Рациональная структура генерирующей части формируемых источников аварийного электроснабжения

Рисунок 1 - Структура формированного источника электропитания

- управление емкостным током возбудительного однофазного устройства должно осуществляться в режиме, отвечающему простейшему закону частотного управления (здесь - постоянная, равная ).

На сегодняшний день существует достаточно большое число вариантов схемных решений устройств управления емкостным током в контексте создания автономных генераторных установок с асинхронными машинами. Их особенность заключается в том, что регулируемый емкостной источник связан как с генераторной установкой, так и с потребителями. Это существенно снижает эффективность регулирования ёмкостного тока, что легко объяснимо, если проанализировать параллельное включение комплексных сопротивлений асинхронного генератора и нагрузки. Снижение эффективности этих устройств приводит к существенному росту их стоимости. Поэтому схема включения асинхронного генератора может быть принята упрощённой, отличной от классической с трёхфазным регулятором ёмкостного тока.

В качестве одного из вариантов предлагается разделение конденсаторов возбуждения и нагрузки, что может быть осуществлено двумя способами.

Рисунок 2 - Схема реализации ФИЭ с выпрямительным мостом

Первый из них (рис.2) осуществляется путём установки на зажимы генератора диодного моста, на входе которого реактивная мощность определяется только мощностью, обусловленной коммутационными процессами вентилей мостового выпрямителя [3]. Питание нагрузки при этом осуществляется по двум цепям: часть - по цепи постоянного тока, а часть - традиционно, по цепи переменного тока. При использовании в качестве потребителей постоянного тока автономных инверторов напряжения (АИН) возникает очевидное преимущество.

АИН как элемент преобразователя частоты позволяет по существу решить задачу электропитания переменным током целого ряда устройств: электроприводов насосов, вентиляторов, бытовых приборов и т.д.

Однако, комплексное решение этой задачи потребует детализации некоторых вопросов:

- исследование коммутационных процессов диодного моста при питании от АГ с ёмкостным входным фильтром;

- анализ вариантов организации наиболее распространённых нагрузок разных типов.

Заслуживает внимания и второй вариант генерирующей установки с разделёнными статорными обмотками (рис.3).

Рисунок 3 - Вариант схемы АГ с разделёнными
обмотками

Одна из фаз асинхронного генератора (в данном случае фаза А) последовательно включается с ёмкостью С и тиристорным (транзисторным) регулятором. Система управления позволяет регулировать ток возбуждения в зависимости от тока, напряжения нагрузки или по другим признакам. Особенность работы такого варианта состоит в том, что обмоткой возбуждения создаётся пульсирующее поле, которое можно представить в

форме двух вращающихся в разные стороны полей. По этой причине возможно существование двух резонансных частот, обеспечивающие генерирование энергии при двух фиксированных частотах вращения вала генератора.

Решение задач создания генераторной установки с отделённым возбуждающим устройством связано с исследованием следующих вопросов:

- математического описания процессов преобразования мощности с учётом двух или более резонансных частот;

- определения нагрузочной способности генератора формируемого источника с отделённым возбуждающим устройством;

- исследование пусковых режимов электродвигателей различных потребителей при питании от источника с отделённым возбудителем.

Здесь следует также отметить одно общее обстоятельство, характерное для реализации любого варианта генерирующей установки с асинхронным генератором - это разработка вопросов допустимой нагрузочной способности генератора.

Причина этого кроется в следующем: так как в процессе работы асинхронного генератора предполагается существенное насыщение стали, то основным проблемным вопросом является существенное увеличение потерь в стали в результате её насыщения.

Характерно то, что при таком режиме фактически непригодной для анализа процессов насыщения стали является существующая схема замещения асинхронной машины (с эквивалентным сопротивлением потерь в стали, последовательно включённым с сопротивлением взаимоиндукции). Выполненный предварительный анализ показывает, что в режиме насыщения потери в стали пропорциональны квадрату производной э.д.с машины (квадрату производной потока в зазоре электрической машины), а не квадрату тока намагничивания. При таком подходе к математическому описанию можно объяснить факт многократного увеличения потерь в стали при её существенном насыщении [4, 5].