RU2448357C1 - Способ повышения коэффициента мощности асинхронного генератора с короткозамкнутым ротором при работе параллельно с сетью - Google Patents
Способ повышения коэффициента мощности асинхронного генератора с короткозамкнутым ротором при работе параллельно с сетью Download PDFInfo
- Publication number
- RU2448357C1 RU2448357C1 RU2010134200/07A RU2010134200A RU2448357C1 RU 2448357 C1 RU2448357 C1 RU 2448357C1 RU 2010134200/07 A RU2010134200/07 A RU 2010134200/07A RU 2010134200 A RU2010134200 A RU 2010134200A RU 2448357 C1 RU2448357 C1 RU 2448357C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- generator
- asynchronous generator
- phase current
- asynchronous
- reactive
- Prior art date
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
- Y02E40/30—Reactive power compensation
Landscapes
- Control Of Eletrric Generators (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в серийно выпускаемых асинхронных двигателях с короткозамкнутым ротором, используемых в качестве генераторов энергетических установок для преобразования механической энергии в электрическую. Технический результат - повышение эффективности работы асинхронного генератора, которая оценивается по его коэффициенту мощности. В способе повышение коэффициента мощности осуществляют перераспределение реактивной и активной составляющих тока внутри каждой фазы асинхронного генератора с короткозамкнутым ротором при его работе параллельно с сетью. Реактивная составляющая тока фазы уменьшается путем уменьшения линейного напряжения сети относительно номинального линейного напряжения генератора на одну ступень из расчета:
Description
Изобретение относится к электротехнике, в частности к серийно выпускаемым асинхронным двигателям с короткозамкнутым ротором, используемым в качестве генераторов энергетических установок для преобразования механической энергии в электрическую.
Асинхронные генераторы промышленностью не выпускаются, выпускаются серийно только асинхронные двигатели. Однако генераторный режим представляет определенный научный и практический интерес при использовании его в энергетических установках для преобразования механической энергии в электрическую.
При переводе асинхронного двигателя в режим генератора необходимо рассмотреть изменение его характеристик.
Эффективность использования асинхронной машины оценивается по коэффициенту мощности, определяемому отношением активной мощности к полной (результирующей) мощности или равнозначно отношением активной составляющей тока к полному току фазы.
Асинхронная машина, подключенная к электрической сети, при работе как в режиме двигателя, так и в режиме генератора потребляет реактивную намагничивающую мощность, необходимую для создания магнитного поля машины, а также активную мощность для совершения работы (преобразования электрической энергии в механическую или механической в электрическую в зависимости от режима работы машины) [1]. При этом реактивная мощность и соответствующая ей реактивная составляющая тока дополнительно (нежелательно) нагружают как электрическую питающую сеть, так и фазную обмотку асинхронной машины. Поэтому для повышения эффективности работы асинхронной машины стремятся скомпенсировать реактивную мощность, а следовательно, и реактивную составляющую тока.
Известен способ повышения коэффициента мощности асинхронной машины, подключенной к электрической сети, путем компенсации реактивной мощности с помощью конденсаторов, присоединенных параллельно фазам машины. Каждая фаза асинхронной машины содержит индуктивные сопротивления. Реактивная мощность, потребляемая конденсатором, находится в противофазе с реактивной мощностью, потребляемой индуктивными сопротивлениями фазы, поэтому происходит компенсация общей реактивной мощности, потребляемой из сети. Такой способ компенсации реактивной мощности рассмотрен в учебнике [2].
Но этот известный способ позволяет скомпенсировать только ту составляющую реактивной мощности, которая передается по электрической сети от источника до потребителя, он не позволяет уменьшить реактивную мощность и реактивную составляющую тока внутри каждой фазы асинхронной машины и тем самым не позволяет увеличить коэффициент мощности асинхронного генератора.
Цель настоящего изобретения состоит в увеличении коэффициента мощности асинхронного генератора с короткозамкнутым ротором при работе параллельно с сетью.
Поставленная цель достигается посредством перераспределения реактивной и активной составляющих тока внутри каждой фазы асинхронного генератора и основывается на следующем.
Для серийно выпускаемых асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором, которые используются в качестве генераторов энергетических установок, нами установлены теоретические зависимости реактивной и активной составляющих тока фазы.
Реактивная составляющая тока фазы зависит в основном прямо пропорционально от напряжения сети. Активная составляющая тока фазы зависит прямо пропорционально как от напряжения сети, так и от скольжения ротора, следовательно, путем воздействия на отношение напряжения сети к номинальному напряжению генератора и скольжение ротора в режиме генератора имеется возможность влиять на перераспределение активной и реактивной составляющих тока фазы.
Предлагаемый способ повышения коэффициента мощности асинхронного генератора с короткозамкнутым ротором при работе параллельно с сетью реализуется следующим образом.
Первое, что необходимо сделать в предлагаемом способе - это уменьшить реактивную составляющую тока фазы путем уменьшения напряжения сети относительно номинального напряжения генератора. С учетом имеющихся стандартных величин напряжений рекомендуется уменьшить линейное напряжение сети относительно номинального линейного напряжения генератора на одну ступень из расчета: . Тем самым при работе генератора уменьшается реактивная составляющая тока фазы вследствие уменьшения напряжение сети по отношению к номинальному напряжению асинхронного генератора.
Далее при работе асинхронного генератора параллельно с сетью увеличивается активная составляющая тока фазы до номинального значения путем увеличения активной мощности, подводимой к валу асинхронного генератора со стороны приводного двигателя генератора. В результате перераспределения реактивной и активной составляющих тока в пределах номинального тока фазы значительно повышает коэффициент мощности асинхронного генератора с короткозамкнутым ротором при работе параллельно с сетью. Процесс контролируется по увеличению частоты вращения и скольжения ротора, а также по загрузке асинхронного генератора до номинальной величины тока фазы.
Этот способ был экспериментально подтвержден на лабораторной установке, содержащей:
1) асинхронный двигатель типа АИМЛ71В4УЗ, работающий в качестве генератора и имеющий следующие номинальные значения:
- мощность 0,75 кВт,
- напряжение 380/220 B,
- ток 1,9/3,3 A,
- частота вращения ротора 1395 мин-1,
- коэффициент полезного действия 74%,
- коэффициент мощности 0,75,
2) приводной двигатель постоянного тока типа П21У4, имеющий следующие номинальные данные:
- мощность 1,0 кВт,
- напряжение 220 B,
- ток 6,14 A,
- частота вращения якоря 2200 мин-1,
- коэффициент полезного действия 74%.
При проведении экспериментов были проведены сравнительные испытания генератора при разных фазных напряжениях сети: при напряжении 220 В, равном номинальному напряжению генератора, и при пониженных напряжениях сети 200, 180, 160, 140, 110 B.
Проводились измерения тока фазы Iф, мощности на выходе генератора Pвых, частоты вращения n, угла отклонения балансирного механизма α, по которому рассчитывался момент на валу асинхронного генератора.
По опытным данным были рассчитаны скольжение ротора S, момент на валу асинхронного генератора Mвх, мощность на валу Pвх, активная и реактивная составляющая токов Iак, Iреак, а также коэффициент мощности асинхронного генератора cosφ.
Ниже в таблицах 1 и 2 для сравнения приведены опытные и расчетные данные, снятые при напряжении сети 220 и 110 B.
Таблица 1 | |||||||||
Опытные и расчетные данные по испытанию асинхронного генератора при напряжении сети 220 B | |||||||||
Опытные данные | Расчетные данные | ||||||||
Iф, A | Pвых, Вт | n, мин-1 | α, град. | S, отн.ед. | Мвх, Нм | Pвх, Вт | Iак, A | Iреак, A | cosφ, отн.ед. |
1,80 | 0 | 1500 | 1,0 | 0 | 0,09 | 14,3 | 0 | 1,80 | 0 |
1,90 | 144 | 1514 | 14 | -0,009 | 1,26 | 200,4 | 0,22 | 1,88 | 0,11 |
2,02 | 348 | 1526 | 28 | -0,017 | 2,48 | 392,3 | 0,53 | 1,93 | 0,26 |
2,08 | 452 | 1534 | 36 | -0,023 | 3,07 | 493,8 | 0,69 | 1,96 | 0,33 |
2,14 | 513 | 1541 | 42 | -0,027 | 3,50 | 564,7 | 0,78 | 2,00 | 0,36 |
2,19 | 596 | 1548 | 51 | -0,032 | 4,06 | 658,8 | 0,91 | 2,01 | 0,41 |
2,28 | 680 | 1558 | 60 | -0,038 | 4,50 | 751,0 | 1,03 | 2,03 | 0,45 |
Таблица 2 | |||||||||
Опытные и расчетные данные по испытанию асинхронного генератора при пониженном напряжении сети 110 B по отношению к номинальному напряжению генератора | |||||||||
Опытные данные | Расчетные данные | ||||||||
Iф, A | Pвых, Вт | n, мин-1 | α, град. | S, отн.ед. | Мвх, Нм | Pвх, Вт | Iак, А | Iреак, A | cosφ, отн.ед. |
0,62 | 0 | 1500 | 1,0 | 0 | 0,09 | 14,1 | 0 | 0,62 | 0 |
0,78 | 130 | 1538 | 13 | -0,025 | 1,17 | 188,4 | 0,40 | 0,67 | 0,51 |
0,97 | 225 | 1553 | 20 | -0,035 | 1,79 | 291,0 | 0,68 | 0,70 | 0,70 |
1,19 | 300 | 1580 | 26 | -0,053 | 2,29 | 378,8 | 0,91 | 0,77 | 0,76 |
1,33 | 345 | 1600 | 30 | -0,067 | 2,61 | 437,3 | 1,05 | 0,82 | 0,79 |
1,67 | 450 | 1640 | 38 | -0,093 | 3,22 | 552,9 | 1,35 | 0,97 | 0,81 |
2,20 | 590 | 1692 | 52 | -0,128 | 4,12 | 730,0 | 1,78 | 1,27 | 0,81 |
При рассмотрении данных таблиц 1 и 2 видно следующее:
1. При напряжении сети, равном номинальному напряжению генератора 220 B, при скольжении S=0 реактивная составляющая тока имеет значения 1,8 A, что составляет 94,7% от номинального значения тока фазы, это ограничивает нагрузку генератора.
2. При снижении напряжения сети в 2 раза реактивная составляющая тока фазы при скольжении S=0 приобрела значение 0,62 A, что составляет всего 32,6%, это дает возможность значительно увеличить нагрузку генератора.
3. При снижении напряжения сети относительно номинального напряжения генератора произошло перераспределение реактивной и активной составляющих тока фазы в пределах номинального значения, значительно повысился коэффициент мощности, тем самым подтвердилось достижение поставленной цели при предлагаемом способе повышения коэффициента мощности асинхронного генератора с короткозамкнутым ротором при работе параллельно с сетью.
Источник информации
1. Вольдек, А.И. Электрические машины. - М.: Энергия, 1974.
2. Бессонов, Л.А. Теоретические основы электротехники. - М.: Высшая школа, 1961.
Claims (1)
- Способ повышения коэффициента мощности асинхронного генератора с короткозамкнутым ротором при работе параллельно с сетью, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности его работы, проводится перераспределение реактивной и активной составляющих тока внутри каждой фазы асинхронного генератора; реактивная составляющая тока фазы уменьшается путем уменьшения линейного напряжения сети относительно номинального линейного напряжения генератора на одну ступень из расчета: , тем самым создается возможность увеличения нагрузки генератора; активная составляющая тока фазы увеличивается в пределах номинального значения тока фазы при работе асинхронного генератора путем увеличения мощности, подводимой к валу асинхронного генератора со стороны его приводного двигателя энергетической установки для преобразования механической энергии в электрическую.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010134200/07A RU2448357C1 (ru) | 2010-08-16 | 2010-08-16 | Способ повышения коэффициента мощности асинхронного генератора с короткозамкнутым ротором при работе параллельно с сетью |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010134200/07A RU2448357C1 (ru) | 2010-08-16 | 2010-08-16 | Способ повышения коэффициента мощности асинхронного генератора с короткозамкнутым ротором при работе параллельно с сетью |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2010134200A RU2010134200A (ru) | 2012-02-27 |
RU2448357C1 true RU2448357C1 (ru) | 2012-04-20 |
Family
ID=45851591
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2010134200/07A RU2448357C1 (ru) | 2010-08-16 | 2010-08-16 | Способ повышения коэффициента мощности асинхронного генератора с короткозамкнутым ротором при работе параллельно с сетью |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2448357C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2656240C1 (ru) * | 2017-01-30 | 2018-06-04 | Александр Геннадьевич Ходырев | Электродвижитель для получения свободной энергии, используя асинхронный генератор скольжения |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111552914B (zh) * | 2020-05-25 | 2023-06-02 | 中国恩菲工程技术有限公司 | 基于电机轴功率的电力负荷计算方法及装置 |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2142451A (en) * | 1980-09-18 | 1985-01-16 | Draper Lab Charles S | Induction generator system |
US4677364A (en) * | 1985-01-04 | 1987-06-30 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Reactive power compensating system |
WO1995005697A1 (en) * | 1993-08-13 | 1995-02-23 | Peter Nygren | Device for compensation of reactive power in electrical systems |
EP0749196A2 (en) * | 1995-02-22 | 1996-12-18 | Seiko Instruments Inc. | Power unit and electronic equipment comprising the same |
RU47595U1 (ru) * | 2005-03-05 | 2005-08-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Нижегородский государственный технический университет | Судовая валогенераторная установка |
RU2332779C1 (ru) * | 2007-06-01 | 2008-08-27 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Кубанский государственный аграрный университет | Автономный источник электрической энергии |
RU2337465C1 (ru) * | 2007-11-01 | 2008-10-27 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Кубанский государственный аграрный университет | Устройство для стабилизации напряжения асинхронного генератора |
-
2010
- 2010-08-16 RU RU2010134200/07A patent/RU2448357C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2142451A (en) * | 1980-09-18 | 1985-01-16 | Draper Lab Charles S | Induction generator system |
US4677364A (en) * | 1985-01-04 | 1987-06-30 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Reactive power compensating system |
WO1995005697A1 (en) * | 1993-08-13 | 1995-02-23 | Peter Nygren | Device for compensation of reactive power in electrical systems |
EP0749196A2 (en) * | 1995-02-22 | 1996-12-18 | Seiko Instruments Inc. | Power unit and electronic equipment comprising the same |
RU47595U1 (ru) * | 2005-03-05 | 2005-08-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Нижегородский государственный технический университет | Судовая валогенераторная установка |
RU2332779C1 (ru) * | 2007-06-01 | 2008-08-27 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Кубанский государственный аграрный университет | Автономный источник электрической энергии |
RU2337465C1 (ru) * | 2007-11-01 | 2008-10-27 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Кубанский государственный аграрный университет | Устройство для стабилизации напряжения асинхронного генератора |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2656240C1 (ru) * | 2017-01-30 | 2018-06-04 | Александр Геннадьевич Ходырев | Электродвижитель для получения свободной энергии, используя асинхронный генератор скольжения |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2010134200A (ru) | 2012-02-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8773062B2 (en) | Polyphase electric motor | |
Chenchevoi et al. | Research on harmonic composition of voltage and current of induction generator with high saturation magnetic system | |
RU2448357C1 (ru) | Способ повышения коэффициента мощности асинхронного генератора с короткозамкнутым ротором при работе параллельно с сетью | |
Khan et al. | Development and performance analysis of a two-phase induction motor in the frame and core of a single-phase induction motor | |
Cassoret et al. | Non-segmented grain oriented steel in induction machines | |
Soong et al. | Interior PM generator for portable AC generator sets | |
Liao et al. | A new energy recovery scheme for doubly fed, adjustable-speed induction motor drives | |
Radchenko et al. | Research of energy efficiency of start-up of asynchronous electric drives with scalar frequency control | |
Mishin et al. | Analogs and characteristics of compensated asynchronous machines with different numbers of phases | |
Rashad et al. | Theory and analysis of three-phase series-connected parametric motors | |
Lingaitis et al. | Electric drives of traction rolling stocks with AC motors | |
Htay et al. | Design and construction of automatic voltage regulator for diesel engine type stand-alone synchronous generator | |
RU2610432C1 (ru) | Трёхфазный асинхронный электрический двигатель | |
Silva et al. | Transients analysis of synchronous and induction generators in parallel operation mode in an isolated electric system | |
RU2632817C1 (ru) | Способ получения повышенного выходного напряжения | |
Markov et al. | Active Power of Autonomous Induction Generator when Excited by a Single Capacitor | |
Riungu et al. | Economic analysis and energy savings of variable speed drives in fans application—A case study capwell milling factory | |
Burud et al. | Requirement of minimum capacitor to build-up and maintain the voltage in self excited induction generator | |
CN214674963U (zh) | 一种带无刷双复励的三相同步发电机 | |
Kuo et al. | Steady-state performance of a self-excited induction generator feeding an induction motor | |
RU2423776C2 (ru) | Способ связи ветроэнергетической установки с другим источником переменного тока | |
Zhang et al. | Several practical configurations of a grid-tied induction generator constructed from inexpensive single phase induction motors | |
Altaira | Efficiency Improvement of Three Phase Squirrel Cage Induction Motor by Controlling the Applied Voltage to the Stator Using Simulink Models | |
Kharlamov et al. | Development And Research Of Method Of Reducing Losses In Asynchronous Motors Testing By Mutual Loads | |
Singh et al. | Three phase self excited induction generator electronic load controller using PI controller |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20120817 |