складовими швидкості вітру і генерованою ВЕА потужністю;
Об'єкт дослідження - перехідні і експлуатаційні процеси у ВЕА як системи, що включає до себе вітротурбіну, АГ, пускові і захисні пристрої.
Предмет дослідження - ударні струми і моменти АГ при паралельній роботі з мережею, параметри генераторів з урахуванням гармонік швидкості вітру, стійкість АГ ВЕА до кліматичних впливів.
Методи дослідження - моделювання перехідних процесів в АГ ВЕА на ЕОМ, шляхом аналітичного рішення систем диференційних рівнянь, за різними схемами демпфування ударних струмів і моментів та коливаннями середньої швидкості вітру. Експериментальне дослідження режимів роботи АГ ВЕА.
Наукова новизна одержаних результатів.
1. На базі системи диференційних рівнянь асинхронної машини (АМ) з урахуванням активного опору обмотки статора і додаткових активних опорів, уведених у коло статора, вперше одержані аналітичні залежності ударних струмів і моментів від її параметрів.
2. У результаті розв'язання системи диференційних рівнянь уперше одержані аналітичні залежності, які дозволяють описати почергове підмикання фаз генератора до мережі у заданий момент часу при заданих початкових фазах напруги. Встановлена найбільш раціональна послідовність підмикання фаз обмотки АГ до мережі, визначені оптимальні початкові фази напруги.
3. У систему диференційних рівнянь уперше введено функцію, що встановлює безпосередній зв'язок між гармонійними складовими швидкості вітру і моментом на валу генератора, що дозволяє вірно розраховувати генеровану потужність залежно від умов на конкретній площадці установки ВЕА і знижує ймовірність помилки при виборі вітроплощадки для будівництва ВЕС.
4. Теоретично встановлено вплив коливань швидкості вітру на потужність, що віддається вітротурбіною. Визначена розбіжність між потужністю, яку віддає вутротурбіна, і потужністю, що встановлена заводом виготовлювачем.
Практичне значення одержаних результатів:
- одержані аналітичні залежності дозволяють зробити розрахунок ударних струмів і моментів, що необхідно для проектування механічної частини ВЕА й обґрунтованого вибору параметрів пускозахисної апаратури;
- розроблені методики розрахунку ударних струмів і моментів, а також генерованої ВЕА потужності, подані в універсальній математичній системі MathCAD 7.0 PRO у вигляді програмних блоків;
- розроблений апарат для підмикання АГ до мережі дозволяє приблизно в два рази знизити ударний динамічний момент і в півтора рази ударний струм. Це, у свою чергу, забезпечує можливість виконання механічної частини ВЕА з меншим запасом міцності і відповідно зі зменшеними габаритами і масою.
- запропонована методика розрахунку кривої потужності ВЕА при осцилюючому моменті на валу, зумовленому коливаннями швидкості вітру в районі його установки;
- розроблено рекомендації з вибору АГ для ВЕА;
- результати дисертаційної роботи впроваджені на ДП «ХЕМЗ» (м. Харків), що підтверджує акт впровадження. Програми розрахунків, отримані в ході дисертаційної роботи, подані у вигляді готових програмних блоків і готові до використання при проектуванні і розрахунку перехідних струмів і моментів при запуску в експлуатацію будь-яких АГ ВЕА. Запропонований у роботі спосіб зниження ударних струмів і моментів за рахунок уведення в коло статора активних опорів використаний на встановлених в Україні нових ВЕА типу Т600-48 потужністю 600 кВт.
Особистий внесок здобувача. Всі положення дисертації отримані здобувачем особисто. Серед них:
1) методика розрахунку ударних струмів і моментів, що виникають при одночасному підмиканні фаз АГ на паралельну роботу з мережею, як із демпфуючіми опорами, у колі статора, так і без них;
- методика розрахунку ударних струмів і моментів при неодночасному підмиканні фаз АГ до мережі. При розрахунку враховано вплив початкової фази напруги на характер протікання перехідного процесу;
- обґрунтування взаємозв'язку між гармонійними складовими швидкості вітру і потужністю, що віддається вітротурбіною;
2) розроблено і реалізовано на ЕОМ таких програм:
- програму розрахунку перехідних процесів в АГ при одночасному підмиканні фаз обмотки до мережі, як із демпфуючіми опорами, у колі статора, так і без них;
- програму розрахунку ударних струмів і моментів при неодночасному підмиканні фаз АГ до мережі;
- програму розрахунку генерованої АГ ВЕА потужності залежно від коливань середньої швидкості вітру;
3) запропоновано і розроблено пристрій, що знижує ударні струми і момент АГ. Виготовлено лабораторні макети і проведено експериментальні дослідження пристрою, що знижує ударні струми і момент АГ.
Апробація результатів дисертації. Результати дисертаційної роботи доповідалися й обговорювалися на XXIX Науково-технічній конференції викладачів, аспірантів і співробітників Харківської національної академії міського господарства(ХНАМГ) і засіданнях кафедри електротехніки ХНАМГ у 1998-2000 роках. На міжнародних симпозіумах «Проблеми удосконалювання електричних машин і апаратів» SIEMA', проведених у м. Харкові в 2002 р. і 2003 р.
Публікації. За матеріалами дисертаційної роботи опубліковано 6 статей, із яких 4 надруковано у спеціалізованих наукових журналах, 2 у збірнику наукових праць, отримано 1 патент України на винахід.
Структура і обсяг дисертації. Дисертація складається зі вступу, чотирьох розділів та 7 додатків. Повний обсяг дисертації 233 сторінки, 36 ілюстрацій до тексту, 3 ілюстрації на 2 сторінках; 6 таблиць до тексту; 7 додатків на 110 сторінках; 133 найменувань використаних літературних джерел на 11 сторінках.
Основний зміст роботи
струм асинхронний генератор потужність
У вступі висвітлено актуальність теми дисертації, показано зв'язок роботи з науковими темами, сформульовано основні задачі дослідження, зазначено наукову новизну дисертації та її практичне значення. Висвітлено особистий внесок здобувача у друкованих працях зі співавторами, апробацію роботи, структуру дисертації.
У першому розділі на прикладі Донузлавської ВЕС розглянуто режими й умови роботи АГ ВЕА. Вони є типовими для будь-яких інших генераторів, призначених для експлуатації на ВЕС. Проведено порівняльний аналіз існуючих методів розрахунку перехідних процесів в асинхронних машинах і демпфування ударних струмів і ударного динамічного моменту. Показана необхідність удосконалення інженерних методик, потрібних для проектантів ВЕА, і необхідних для розрахунку перехідних струмів і моментів, а також генерованої ВЕА потужності при заданих коливаннях швидкості вітру.
У другому розділі розглянуто розв'язання системи диференційних рівнянь, що описують перехідний процес при одночасному підмиканні трьох фаз обмотки АГ до мережі.
У результаті розв'язання цієї системи були одержані аналітичні залежності зміни у часі струмів і ударного динамічного моменту генератора при перехідному процесі.
Система диференційних рівнянь, що описує перехідні процеси в АМ з короткозамкненим ротором, у комплексній обертовій системі координат має такий вигляд:
isRs++jKs=us,
ir Rr+ +j(K-)r=0,
M=1,5pIm(sis); (1)
За допомогою відомих формул (2) система (1) записується відносно потокозчеплень. При відомих потокозчепленнях струми статора і ротора розраховуються за допомогою (2).
, ; (2)
де is, ir - відповідно значення струмів статора і ротора; Rs - сума активного опору обмотки статора і додаткових опорів, Rr - активний опір обмотки ротора;, - відповідно потокозчеплення статора і ротора; - зведена до статору результуюча індуктивність нерухомої АМ без активних опорів; - зведена до ротору результуюча індуктивність нерухомої АМ без активних опорів при замкненій обмотці статора й розімкнутій обмотці ротора;
Розв'язання системи може бути подане у вигляді:
s=sy+C11exp(1t)+C22exp(2t),
r=ry+C1exp(1t)+C2exp(2t), (3)
де sу і rу - відповідно сталі складові потокозчеплень статора і ротора; 1 і 2 - корені характеристичного рівняння; С1, С2 - коефіцієнти, які визначаються з початкових умов; л1, л2 - корені рівнянь однорідної системи.
; (4)
ry=syks. (5)
У цьому ж розділі встановлено, що зменшити струм і момент при перехідному процесі можна при вмиканні на час пуску послідовно з кожною фазною обмоткою статора активних опорів із значенням, що у 3…3,5 рази перевищують значення активного опору фазних обмоток. У цьому випадку досягається зниження ударних струмів у 1,5 рази і моменту у 2,5 рази відносно вмикання АГ до паралельної роботи з мережею без демпфуючих опорів у колі статора (рис. 1, рис. 3, крива 1).
Встановлено, що шунтування демпфуючого опору необхідно робити тільки після згасання аперіодичних складових струмів, що виключає сплески струмів і моментів, більших за ті, що були при увімкненому опорі. Час загасання аперіодичних складових струмів для різних типів АГ складає від 0,2 до 1,5 сек.
У третьому розділі розглядається неодночасне підмикання фаз АГ до мережі.
Для нормальної роботи енергосистеми необхідно, щоб пускові струми устаткування, що підмикаються до неї, були меншими за граничні значення. Для обмеження пускових струмів застосовуються відомі пристрої «плавного пуску» на основі зустрічно-паралельного з'єднання тиристорів у кожній фазі. При цьому для електроустаткування струми якого достатньо знизити удвічі, а стосовно ВЕА, якщо достатньо знизити удвічі і пусковий момент, запропоновано пристрій (рис. 6) на двох симісторах. Цей пристрій здійснює неодночасне підмикання фаз АГ до мережі.
При неодночасному підмиканні фаз обмотки генератора до мережі перевантаження за струмом і моментом суттєво знижуються. Підмикання двох фаз генератора до мережі слід здійснювати у момент часу, що відповідає амплітудному значенню лінійної напруги, а третю фазу підмикати при амплітудному значенні фазної напруги із запізнюванням у 9-12 періодів (0,2-0,24 сек.). При цьому досягається зниження ударних струмів у 5,3 рази і моменту у 1,5 рази. Коли підмикання АГ здійснюється за невідповідністю зазначеним вимогам, кратність моменту сягатиме 4, а кратність струмів сягатиме 15.
При двофазному підмиканні у нерухомій системі координат в осях , процеси в АМ описуються системою диференційних рівнянь:
;
;
, (6),
де s,r,r, - потокозчеплення статора по осі і ротора по осях і відповідно; is, ir, ir - струми статора по осі і ротора по осях і відповідно; u - початкова фаза лінійної напруги; =2f - кутова частота мережі; r - швидкість обертання ротора в електричних радіанах, оскільки розглядається підмикання при синхронній швидкості обертання ротора, то r=; t - час, сек.
Оскільки розглядається двофазне вмикання, то всі опори й індуктивності мають бути подвоєні щодо відповідних фазних величин.
Система диференційних рівнянь при нульових початкових умовах розв'язується наступним способом:
зображення потокозчеплення статора по осі можна записати у вигляді:
, (7)
де , ,
, ,
, ,
.
Для переходу від зображення до оригіналу потокозчеплення необхідно дробово-раціональну частину (7) розкласти на доданки. Попередньо треба прирівнюючи знаменник до нуля, знайти корені отриманого рівняння. Перший співмножник являє собою кубічне рівняння, його корені 1,2,3, можна визначити за формулами Кардано, 4,5 = ±j.
За відомих 1,2,3,4 і 5 (7) можна подати у вигляді:
, (8)
де .
Перехід від зображення до оригіналу можна здійснити за допомогою теореми розкладання, відповідно до якої:
. (9)
Функція потокозчеплення статора (9) буде дійсною за наявності комплексних коренів і коефіцієнтів А:
. (10)
Підставляючи (9) у (10), одержимо:
. (11)
Вираз для потокозчеплення r:
(12)
Підставляючи потокозчеплення r (11) у вираз для потокозчеплення r (12), після інтегрування одержимо:
(13)
Після обчислення потокозчеплень sb, rb і r (9,11,13) стає можливим визначення струмів:
; ; .
За відомими струмами і потокозчепленням момент генератора може бути подано у вигляді:
Мг= р(r ir - r ir). (14)
При двофазному вмиканні струм у фазі А не протікає і її потокозчеплення у цьому випадку повністю визначається частиною складової потоку ротора по осі , що проникає в статор. Одночасно вона є дійсною складовою потоку статора у момент підмикання третьої фази.
Отже, початкові умови для комплексів потокозчеплень статора і ротора, можна подати у вигляді:
, , (15)
де tв - час вмикання третьої фази, що відлічувається з моменту двофазного підмикання.
Для розрахунку двофазного і трифазного вмикання було складено програму і розраховано струми й ударні динамічні моменти при підмиканні двох фаз генератора до мережі з наступним підмиканням з деяким запізненням третьої фази. Початковими умовами для трифазного вмикання були значення потокозчеплень двофазного вмикання у момент підмикання третьої фази генератора до мережі.
У запропонованому пристрої (рис. 10) досягається забезпечення вмикання силового кола при проходженні синусоїдної напруги через амплітудне значення при відхиленні напруги мережі живлення від номінального значення (наприклад 380 В), що відповідають нормативам. Також досягається практична сталість фази.
напруги, при якій відбувається вмикання і за рахунок цього забезпечується працездатність пристрою при зниженні напруги мережі живлення і нормальна його робота при підвищеній напрузі. Крім того, забезпечується необхідне запізнювання на кілька періодів при підмиканні третьої фази.
Вказане досягнуто завдяки тому, що як узгоджувальні трансформатори застосовано піктрансформатори, підімкнені до керуючих електродів малопотужних тиристорів, і розділяючи діоди. Керуючий електрод першого силового оптронного симістора приєднано анодом безпосередньо до катода першого малопотужного тиристора, а керуючий електрод другого силового оптронного симістора приєднано анодом безпосередньо до катода другого малопотужного тиристора, і катодами керуючі електроди силових оптронних симісторів приєднані до затиску джерела постійного струму з нульовим потенціалом.
Піктрансформатор Т3 підібраний таким чином, щоб амплітудне значення піку напруги за мінімально можливої напруги мережі дорівнювало керуючій напрузі, що вмикає тиристор VS4. При розкиді величини керуючої напруги тиристорів схема налагоджується опорами R3, R1 під конкретний тиристор. Фаза імпульсу піктрансформатора відповідає 90О синусоїди живильної лінійної напруги, за рахунок чого вмикання тиристора VS4 відбудеться у точці, що виключає виникнення аперіодичної складової струму. При максимально можливій напрузі мережі живлення відхилення фази вмикання від 90О не перевищить 1О, бо ширина імпульсу при малому навантаженні піктрансформатора складає 2О.
Амплітуда імпульсу піктрансформатора при відхиленні напруги мережі живлення на 10% повинна на 3-5% перевищувати керуючу напругу вимикання малопотужного тиристора. Тоді схема працюватиме і при зниженні номінальної напруги. Для забезпечення запізнювання при підмиканні третьої фази генератора до мережі ємність конденсатора C та індуктивність дроселя L вибираються таким чином, щоб час вмикання реле K2 складав 10-12 періодів (0,2-0,24 сек.) за частотою мережі.
Принцип дії пристрою такий:
1) до натискання кнопки SA1 тиристор VS4 закритий, бо відсутні керуючі імпульси, а тиристор VS3 закритий через відсутність анодного потенціалу, а отже, відсутні сигнали на керуючих електродах силових симісторів VS1, VS2 і машина змінного струму G відключена від мережі;
2) після натискання кнопки SA1 відкриється тиристор VS4 при амплітудному значенні лінійної напруги і буде подана керуюча напруга на керуючий електрод оптронного симістора VS1, що також відкриється і підключить до мережі фази А і В обмотки машини змінного струму G саме у той момент, коли лінійна напруга UAB буде дорівнювати амплітудному значенню і саме цим виключається поява аперіодичної складової струму;
3) при вмиканні тиристора VS4 на тиристорі VS3 з'являється анодний потенціал і коли фазна напруга фази С досягне амплітудного значення імпульс піктрансформатора Т2, поданий на керуючий електрод тиристора VS3, відкриє останні. У результаті цього на керуючому електроді оптронного симістора VS2 з'явиться напруга, він відкриється і підмикнє фазу С до мережі саме у той момент, коли напруга цієї фази буде дорівнювати амплітудному значенню. Це виключає виникнення аперіодичної складової струму.
4) для відключення машини змінного струму від мережі необхідно натиснути кнопку SA2, що приведе до зникнення анодного потенціалу тиристорів VS4, VS3 і їхньому закриванню. Одночасно зникає керуюча напруга на оптронних симісторах VS1, VS2 і вони закриваються.
Оскільки закривання симісторів VS1, VS2 відбувається при проходженні струму через нульове значення, то це виключає виникнення комутаційних перенапруг і збільшує термін служби обмотки.
З осцилограм (рис. 11, рис. 12) видно, що при підмиканні фаз генератора до мережі за допомогою пристрою (рис. 10) величина струму зменшується у 2 рази від величини струму при прямому підмиканні фаз генератора до мережі (рис. 11).
У четвертому розділі розглянуто вплив коливань швидкості вітру на потужність, генеровану ВЕА. Виконано аналіз особливостей режиму роботи АГ у складі ВЕА.
У комплексній площині, у системі координат, що обертається з довільною кутовою швидкістю k, вид системи рівнянь (1) при зміні швидкості не змінюється, але оскільки у цьому випадку кутова швидкість не є постійною, то система стає нелінійною. Момент вітротурбіни записується у вигляді:
; (16)
де - коефіцієнт моменту, що є функцією коефіцієнта швидкохідності вітроколеса ; V - швидкість вітру в м/сек; R - радіус вітротурбіни, м; - щільність повітря (за нормальних умов становить 1,23 кг/м3); - кутова швидкість вітротурбіни, рад/сек; ір - передаточне відношення трансмісії; - кутова швидкість обертання ротора в електричних радіанах.
Рівняння моментів записується у вигляді:
, (17)
де МГЭ - електромагнітний момент генератора; М - коефіцієнт корисної дії механічної передатної ланки ВЕА (головний вал, трансмісія, привідний вал, підшипники і вентилятор генератора); J - момент інерції обертових мас, зведений до валу генератора.
Кутова швидкість обертання вітротурбіни може бути представлена через кутову швидкість ротора генератора:
. (18)
З урахуванням цього третє рівняння системи (1) набуде вигляд (19). У цьому випадку інтегрування системи виконується методом Рунге - Кутта.
. (19)
На підставі даних метеостанції за характером коливань у місці установки ВЕА швидкість вітру за певний період часу можна представити гармонійним рядом:
, (20)
де Сi і Wi - амплітуди косінусоїдної і сінусоїдної складових i-ї гармоніки швидкості вітру відповідно; i - кутова частота i-ї гармоніки (функція СМ(Z) визначається при аеродинамічних розрахунках вітротурбіни).
(21)
Оскільки швидкість вітру фактично постійно змінюється, то АГ ВЕА увесь час працює у перехідних режимах.
На підставі розв'язання перших двох рівнянь системи (1) та рівняння (19) було отримано криві залежностей генерованої потужності ВЕА, для середньої швидкості вітру V з гармонічними складовими, амплітуди яких становлять 0% (крива 1), 30% (крива 2) і 40% (крива 3) від величини постійної складової.
Висновки
У дисертаційній роботі наведено теоретичне обґрунтування і розв'язання науково-практичної задачі, що полягає в розробці комплексу науково-технічних способів з підвищення експлуатаційної надійності АГ ВЕА, що досягається за рахунок зниження механічних перевантажень ВЕА. Розроблені методики розрахунку і способи зниження механічних перевантажень ВЕА в перехідних режимах, а також рекомендації щодо конструкції АГ ВЕА, які дозволяють забезпечити кліматичну стійкість останніх.
1. Питання демпфування ударних струмів і моментів та забезпечення кліматичної стійкості АГ ВЕА вимагають більш глибокого вивчення, тому що вони дозволять виключити найбільш характерні поломки, які спостерігалися при експлуатації ВЕА на діючих ВЕС. Виходячи з цього доцільною є розробка методик розрахунку ударних струмів і моментів, способів їхнього зниження і забезпечення кліматичної стійкості АГ ВЕА.
2. Розроблено методику розрахунку в перехідному процесі струмів і моментів АГ ВЕА при підмиканні на паралельну роботу з мережею. Методика дозволяє розраховувати перехідні процеси в АГ ВЕА при його підмиканні на паралельну роботу з мережею, як з демпфуючими опорами у колі статора, так і без них. На відміну від існуючих методик, розроблена методика враховує вплив на характер перехідного процесу активного опору статора.
3. Встановлено, що шунтування демпфуючого опору необхідно робити тільки після згасання аперіодичних складових струмів що виключає сплески струмів і моментів, більші за ті, що були при увімкненому опорі. Час загасання аперіодичних складових струмів для різних типів АГ складає від 0,2 до 1,5 сек. Запропоновано включати на час пуску послідовно з обмотками генератора активні опори, значення яких у 3-3,5 рази більші за активний опір обмотки статора. При цьому кратність ударного моменту не перевищує 1, а кратність струму - 7. Максимальна кратність моменту не залежить від початкової фази напруги при одночасному підмиканні фаз АГ до мережі.
4. Отримано розв'язання системи диференційних рівнянь при почерговому підмиканні фаз генератора до мережі. Встановлено найбільш раціональну послідовність підмикання фаз обмотки АГ до мережі, визначено початкові фази напруги.
Встановлено, що при неодночасному підмиканні до мережі фаз АГ ВЕА кратність ударних струмів і моментів знижується в 2 рази.
Запропоновано робити підмикання двох фаз генератора до мережі у момент часу, що відповідає амплітудному значенню лінійної напруги, а третю фазу підмикати при амплітудному значенні фазної напруги із запізнюванням у 9-12 періодів.
5. У систему диференційних рівнянь, що описують електромагнітні процеси в АМ, введено функцію, що встановлює безпосередній зв'язок між гармонійними складовими швидкості вітру і моментом на валу генератора.
6. Запропоновано пристрій, що здійснює неодночасне підмикання фаз генератора до мережі. За рахунок запропонованого виконання кола керування досягається забезпечення вмикання силового кола при проходженні синусоїдальної напруги через амплітудне значення, за відхилень напруги мережі живлення, що відповідають нормативам. Також забезпечується практично стале значення фази напруги, при якій відбувається вмикання і, за рахунок цього, забезпечується підвищення надійності пристрою і спрощення його конструкції.
При проектуванні ВЕА варто враховувати пульсуючий з подвоєною частотою мережі момент, що виникає при двофазному включенні, що викликає вібрацію ВЕА.
7. Теоретично обґрунтовано вплив коливань швидкості вітру на потужність, що віддається вітротурбіною. У систему диференційних рівнянь, що описують електромагнітні процеси у АМ, введено функцію, що встановлює безпосередній зв'язок між гармонійними складовими швидкості вітру і моментом на валу генератора. Розраховано розбіжність між потужністю, що виробляє вітротурбіна, і потужністю, встановленою для вітротурбіни виготовлювачем, при заданій середній швидкості вітру.
8. Отримано акт впровадження результатів дисертаційної роботи в КБ ДП ХЕМЗ (м. Харків).
Список опублікованих праць за темою дисертації
1. Дорохов А.В., Финкельштейн В.Б. Демпфирование ударных токов и ударного динамического момента при подключении к сети асинхронных генераторов ветроэлектроагрегатов // Електротехніка і електромеханіка. - Харків: НТУ ХПІ, 2002. - №2. - С. 39-42.
Здобувач дослідив та висвітлив можливість зниження перехідних струмів і ударного динамічного моменту за рахунок неодночасного підмикання фаз обмотки генератора на паралельну роботу з мережею. Надано рекомендації щодо формування оптимального алгоритму вмикання. Описано явища супутні перехідному процесу.
2. Дорохов А.В., Финкельштейн В.Б. Экспериментальное исследование экстремальных эксплуатационных параметров и характеристик асинхронных генераторов ветроэнергетических агрегатов // Праці інституту електродинаміки Національної академії наук України. - Київ: ІЕД НАН України, 2002. - №3. - С. 107-112.
Здобувач надав рекомендації щодо вибору АГ для ВЕА, а також навів результати експериментальних досліджень, необхідних для розробки специфічних питань теорії розрахунку характеристик АГ у перехідних і сталих режимах і удосконалення пускової та захисної апаратури.
3. Дорохов А.В., Финкельштейн В.Б. Смягчение электродинамических перегрузок при подключении к сети асинхронных генераторов ветроэлектроагрегатов // Електротехніка і електромеханіка - Харків: НТУ ХПІ, 2003. - №2. - С. 24-27.
Здобувач розробив методику розрахунку перехідних струмів і ударного динамічного моменту при підмиканні АГ до мережі.
4. Дорохов А.В., Финкельштейн В.Б. Токи и моменты асинхронных генераторов ветроэлектроагрегатов в переходном режиме при подключении их к сети // Технічна електродинаміка. - Київ: ІЕД НАН України, 2003. - №2. - С. 52 - 54.
Здобувачем наведено методику розрахунку в перехідному процесі струмів і ударного динамічного моменту АГ при його підмиканні на паралельну роботу з мережею. Запропоновано технічне рішення, що виключає перевантаження та ударні динамічні моменти і знижує кратності максимального струму до значень, передбачених нормативною документацією на АМ.
5. Дорохов А.В., Финкельштейн В.Б. Влияние турбулентности ветра на величину мощности генерируемой ветроэлектроагрегатом // Праці інституту електродинаміки НАН України. - Київ: ІЕД НАН України, 2003. №1 (4) - С. 89 -98.
Здобувач експериментально встановив, що потужність, генерована ВЕА при однакових середніх швидкостях вітру, може суттєво відрізнятися від відповідних значень каталожної потужності. Запропонована здобувачем математична модель дозволяє розрахувати величину генерованої ВЕА потужності при заданій середній швидкості вітру.
6. Дорохов А.В. Динамические характеристики асинхронных генераторов при подключении их к сети через демпфирущее сопротивление с последующим его шунтированием // Електротехніка і електромеханіка. - Харків: НТУ ХПІ, 2003. - №4. - С. 26-31.
Експериментально встановлено, що потужність, яку генерує вітроелектроагрегат при однакових середніх швидкостях вітру може суттєво відрізнятися від відповідних значень каталожної кривої потужності. Одним із факторів, від якого залежить ця різниця, є турбулентність вітру. Запропонована математична модель, яка дозволяє розрахувати значення потужності, яку генерує вітроелектроагрегат при заданих турбулентності і середній швидкості вітру.
7. Дорохов А.В., Финкельштейн В.Б. Неодновременное подключение фаз асинхронного двигателя к трехпроводной сети // ХХІХ научно-техническая конференция преподавателей, аспирантов и сотрудников Харьковской государственной академии городского хозяйства. Программа и тезисы докладов. - Харьков: ХНАГХ, -1998.-С. 28-29.
8. Пат.60068 А Україна, МКИ 7 Н02Р 1/16. Пристрій для обмеження ударних струмів і моментів при підмиканні машин змінного струму до мережі й обмеження перенапруг при їхньому відключенні: Пат.60068 А Україна, МКИ 7 Н02Р 1/16 / О.В. Дорохов, А.Г. Сосков, В.Б. Фінкельштейн. - №2003010519; заявлено 21.01.2003; Опубл. 15.09.2003. Бюл. №9. - 2с
Здобувач розробив пристрій для обмеження струмів і ударного динамічного моменту при підмиканні машин змінного струму до мережі й обмеження перенапруг при їхньому відключенні.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Пристрої вбудованого температурного захисту асинхронних двигунів. Універсальний блок захисту асинхронних електродвигунів УБЗ-30. Будова асинхронних електродвигунів. Монтаж і обслуговування пристроїв захисту асинхронних двигунів. Плавкі запобіжники NT.
реферат [4,2 M], добавлен 28.08.2010Розрахунок навантаження в процесі пуску асинхронних двигунів. Поняття потужності дизель-генератора. Правила проектування систем аварійного електропостачання атомних станцій. Механізми східчастого прийому навантаження. Вибір вимикачів і роз'єднувачів.
контрольная работа [87,7 K], добавлен 25.12.2010Характеристика експлуатації, режимів роботи та основні причини пошкодження генераторів. Виникнення короткого замикання, встановлення струмового захисту від перевантаження генераторів, ушкодження ротора. Суть асинхронного режиму роботи гідрогенераторів.
реферат [16,2 K], добавлен 03.04.2011Системи рівнянь для розрахунку струмів і напруг в простому і складному електричних колах. Умови використання методу обігу матриці і формул Крамера. Оцінка вірогідності значення струмів згідно закону Кіргхофа. Знаходження комплексного коефіцієнта передачі.
курсовая работа [255,3 K], добавлен 28.11.2010Визначення розмірів пазів статора. Розрахунок магнітної індукції і напруженості на всіх ділянках магнітного кола. Активний і реактивний опір обмоток статора і ротора. Визначення величини складових втрат в асинхронному двигуні, його робочі характеристики.
курсовая работа [5,1 M], добавлен 06.09.2012- Історична роль інженерної діяльності у створенні техніки генерації і використовування електроенергії
Створення електричного освітлення, розвиток генераторів і електродвигунів. Передача електроенергії на відстань. Технічний прогрес в теплоенергетиці. Підвищення економічності електростанцій. Електричні мережі і системи. Зростання вживання електрики.
реферат [55,2 K], добавлен 26.04.2011 Розподільні пристрої (РУ) підвищених напруг електричних станцій. Вибір генераторів і блокових трансформаторів, розподіл генераторів між РУ. Варіанти схем РУ всіх напруг, провідників. Визначення втрат електроенергії від потоків відмов елементів схем.
курсовая работа [122,7 K], добавлен 16.12.2010Складання схем заміщення прямої, зворотньої та нульової послідовностей і розрахунок опорів їх елементів. Розрахунок надперехідних і ударних струмів КЗ від енергосистеми. Побудова векторних діаграм струмів КЗ і напруг по місцю несиметричного КЗ.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 07.02.2013Передумови створення квантової електроніки. Основні поняття квантової електроніки. Методи створення інверсного заселення рівнів. Характеристика типів квантових генераторів. Параметричні підсилювачі. Основні області застосування квантових генераторів.
курсовая работа [938,5 K], добавлен 24.06.2008Поведінка системи ГД перехідних режимів. Експериментальне дослідження процесів при пуску, реверсі та гальмуванні електричних генераторів. Алгоритм побудування розрахункових графіків ПП при різних станах роботи машини. Методика проведення розрахунку ПП.
лабораторная работа [88,2 K], добавлен 28.08.2015Генератори електричної енергії. Будова та призначення генератора. Робота генераторів постійного струму. Несправності генератора та їх усунення. Пошкодження обмотки статора. Заміна несправного ротора. Інструкція по ремонту синхронних електродвигунів.
отчет по практике [684,7 K], добавлен 11.09.2015Вибір генераторів та силових трансформаторів. Техніко-економічне порівняння варіантів схем проектованої електростанції. Розрахунок струмів короткого замикання та захисного заземлення. Конструкція розподільчого пристрою. Вибір теплотехнічного устаткування.
дипломная работа [319,7 K], добавлен 08.04.2015Розробка структурної схеми СЕП відповідно до вихідних даних. Побудова добових і річних по тривалості графіків навантажень для підстанцій об’єктів. Визначення числа і потужності силових трансформаторів і генераторів на підстанціях. Розподільні мережі.
курсовая работа [537,7 K], добавлен 24.02.2009Застосування автономних інверторів напруги, асинхронних електродвигунів. Силова схема тягового електропривода локомотива, форми живлячої напруги. Розрахунок фазних струмів двофазної системи "автономний інвертор напруги - асинхронний електродвигун".
курсовая работа [548,4 K], добавлен 10.11.2012Сутність і практичне значення принципу суперпозиції хвиль. Умови виникнення та методика розрахунку групової швидкості хвиль. Зв'язок між груповою та фазовою швидкістю, схожі та відмінні риси між ними. Поняття інтерференції, її сутність і особливості.
реферат [249,4 K], добавлен 06.04.2009Сучасний етап розвитку техніки керування електроприводами постійного струму. Уніфікація схем і конструкцій елементів, реалізація високих динамічних характеристик електроприводів, простота їх налагодження і експлуатації. Імітаційне моделювання схем.
контрольная работа [1,5 M], добавлен 15.09.2014Визначення навантаження на вводах в приміщеннях і по об’єктах в цілому. Розрахунок допустимих витрат напруги. Вибір кількості та потужності силових трансформаторів. Розрахунок струмів однофазного короткого замикання. Вибір вимикача навантаження.
дипломная работа [150,2 K], добавлен 07.06.2014Принцип дії, будова та призначення асинхронного електродвигуна. Ознайомлення із основними несправностями електроприводу, визначення причин їх виникнення та способів усунення. Класифікація планово-попереджувальних і ремонтних робіт в електроустановках.
дипломная работа [556,0 K], добавлен 18.01.2011Зміст перетворень в електричних колах та їх розрахунку за допомогою рівнянь Кірхгофа. Метод контурних струмів і вузлових потенціалів. Баланс потужностей та топографічна векторна діаграма. Визначення діючих та миттєвих значень струмів у всіх вітках.
контрольная работа [157,4 K], добавлен 19.08.2011Огляд конструкцій двигунів. Розробка трифазного асинхронного двигуна з поліпшеними техніко-економічними параметрами. Визначення числа пазів, витків і перерізу проводу обмотки статора. Розрахунок розмірів зубцевої зони статора. Розрахунок вала двигуна.
курсовая работа [165,4 K], добавлен 20.06.2012
