The paper describes a particular realization of the single-phase asynchronous generator with a double coil on the stator, which is suited for applications in agriculture in cases where the safety mandates the use of low voltages. We provide basic elements of the design, define equivalent circuits and report the results of experimental testing.U radu je prikazana jedna posebna izvedba jednofaznog asinhronog generatora sa dva namotaja na statoru, pogodna za primenu u poljoprivredi u onim slučajevima gde je, radi zaštite od opasnog dejstva električne struje obavezna primena malih napona. Dati su osnovni elementi konstrukcije definisane ekvivalentne šeme i prikazani rezultati eksperimentalnog ispitivanja

Ercegović, Djuro

Radičević, Branko

Stajić, Zoran

Vukić, Djukan

Croatian

AgroSpace

Traktori i pogonske masineBiblid: 0354-9496(2002) 7:2, p.51-55UDK:631.372:669-8Tractors and power machinesStruni radProfesional paperJEDNOFAZNI ASINHRONI GENERATOR SA DVANAMOTAJA NA STATORUSINGLE-PHASE ASYNCHRONOUS GENERATOR WITH ADOUBLE COIL ON THE STATORVukic(, D', Stajic(,2.", Radi{evic, B.', Ercegovic, D:REZIMEU radu je prikazana jedna posebna izvedba jednofaznog asinhronog generatora sa dvanamotaja na statoru, pogodna za primenu u poUoprivredi u onim sluC<ajevima gde je, radizastite od opasnog dejstva elektricYne struje, obavezna primena malih napona. Dati su osnovnielementi konstrukc~je, definisane ekvivalentne seme i prikazani rezultati eksperimentalnogispitivanja.K(juC<ne rdi: asinhroni generator, poljoprivreda, mali napon, ekvivalcntna sema, klizanjeSUMMARYThe paper describes a particular realization of the single-phase asynchronous generator witha double coil on the stator, which is suited for applications in agriculture in cases where thesafety mandates the use of low voltages. We provide basic elements of the design, defineequivalent circuits and report the results of experimental testing.Key words: asynchronous generator, agriculture, low voltages, equivalent circuits, slippingUVODJedan od osnovnih zadataka u svim oblastima poljoprivredne proizvodnje jeste povecanJeproduktivnosti uz sto manji utrosak rada i sredstava, cemu veliki doprinos daju primenesavremenih sredstava mehanizacijc. U tom smislu znacajno mesto zauzima primena clcktricneencrgijc koja jc, zahvaljujuci novim tchnickim rcscnjima, svakim danom sve vcca. Doprinos utom smislu prcdstavlja i korisccnje malih clektroagrcgata sa jcdnofaznim asinhronimgcncratorom kao izvorom clcktricnc cncrgije, cijom se primcnom omogucava koriscenjcelcktricne energijc u poljoprivrcdi i u slucajevima gdc nc postoji elcktricna mrcza, ili je pristupelektricnoj mrczi otdan, iii ncracionalan [1], [2]. Iednofazni asinhroni gcncratori koji sc danaskoristc kao izvori elektricnc cnergijc u malim elektroagregatima naizmcnicne strujc su najcescc, Pro{dr Dukan Vukit(, Dipl.ing. Branko Radit'evic(, Proj:dr Duro Ercegovic(, Poljoprivrednifakultet-Institut za poljoprivrednu tehniku, Nemanjina 6,110130 Beograd-ZemunDoc.dr Zoran Stajic~ Elektronskifakultet, Ni§51Traktori i p/mTractors anel p/mleelnofazni asinhroni generator sa elva namotaja ..Single-phase asynchronous generator with a ...VukiC', D.,.et al.Vol.7.No.2.p.51-55 ,2002.jednofazne dvopolne asinhrone masine sa kondenzatorskom pobudom snage od 1 do 5 KVA,napona 230 V i frekvencije 50 Hz, na koje je moguce prikljucenje termickih potrosaca,elektromotora i drugih aparata. Pogonski motori su obicno benzinski, iii dizel motori saunutrasnjim sagorevanjem. Karakterisu ih dobre tehnicke i ekonomske karakteristike [2], [3].Prema propisima 0 zastiti od opasnog dejstva elektricne strujc u poljoprivredi, kao mcra zastiteprilikom primene raznih prenosnih alata u raznim oblastima poljoprivredne proizvodnje (stocarstvo, ratarstvo, vocarstvo, pokretne radionice i dr. ) predviciena je obaveza koriscenjamalog napona koji ne sme biti visi od 42 V, odnosno 24 V, sto se poscbno naglasava [4]. Malinapon je moguce dobiti iz zastitnog transformatora, akumulatorske baterije iIi elektroagregataciji izlazni napon odgovara propisanoj vrcdnosti. U poljoprivredi, gde se najveCi broj radovaizvodi na terenu najpovoljnije resenje, i u tehnickom i u ekonomskom pogledu, u tom smislujcste primena prcnosnih elektroagregata naizmenicne struje sa jednofaznim asinhronimgeneratorom ciji izlazni napon odgovara propisanoj vrednosti malog napona. U ovom radu datisu osnovni elementi konstrukcije, analiticka teorija i osobine jednog resenja autonomnogizvora elektricne energije sa jednofaznim asinhronim generatorom sa dva namota na statoru imalim naponom na izlaznim krajevima njegovog radnog namotaja.OSNOVNI ELEMENTI KONSTRUKCIJEIednofazni asinhroni generator konstruisan na klasican nacin, [2], sa kondenzatorom za pobuduciji bi izlazni napon bio jednak propisanoj vrednosti malog napona bio bi neekonomican, jer bitada kondenzator za pobudu bio velikog kapaciteta, sto znacajno povecava njegove dimenzije icenu. Razlog tome leti u cinjenici da je kapacitet kondenzatora, za datu potrcbnu reaktivnusnagu Qc obrnuto srazmeran kvadratu napona, jer je:(1)cc=Qc= QcmU 2 2njU 2Taj problem je moguce uspesno resiti konstrukcijom jednofaznog asinhronog generatora sadva namotaja na statoru. Iedan od tih namotaja (pobudni namotaj ) se proracunava zanapon U = 220 V i u njega ukljucuje kondezator za pobudu, a drugi namotaj ( radninamotaj) se proracunava za odgovarajuci mali napon i predvicien je za napajanje potrosaca.Principijalna serna takvog resenja prikazana je na slici 1, gde je:P. M - pogonski motor,R - rotor,S - stator,C - kondenzator za pobudu,P - potrosaci,1 - radni namotaj,2 - pobudni namotaj.Slika 1. Principijelna serna jednofaznog asinhronoggeneratora sa dva narnotaja na statoru52Traktori i p/mTractors and plmlednofazni asinhroni generator sa dva namotaja ..Single-phase asynchronous generator with a ...Vuki'::, D.,.et al.Vol.7.No.2.p.51-55 ,2002.EKVIVALENTNE SEME I ANALIZA RADAAnalizu rada asinhronog generatora sa dva namotaja na statom moguce je sprovestiprimenom ekvivalentne seme koja se dobija svodenjem na rezim rada tronamotajnogtransformatora, koristeci se istom metodologijom kao pri analizi rada standardnog asinhronogmotora, cije se svodenje vrsi na rezim rada dvonamotajnog transformatora [5]. Pri tome seradni namotaj statora tretira kao primar, namotaj rotora kao sekundar, a pobudni namotajstatora kao tercijcr.Osnovne jednacine na osnovu kojih se izvodi ekvivalentna sema su:1 1Lo = LI +Lz +L3 " ............ .... .............. ........................................ ........... (2)III = lil - RILl - jXy1LI (3)11 Rz 1 . 1 1o= liz - - 12 - jX 0 Lz (4)s y-U31 =EI3 -R1/(-jx l /3 (5)- -. 3--' y3-Kako je mehanicka snaga koja se od strane pogonske masine dovodi rotom ekvivalentnaelektricnoj snazi:1 1- S 12Pz=Rz-/z (6)sEkvivalentni napon namota rotora moze se izraziti kao:X'2IR-Tx .Slika 2. T - ekvivalentna serna11Ili = Ri 1- S Li ..... ... .... ... .... .... .. ... .... .... .... ... .. ... ... .. .... .. .. ... .. ..... .. .. .. ... .. ... ....... .. . (7)spa se jednaCina ( 4) moze prikazati ina sledeci naCin:1 1 1 1 . 1 1Ilz = liz - RzLz - jX YZLz (8)Na osnovu ovih jednacina dolazi se do T- ekvivaletne seme jednofaznogasinhronog generatora sa dva namotaja nastatom ciji je izgled prikazan na slici 2.Za prakticnu primenu pogodnija je [J -ekvivalentna sema, slika 3, posta onaomogucava da se na osnovu nje napraviprogram za racunsku masinu na nacin izlozenu [6], i na taj nacin dobiju, na jednostavan ipregledan naCin, sve radne karakteristike.Greska koja se cini primenom r - ekvi-valentne seme u odnosu na T - ekvivalentnusemu je oko 1 % sto opravdava njenokoriscenje.Parametri ckvivalentne seme dobijaju se iz rezultata dobijenih ogledom praznog hoda i kratkogspoja, [5], iii na osnovu konstmktivnih podataka dobijenih u fazi projektovanja masine.53Traktori i p/mTractors and p/mJednofazni asinhroni generator sa dva namotaja ..Single-phase asynchronous generator with a ...Yukic, D.,.et al.Yo1.7.No.2.p.5l-55,2002.Znacenje pojedinih oznaka u navedenim ekvivalentnim semama je sledece:1 - radni namotaj statora ( primar ),2 - namotaj rotora ( sekundar),3 - pobudni namotaj statora ( tercijer ),R, ' Ri ' R~ - aktivne otpomosti,X X I X I - reaktanse rasipanJ' ay" y2' y3 'Rm ' X m ' R/1 ' X /1 - aktivne i reaktivneotpornosti grane magnecenja,X - reaktivna otpomost kondenzatoracza pobudu,VI ' Vi ' vj -naponi pojedinih namotaja,II ' Ii ' Ij -struje pojedinih namotaja,II-RjX I elRIRI elx IRillJVIXl c' RI ,JI SXmX/I"(,'Xl]Slika 3. r -ekvivalentna §emaI J.1 - struja magnecenja,S - klizanje.Koeficijent Cl ' u ekvivalentnoj semi na slici 3, definisan je izrazom [5]:C, = 1+ ZI " . . . . . . .. . . . . .. . . . .. . .. . .. . . .. .. . . . .. .. . . .. . . .. . . . . . .. . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . .. . .. . .. (9)Zmgde su 2:1 i Zm kompleksne impedanse namotaja statora i grane magnecenja.Velicine koje se odnose na namotaj rotora (sekundar) i pobudni namotaj statora (tercijer)svedeni su na radni namotaj statora. Svodenje se vrsi na isti nacin kao kod analize standardnogrcZima rada asinhronog motora, sto je oznaceno odgovarajucim indeksom [5].PRAKTICNA REALIZACIJARadi uvida U osnovne pogonske karakteristike jednofaznog asinhronog generatora sa dvanamota na statoru u Laboratoriji za elektricne masine Elektronskog fakulteta u Nisu izvcdenasu dva takva generatora. Za prvi jc iskorisceno magnetno kolo trofaznog asinhronog motoratipa 5AZlOOL-2 snage p = 3 kW , a za drugi magnetno kolo trofaznog asinhronog motora tipa4A80B2Y3 snage p = 1,5 kW. Proracun radnog i pobudnog namotaja statora izvrscn je premametodologiji i postupku za projektovanje asinhronih masina i izvodenje njihovih namotaja [7] i[8]. Pri tome su pobudni namotaji oba generatora proracunati za napon V =220 V i ucestanostf =50 Hz, dok je radni namotaj statora prvog generatora proracunat za napon U = 42 V isnagu p = 1,3 kW , a drugog za napon U =24 V i snagu p =0,8 kW. Kao pogonski motorkoriscen je motor jednosmerne struje sa nezavisnom pobudom.54Traktori i p/mTractors and p/mJednofazni asinhroni generator sa dva namotaja ..Single-phase asynchronous generator with a ...Vukic, D.,.et al.VoI.7.No.2.p.5l-55,2002.REZULTATI ISPITIVANJALaboratorijska ispitivanja koja su do sada izvrsena na dva navedna prototipa pokazala sunjihovu osnovnu funkcionalnost. Posebna paznja je posveeena osnovnom problemu kod ovogtipa izvora elektricne energije, a to je stabilnost izlaznog napona pri promeni kako intenzitetatako i karaktera optereeenja. Rezultati eksperimentalnih ispitivanja su pokazali da se pricisto aktivnom optereeenju ( coscp =1 ) ima zadovoljavajuea stabilnost naponskekarakteristike (pad napona je ispod 5 % ), ali pri prikljucenju induktivnih potrosaca (sto odgovara prikljucenju raznih alata na motomi pogon) promena napona je znatno veea, stoza coscp < 0,80 cesto onemogueava stabilan rad uredaja. Dalja istrazivanja u ovoj oblasti bieepre svega usmerena ka resavanju ovog problema, pri cemu se neka moguca resenja veerazraduju. Ono sto predstavlja prednost ovog resenja asinhronog generatora u odnosu nastandardnu izvedbu asinhronog generatora sa kondenzatorskom pobudom, a sto su pokazala ieksperimentalna ispitivanja, jeste cinjenica da galvanska odvojenost radnog i pobudnognamotaja pozitivno utice na stabilnost izlaznog napona, posto promena optereeenja u radnomkolu malo utice na prilike u pobudnom kolu.ZAKLJUCAKElektroagregati naizmenicne struje sa jednofaznim asinhronim generatorima predstavljajuveoma pogodne autonomne izvore elektricne energije sa velikom moguenoscu primene upoljoprivredi, tamo gde nema elektricne mreze iii gde je pristup mrdi neracionalan iii otdan.U slucajevima gde je, radi zastite od opasnog dejstva elektricne struje obavezna primena malihnapona, pogodna je primena jednofaznih asinhronih generatora sa dva namotaja na statom, cijesu osnovne karakteristike date u ovom radu. Galvanska odvojenost radnog i pobudnognamotaja statora povoljno utice kako na stabilnost izlaznog napona tako i na stepen zastite odopasnog dejstva elektricne struje.LITERATURAIII Yukic D.: Elektroagregati naizmeniene struje i njihova primena u poljoprivredi, Poljotehnika br. 4, str. 45 - 46,1994.121 Yukic D., Kavgic P., Stajic Z.: Autonomni izvori elektriene energije u poljoprivredi - jednofazni asinhronigeneratori, Naueno strueni skup: Aktuelni problemi mehanizaeije poljoprivrede, Zbornik radova, str. 263 - 268,Zemun, 1996.131 Elektroagregati naizmenicne struje od I KYA do 5 KVA, Prospektni materijal firme Sever, Subotiea141 Pravilnik 0 tehniekim merama za elektroenergetska postrojenja niskog napona u poljoprivredi, Sluibeni listSFRJ br. 33/70.151 Mitrakovic B., Nikolic N.: Asinhrone masine, Nauena knjiga, Beograd 1987.161 Vukic D.: Jedna nova metoda za proraeun radnih karakteristika asinhronog motora, Zbornik radovaEleklrotehniekog fakulteta u Pristini, sIr 157 - 166, 1991.171 Kopilov I. P.: Proektirovanie elektrieeskih masin, Energia, Moskva 1986.181 Zimin V.I., Kaplan MJ., Palej M.M.:Obmotki elektrieeskih masin, Energia, Leningrad, 1985.Rad primljen: 20.10.2002.55Rad prihvaeen: 10.11.2002.

Jednofazni asinhroni generator sa dva namotaja na statoru

http://aspace.agrif.bg.ac.rs/bitstream/123456789/459/1/456.pdf

Jednofazni asinhroni generator sa dva namotaja na statoru

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

AgroSpace