Vlastnosti použití asynchronních generátorů jako ventilových zdrojů proudu pro alternativní zdroje energie | Článek v časopise Mladý vědec

Svechnikov, V. V. Vlastnosti použití asynchronních generátorů jako zdroje ventilového proudu pro alternativní zdroje energie / V. V. Svechnikov, L. K. Abenova, A. A. Turetaeva. — Text: přímý // Mladý vědec. — 2015. — č. 1.1 (81.1). — S. 26-28. — URL: https://moluch.ru/archive/81/14870/ (datum přístupu: 14.02.2025).

V souvislosti s globálním oteplováním a stále se zvyšující spotřebou elektrické energie a také s celosvětovou ekonomickou krizí je lidstvo postaveno před otázku přechodu na alternativní zdroje energie, tzn. sluneční energie: větrná a zářivá energie. Pouze v tomto případě bude možné stabilizovat průměrnou teplotu Země a vyhnout se ekologickým inventurám.

Jak bylo uvedeno výše, intenzita sluneční a větrné energie se dramaticky mění v průběhu dne a roku v závislosti na povětrnostních podmínkách, což vyžaduje další technická řešení pro skladování energie.

Charakteristickým rysem netradičních zdrojů energie je přeměna sluneční energie na stejnosměrnou elektřinu a také velké kolísání hodnoty proudu v závislosti na teplotě Slunce.

Jak ukazují světové zkušenosti s provozem větrných turbín, použití ventilového asynchronního generátoru je slibné.

Průběh napětí generátoru zůstává téměř sinusový i při značném zatížení, což neomezuje využití výkonu zdroje. Kondenzátory obsažené v jeho obvodu plní dvojí roli: vytvářejí nejen jalový výkon, ale také výrazně zlepšují proces přepínání ventilů, tzn. dojíždějí. V současné době jsou nejpoužívanější usměrňovače třífázového proudu zapojené podle obvodu můstku A.N. Larionova (obr. 1).

Můstkové diody tvoří skupiny katodových (1,3,5) a anodových (2,4,6) ventilů. Každý z nich vede proud po třetinu periody a dvě třetiny periody je pod působením zpětného síťového napětí (1).

Tento můstkový obvod se vyznačuje střídáním tří a dvou ventilových režimů. Pořadí spínání diod je stanoveno pomocí vlnového diagramu fázových napětí, jejichž okamžité hodnoty se rovnají:

U_B=U_mcos (t-);

U_C=U_mcos (t+); kde m je počet fází generátoru.

Z Obr. 1 vidíme, že počet cyklů obvodu usměrňovače je 6. V klidovém stavu je napětí na výstupu můstku znázorněno obálkou lineárních napěťových křivek.

Průměrná hodnota usměrněného napětí v klidovém režimu se určí ze vztahu [3].

Napětí na výstupu můstku je nesinusová periodická funkce času. Může být reprezentován jako:

kde první člen představuje průměrnou hodnotu usměrněného napětí (1). Přes U_K ve vztahu (2) je uvedena amplituda k-té harmonické, která má podle rozšíření ve Fourierově řadě pro sudou funkci tvar:

Periodicita funkce U je rovna π/m a frekvence opakování pulsace je _n= 2 m.

S ohledem na přijaté zápisy přepíšeme výraz (3) takto:

a vyřešíme to, budeme mít:

. (5) Pulzační koeficient na výstupu usměrňovače pro k-tou harmonickou se zjistí ze vztahu:

odkud pro usměrňovací zařízení při m=3, třífázový asynchronní generátor, dostaneme:

o první harmonickou (k=1) – K_P1= 0,057;

o druhou harmonickou (k=2) – K_P2= 0,014;

o třetí harmonickou (k=3) – K_P3= 0,006 atd.

Vezmeme-li v úvahu konstrukční vlastnosti asynchronního stroje a jeho parametry vzhledem k synchronnímu, stejně jako provedené experimentální studie, můžeme vyvodit závěr.

Nejperspektivnějším elektrickým strojním zdrojem stejnosměrného proudu je asynchronní ventilový generátor s rotorem nakrátko, jehož kladnými vlastnostmi ve srovnání se synchronním generátorem obecné konstrukce jsou: bezkontaktnost, vysoká kvalita usměrněného napětí, lepší využití výkonu a účinnost.

Experimentální studie ukázaly, že účinnost asynchronní jsou vyšší než synchronní minimálně o 10 %, při generování velkých kapacit to vede k výrazným finančním úsporám.

1. Svechnikov V.V., Ibraev Sh.Sh., Erkebaeva S.K., Aimakhanova A.A. Aplikace leteckých technologií ve vývoji alternativních zdrojů energie // Věda a vzdělávání XXI století. – Kyzylorda, 2014. — Svazek 2.

2. Svechnikov V.V., Dikhanbaeva G.A., Pirova G.K. Analýza přechodných procesů asynchronně-synchronního generátoru při odpojení zátěže // Bulletin Univerzity Bolashak. – 2014. — №2.