Entwurf von ein- und dreiphasigen Benzingeneratorsätzen

Derzeit ist es üblich, dass Instrumente und Geräte in unserer militärischen Ausrüstung eine Kombination aus Einphasen- und Dreiphasenstrom verwenden. Herkömmliche einphasige oder dreiphasige Wechselstromgeneratoren können die Anforderungen nicht gut erfüllen, und ein einzelner Kameragenerator kann keine dreiphasigen Geräte mit Strom versorgen. Die einphasige Ladekapazität von Dreiphaseneinheiten ist schlecht, und bei starker einseitiger Belastung der Dreiphasenleistung ist auch die Dreiphasenspannung extrem unausgeglichen, was die sichere Nutzung von elektrischen Geräten und Generatoren ernsthaft gefährdet. Um den besonderen Anforderungen des Militärs gerecht zu werden, haben wir einphasige und dreiphasige Benzingeneratoren mit Benzingeneratorsätzen entwickelt, die die Anforderungen der gemischten Nutzung von ein- und dreiphasigem Strom im Militär erfüllen und die Unwucht der Dreiphasenspannung minimieren, sodass alle Elektrogeräte sicher und zuverlässig genutzt werden können. Nachfolgend finden Sie eine Einführung in die Auslegung verschiedener Leistungsindikatoren für die 8-kW-Ein- und Dreiphasengeneratorsätze, die die technische Bewertung bestanden haben.

Das Arbeitsprinzip basiert auf den speziellen Anforderungen von ein- und dreiphasigen AC-Synchronmaschinen. Wir verwenden eine leistungsstarke und strukturell einfache Reaktanz-Nebenschlusserregungsmethode, wie im elektrischen Schaltplan dargestellt.

Schaltplan für einphasige und dreiphasige Wechselstrom-Synchrongeneratoren. Der Generatorstator ist mit einer Hauptwicklung und einer Hilfswicklung ausgestattet. Die Hauptwicklung liefert dreiphasige Wechselstromenergie und einphasige Wechselstromenergie. Das Ende jeder Phasenwicklung ist mit dem Mittelabgriff M des dreiphasigen Parallelreaktors verbunden, und das Kopfende ist der Ausgang. Das Kopfende der Hilfswicklung ist mit einem Ende d jeder Phase des Reaktors verbunden, und das Schwanzende ist mit der dreiphasigen Gleichrichterbrücke verbunden. Das andere Ende d2 jeder Phasenwicklung des Reaktors ist als Mittelpunkt verbunden und synchronisiert nach außen. Wenn die Drehzahl den Nennwert erreicht, wird aufgrund des Restmagnetismus im Rotor eine Spannung in der Hilfswicklung induziert, und ein Erregerstrom von 4 (Spannungskomponente) wird der Rotorerregungswicklung zugeführt, um den magnetischen Fluss zu verstärken. Dies setzt sich fort. Der Motor kann sich selbst erregen und schnell eine Leerlaufspannung aufbauen. Bei Belastung wird durch die Stromumleitung des Reaktors ein Teil des Stroms zum Erregerstrom // i (Stromkomponente) umgeleitet, der zur Erregungswicklung fließt und die Entmagnetisierungs- und Spannungsabfalleffekte der Generatorlast kompensiert, sodass sich der Rotorerregungsstrom automatisch mit der Laständerung anpasst und so eine konstante Klemmenspannung erzielt wird.

Die Auslegung ein- und dreiphasiger AC-Synchronmaschinen ist dieselbe wie bei flexiblen AC-Synchronmaschinen, jedoch ist auf die Koordination von ein- und dreiphasigen Parametern sowie auf die Ausgewogenheit der Leistungsindikatoren zu achten. Daher sind folgende Punkte zu beachten.

Da dieser Motor hauptsächlich in Verbindung mit einem Schutz verwendet wird, gibt es strenge Anforderungen an sein Volumen, Gewicht und andere Indikatoren. Daher muss das Statorwicklungsdesign des Motors in einem begrenzten Raum vernünftig angeordnet werden, um die Motorleistung zu maximieren. Gleichzeitig ist der gegenseitige Induktivitätskoeffizient zwischen den Phasen gering, um die dreiphasige Spannungsungleichheit während des Betriebs zu reduzieren. Die einfachste und direkteste Methode ist, sowohl Einphasen- als auch Dreiphasenwicklungen als unabhängige Wicklungssätze zu gestalten, aber dies wird zwangsläufig die Größe und das Gewicht des Motors erhöhen, und der Betrieb während des Betriebs ist ebenfalls komplizierter, und es ist unmöglich, eine gemischte Verwendung von Einphasen- und Dreiphasen zu erreichen.

Die ideale Lösung besteht darin, eine einphasige Wicklung mit der gleichen Ausgangsleistung für eine Phase basierend auf einem dreiphasigen Generator zu entwerfen, sodass diese Phase einphasigen Lasten standhält. Dies spart nicht nur Material, sondern entspricht auch der tatsächlichen Nutzungssituation.

Option 1: Siehe für Generatorwicklungssystem. Die Statorspule ist mit zwei Sätzen lokaler Phasenwicklungen ausgestattet, wobei ein Satz als Dreiphasenwicklung und der andere Satz in Reihe als Phase mit weniger Windungen in den Einphasen- und Dreiphasenwicklungen geschaltet ist.

Dies ist eine konventionelle Wicklungsanordnung. Nach der Versuchsproduktion und entsprechenden Tests wurden zwei Mängel festgestellt. Erstens, da einige Spulen in der Einphasenwicklung räumlich mit den anderen beiden Phasen in Phase sind, ist der gegenseitige Induktivitätskoeffizient zwischen den Phasen während des Motorbetriebs hoch; Zweitens ist der Drahteinbettungsprozess komplex, wobei einige Schlitze mit vier Arten von Wicklungen eingebettet sind. Tabelle 1 zeigt die Windungszahl auf der Primärseite der Phasen U, V und W, 584858, und die Windungszahl auf der Negativseite, 196153196. Tabelle 2 zeigt den gemessenen Standard für ausgezeichnete elektrische/mechanische stationäre Konsistenz von drei Tassen. Schema 2: Siehe das Generatorwicklungssystem. Die Statorspule ist mit nur einem Satz von Dreiphasenwicklungen ausgestattet, wobei eine Phasenwicklung doppelt so viele Wicklungen wie die anderen beiden Phasen hat und als Einphasenwicklung dient. Auf diese Weise ist die Wicklungsanordnung relativ ordentlich und regelmäßig. Da die Einphasenwicklung und die anderen beiden Phasen räumlich in Phase sind, ist der gegenseitige Induktivitätskoeffizient zwischen den Phasen gering. Wenn der Generator im unausgeglichenen Zustand arbeitet, wird die Dreiphasenspannungsungleichheit reduziert. Abgesehen von einer großen Anzahl von Wicklungen in einer Phase ist die Wicklung vollständig identisch mit der eines dreiphasigen Wechselstrom-Synchronmotors. Der Drahteinbettungsprozess ist einfach und die Isolierung ist leicht zu handhaben. Im Vergleich zu Schema 1 können etwa 15 % Kupfermaterial eingespart und die Schlitzfüllrate einiger Schlitze um etwa 10 % reduziert werden. Das Schema hat sich durch Experimente als ideal erwiesen.

Dieser Generator verwendet die Reaktanz-Shunt-Erregungsmethode, die eine einfache Struktur und eine hervorragende Leistung aufweist. Der Brückengruppen-Gleichrichtungsgrad und die Ankerreaktion sind jedoch während des Einphasen- und Dreiphasenbetriebs des Motors unterschiedlich, z. B. vollständig folgend.

Drei-Phasen-Design führt zu unzureichender Erregungsleistung im Einphasenbetrieb; Wenn es vollständig als Einphasensystem ausgelegt ist, müssen bei dreiphasigem Betrieb, wenn das Widerstandsnetz eine zu hohe Spannung aufweist, koordinierte Ausgleichsmaßnahmen ergriffen werden. Die von uns gewählte Methode ist die Auslegung des Reaktors als unsymmetrischer Reaktor, wobei die Wicklungsparameter auf beiden Seiten des Reaktors als Drehstrommotor und die Wicklung der mittleren Phase als Einphasenmotor ausgelegt sind. Dies erfüllt nicht nur die Anforderungen von Ein- und Drehstromgeneratoren, sondern reduziert auch die Spannungsunsymmetrie beim unsymmetrischen Betrieb des Motors. Die spezifischen Daten sind in Tabelle 1 aufgeführt. Um die Anpassungsfähigkeit des Motorprozesses zu verbessern, die Spannungsregelgenauigkeit des Motors zu erhöhen und die Abweichung zwischen Kalt- und Warmzustand der Spannung zu reduzieren, haben wir dem Erregungssystem einen automatischen Spannungsregler hinzugefügt. Da dieser Motor im Ein- und Drehstrombetrieb benötigt wird, kann das Messsignal nur die einphasige Phasenspannung erfassen, die einen hohen Gehalt an Harmonischen (einschließlich Subharmonischen) aufweist, insbesondere im Einphasenbetrieb, was zu einer geringen Spannungsregelgenauigkeit des Reglers führt, die im Allgemeinen nur 7 % bis 10 % erreicht und die technischen Anforderungen nicht erfüllt. Daher müssen Kompensationsgeräte hinzugefügt werden. Aufgrund der erheblichen Stromänderungen im Ein- und Drehstrombetrieb ist die Verwendung des Laststroms als Rückkopplungssignal jedoch nicht geeignet. Nur die Erregerspannung des Motors kann als Rückkopplungssignal verwendet werden. Im Messkreis des Einphasen-Spannungsreglers haben wir ein Rückkopplungssignal hinzugefügt, das die Höhe der Erregerspannung widerspiegelt, das durch Optokoppler isoliert ist und die Anforderungen erfüllt. Der spezifische Schaltkreis ist in .

Der Prototyp wurde in kalten und heißen Regionen, auf Zuverlässigkeit und militärische Nutzung getestet und vom Nationalen Qualitätsinspektionszentrum für Verbrennungsmotoren geprüft. Alle Leistungsindikatoren erfüllten die Designanforderungen. Spezifische Indikatoren und Qualitätsklassen sind in Tabelle 2 aufgeführt. Ein- und dreiphasige Benzingeneratorsätze können ein- und dreiphasigen Wechselstrom separat oder gleichzeitig ausgeben. Die gemischte Nutzung von ein- und dreiphasigen elektrischen Geräten ist nicht nur beim Militär, sondern auch an zivilen Orten wie Baustellen üblich. Seine erfolgreiche Entwicklung hat eine Lücke in China geschlossen und hat einen breiten Anwendungswert. Derzeit wurde er mit über 500 Ingenieurfahrzeugen und anderen Produkten kombiniert. Seine einzigartigen Funktionen erfüllen die Anforderungen des militärischen Einsatzes in hohem Maße und werden von den Truppen sehr geschätzt.