АВТОНОМНАЯ ГЕНЕРАТОРНАЯ УСТАНОВКА НА БАЗЕ АСИНХРОННОЙ МАШИНЫ С КОРОТКОЗАМКНУТЫМ РОТОРОМ
AUTONOMOUS GENERATOR PLANT ON BASIS OF ASYNCHRONOUS MACHINE WITH SQUIRREL-CAGE ROTOR

Изобретение относится к области электротехники и предназначено для преобразования механической энергии в электрическую с частотой выходного напряжения, не зависящей от скорости вращения генератора, может быть использовано в электроэнергетической отрасли.
Известен АГ с самовозбуждением, содержащий ротор с короткозамкнутой обмоткой и расположенный через рабочий зазор статор, выполненный в виде сердечника с Z зубцами с размещенной в пазах обмоткой статора, к которой подключена нагрузка, а также конденсаторы возбуждения [Вольдек А.И. Электрические машины. Л.: Энергия, 1974, с. 590-592].
Недостатком данного технического решения, препятствующим достижению указанного технического результата при использовании известного устройства являются массогабаритные показатели конденсаторной батареи, так же существенным недостатком данного решения является то, что при режиме короткого замыкания в цепи нагрузки он теряет возбуждение и прекращает процесс генерации.
Известно устройство, имеющее асинхронный генератор (АГ) с короткозамкнутым или фазным ротором и статор с двумя обмотками, одна из которых рабочая, а другая - обмотка возбуждения. Обмотка возбуждения соединена с электрическими конденсаторами, параллельно которым подключены рабочие обмотки дроссельных магнитных усилителей. Обмотки возбуждения и рабочая уложены отдельно друг от друга (см. патент RU 2392098 С1, опубл. 20.06.10).
Это техническое решение взято в качестве прототипа. Недостатком данного технического решения является опять же использование конденсаторного возбуждения. Присутствуют реактивные элементы, как конденсаторы, так и обмотки магнитных усилителей.
Задачей предлагаемого изобретения является создание автономной генераторной установки.
Технический результат, который может быть получен при реализации технического решения, заключается в преобразовании механической энергии в электрическую, с частотой выходного напряжения, не зависящей от частоты вращения генератора.
Технический результат достигается тем, что автономная генераторная установка содержит асинхронный генератор, две независимые группы обмоток на статоре, одна из которых рабочая обмотка, фазные концы которой соединены с сетью, а другая - обмотка возбуждения
Особенностью является то, что генераторная установка снабжена инвертором, к выходу которого подключены фазные концы обмотки возбуждения, к одному из входов инвертора подключен аккумулятор резервного питания и выход зарядного устройства, вход которого подключен к питающей сети; на валу асинхронного генератора установлен датчик скорости, который подключен к другому входу инвертора, свободный вход инвертора соединен с питающей сетью.
Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором показана функциональная схема устройства преобразования механической энергии в электрическую, с частотой выходного напряжения, не зависящей от скорости вращения генератора.
Устройство содержит асинхронный генератор 1, который содержит две независимые группы обмоток 2 и 3 на статоре. Рабочая группа обмоток 2 (РО) соединена в звезду, фазные концы которой соединены с сетью. Обмотка 3 возбуждения (ОВ) также соединена в звезду, фазные концы обмоток 3 возбуждения подключены к выходу инвертора 4. К входу 1вх инвертора 4 подключен аккумулятор 5 резервного питания (АРП) и выход зарядного устройства (ЗУ) 6, вход которого подключен к питающей сети. На валу асинхронного генератора 1 установлен датчик 7 скорости (ДС), который подключен ко входу 2вх инвертора 4. Вход 3вх инвертора 4 соединен с питающей сетью.
Принцип работы устройства схож с принципом работы асинхронного тахогенератора: инвертор 4 подает напряжение на обмотку возбуждения 3, возникает пульсирующий магнитный поток, амплитуда этого потока зависит от приложенного к обмотке напряжения. При вращении ротора в генераторе будет наводиться э.д.с. вращения вследствие пересечения линий магнитного потока. Величина этой э.д.с. будет пропорциональна магнитному потоку и скорости вращения, а частота равна частоте тока в обмотке возбуждения [Л.М. Пиотровский Электрический машины. Л.: Энергия с. 372-374]. Питание инвертора осуществляется от аккумулятора 5 резервного питания, который подключен к зарядному устройству 6, который подсоединен к питающей сети. Один из входов инвертора 4 подключен к сети, для согласования выходной частоты инвертора с частотой сетевого напряжения. Для стабилизации амплитуды выходного напряжения генератора используется сигнал обратной связи с датчика 7 скорости, поступающий на второй вход инвертора 4. При достижении скорости вращении генератора определенного значения, инвертор 4 начинает подавать напряжение с определенной частотой и амплитудой, обеспечивающее требуемое выходное напряжение на обмотку возбуждения 3.