Стабилизатор напряжения асинхронных генераторов для автономных источников, ветроэнергетических установок, малых гидроэлектростанций

Устройство относится к электротехнике и может быть использовано для стабилизации напряжения асинхронных генераторов, применяемых в автономных источниках, ветроэнергетических установках, малых гидроэлектростанциях. Новизна технического решения обусловлена тем, что дополнительно введены три дискретных регулятора возбуждения, каждый со схемой управления и электронными ключами в виде оптоэлектронных однофазных реле переменного тока с контролем фазы коммутируемого напряжения через «ноль», например 5П19.10ТМ, а первичные обмотки каждого однофазного трансформатора имеют, как минимум, одну отпайку, причем первые выводы первичных обмоток и первые выводы вторичных обмоток этих трансформаторов соединены с выводами асинхронного генератора, вторые выводы вторичных обмоток соединены с конденсаторами возбуждения, вторые выводы первичных обмоток и их отпайки через электронные ключи соединены с нулевым выводом асинхронного генератора и с нулевым выводом конденсаторов возбуждения, схема управления дискретных регуляторов состоит из последовательно соединенных выпрямителя для измерения амплитуды напряжения сети и контроля перехода синусоиды через ноль, компаратора напряжения и логического компаратора, причем входы оптоэлектронных однофазных реле соединены с выходом выпрямителя и логического компаратора. Технический результат - упрощение схемы управления и повышение качества выходного напряжения. 1 ил.

 

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для регулирования и стабилизации напряжения асинхронных генераторов, применяемых в автономных системах электроснабжения, ветроэнергетических установках (ВЭУ), малых гидроэлектростанциях (миниГЭС).

С очевидным преимуществом (малая стоимость, простота конструкции, надежность и т.д.) асинхронные генераторы (АГ) имеют существенный недостаток, заключающийся в том, что без дополнительных устройств, стабилизирующих напряжение, АГ имеют крутопадающую внешнюю характеристику. Поэтому для регулирования и стабилизации напряжения АГ необходимы дополнительные устройства.

Известно устройство для автоматической стабилизации напряжения автономного асинхронного генератора по а.с. СССР № 469200, 1975 г., состоящее из конденсаторов возбуждения, дополнительных конденсаторов, выпрямительного моста, управляемого электромагнита и его исполнительного органа, управляемого полупроводникового ключа и его исполнительного органа и чувствительного элемента по напряжению.

Недостатком устройства является большая масса конденсаторов возбуждения и низкая надежность работы.

Известно устройство (см. а.с. СССР № 477512, 1975 г.) содержащее батареи конденсаторов, измерительный трансформатор с выпрямителем, ключевые элементы, схему широтно-импульсного управления ключами, два источника постоянного тока и развязывающий усилитель. Устройство имеет недостатки: большая масса и габариты, низкий КПД.

Наиболее близким по техническому решению является устройство для стабилизации напряжения асинхронного генератора (см. патент RU № 2262182, H02 9/46, опубл. 10.10.2005 г. Бюл. № 28). Известное устройство для стабилизации напряжения асинхронного генератора содержит блок трех однофазных повышающих трансформаторов, первичные обмотки которых подключены к конденсатору возбуждения, вторая группа вторичных обмоток подключена к параллельно соединенным дополнительному конденсатору и с встречно-параллельно соединенным тиристорам; входы системы управления устройством соединены с выходом асинхронного генератора и выводами конденсатора возбуждения, а выход - с управляющими входами тиристоров; в состав системы управления входят трансформаторно-выпрямительный блок, формирователь импульсов, генератор пилообразного напряжения, датчик полярности напряжения, логические элементы И, усилители импульсов.

Недостатком устройства является сложность схемы управления, искажение формы выходного напряжения асинхронного генератора, вносимое тиристорами.

Техническим решением поставленной задачи является упрощение схемы управления и повышение качества выходного напряжения.

Поставленная задача достигается тем, что в стабилизатор напряжения асинхронных генераторов для автономных источников, ВЭУ и миниГЭС, содержащий конденсаторы возбуждения, три однофазных трансформатора с первичными и вторичными обмотками, согласно изобретению введены три дискретных регулятора возбуждения, каждый со схемой управления и электронными ключами в виде оптоэлектронных однофазных реле переменного тока с контролем фазы коммутируемого напряжения через «ноль», например 5П19.10ТМ, а первичные обмотки каждого однофазного трансформатора имеют, как минимум, одну отпайку, причем первые выводы первичных обмоток и первые выводы вторичных обмоток этих трансформаторов соединены с выводами асинхронного генератора, вторые выводы вторичных обмоток соединены с конденсаторами возбуждения, вторые выводы первичных обмоток и их отпайки через электронные ключи соединены с нулевым выводом асинхронного генератора и с нулевым выводом конденсаторов возбуждения, схема управления дискретных регуляторов состоит из последовательно соединенных выпрямителя для измерения амплитуды напряжения сети и контроля перехода синусоиды через ноль, компаратора напряжения и логического компаратора, причем входы оптоэлектронных однофазных реле соединены с выходом выпрямителя и логического компаратора.

Новизна технического решения обусловлена тем, что дополнительно введены три дискретных регулятора возбуждения, каждый со схемой управления и электронными ключами в виде оптоэлектронных однофазных реле переменного тока с контролем фазы коммутируемого напряжения через «ноль», например 5П19.10ТМ, а первичные обмотки каждого однофазного трансформатора имеют, как минимум, одну отпайку, причем первые выводы первичных обмоток и первые выводы вторичных обмоток этих трансформаторов соединены с выводами асинхронного генератора, вторые выводы вторичных обмоток соединены с конденсаторами возбуждения, вторые выводы первичных обмоток и их отпайки через электронные ключи соединены с нулевым выводом асинхронного генератора и с нулевым выводом конденсаторов возбуждения, схема управления дискретных регуляторов состоит из последовательно соединенных выпрямителя для измерения амплитуды напряжения сети и контроля перехода синусоиды через ноль, компаратора напряжения и логического компаратора, причем входы оптоэлектронных однофазных реле соединены с выходом выпрямителя и логического компаратора.

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.

Устройство стабилизации напряжения асинхронных генераторов для автономных источников, ВЭУ и миниГЭС содержит (см. чертеж) асинхронный генератор 1 с выводами для подключения нагрузки 2, 3, 4, три однофазных трансформатора 5, 6, 7 (пунктиром показан магнитопровод) с первичными обмотками 8, 9, 10, 11, 12, 13, имеющие отпайки 14, 15, 16 и вторичными обмотками 17, 18, 19, конденсаторы возбуждения 20, 21, 22, три однотипных дискретных регулятора возбуждения 23, 24, 25 с электронными ключами, например оптронными симисторами или тиристорами 26, 27, и последовательно соединенные выпрямитель 28 для измерения амплитуды напряжения сети и контроля перехода синусоиды через ноль, компаратор напряжения 29, логический компаратор 30.

Первые выводы первичных обмоток 8, 10, 12 и первые выводы вторичных обмоток 17, 18, 19 однофазных трансформаторов 5, 6, 7 соединены с выводами для подключения нагрузки 2, 3, 4 асинхронного генератора 1, вторые выводы вторичных обмоток 17, 18, 19 соединены с конденсаторами возбуждения 20, 21, 22, вторые выводы первичных обмоток 9, 11, 13 и отпайки этих обмоток 14, 15, 16 через силовые элементы, например оптронные симисторы 26, 27 однотипных дискретных регуляторов возбуждения 23, 24, 25, соединены с нулевым проводом N асинхронного генератора 1 и конденсаторов возбуждения 20, 21, 22; входы оптронных симисторов 26, 27 соединены с выпрямителем 28 и логическим компаратором 30.

В качестве электронных ключей 26 и 27 (симисторов или тиристоров) применяются оптоэлектронные однофазные реле переменного тока с контролем фазы коммутируемого напряжения через «ноль», например 5П19.10ТМ или аналогичные (см. http://www.proton-impyls.ru).

Устройство стабилизации напряжения асинхронных генераторов для автономных источников, ВЭУ и миниГЭС работает следующим образом.

При вращении ротора асинхронного генератора (АГ) 1 за счет остаточного намагничивания он самовозбуждается от конденсаторов возбуждения 20, 21, 22. Конденсаторы 20-22 выбираются таким образом, чтобы при холостом ходе напряжение на выводах 2, 3, 4 было номинальным. Это напряжение поступает на выпрямитель 28, где выпрямляется и подается на компаратор напряжения 29, сравнивается с эталонным и далее на логический компаратор 30, т.к. оно номинальное, то сигнал управления не подается на оптронные симисторы со схемой управления 26, 27, они закрыты и в первичной обмотке 12, 13 (аналогично и в обмотках 10, 11 и 8, 9) ток отсутствует, вторичные обмотки 17, 18, 19 не оказывают влияние на работу АГ 1.

При подключении нагрузки напряжение на выводах 2, 3, 4 и на выпрямителе 28 снижается. В компараторе 29 оно сравнивается с эталонным напряжением и компаратор 29 подает сигнал на логический компаратор 30, который анализирует величину изменения напряжения и формирует сигнал управления, который подается на оптронные симисторы 27. Симисторы 27 открываются и в первичной обмотке 12, 13 (аналогично и в обмотках 10, 11 и 8, 9) протекает ток. Во вторичной обмотке 19 (аналогично и в обмотках 17 и 18) появляется напряжение, которое суммируется с напряжением АГ, что увеличивает напряжение на конденсаторах возбуждения 20, 21, 22 и, как следствие, их емкостную энергию, которая пропорциональна квадрату напряжения.

При дальнейшем снижении напряжения на зажимах 2, 3, 4 логический компаратор 30 отключает симисторы 27 и подает сигнал на включение симисторов 26. В этом случае еще больше возрастает напряжение на конденсаторах 20, 21, 22. За счет возрастания емкостной энергии напряжение асинхронного генератора 1 стабилизируется.

Переключение симисторов 26 и 27 происходит в момент перехода синусоиды напряжения через ноль, что исключает появления помех в выходном напряжении АГ.

Достоинство устройства заключается в следующем.

1. Силовые элементы 26 и 27 подключаются при переходе коммутирующего напряжения через ноль, поэтому отсутствуют гармонические составляющие тока и напряжения, а также коммутационные перенапряжения и помехи.

2. Диапазон (глубина) регулирования и стабилизации напряжения зависти от соотношения витков вторичной и первичной обмоток и количества отпаек. Чем больше отпаек, тем выше стабильность напряжения.

3. По обмоткам трансформаторов проходит только емкостный ток конденсаторов, поэтому их мощность и мощность регуляторов незначительна.

4. Регулирование напряжения происходит независимо в каждой фазе, что позволяет подключать несимметричную нагрузку.

Стабилизатор напряжения асинхронных генераторов для автономных источников, ветроэнергетических установок, малых гидроэлектростанций, содержащий конденсаторы возбуждения, три однофазных трансформатора с первичными и вторичными обмотками, отличающийся тем, что введены три дискретных регулятора возбуждения каждый со схемой управления и электронными ключами в виде оптоэлектронных однофазных реле переменного тока с контролем фазы коммутируемого напряжения через «ноль», например 5П19.10ТМ, а первичные обмотки каждого однофазного трансформатора имеют, как минимум, одну отпайку, причем первые выводы первичных обмоток и первые выводы вторичных обмоток этих трансформаторов соединены с выводами асинхронного генератора, вторые выводы вторичных обмоток соединены с конденсаторами возбуждения, вторые выводы первичных обмоток и их отпайки через электронные ключи, соединены с нулевым выводом асинхронного генератора и с нулевым выводом конденсаторов возбуждения, схема управления дискретных регуляторов состоит из последовательно соединенных выпрямителя для измерения амплитуды напряжения сети и контроля перехода синусоиды через ноль, компаратора напряжения и логического компаратора, причем входы оптоэлектронных однофазных реле соединены с выходом выпрямителя и логического компаратора.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для регулирования напряжения переменного тока бесконтактных асинхронных генераторов и синхронных генераторов с постоянными магнитами автономных систем электроснабжения.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к стабилизаторам частоты и напряжения автономных бесконтактных генераторов переменного тока, и предназначается для использования в системах электроснабжения для стабилизации трехфазного напряжения источника энергии переменного тока.

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для стабилизации напряжения асинхронных генераторов автономных систем электроснабжения. .

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для питания ручного инструмента в полевых условиях сельскохозяйственного производства. .

Изобретение относится к электротехнике и к электромашиностроению и может быть использовано в асинхронных и синхронных машинах. .

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для регулирования напряжения асинхронных генераторов ветроэнергетических установок, минигидроэлектростанций и автономных систем электроснабжения.

Изобретение относится к области электротехники и электромашиностроения, в частности к устройствам для возбуждения асинхронного генератора, и может быть применено для различных асинхронных машин, используемых для работы в генераторном режиме.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах, предназначенных для стабилизации частоты и напряжения автономных синхронных генераторов.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электросварке. .

Изобретение относится к автономным источникам переменного тока и может быть использовано при проектировании электростанций с асинхронными генераторами. .

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в автономных асинхронных генераторах, применяемых в полевых условиях

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для автоматического регулирования реактивной мощности, поступающей в статор низковольтного асинхронного генератора от конденсаторной батареи для снижения отклонений его напряжения в автономных источниках энергии малой мощности

Изобретение относится к двухфазному асинхронному сварочному генератору и может быть использовано в устройствах для ручной дуговой электросварки

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в асинхронных генераторах, работающих параллельно с сетью или синхронным генератором

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

Изобретение относится к области электротехники, в частности - к асинхронным генераторам с конденсаторным самовозбуждением, и может быть использовано в устройствах ручной дуговой сварки. Технический результат, достигаемый при использовании настоящего изобретения, состоит в увеличении сварочного тока и снижении потерь холостого хода. Указанный технический результат достигается тем, что в пазы трехфазного асинхронного сварочного генератора с короткозамкнутым ротором (1) уложены рабочая обмотка (2) и обмотка возбуждения (3). К началу рабочей обмотки (2) подключены конец обмотки возбуждения (3) и выпрямитель (6) с электродом (7). К началу обмотки возбуждения (3) присоединены конденсаторы возбуждения (4). К концу обмотки рабочей (2) подключены компаундирующие конденсаторы (5), соединенные в треугольник. Возможность возникновения перенапряжений обусловлена электрической связью между двумя обмотками статора. При возникновении аварийных перенапряжений срабатывает устройство защиты от перенапряжений (8), подключенное к выходу выпрямителя (6) и воздействующее на коммутирующее устройство (9), которое отключает конденсаторы возбуждения (4) от обмотки возбуждения (3). 2 ил.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к электрическим генераторам с конденсаторным самовозбуждением, и может быть использовано в устройствах ручной дуговой электросварки. Технический результат, достигаемый настоящим изобретением, состоит в увеличении сварочного тока и снижении магнитных потерь при работе под нагрузкой. Указанный технический результат достигают тем, что в пазы статора трехфазного асинхронного сварочного генератора уложены обмотка возбуждения (1), рабочие обмотки (2) и (3). К обмотке возбуждения (1) подключены конденсаторы возбуждения (4), к рабочей обмотке (2) подключены компаундирующие конденсаторы (5) и первый выпрямитель (6), к рабочей обмотке (3) подключены второй выпрямитель (7) и регулируемая индуктивность (8). Выходы выпрямителей (6) и (7) соединены параллельно и подключены к сварочному электроду (9). Ротор (10) генератора выполнен короткозамкнутым. 2 ил.

Изобретение относится к питанию электрического оборудования двигателя летательного аппарата. Технический результат заключается в повышении надежности и упрощении конструкции цепи электропитания, а также снижении ее массы и стоимости. Цепь электропитания для подачи электрической энергии в летательном аппарате содержит генератор электропитания, выполненный с возможностью приведения во вращение посредством двигателя летательного аппарата, для питания силового электрического оборудования двигателя летательного аппарата. При этом генератор электропитания содержит асинхронную машину, соединенную с устройством возбуждения. Асинхронная машина включает в себя ротор, выполненный с возможностью приведения во вращение посредством двигателя, и статор, соединенный с упомянутым электрическим оборудованием. Устройство возбуждения выполнено с возможностью вызывать протекание реактивного тока в упомянутом статоре. 2 н. и 1 з. п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в вентильных асинхронных генераторах для автономных электростанций. Технический результат состоит в расширении области применения. Вентильный асинхронный генератор содержит двухполюсную обмотку статора и конденсаторы возбуждения, два управляемых выпрямителя с выходами постоянного тока, однополюсный и двухполюсный выключатель. Обмотка статора выполнена из четырех катушечных групп. Конец первой катушечной группы обмотки соединен с началом второй катушечной группы, конец второй катушечной группы - с началом третьей катушечной группы, конец третьей катушечной группы - с началом четвертой катушечной группы, конец четвертой катушечной группы - с началом первой катушечной группы. С первого по четвертый силовые выводы от начал катушечных групп обмотки выполнены с подключением к поперечно диаметрально расположенным парам этих силовых выводов двух конденсаторов возбуждения и первого управляемого выпрямителя с первым выходом постоянного тока, второго управляемого выпрямителя со вторым выходом постоянного тока с возможностью объединения выходов постоянного тока параллельно друг другу посредством двухполюсного выключателя или объединения этих выходов постоянного тока последовательно посредством однополюсного выключателя. 2 ил.

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для регулирования и стабилизации напряжения асинхронных генераторов, применяемых в автономных системах электроснабжения, ветроэнергетических установках, малых гидроэлектростанциях

Наверх