(812) 466-57-84 /
Новости Продукция Номенклатура Статьи О фирме Контакты Вакансии
Микропроцессорные контроллеры, компьютеры, платы ввода-вывода
Встраиваемые цифровые системы управления для жестких условий эксплуатации
Силовая электроника
Вентильные электроприводы и генераторы
Блоки управления шаговыми и вентильными электродвигателями
Разработка и проектирование электромеханических устройств
Руководства пользователя (PDF)

Вентильные реактивные генераторы

Естественная механическая характеристика вентильных реактивных электродвигателей / генераторов (ВРД / ВРГ) определяется реактивным принципом действия и близка к гиперболической форме. кривая равнной мощности
Поле доступных механических характеристик непрерывным образом покрывает все четыре квадранта плоскости момент-скорость в пределах области ограничений конкретного электропривода / генератора, т.е. вентильная реактивная машина является эффективным преобразователем электрической энергии в механическую и наоборот - механической энергии в электрическую. Эти особенности позволяют создавать высокоэффективные низкооборотные генераторы для ветровых электростанций и малогабаритных гидроэлектростанций, в то же время частота вращения высокооборотных ВРГ может превышать 100 000 об/мин. Увеличение частоты вращения позволяет существенно уменьшить массогабаритные характеристики генераторов.

ВРГ следует отличать от синхронного реактивного генератора (СРГ), который обладает низким КПД.

Структурная схема вентильного реактивного стартер - генератора приведена на рис.2. Электромеханический преобразователь (ЭМП) через электронный коммутатор подключен к электрическому накопителю C (конденсатор или аккумулятор). В процессе работы генератора электронный коммутатор формирует импульсы тока, которые заряжают накопитель, при этом микропроцессорный блок управления с помощью коммутатора поддерживает постоянный уровень напряжения на выводах накопителя. Для получения переменного напряжения необходим дополнительный электронный блок (преобразователь или инвертор), преобразующий постоянное напряжение в переменное c необходимым количеством фаз. Энергия, запасенная накопителем во время работы генератора, может в дальнейшем использоваться для запуска стартер - генератором двигателя внутреннего сгорания или раскрутки ветрового агрегата.

архитектура стартера-генератора
Рис. 2. Архитектура стартера-генератора

Архитектура стартера - генератора, приведенная на рис. 2, обладает следующими достоинствами:

  • частота выходного напряжения на выходе формирователя не зависит от частоты вращения вала генератора, стабильность частоты выходного напряжения можно задавать до 10-6 Гц;
  • габариты электромеханического преобразователя (ЭМП) уменьшаются, а конструкция упрощается с увеличением частоты вращения (например, при частоте вращения 22 000 об/мин и мощности 250 кВт ЭМП генератора с жидкостным охлаждением имеет габаритные размеры 200 х 300 мм );
  • частоту выходного напряжения инвертора можно задавать в широких пределах: от нуля (постоянный ток) до десятков килогерц;
  • высокая стабильность амплитуды выходного напряжения (электронная стабилизация на заданном уровне);
  • высокая перегрузочная способность генератора (подбором соответствующей емкости электрического накопителя может быть увеличена в десятки раз);
  • выходной преобразователь обеспечивает защиту генератора и формирование необходимой нагрузочной характеристики;
  • высокая надежность, связанная с высоким уровнем защиты стартер - генератора от перегрузок и перегрева;
  • электронная синхронизация работы нескольких генераторов на одну нагрузку;
  • работа с электрическими накопителями энергии (конденсаторы, аккумуляторы);
  • дистанционное управление режимами работы;
  • для управления режимами работы стартер - генератора используются слаботочные коммутационные элементы;
  • микропроцессорный блок управления обеспечивает высокий уровень автоматизации стартер - генератора.

Фирмой "Каскод" разработана серия стартер - генераторов мощностью до 6 кВт для малогабаритных автоматических электростанций бесперебойного питания. На рис. 3 показан стартер - генератор мощностью 4 кВт.

Стартер - генератор обеспечивает запуск двигателя внутреннего сгорания (ДВС) с моментом до 15 Нм и, после прогрева ДВС, автоматически переключается в режим генератора. Выходное напряжение на выходе 3-фазного цифрового преобразователя может плавно регулироваться в диапазоне 50 - 380 вольт. Частота выходного синусоидального напряжения может задаваться в диапазоне 0 - 400 Гц с шагом 0,001 Гц. Нестабильность частоты выходного напряжения преобразователя 0,1 % , амплитуды - 5 % (при 100 % изменении нагрузки) в диапазоне частот вращения генератора 800 - 6000 об/мин. КПД системы - 85 %, коэффициент нелинейности выходного напряжения - 1,5 % (при 100 % нагрузке), cos? = 1,0 (при активной нагрузке). Все основные режимы и параметры выходного напряжения генератора могут устанавливаться дистанционно с помощью CAN-интерфейса, к которому могут подключаться удаленные пульты или компьютеры. Встроенная цифровая система управления генератора обеспечивает высокий уровень защиты от перегрузок и перегрева, а так же дополнительно позволяет управлять режимами работы ДВС и беспечивает его диагностику (наличие масла, топлива, контроль перегрева, контроль системы зажигания и т.д.).

Вентильные реактивные электродвигатели / генераторы
Продам гранитный карьер - продажа щебня в рязани.
Рис. 3. Вентильные реактивные электродвигатели / генераторы

В настоящее время "Каскод" разрабатывает серию низкооборотных вентильных реактивных ветровых генераторов с частотой вращения 50 - 1000 об/мин, мощностью до 20 кВт.

Надо отметить, что фирмами "General Electric" и "Lockheed Corporation" (США) начато производство нового поколения мобильных бортовых энергетических комплексов мощностью до 250 кВт на базе вентильных реактивных стартер - генераторов с частотой вращения до 22 000 об/мин. Базовая часть комплексов аналогична структуре, показанной на рис.1. Комплексы предназначены для использования в военной технике. Испытания показали высокие технические характеристики и надежность разработанных систем.

Эта же технология используется для создания электромеханических накопителей энергии, работающих с частотой вращения до сотен тысяч оборотов в минуту. Увеличение частоты вращения позволяет резко сократить массогабаритные характеристики вышеупомянутых устройств, что открывает новые возможности их применения.

Вентильные реактивные электродвигатели / генераторы
Рис. 4. Вентильные реактивные электродвигатели / генераторы