Вгу с асинхронизированным синхронным валогенератором

В последние годы находят применение ВГУ на базе асинхронизированных синхронных машин (АСМ). Асинхронизированная синхронная машина, или машина двойного литания, представляет собой асинхронную машину с фазным ротором, которая имеет симметричную двух- или трехфазную обмотку возбуждения, располагающуюся на роторе. Обмотка возбуждения АСМ получает питание от источника переменного тока.

Частота электроэнергии, вырабатываемой асинхронизированным ВГ, определяется следующим образом:

,

где w_ВГ – угловая частота напряжения ВГ;

w_Р - угловая частота вращения ротора ВГ;

w_В - угловая частота напряжения в обмотке возбуждения ВГ.

Подержание постоянства частоты вырабатываемой электроэнергии в асинхронизированном ВГ осуществляется путем изменения частоты тока в обмотке возбуждения.

В установившемся режиме по обмотке возбуждения ВГ токи с частотой скольжения, равной разности между синхронной частотой вращения (w_с.) и частотой вращения ротора (). В результате статор ВГ будет пронизывать магнитный поток с постоянной синхронной частотой вращения.

Мощность, снимаемая со статорной обмотки ВГ определяется по формуле

,

где М – момент на валу ВГ;

w_с – угловая частота магнитного потока;

Р_Р – мощность на валу ВГ;

Р_в – мощность в цепи возбуждения АСМ.

Из приведенного ранее выражения можно получить наглядное энергетическое соотношение, позволяющее связать мощность в цепи возбуждения со скольжением (s) и мощностью ВГ:

.

Таким образом, мощность в цепи возбуждения асинхронизированных ВГ пропорциональна скольжению и, следовательно, увеличивается с уменьшением частоты вращения ВГ,

Внешние характеристики асинхронизированного ВГ значительно жестче, чем синхронного генератора, и при скольжении, близком к единице, приближаются к характеристикам трансформатора. Это происходит вследствие того, что обмотка возбуждения асинхронизированного ВГ создает поток, компенсирующий размагничивающее действие реакции якоря.

При номинальной частоте вращения асинхронизированный ВГ работает как синхронная машина с питанием обмотки возбуждения постоянным током. Однако частота вращения ГД может отличаться от номинальной частоты вращения ВГ.

В кратковременных динамических режимах возможно расширение эксплуатационных частот вращения ВГ, причем магнитное поле ротора асинхронизированного ВГ должно вращаться согласно с валом ГД, когда частота вращения вала меньше синхронной (w_в < w_с), и встречно – в противоположном случае (w_в > w_с). При вращении вала ГД с синхронной частотой s = 0) магнитное поле должно оставаться неподвижным относительно ротора,

Структурная схема ВГУ данного типа представлена на рис. 50.5.

Рис. 50.5. ВГУ на базе асинхронизированного валогенератора:

1 – ГД; 2 – ВФШ: 3 - редуктор; 4 - асинхронизированный ВГ;

5 - полупроводниковый преобразователь; 6 – ГРЩ

Применение асинхронизированных ВГ позволяет уменьшить мощность используемых полупроводниковых преобразователей и повысить качество вырабатываемой электроэнергии.

Поддержание постоянства напряжения в сети осуществляется за счет изменения величины тока в обмотке возбуждения ВГ, а поддержание постоянства частоты – за счет регулирования частоты тока возбуждения ВГ.

Помимо автономной работы в данных ВГУ возможен режим длительной параллельной работы с ДГ и двигательный режим работы ВГ.

При работе в двигательном режиме асинхронизированный ВГ потребляет активную мощность, вырабатываемую ДГ. При этом ВГ может не потреблять из сети реактивную мощность и даже генерировать ее в сеть, разгружая ДГ по реактивному току.