ПРИМЕНЕНИЕ ДВУХСКОРОСТНОГО (ДВУХОБМОТОЧНОГО) АСИНХРОННОГО ГЕНЕРАТОРА ДЛЯ ВЕТРОЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИ

ПРИМЕНЕНИЕ ДВУХСКОРОСТНОГО (ДВУХОБМОТОЧНОГО) АСИНХРОННОГО ГЕНЕРАТОРА ДЛЯ ВЕТРОЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИ

Мамедов Ниджат Сабахаддин

старший лаборант, Азербайджанский Государственный Нефти и Промышленности,

Азербайджан, г. Баку

APPLICATION OF A TWO-SPEED (TWO-WINDING) ASYNCHRONOUS GENERATOR FOR A WIND ELECTRIC INSTALLATION

Nijat Mammadov

Senior laboratory, Azerbaijan State Oil and Industry Universitety,

Azerbaijan, Baku

АННОТАЦИЯ

Целью работы является использование двухскоростного асинхронного генератора для ветроэлектрической установки. В статье рассмотрены сравнения конструкций двухобмоточного (двухскоростного) генератора с двумя зависимыми обмотками и с двумя независимыми обмотками. В статье также рассмотрены преимущества и недостатки ДАГ, применяемый для ветроэлектрической установки. Благодаря всем рассмотренным преимуществам применение этого генератора способствует увеличению производительности электроэнергии при очень низких скоростях ветра.

ABSTRACT

The aim of the work is to use a two-speed asynchronous generator for a wind electric installation. The article compares the designs of a two-winding (two-speed) generator with two dependent windings and two independent windings. The article also discusses the advantages and disadvantages TSAG, of used for wind electric installation. Thanks to all the advantages discussed above, the use of this generator contributes to an increase in power productivity at very low wind speeds.

Ключевые слова: ВЭУ, двухскоростной асинхронный генератор, скорость вращения, ступенчатое регулирование.

Keywords: WEI, two-speed asynchronous generator, rotation speed, step regulation.

Использование ветряной энергии в последнее время находит наибольшее распространение. Местное размещение ВЭУ, простота монтажа механизма и применения являются наглядными достоинствами относительно обычных источников энергии. Ветроэлектрическая установка (ВЭУ) или ветрогенератор – это установка, которая преобразовывает кинетическую энергию ветрового потока в механическую энергию вращения ротора с дальнейшим преобразованием в электрическую энергию (рис.1). Ветрогенераторы (или ветроэлектрические установки – ВЭУ) относят к возобновляемым источникам энергии. От традиционных источников, которые вырабатывают электрическую энергию, их отличает отсутствие сырья и отходов, они могут действовать в широких диапазонах условий окружающего среды: 100 % влажности и температуре от –40 до +85 °C [1].

Единственным требованием является высокий уровень ветра. Ветроэлектрические установки способны преобразовывать высокие напряжения и токи. В связи этим электрические компоненты должны выдерживать перенапряжения и быть невосприимчивым к электромагнитным помехам, которые излучаются генератором и сетевым коммутатором. Чтобы ветроэлектрические установки остались работо­спо­соб­ны­ми и безопасными, должно вестись постоянный мониторинг электрических параметров (тока, напряжения).

Рисунок 1. Общий вид ветроэлектрических установок

Разработка различных видов генераторов для ветроэлектрической установки в настоящее время играет очень большую роль. Наиболее часто для этого применятся асинхронный генератор, т.к. он очень надежен и имеет малую стоимость. Чтобы обеспечить работу ветро­элек­три­ческой установки при низких скоростях ветра в настоящее время широко применяются двухскоростные асинхронные генераторы. Потому, что приме­нение этих генераторов позволяет повысить производительность при очень низких скоростях. Поэтому разработка этого генератора для ветроэлек­тричес­кой установки является актуальной темой.

Двухскоростной асинхронный генератор – это асинхронный генератор, который работает в двух режимах частоты вращения. Ступенчатая регулировка обеспечивается последовательно-параллельным переключением обмоток статора. В отличие от стандартных асинхронных машин, эти машины имеют дополнительные обозначения скорости вращения. Например, 4/2 (1500/3000 об/мин), 6/4 (1000/1500 об/мин), 8/4 (750/1500 об/мин), 8/6 (750/1000 об/мин), 12/6 (500/1000 об/мин). При такой конструкции двухскоростного генератора, габаритные и присоединительные размеры идентичны стандартным электрическим моторам. Эти генераторы используются для приводов редукторов, мотор-редукторов, вентиляторов и других установок, которые требуют изменение скоростного режима. Основным из этих установок является ветроэлектрическая установка [2].

По устройству и назначению двухскоростные машины делятся по:

1) Количеству фаз – однофазные, трехфазные

2) Области применения – общепромышленные, крановые, взрывозащищенные

3) Исполнению корпуса – на лапах, комбинированные, с одним или двумя валами.

Конструктивно двухскоростные машины различаются от стандартных тем, что у них особая конструкция статора, ротор же обычно короткозамкнутый. Наиболее распространёнными типами конструкции двухобмоточных машин являются виды с двумя зависимыми обмотками и с двумя независимыми обмотками. Устройство двухскоростных машин с двумя зависимыми обмотками может различаться благодаря соотношению числа полюсов – 1:2, 3:2, 4:3. Когда имеется соотношение частоты вращения 1:2, применяется одна полюснопереключаемая обмотка статора по схеме Даландера. При соотношениях 3:2, 4:3 применяется одна полюснопереключаемая обмотка по методу амплитудно-фазной модуляции. При применении зависимых обмоток двухскоростные машины выпускаются в стандартных размерах, независимые имеют немного большие размеры.  Принцип действия этих машин заключается в переключении схем подключения обмотки статора, в результате чего изменяется число полюсов. В остальном принцип работы двухскоростных моторов не отличается от односкоростных.

Как ранее утверждали, для увеличения эффективности применения ветра начали применять ступенчатое регулирование скорости. Для того в статоре генератора размещаются две обмотки с разным числом пар полюсов. При низшей скорости ветра, для того чтобы сохранить оптимальную быстроходность используется низкая скорость вращения ветроколесо и в генератор включается обмотка с наибольшим количеством пар полюсов. При повышении скорости ветра выше определенных предел, происходит переключение на наименьшее значение числа пар полюсов и допускается повышение скорости вращения.

Двухскоростные ветроэлектрические установки получили широкое распространение, поэтому их схема достаточно проще, чем схемы с преобразователями. Применение двухскоростного асинхронного генератора позволяет увеличить выработку электрической энергии при низких скоростях ветра от 3,5 до 5 м/с. Рассмотрим преимущества двухскоростного генератора применяемый для ВЭУ.

Преимущества:

1) Невысокий уровень шума 

2) Минимальная вибрация

3) Высокая производительность

4) Высокий пусковой момент

5) Простота и надежность конструкции

6) Возможность работы при двух скоростях

Так как скорость вращения зависит от ветра, ее необходимо регулировать. Ступенчатое регулирование скорости вращения является важным для ветроэлектрических установок. Поэтому в настоящее время в ветроэлектрических установках широко применяются двухскоростные асинхронные генераторы [3].

Список литературы:

1. Григораш О.В., Степура Ю. П., Сулейманов Р. А. Возобновляемые источники электроэнергии. – Краснодар, 2012. – 272 с.
2. Абдулкадыров А.И., Османов С.Д., Алиев Н.А., Алиева Г.А. «О компенсации реактивной мощности ветроэлектрической станции». Х Международная научно-практическая конференция (Полный доклад), Россия, 2015, № 8.
3. Канов Л.Н. Математическое моделирование ветроэлектрической установки с асинхронным генератором // Электроэнергетика и электромеханика. – 2012. – №5. – С.71-74.