Аннотация
Статья посвящена разработке и исследованию оригинальной системы возбуждения синхронных генераторов (СГ), работающих в составе автономных дизельных и бензиновых генераторных установок (ДГУ и БГУ) малой мощности. Проведен обзор и анализ существующих статических систем возбуждения, в ходе которого поставлены требования к силовой части и системе автоматического регулирования возбуждения (АРВ) проектируемого устройства. Наиболее рациональным и обоснованным при этом оказалось применение не стандартного тиристорного возбудителя, а транзисторного регулятора напряжения (ТРН), получающего питание от нерегулируемого диодного выпрямителя. Для управления ТРН и регулирования напряжения статора предложено использовать аналоговый ШИМ-контроллер с внутренним операционным усилителем. В статье подробно описан принцип построения данной системы возбуждения, приведены функциональные и структурные схемы, поясняющие особенности её работы. Разработана принципиальная электрическая схема возбудителя, в которой ТРН выполнен на мощных MOSFET-транзисторах, включенных по двухтактной схеме, а создание ШИМ и регулирование напряжения статора возложено на специализированный ШИМ-контроллер типа TL494. Изготовлен экспериментальный образец устройства, предназначенный для питания обмотки возбуждения и регулирования напряжения статора СГ с номинальным током возбуждения до 50 А. Проведены лабораторные и производственные испытания разработанной системы возбуждения СГ, которые подтвердили высокую эффективность принятого технического решения – максимальная просадка напряжения статора при номинальном токе нагрузки генератора не превышает 5 %, а динамические характеристики системы близки к оптимальным. Предложены направления для дальнейших исследований и разработок в области маломощных систем возбуждения СГ с ТРН.
Ключевые слова
системы возбуждения, автоматическое регулирование возбуждения, автономные электростанции, синхронный генератор, транзисторный регулятор напряжения, широтно-импульсная модуляция, MOSFET-транзистор
1. Фортов В.Е., Попель О.С. Состояние развития возобновляемых источников энергии в мире и в России // Теплоэнергетика. 2014. № 6. С. 4-13. doi: 10.1134/S0040363614060022
2. Суслов К.В. Развитие систем электроснабжения изолированных территорий России с использованием возобновляемых источников энергии // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2017. Т. 21. № 5(124). С. 131-142. doi: 10.21285/1814-3520-2017-5-131-142
3. Анализ факторов, сдерживающих развитие возобновляемых источников энергии в России / Я.Ю. Малькова, Р.А. Уфа, И.А. Разживин, А.В. Киевец // Энергия единой сети. 2019. № 1(43). С. 49-56.
4. Хватов О.С., Дарьенков А.Б., Самоявчев И.С. Электростанции автономных объектов на базе дизель-генераторных установок переменной частоты вращения // Актуальные проблемы электроэнергетики: сборник статей Всероссийской научно-технической конференции. Нижний Новгород: НГТУ им. Р.Е. Алексеева, 2015. С. 62-68.
5. Хватов О.С., Кобяков Д.С. Повышение эффективности дизель-генераторной электростанции // Электротехника. 2020. № 12. С. 25-31.
6. ГОСТ 32144-2013. Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения. М.: Стандартинформ, 2014. 19 с.
7. ГОСТ Р 53987-2010. Электроагрегаты генераторные переменного тока с приводом от двигателя внутреннего сгорания. Применение, технические характеристики и параметры. М.: Стандартинформ, 2012. 20 с.
8. ГОСТ 21558-2018. Системы возбуждения турбогенераторов, гидрогенераторов и синхронных компенсаторов. Общие технические условия. М.: Стандартинформ, 2019. 26 с.
9. ГОСТ 20375-2014. Установки электрогенераторные с двигателями внутреннего сгорания. Термины и определения. М.: Стандартинформ, 2015. 19 с.
10. Илюшин П.В., Перевалов К.В. О системах автоматического регулирования возбуждения генерирующих установок объектов распределенной генерации // Релейная защита и автоматизация. 2016. № 4(25). С. 23-27.
11. Моделирование процессов в судовом синхронном генераторе с системой компаундирования / Н.Ф. Джагаров, М.Б. Бонев, Ж.Г. Гроздев, Т.П. Лазаров, Ю.В. Джагарова // Электротехнические системы и комплексы. 2015. №3(28). С. 30-36.
12. Switch Mode Pulse Width Modulation Control Circuit TL494 (datasheet). URL: https://www.ti.com/lit/gpn/tl494 (дата обращения 25.09.2023).
Разработка системы возбуждения автономного синхронного генератора малой мощности / Г.П. Корнилов, О.В. Газизова, А.А. Бочкарев, Д.М. Шарафутдинов, А.А. Мороз // Электротехнические системы и комплексы. 2023. № 4(61). С. 46-52. https://doi.org/10.18503/2311-8318-2023-4(61)-46-52