RU2457612C1 - Устройство для регулирования и стабилизации напряжения автономного многофункционального асинхронного генератора - Google Patents
Устройство для регулирования и стабилизации напряжения автономного многофункционального асинхронного генератора Download PDFInfo
- Publication number
- RU2457612C1 RU2457612C1 RU2011110023/07A RU2011110023A RU2457612C1 RU 2457612 C1 RU2457612 C1 RU 2457612C1 RU 2011110023/07 A RU2011110023/07 A RU 2011110023/07A RU 2011110023 A RU2011110023 A RU 2011110023A RU 2457612 C1 RU2457612 C1 RU 2457612C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- voltage
- load
- output
- comparator
- phase
- Prior art date
Links
Landscapes
- Control Of Eletrric Generators (AREA)
Abstract
Предлагаемое устройство относится к электротехнике и может быть использовано для регулирования и стабилизации напряжения автономных многофункциональных асинхронных генераторов, применяемых в полевых условиях в качестве источника тока на два уровня напряжения для газопоршневых электростанций, ВЭУ и мини ГЭС, а также для питания потребителей постоянного тока на два уровня напряжения. Технический результат - повышение стабильности - достигается за счет того, что генератор содержит низковольтную обмотку статора, которая с одной стороны соединена в «звезду» с выводом нулевой точки, а с другой стороны имеет первые выходные выводы для низковольтной нагрузки, к которым присоединен дополнительный силовой выпрямитель с выводами постоянно тока «плюс» и «минус» и высоковольтная обмотка, к фазам которой подключены батарея не коммутируемых конденсаторов, вторые выходные выводы для высоковольтной нагрузки, а трехфазный электронный ключ выполнен в виде оптоэлектронного трехфазного реле переменного тока с контролем фазы коммутируемого напряжения через «ноль», соединенный выходами с батарей коммутируемых конденсаторов, а оптронным входом с выходом компаратора имеющего источник опорного напряжения с последовательно включенными двумя дополнительными сопротивлениями, к общей точке этих сопротивлений соединен прямой вход компаратора, а инверсный его вход соединен через дополнительный потенциометр с выходными выводами выпрямителя обратной связи, соединенного входом со вторыми выходными выводами для высоковольтной нагрузки. 1 ил.
Description
Предлагаемое устройство относится к электротехнике и может быть использовано для регулирования и стабилизации напряжения автономных многофункциональных асинхронных генераторов, применяемых в полевых условиях в качестве источника тока на два уровня напряжения для газопоршневых электростанций, ВЭУ и мини ГЭС, а также для питания потребителей постоянного тока на два уровня напряжения.
С очевидным преимуществом (простота, бесконтактная конструкции, надежность, малая стоимость и т.д.) автономные асинхронные генераторы (ААГ) имеют существенный недостаток, заключающийся в том, что без дополнительных устройств, стабилизирующих напряжение, ААГ имеют мягкую внешнюю характеристику. Поэтому для регулирования и стабилизации напряжения ААГ необходимы дополнительные устройства.
Известны устройства для регулирования и стабилизации напряжения ААГ, которые в общем случае содержат группу конденсаторов и регуляторы емкостной мощности, выполненные в виде различных регулируемых индуктивностей или электронных ключей.
Все эти устройства имеют существенный недостаток: большие массогабаритные показатели для регулируемых индуктивностей и наличие высших гармонических составляющих за счет нелинейных индуктивностей или коммутации электронных ключей.
Известно «Устройство для автоматического регулирования напряжения асинхронного генератора» см. патент RU №2145767, МПК H02P 9/46. Опубл. 20.02.00; Бюл. №5, содержащее батарею некоммутируемых конденсаторов, подключенную к фазам генератора, батарею коммутируемых конденсаторов и измерительный трансформатор, на выход которого включена схема широтно-импульсного управления, блок управления которой с одной стороны соединен с фазами генератора, а с другой стороны - с управляющими электродами симисторов и выходом измерительного трансформатора, и трехфазный ключ, например симисторный, зашунтированный группой пусковых конденсаторов.
Недостатком этого устройства является наличие высших гармонических составляющих, возникающих в момент фазоимпульсного регулирования напряжения за счет изменения емкости в батареи коммутируемых конденсаторов.
Известно «Устройство для регулирования и стабилизации напряжения автономного асинхронного генераторам см. пат. №2373630, МПК Н02Р 9/46, H02J 3/18; Заявл. 31.03.08; Опубл. 20.11.09; Бюл. №32, взятое авторами за прототип, содержащее батарею некоммутируемых конденсаторов, подключенную к обмоткам статора, батарею коммутируемых конденсаторов, трехфазный электронный ключ, выпрямитель обратной связи, компаратор, источник опорного напряжения, соединенные определенным образом.
Недостатком этого устройства и источника является ограниченные функциональные возможности в плане подключения токоприемников с различным уровнем питающего напряжения. Внешняя характеристика обладает большим астатизмом, т.к. регулирование напряжения происходит за счет изменения емкости в батареи коммутируемых конденсаторов при определенном снижении выходного напряжения.
Техническим решением предлагаемого изобретения является устранение указанного недостатка и повышение стабильности выходного напряжения.
Поставленная задача достигается тем, что устройство для регулирования и стабилизации напряжения многофункционального автономного асинхронного генератора, содержащее батарею некоммутируемых конденсаторов, подключенную к обмоткам статора, батарею коммутируемых конденсаторов, трехфазный электронный ключ, выпрямитель обратной связи, компаратор, источник опорного напряжения, генератор содержит низковольтную обмотку статора, которая с одной стороны соединена в «звезду» с выводом нулевой точки, а с другой стороны имеет первые выходные выводы для низковольтной нагрузки, к которым присоединен дополнительный силовой выпрямитель с выводами постоянного тока «плюс» и «минус» и высоковольтная обмотка, к фазам которой подключены батарея некоммутируемых конденсаторов, вторые выходные выводы для высоковольтной нагрузки, а трехфазный электронный ключ выполнен в виде оптоэлектронного трехфазного реле переменного тока с контролем фазы коммутируемого напряжения через «ноль», соединенный выходами с батарей коммутируемых конденсаторов, а оптронным входом с выходом компаратора, имеющего источник опорного напряжения с последовательно включенными двумя дополнительными сопротивлениями, к общей точке этих сопротивлений соединен прямой вход компаратора, а инверсный его вход соединен через дополнительный потенциометр с выходными выводами выпрямителя обратной связи, соединенного входом со вторыми выходными выводами для высоковольтной нагрузки.
Новизна заявляемого технического решения достигается за счет того, что генератор устройства содержит низковольтную обмотку статора, которая с одной стороны соединена в «звезду» с выводом нулевой точки, а с другой стороны имеет первые выходные выводы для низковольтной нагрузки, к которым присоединен дополнительный силовой выпрямитель с выводами постоянного тока «плюс» и «минус» и высоковольтная обмотка, к фазам которой подключены батарея некоммутируемых конденсаторов, вторые выходные выводы для высоковольтной нагрузки, а трехфазный электронный ключ выполнен в виде оптоэлектронного трехфазного реле переменного тока с контролем фазы коммутируемого напряжения через «ноль», соединенный выходами с батарей коммутируемых конденсаторов, а оптронным входом с выходом компаратора, имеющего источник опорного напряжения с последовательно включенными двумя дополнительными сопротивлениями, к общей точке этих сопротивлений соединен прямой вход компаратора, а инверсный его вход соединен через дополнительный потенциометр с выходными выводами выпрямителя обратной связи, соединенного входом со вторыми выходными выводами для высоковольтной нагрузки.
По данным научно-технической и патентной литературы, авторам неизвестна заявляемая совокупность признаков, направленная на достижение поставленной задачи, и это решение не вытекает с очевидностью из известного уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии решения уровню изобретения.
Предлагаемое техническое решение промышленно применимо, поскольку оно работоспособно, и предлагается его использование в промышленности.
Сущность изобретения поясняется рисунком на фиг.1, где изображена схема электрическая устройства для регулирования и стабилизации напряжения автономного многофункционального асинхронного генератора.
Устройство для регулирования и стабилизации напряжения автономного многофункционального асинхронного генератора (АМАГ) содержит ротор 1 генератора и статор с низковольтной обмоткой 2 и последовательно соединенной с ней высоковольтной обмоткой 3, низковольтная обмотка 2 соединена в «звезду» с выводом нулевой точки 4 и имеет первые выводы 5 для низковольтной нагрузки, и силовой выпрямитель 6 с выводами постоянного тока «плюс» 7 и выводом «минус» 8, к фазам высоковольтной обмотки 3 подключены: батарея некоммутируемых конденсаторов 9, вторые выходные выводы 10 для высоковольтной нагрузки, трехфазный электронный ключ 11, соединенный выходами с батарей коммутируемых конденсаторов 12, а оптронным входом 13 с выходом 14 компаратора 15, имеющего источник опорного напряжения 16 с последовательно включенными сопротивлениями 17 и 18, к общей их точке соединен прямой вход 19 компаратора 15, а его инверсный вход 20 соединен через потенциометр 21 с выводами 22 и 23 выпрямителя обратной связи 24, соединенного входом с вторыми выходными выводами для высоковольтной нагрузки.
В качестве трехфазного ключа 11 применяется трехфазное электронное реле переменного тока с контролем фазы коммутируемого напряжения через «ноль», например 5П36.30ТМ1 или аналогичные (см. http://www.protonimpyls.ru).
Компаратор 15 имеет обратную связь для создания и регулирования величины петли гистерезиса.
Автономный многофункциональный асинхронный генератор имеет стандартный короткозамкнутый ротор 1 и специальную обмотку статора, состоящую из дополнительной низковольтной обмотки 2, которая выполняется проводом большого сечения. Высоковольтная обмотка 3 может проектироваться на любое стандартное напряжение 400/230 В, 230/130 В.
При работе генератора определенный интерес представляют соотношения между переменными и постоянными величинами низковольтной обмотки 2.
Например, при соотношении напряжений на первых выходных выводах 5 для низковольтной нагрузки «Н», равном 42/24,3 В, напряжение на выходе силового выпрямителя 6 имеет следующие величины: при работе на постоянном токе с выводом нулевой точки 4 и любой полярностью (выход 7 или 8) работают три диода попеременно на 1/3 периода. Переход тока с диода на диод (коммутация) происходит в моменты времени, соответствующие точкам пересечения синусоид фазных напряжений. Отсюда следует, что действующее значение выпрямленного напряжения схемы Ud может быть получено как огибающая синусоид фазных напряжений.
где Uф - фазное напряжение генератора, равное 24,3 В.
Такое напряжение приемлемо для питания бортовых приборов некоторых автомобилей, самолетов, зарядки аккумуляторных батарей.
При работе на постоянном токе с трехфазной мостовой схемой выпрямления (нагрузка подключается к выводам 7 и 8) соотношения параметров напряжения изменяются.
Среднее значение выпрямленного напряжения определяется:
Такое напряжение приемлемо, например, для питания сварочной дуги.
Таким образом, при выборе нагрузки на постоянном токе необходимо учитывать схему подключения нагрузки к выводам 4-7, 4-8 или 7-8.
Устройство для регулирования и стабилизации напряжения автономного многофункционального асинхронного генератора работает следующим образом. При достижении заданной частоты вращения ротора приводным двигателем М, АМАГ самовозбуждается от батареи некоммутируемых конденсаторов 9. Емкость этих конденсаторов выбраны таким образом, чтобы на холостом ходу работы АМАГ имел максимально допустимое напряжение, например 400/231 В. Это напряжение через выпрямитель обратной связи 24 выпрямляется и через потенциометр 21 поступает на инверсный вход 20 компаратора 15. Потенциометр 21 настроен таким образом, что при заданном напряжении холостого хода, равном 400/231 В, компаратор переходит в нулевое и через оптроны 13 ток не протекает, трехфазный электронный ключ 11 закрыт и батарея коммутируемых конденсаторов 12 не оказывает влияния на режим АМАГ.
При подключении нагрузки ко вторым выходным выводам 10 для высоковольтной нагрузки «В» или аналогично подключается низковольтная нагрузка «Н» или нагрузка постоянного тока, напряжение на выходе выпрямителя обратной связи 24 снижается и уменьшается сигнал на потенциометре 21 и компаратор 15 переключается в единичное состояние, по светодиодам 13 протекает ток, трехфазный электронный ключ 11 срабатывает и подключается батарея коммутируемых конденсаторов 12 к обмотке статора 3. Происходит компенсация реактивной составляющей нагрузки, амплитуда напряжения растет и при определенном ее значении компаратор 15 переключится в нулевое состояние, и трехфазный электронный ключ 11 отключит батарею коммутируемых конденсаторов 12. Напряжение будет снижаться, компаратор отреагирует на это снижение и периодически будет подключать, и отключать трехфазный электронный ключ 11 и соответственно батарею коммутируемых конденсаторов 12.
Изменяя величину гистерезиса компаратора, можно установить значение среднего напряжения на выходе генератора, которое будет поддерживаться автоматически. За счет инерционности магнитной системы генератора переключение конденсаторов будет зависеть от величины нагрузки на любом из подключенных выходов. Таким образом, происходит стабилизация напряжения при изменении нагрузки.
Использование данного устройства для автоматического регулирования и стабилизации напряжения автономного многофункционального асинхронного генератора позволяет в автономном источнике питания получить следующие положительные свойства.
1. Трехфазный электронный ключ 11 периодически подключается при переходе коммутирующего напряжения через ноль, поэтому отсутствуют гармонические составляющие тока и напряжения, а также коммутационные перенапряжения и помехи.
2. Изменяя положение ползунка потенциометра 21, изменяют момент переключения компаратора 15 и тем самым выходное напряжение АМАГ.
3. Различные выходные напряжения расширяют функциональные возможности генератора и источника питания с таким генератором.
Claims (1)
- Устройство для регулирования и стабилизации напряжения многофункционального автономного асинхронного генератора, содержащее батарею не коммутируемых конденсаторов, подключенную к обмоткам статора, батарею коммутируемых конденсаторов, трехфазный электронный ключ, выпрямитель обратной связи, компаратор, источник опорного напряжения, отличающееся тем, что генератор содержит низковольтную обмотку статора, которая с одной стороны соединена в «звезду» с выводом нулевой точки, а с другой стороны имеет первые выходные выводы для низковольтной нагрузки, к которым присоединен дополнительный силовой выпрямитель с выводами постоянно тока «плюс» и «минус» и высоковольтная обмотка, к фазам которой подключены батарея не коммутируемых конденсаторов, вторые выходные выводы для высоковольтной нагрузки, а трехфазный электронный ключ выполнен в виде оптоэлектронного трехфазного реле переменного тока с контролем фазы коммутируемого напряжения через «ноль», соединенный выходами с батарей коммутируемых конденсаторов, а оптронным входом с выходом компаратора имеющего источник опорного напряжения с последовательно включенными двумя дополнительными сопротивлениями, к общей точке этих сопротивлений соединен прямой вход компаратора, а инверсный его вход соединен через дополнительный потенциометр с выходными выводами выпрямителя обратной связи, соединенного входом со вторыми выходными выводами для высоковольтной нагрузки.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011110023/07A RU2457612C1 (ru) | 2011-03-16 | 2011-03-16 | Устройство для регулирования и стабилизации напряжения автономного многофункционального асинхронного генератора |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011110023/07A RU2457612C1 (ru) | 2011-03-16 | 2011-03-16 | Устройство для регулирования и стабилизации напряжения автономного многофункционального асинхронного генератора |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2457612C1 true RU2457612C1 (ru) | 2012-07-27 |
Family
ID=46850867
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2011110023/07A RU2457612C1 (ru) | 2011-03-16 | 2011-03-16 | Устройство для регулирования и стабилизации напряжения автономного многофункционального асинхронного генератора |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2457612C1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2687049C1 (ru) * | 2018-01-10 | 2019-05-07 | Акционерное общество "Электроавтоматика" | Способ управления электроагрегатом с асинхронным генератором |
RU2726949C1 (ru) * | 2019-10-09 | 2020-07-17 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") | Устройство автоматического регулирования и стабилизации напряжения асинхронного генератора |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2142491B (en) * | 1980-09-18 | 1985-07-24 | Draper Lab Charles S | Induction generator system |
RU2145767C1 (ru) * | 1998-11-24 | 2000-02-20 | Кубанский государственный аграрный университет | Устройство для автоматического регулирования напряжения асинхронного генератора |
RU2373630C1 (ru) * | 2008-03-31 | 2009-11-20 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Кубанский государственный аграрный университет | Устройство для регулирования и стабилизации напряжения автономного асинхронного генератора |
-
2011
- 2011-03-16 RU RU2011110023/07A patent/RU2457612C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2142491B (en) * | 1980-09-18 | 1985-07-24 | Draper Lab Charles S | Induction generator system |
RU2145767C1 (ru) * | 1998-11-24 | 2000-02-20 | Кубанский государственный аграрный университет | Устройство для автоматического регулирования напряжения асинхронного генератора |
RU2373630C1 (ru) * | 2008-03-31 | 2009-11-20 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Кубанский государственный аграрный университет | Устройство для регулирования и стабилизации напряжения автономного асинхронного генератора |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2687049C1 (ru) * | 2018-01-10 | 2019-05-07 | Акционерное общество "Электроавтоматика" | Способ управления электроагрегатом с асинхронным генератором |
RU2726949C1 (ru) * | 2019-10-09 | 2020-07-17 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") | Устройство автоматического регулирования и стабилизации напряжения асинхронного генератора |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN106208071B (zh) | 混合式ac及dc分配系统和使用方法 | |
CN109874377B (zh) | 系统和用于运行系统的方法 | |
KR101457569B1 (ko) | 정류 회로 및 그것을 이용한 모터 구동 장치 | |
CN102647097A (zh) | 电源设备 | |
RU2303851C1 (ru) | Статический многоуровневый преобразователь частоты для питания асинхронных и синхронных электродвигателей | |
JP2014087160A (ja) | 電力変換装置 | |
CN102185550B (zh) | 双重单元风力发电并网系统及其控制方法 | |
RU2457612C1 (ru) | Устройство для регулирования и стабилизации напряжения автономного многофункционального асинхронного генератора | |
EP2945246A1 (en) | Voltage adjusting apparatus | |
RU2687049C1 (ru) | Способ управления электроагрегатом с асинхронным генератором | |
CN103326650A (zh) | 一种发电机的自并励励磁系统 | |
Wijaya et al. | Reducing induction motor starting current using magnetic energy recovery switch (MERS) | |
RU115132U1 (ru) | Автономный инверторный преобразователь напряжения | |
CA2894726A1 (en) | System for supplying electrical power to a load and corresponding power supply method | |
Darbali-Zamora et al. | Single phase induction motor alternate start-up and speed control method for renewable energy applications | |
RU2372706C1 (ru) | Устройство для подключения управляемого выпрямителя напряжения к источнику напряжения переменного тока | |
Sharma et al. | An autonomous wind energy conversion system with permanent magnet synchronous generator | |
RU175195U1 (ru) | Электромашинный источник | |
CN106887958B (zh) | 永磁同步电机电动及发电交替运行系统及其调节方法 | |
RU154540U1 (ru) | Система стабилизации выходного напряжения магнитоэлектрического синхронного генератора для автономных объектов | |
RU2306664C1 (ru) | Турбогенераторная установка | |
RU2530532C1 (ru) | Устройство плавного пуска асинхронного двигателя | |
Chatterjee et al. | Performance evaluation of single phase self excited wind generator using three phase machine | |
RU2521613C1 (ru) | Устройство для подключения управляемого выпрямителя напряжения к источнику напряжения переменного тока | |
RU2505918C2 (ru) | Высоковольтный частотно-регулируемый электропривод |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130317 |