Conception de groupes électrogènes à essence monophasés et triphasés

Actuellement, il est courant que les instruments et équipements de notre matériel militaire utilisent une combinaison d'électricité monophasée et triphasée. Les groupes électrogènes à courant alternatif monophasés ou triphasés ordinaires ne peuvent pas répondre correctement aux besoins, et un seul groupe ne peut pas alimenter les équipements triphasés. La capacité de charge monophasée des unités triphasées est faible, et en cas de déséquilibre important de la charge triphasée, la tension triphasée est également extrêmement déséquilibrée, menaçant sérieusement l'utilisation en toute sécurité des équipements électriques et des groupes électrogènes. Afin de répondre aux besoins spéciaux de l'armée, nous avons conçu des générateurs à essence monophasés et triphasés équipés de groupes électrogènes à essence, qui répondent aux exigences d'utilisation mixte monophasée et triphasée dans l'armée et minimisent le déséquilibre de la tension triphasée, afin que tous les appareils électriques puissent être utilisés en toute sécurité et de manière fiable. Ci-dessous une introduction à la conception des différents indicateurs de performance pour les groupes électrogènes monophasés et triphasés de 8 kW qui ont passé l'expertise technique.

Le principe de fonctionnement repose sur les besoins spécifiques des générateurs synchrones AC monophasés et triphasés. Nous adoptons une méthode d'excitation par shunt réactif simple structurellement et performante, comme illustré dans le schéma électrique.

Schéma électrique du générateur synchrone AC monophasé et triphasé. Le stator du générateur est doté d'un ensemble d'enroulement principal et d'un ensemble d'enroulement auxiliaire. L'enroulement principal fournit de l'énergie AC triphasée et de l'énergie AC monophasée. L'extrémité de chaque enroulement de phase est connectée au point milieu M du réacteur shunt triphasé, et l'extrémité avant est la borne de sortie. L'extrémité avant de l'enroulement auxiliaire est connectée à une extrémité d de chaque phase du réacteur, et l'extrémité arrière est connectée au pont redresseur triphasé. L'autre extrémité d2 de chaque enroulement de phase du réacteur est connectée ensemble comme point milieu et synchronisée vers l'extérieur. Lorsque la vitesse atteint la valeur nominale, en raison du magnétisme résiduel dans le rotor, une tension est induite dans l'enroulement auxiliaire, et un courant d'excitation de 4 (composante de tension) est fourni à l'enroulement d'excitation du rotor pour renforcer le flux magnétique. Cela continue. En descendant, le moteur peut s'auto-exciter et établir rapidement une tension à vide. En charge, en s'appuyant sur la dérivation du courant de charge du réacteur, une partie du courant devient le courant d'excitation // i (composante de courant) qui est dérivé vers l'enroulement d'excitation, compensant les effets de démagnétisation et de chute de tension de la charge du générateur, de sorte que le courant d'excitation du rotor s'ajuste automatiquement avec le changement de la charge, obtenant ainsi l'effet d'une tension aux bornes constante.

Le calcul de conception des générateurs synchrones AC monophasés et triphasés est le même que celui des générateurs synchrones AC flexibles, mais une attention particulière doit être portée à la coordination des paramètres monophasés et triphasés ainsi qu'à l'équilibre des indicateurs de performance. Par conséquent, les points suivants doivent être notés.

Étant donné que ce moteur est principalement utilisé en conjonction avec un abri, il existe des exigences strictes concernant son volume, son poids et d'autres indicateurs. Par conséquent, la conception de l'enroulement du stator du moteur doit être organisée de manière raisonnable, dans un espace limité, afin de maximiser la puissance de sortie du moteur. Dans le même temps, le coefficient d'inductance mutuelle entre les phases est faible pour réduire le déséquilibre de tension triphasé pendant le fonctionnement. La méthode la plus simple et la plus directe consiste à concevoir les enroulements monophasés et triphasés comme des ensembles d'enroulements indépendants, mais cela augmentera inévitablement la taille et le poids du moteur, et le fonctionnement pendant le fonctionnement est également plus compliqué, et il est impossible de réaliser une utilisation mixte monophasée et triphasée.

La solution idéale consiste à concevoir un enroulement monophasé avec la même puissance de sortie pour une phase, basé sur un générateur triphasé, permettant à cette phase de supporter des charges monophasées. Cela permet non seulement d'économiser des matériaux, mais correspond également à la situation d'utilisation réelle.

Option 1 : Voir pour le système d'enroulement du générateur. La bobine du stator est équipée de deux ensembles d'enroulements de phase locaux, un ensemble connecté comme un enroulement triphasé, et l'autre ensemble connecté en série comme la phase avec moins de tours dans les enroulements monophasé et triphasé.

Il s'agit d'un arrangement d'enroulement conventionnel. Après la production d'essai et les tests associés, deux inconvénients ont été constatés. Premièrement, étant donné que certaines bobines de l'enroulement monophasé sont en phase avec les deux autres phases dans l'espace, le coefficient d'inductance mutuelle entre les phases est élevé pendant le fonctionnement du moteur ; deuxièmement, le processus d'insertion des fils est complexe, certaines encoches étant dotées de quatre types d'enroulements. Le tableau 1 indique le nombre de tours du côté primaire des phases U, V et W, 584858, et le nombre de tours du côté négatif, 196153196. Le tableau 2 montre la norme mesurée pour une excellente cohérence électrique/mécanique en régime permanent, trois tasses. Schéma 2 : Voir le système d'enroulement du générateur. La bobine du stator est équipée d'un seul jeu d'enroulements triphasés, une phase ayant deux fois plus de bobinages que les deux autres, servant d'enroulement monophasé. De cette façon, l'arrangement d'enroulement est relativement net et régulier. Étant donné que l'enroulement monophasé et les deux autres phases sont en phase dans l'espace, le coefficient d'inductance mutuelle entre les phases est faible. Lorsque le générateur fonctionne dans un état déséquilibré, le déséquilibre de la tension triphasée est réduit. À l'exception d'un grand nombre de bobinages dans une phase, l'enroulement est identique à celui d'un générateur synchrone à courant alternatif triphasé. Le processus d'insertion des fils est simple et l'isolation est facile à gérer. Par rapport au schéma 1, il permet d'économiser environ 15 % de cuivre et de réduire le taux de remplissage des encoches de certaines encoches d'environ 10 %. Le schéma s'est avéré idéal grâce à des expériences.

Ce générateur adopte la méthode d'excitation par shunt réactif, qui a une structure simple et d'excellentes performances. Cependant, le coefficient de redressement du groupe de ponts et la réaction d'induit sont différents pendant le fonctionnement monophasé et triphasé du moteur, tels que le suivi complet.

La conception triphasée entraîne une puissance d'excitation insuffisante en fonctionnement monophasé ; si elle est entièrement conçue comme un système monophasé, lorsque le système triphasé est en attente de fonctionnement, si la tension de la charge résistive est trop élevée, des mesures de mise en équilibre coordonnées doivent être prises. La méthode que nous adoptons consiste à concevoir le réacteur comme un réacteur déséquilibré, avec les paramètres d'enroulement des deux côtés du réacteur conçus comme un moteur triphasé et l'enroulement de la phase médiane conçu comme un moteur monophasé. Cela répond non seulement aux exigences des générateurs monophasés et triphasés, mais réduit également le déséquilibre de tension lors du fonctionnement déséquilibré du moteur. Les données spécifiques sont présentées dans le tableau 1. Afin d'améliorer l'adaptabilité du processus moteur, d'améliorer la précision de la régulation de tension du moteur et de réduire l'écart de tension à froid et à chaud, nous avons ajouté un régulateur de tension automatique au système d'excitation. Comme ce moteur nécessite un fonctionnement monophasé et triphasé, le signal de mesure ne peut prendre que la tension de phase monophasée, qui présente une teneur élevée en harmoniques (y compris les sous-harmoniques), en particulier en fonctionnement monophasé, ce qui entraîne une faible précision de régulation de tension du régulateur, généralement seulement de 7 % à 10 %, ce qui ne répond pas aux exigences techniques. Par conséquent, des dispositifs de compensation doivent être ajoutés. Cependant, en raison des changements importants de courant en fonctionnement monophasé et triphasé, l'utilisation du courant de charge comme signal de rétroaction n'est pas appropriée. Seule la tension d'excitation du moteur peut être utilisée comme signal de rétroaction. Dans le circuit de mesure du régulateur de tension monophasé, nous avons ajouté un signal de rétroaction reflétant l'amplitude de la tension d'excitation, qui est isolé par des optocoupleurs et répond aux exigences. Le circuit spécifique est montré dans.

Le prototype a subi des tests dans des régions froides et chaudes, des tests de fiabilité et d'utilisation militaire, et a été testé par le Centre national d'inspection de la qualité des centrales électriques à moteur à combustion interne. Tous les indicateurs de performance ont satisfait aux exigences de conception. Les indicateurs spécifiques et les grades de qualité sont présentés dans le Tableau 2. Les groupes électrogènes à essence monophasés et triphasés peuvent produire du courant alternatif monophasé et triphasé séparément ou simultanément. L'utilisation mixte d'équipements électriques monophasés et triphasés existe non seulement dans le domaine militaire, mais aussi dans des lieux civils tels que les chantiers de construction. Son développement réussi a comblé une lacune en Chine et a une large valeur de promotion. Actuellement, il a été intégré à plus de 500 véhicules d'ingénierie et autres produits. Ses fonctions uniques répondent grandement aux besoins de l'utilisation militaire et sont très appréciées par les troupes.