Projeto de Conjuntos Geradores a Gasolina Monofásicos e Trifásicos

Atualmente, é comum que instrumentos e equipamentos em nosso equipamento militar utilizem uma combinação de eletricidade monofásica e trifásica. Conjuntos geradores de CA monofásicos ou trifásicos comuns não conseguem atender bem às necessidades, e um único conjunto de câmera não pode fornecer energia para equipamentos trifásicos. A capacidade de carga monofásica de unidades trifásicas é fraca e, em caso de grande desequilíbrio de carga trifásica, a tensão trifásica também é extremamente desequilibrada, ameaçando seriamente o uso seguro de equipamentos elétricos e conjuntos geradores. Para atender às necessidades especiais dos militares, projetamos geradores a gasolina monofásicos e trifásicos equipados com conjuntos geradores a gasolina, que atendem aos requisitos de uso misto monofásico e trifásico nos militares e minimizam o desequilíbrio da tensão trifásica, para que todos os aparelhos elétricos possam ser usados com segurança e confiabilidade. Abaixo está uma introdução ao projeto de vários indicadores de desempenho para os conjuntos geradores monofásicos e trifásicos de 8kW que passaram por avaliação técnica.

O princípio de funcionamento baseia-se nas necessidades especiais de geradores síncronos CA monofásicos e trifásicos. Adotamos um método de excitação por derivação reativa de alto desempenho e estrutura simples, conforme mostrado no esquema elétrico.

Diagrama esquemático elétrico de gerador síncrono CA monofásico e trifásico. O estator do gerador é embutido com um conjunto de enrolamento principal e um conjunto de enrolamento auxiliar. O enrolamento principal fornece energia CA trifásica e energia CA monofásica. A extremidade de cauda de cada enrolamento de fase é conectada à derivação central M do reator shunt trifásico, e a extremidade de cabeça é a extremidade de saída. A extremidade de cabeça do enrolamento auxiliar é conectada a uma extremidade d de cada fase do reator, e a extremidade de cauda é conectada à ponte retificadora trifásica. A outra extremidade d2 de cada enrolamento de fase do reator é conectada em conjunto como o ponto médio e sincroniza para fora. Quando a velocidade atinge o valor nominal, devido ao magnetismo residual no rotor, uma tensão é induzida no enrolamento auxiliar, e uma corrente de excitação de 4 (componente de tensão) é fornecida ao enrolamento de excitação do rotor para aumentar o fluxo magnético. Isso continua. Descendo, o motor pode se autoexcitar e estabelecer rapidamente a tensão em vazio. Quando carregado, contando com o desvio da corrente de carga do reator, uma parte da corrente se torna a corrente de excitação // i (componente de corrente) que é desviada para o enrolamento de excitação, compensando os efeitos de desmagnetização e queda de tensão da carga do gerador, de modo que a corrente de excitação do rotor se ajusta automaticamente com a mudança da carga, alcançando o efeito de tensão terminal constante.

O cálculo de projeto de geradores síncronos CA monofásicos e trifásicos é o mesmo dos geradores síncronos CA flexíveis, mas deve-se prestar atenção à coordenação dos parâmetros monofásicos e trifásicos e ao equilíbrio dos indicadores de desempenho. Portanto, os seguintes pontos precisam ser observados.

Devido ao facto de este motor ser utilizado principalmente em conjunto com um abrigo, existem requisitos rigorosos para o seu volume, peso e outros indicadores. Portanto, o projeto do enrolamento do estator do motor deve ser organizado de forma razoável, num espaço limitado, para maximizar a saída do motor. Ao mesmo tempo, o coeficiente de indutância mútua entre as fases é pequeno para reduzir o desequilíbrio da tensão trifásica durante a operação. O método mais simples e direto é projetar os enrolamentos monofásicos e trifásicos como conjuntos independentes de enrolamentos, mas isso inevitavelmente aumentará o tamanho e o peso do motor, e a operação durante o funcionamento também é mais complicada, e é impossível alcançar o uso misto de monofásico e trifásico.

A solução ideal é projetar um enrolamento monofásico com a mesma potência de saída para uma fase com base em um gerador trifásico, permitindo que essa fase suporte cargas monofásicas. Isso não só economiza materiais, mas também corresponde à situação de uso real.

Opção 1: Ver para o sistema de enrolamento do gerador. A bobina do estator é equipada com dois conjuntos de enrolamentos de fase locais, um conjunto conectado como um enrolamento trifásico e o outro conjunto conectado em série como a fase com menos espiras nos enrolamentos monofásicos e trifásicos.

Este é um arranjo de enrolamento convencional. Após a produção experimental e testes relacionados, foram encontrados dois defeitos. Primeiro, devido ao fato de que algumas bobinas no enrolamento monofásico estão em fase com as outras duas fases no espaço, o coeficiente de indutância mútua entre as fases é alto durante a operação do motor; Segundo, o processo de inserção de fios é complexo, com algumas ranhuras contendo quatro tipos de enrolamentos. A Tabela 1 indica o número de espiras no lado primário das fases U, V e W, 584858, e o número de espiras no lado negativo, 196153196. A Tabela 2 mostra o padrão medido para excelente consistência elétrica/mecânica em estado estacionário de três copos. Esquema 2: Ver o sistema de enrolamento do gerador. A bobina do estator está equipada com apenas um conjunto de enrolamentos trifásicos, com um enrolamento de fase tendo o dobro do número de enrolamentos das outras duas fases, servindo como um enrolamento monofásico. Desta forma, o arranjo de enrolamento é relativamente arrumado e regular. Devido ao fato de que o enrolamento monofásico e as outras duas fases estão em fase no espaço, o coeficiente de indutância mútua entre as fases é pequeno. Quando o gerador opera em estado desequilibrado, o desequilíbrio da tensão trifásica é reduzido. Exceto por um grande número de enrolamentos em uma fase, o enrolamento é completamente o mesmo que o de um gerador síncrono de corrente alternada trifásico. O processo de inserção de fios é simples e o isolamento é fácil de manusear. Comparado com o esquema 1, pode economizar cerca de 15% de material de cobre e reduzir a taxa de preenchimento da ranhura de algumas ranhuras em cerca de 10%. O esquema foi verificado como ideal através de experimentos.

Este gerador adota o método de excitação por reatância shunt, que possui uma estrutura simples e excelente desempenho. No entanto, o coeficiente de retificação do grupo de ponte e a reação do armador são diferentes durante a operação monofásica e trifásica do motor, como seguir completamente.

O projeto trifásico resulta em potência de excitação insuficiente durante a operação monofásica; se projetado inteiramente como um sistema monofásico, quando o sistema trifásico estiver aguardando para operar, se a tensão da carga resistiva for muito alta, medidas de balanceamento coordenadas devem ser tomadas. O método que adotamos é projetar o reator como um reator desbalanceado, com os parâmetros de enrolamento em ambos os lados do reator projetados como um motor trifásico e o enrolamento da fase intermediária projetado como um motor monofásico. Isso não apenas atende aos requisitos de geradores monofásicos e trifásicos, mas também reduz o desequilíbrio de tensão durante a operação desbalanceada do motor. Os dados específicos são mostrados na Tabela 1. Para aumentar a adaptabilidade do processo do motor, melhorar a precisão da regulação de tensão do motor e reduzir o desvio de tensão em estado frio e quente, adicionamos um regulador automático de tensão ao sistema de excitação. Como este motor requer operação monofásica e trifásica, o sinal de medição só pode captar a tensão de fase monofásica, que possui alto teor de harmônicos (incluindo sub-harmônicos), especialmente durante a operação monofásica, resultando em baixa precisão de regulação de tensão do regulador, geralmente atingindo apenas 7% a 10%, o que não atende aos requisitos técnicos. Portanto, dispositivos de compensação devem ser adicionados. No entanto, devido às mudanças significativas na corrente durante a operação monofásica e trifásica, o uso da corrente de carga como sinal de feedback não é adequado. Apenas a tensão de excitação do motor pode ser usada como sinal de feedback. No circuito de medição do regulador de tensão monofásico, adicionamos um sinal de feedback que reflete a magnitude da tensão de excitação, que é isolado por optoacopladores e atende aos requisitos. O circuito específico é mostrado em.

O protótipo passou por testes em regiões frias e quentes, de confiabilidade e uso militar, e foi testado pelo Centro Nacional de Inspeção de Qualidade de Estações de Energia de Combustão Interna. Todos os indicadores de desempenho atenderam aos requisitos de projeto. Indicadores específicos e notas de qualidade são mostrados na Tabela 2. Conjuntos geradores a gasolina monofásicos e trifásicos podem fornecer energia CA monofásica e trifásica separadamente ou simultaneamente. O uso misto de equipamentos elétricos monofásicos e trifásicos não existe apenas no meio militar, mas também em locais civis, como canteiros de obras. Seu desenvolvimento bem-sucedido preencheu uma lacuna na China e tem amplo valor de promoção. Atualmente, foi integrado a mais de 500 veículos de engenharia e outros produtos. Suas funções exclusivas atendem amplamente às necessidades de uso militar e são muito bem recebidas pelas tropas.