Асинхронные генераторы

У любого асинхронного двигателя, приведенного во вращение от какого-либо пер­вичного двигателя, при до­стижении синхронного числа оборотов на зажимах статора появится небольшое напря­жение (от остаточного магне­тизма) с частотой 50 гц. Если к зажимам статора подключить трехфазный статический конденсатор, как показано на рисунке 55,

  то через конден­сатор будет проходить ток. являющийся для генератора намагничивающим. Напряжение на зажимах   асинхронного гене­ратора будет постепенно ^возрастать, пока не пока не достигнет предела, зависящего от характери­     стики машины и величины емкости конденса­торов. Емкость необходимо подбирать такой величины, чтобы   номинальное напряжение и активная мощность асинхронного генератора равнялись соответственно напряжению и   мощ­ности при работе его в качестве электродвига­теля.

В таблице 60 приведены данные о емко­сти конденсаторов, потребной'для возбуждения асинхронных генераторов напряжением 380— 400 в-. Емкость дана суммарная по трем фазам. Реактивная мощность подсчитана по формуле

Q=0.314 U*-C- 106,

где Q — реактивная мощность конденсатора

(в кеар);

С — суммарная емкость всех фаз конден­саторов, включенных в треугольник (в мкф).

Емкость на единицу мощности генератора зависит от напряжения, скорости вращения, мощности и cos ФИ нагрузки.

Для возбуждения асинхронных- генераторов можно применять конденсаторы различных ти­пов. Наиболее надежны масляные трехфазные косинусные конденсаторы. Эти конденсаторы при напряжении 380 в состоят из трех секций,

  включенных в треугольник и помещенных в за­литый маслом стальной   кожух. Емкость такого конденсатора обычно составляет 110—180 мкф, т. е   один конденсатор пригоден для возбуждения асинхронного генератора 8—  15 квт при активной нагрузке. Для асинхронных генера­торов малой   мощности можно использовать наборы парафинированных   радиоконденсаторов емкостью но 1—2 мкф в единице на рабочее   напряжение 220—380 в. Эти конденсаторы используются либо самостоятельно, либо в ком­бинации с масляными. Масляные конденсаторы служат для возбуждения генератора на холо­стом ходу, а парафинированные приключаются по мере роста нагрузки. При использовании конденсаторов необходимо строго соблюдать правила безопасности, в связи с тем что потен­циал заряда конденсатора при некоторых условиях и отключении от сети может превышать напряжение генератора.

Генератор должен работать с числом обо­ротов выше синхронного на 5—10%.Преимущества асинхронного генератора как -заменителя синхронного состоят в том, что в этом случае используются широко распро­страненные асинхронные двигатели без каких-либо переделок. Такой генератор не имеет кол­лектора и вообще ни одного скользящего кон­такта и, как всякая шунтовая машина, не боится коротких замыканий.При параллельной работе с синхронным генератором асинхронный генератор не тре­бует синхронизации и не имеет качений.

Наряду с этими преимуществами, асинхрон­ный генератор с конденсаторным возбуждением, работающий автономно на изолированной стан­ции, имеет ряд недостатков. Они заключаются в том, что напряжение его весьма сильно ко­леблется с изменением нагрузки и числа обо­ротов, и для возбуждения генератора нужны конденсаторы, приобрести которые в местных условиях не всегда возможно. При индуктив­ной нагрузке емкость потребных конденсаторов резко увеличивается. Как правило, асинхрон­ные генераторы можно использовать при ра­боте электростанции на чисто осветительную нагрузку, допуская лишь небольшую часть (до 25 %) силовой нагрузки; мощность наи­большего электродвигателя, присоединенного к сети асинхронного генератора, должна со­ставлять не более 10% мощности последнего. Асинхронные генераторы с конденсаторным возбуждением не следует применять при мощ­ностях свыше 15—20 кеа.

При работе асинхронного генератора на общую трехфазную сеть параллельно с син­хронными генераторами можно обойтись для нормальной работы без конденсаторов. Если ротор асинхронного бесколлекторного двигателя вращать со скоростью, превышающей скорость вращающегося магнитного поля, а ста­тор подключить к трехфазной сети, то асинхронный двигатель будет работать с «отрица­тельным скольжением» и превратится в гене­ратор. Это произойдет потому, что э.д.с. ротора, а следовательно и его ток, изменят направле­ние и вследствие трансформаторного действия заставят вектор тока статора переменить на­правление.

Мощность асинхронного генератора зави­сит от скольжения: чем отрицательное сколь­жение больше, тем выше и мощность, разви­ваемая асинхронным генератором. Отрицатель­ное скольжение увеличивается с повышением числа оборотов первичного двигателя.Однако такой генератор не может работать самостоятельно, то есть будучи отключенным от сети, так как он не обладает свойством само­возбуждения. Действительно, для создания вра­щающегося магнитного поля необходим реак­тивный ток, который у электродвигателя будет отстающим, а у генератора — опережающим э.д.с. статора.

Этот опережающий ток не может быть вы­работан в самом генераторе, а должен быть доставлен параллельно работающим синхрон­ным генератором.

Асинхронные генераторы, работающие на общую сеть местных или районных энергоси­стем, вследствие своей простоты, могут найти распространение в сельских электроустановках малой мощности.

Напряжение генератора может быть выбрано как низкое, так и высокое. Для возбуждения асинхронные генераторы потребляют реактив­ную мощность из сети энергосистемы в таком же количестве, как потреблял бы ее электро­двигатель соответствующей мощности и яри соответствующем коэффициенте мощности.

Таким образом, мощность асинхронного ге­нератора необходимо согласовать е энерго­системой: она не должна превосходить предель­ной мощности асинхронного двигателя соот­ветствующей конструкции, ^приключенного к сетям данной энергетической системы.

В силу своей исключительной простоты малые электростанции с асинхронными гене­раторами, работающие параллельно с энерго­системой, могут быть выгоднее, чем станции с синхронными генераторами. Это объясняется тем, что для таких станций отпадает неооходи-мость в дорогих и сложных элементах ооору-дования, как регулятор оборотов гидротур­бины, регулятор напряжения генератора, воз­будитель постоянного тока, устройство^ для гашения поля, синхронизационные устройства и ряд защитных средств, необходимых для нормальной работы синхронного генератора. Эксплуатация значительно упрощается, и элек­тростанция поддается полной автоматизации.