Polowo-obwodowa analiza samowzbudzenia jednofazowego generatora indukcyjnego

• Autorzy: Leicht A. , Makowski K.

Warianty tytułu

EN

Field-Circuit Analysis of Self-Excitation Phenomenon of Single-Phase Induction Generator

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W referacie przedstawiono dwuwymiarowy model polowo-obwodowy dwuuzwojeniowej, jednofazowej maszyny indukcyjnej pracującej jako samowzbudny generator indukcyjny oraz dokonano analizy zjawiska samowzbudzenia. Opracowany model polowo-obwodowy jednofazowego samowzbudnego generatora indukcyjnego uwzględnia istnienie remanentu magnetycznego w rdzeniu maszyny oraz charakterystyki magnesowania blach pakietów stojana i wirnika. Zaprezentowane zostały wyniki badań symulacyjnych oraz eksperymentalnych – przebiegi napięć podczas procesu samowzbudzenia generatora w zależności od wielkości otwarcia żłobków, wpływ pojemności i układów kondensatorów w uzwojeniach generatora na przebieg procesu samowzbudzenia oraz na wartości ustalone napięć i prądów w stanie jałowym. Przedstawione zostały trzy metody pozwalające na zamodelowanie w sposób przybliżony zjawiska remanentu magnetycznego w obwodzie magnetycznym maszyny. Uzyskane wyniki symulacji i pomiarów wskazują na konieczność zastosowania w wirniku jednofazowego samowzbudnego generatora indukcyjnego żłobków półzamkniętych w celu zapewnienia warunków dla zainicjowania procesu samowzbudzenia generatora. Przedstawiono zależność napięć i prądów generatora w funkcji prędkości obrotowej i pojemności kondensatorów dla dwóch rozpatrywanych układów połączeń generatora. Wyniki badań symulacyjnych zostały pozytywnie zweryfikowane na stanowisku laboratoryjnym.

EN

The paper presents two-dimensional field-circuit model of two-winding, single-phase induction machine operating as single-phase self-excited induction generator used for the analysis of self-excitation phenomenon. The field-circuit model takes remnant magnetism and magnetization characteristics of stator and rotor core into account. Results of simulations and experiments, i.e. waveforms of voltages during selfexcitation process, their dependence on rotor slot opening, influence of capacitances and different capacitor topologies on self-excitation process, as well steady-state values of generator voltages and currents at no-load operating conditions. Three methods for approximate modeling of remnant magnetism in machine’s iron core are presented. Obtained simulation and experimental results show the need for use of semiclosed rotor slots to ensure conditions for successful self-excitation. Dependence of generator voltages and currents on prime mover speed and capacitor capacitances for two topologies of generator’s external circuit was presented. The simulations were validated experimentally on the laboratory setup.

Słowa kluczowe

PL

generator indukcyjny; jednofazowy; samowzbudzenie; modelowanie polowo-obwodowe

EN

induction generator; single-phase; self-excitation; field-circuit modelling

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Górnośląski Instytut Technologiczny
• Czasopismo: Maszyny Elektryczne : zeszyty problemowe
• Rocznik: 2014
• Tom: Nr 3(103)
• Strony: 127--132
• Opis fizyczny: Bibliogr 9 poz., rys., wz.

Twórcy

autor

Leicht A.

• Politechnika Wrocławska, Wrocław

autor

Makowski K.

• Politechnika Wrocławska, Wrocław

Bibliografia

• [1]. Murthy, S.S.; Singh, B.; Sandeep, V.; A Novel and Comprehensive Performance Analysis of a Single-Phase Two-Winding Self-Excited Induction Generator, IEEE Transactions on Energy Conversion, vol.27, no.1, pp.117 127, March 2012
• [2]. Leicht, A.; Makowski, K.; Self-excitation analysis of a single-phase induction generator, XVI International Symposium on Electromagnetic Fields in Mechatronics, Electrical and Electronic Engineering, ISEF 2013, Ohrid, Macedonia, Sept. 12-14, 2013
• [3]. Ojo, O.; Omozusi, O.; Jimoh, A.A.; The operation of an inverter-assisted single-phase induction generator, IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol.47, no.3, pp.632-640, Jun 2000
• [4]. Tudorache, T.; Melcescu, L.; Paturca, S.V., Finite Element Analysis of Self-Excited Induction Generator for Isolated Small Power Wind Turbines, International Conference on Clean Electrical Power, 2007. ICCEP '07. pp.656,661, 21-23 May 2007
• [5]. B. Sawetsakulanond, V. Kinnares, Design, analysis, and construction of a small scale selfexcited induction generator for a wind energy application, Energy, Volume 35, Issue 12, December 2010, Pages 4975 4985, ISSN 0360-5442
• [6]. R. Miksiewicz, Modelowanie samowzbudnych prądnic indukcyjnych, Zeszyty Problemowe Maszyny Elektryczne BOBRME-Komel Nr. 98 1/2013, Katowice 2013, ss.121-126
• [7]. Rajanathan, C.B.; Watson, B.J.; Simulation of a single phase induction motor operating in the motoring, generating and braking modes, IEEE Transactions on Magnetics, vol.32, no.3, pp.1541- 1544, May 1996
• [8]. Björnstedt, J.; Sulla, F.; Samuelsson, O., Experimental investigation on steady-state and transient performance of a self-excited induction generator, Generation, Transmission & Distribution, IET , vol.5, no.12, pp.1233,1239, December 2011
• [9]. G.B. Kumbhar, S.V. Kulkarni, R. Escarela- Perez, E. Campero-Littlewood, (2007); Applications of coupled field formulations to electric al machinery, COMPEL: The International Journal for Computation and Mathematics in Electrical and Electronic Engineering, Vol. 26 Iss: 2, pp.489 – 523