wyd 2022
ISBN 978-83-7365-584-3
autor: Stanisław Duer
spis treści
1. BADANIE PRĄDNICY SYNCHRONICZNEJ ........................................... 9
1.1. Budowa i zasada działania maszyn synchronicznych .................................. 9
1.2. Oddziaływanie twornika w maszynach synchronicznych ........................ 12
1.3. Schemat zastępczy prądnicy synchronicznej .............................................. 16
1.4. Wytwarzanie prądu trójfazowego ............................................................... 17
1.4.1. Praca prądnicy synchronicznej na biegu jałowym ........................... 21
1.4.2. Praca prądnicy synchronicznej w stanie zwarcia i obciążenia ................................................................................... 22
1.5. Synchronizacja prądnicy synchronicznej z siecią sztywną ........................ 26
1.6. Pytania kontrolne ................................................................................... 31
1.7. Ćwiczenie laboratoryjne ......................................................................... 31
1.7.1. Próba biegu jałowego prądnicy synchronicznej ............................ 31
1.7.2. Próba zwarcia prądnicy synchronicznej ....................................... 33
1.7.3. Wyznaczenie charakterystyk zewnętrznych prądnicy synchronicznej ................................................................................ 33
1.7.4. Wyznaczenie charakterystyk regulacyjnych prądnicy synchronicznej ................................................................................. 35
2. PRĄDNICA ASYNCHRONICZNA PRĄDU PRZEMIENNEGO PODWÓJNIE ZASILANA (DFIG) ............................................................ 37
2.1. Budowa i zasada działania prądnicy asynchronicznego .............................. 37
2.2. Wirujące pole magnetyczne w maszynach asynchronicznych .................... 41
2.3. Powstawanie momentu obrotowego w maszynie indukcyjnej .................... 46
2.4. Schemat zastępczy maszyny asynchronicznej ............................................. 48
2.5. Poślizg, sprawność i prędkość obrotowa maszyny asynchronicznej ........... 53
2.6. Charakterystyka mechaniczna maszyny asynchronicznej ........................... 54
2.7. Elektrownia wiatrowa z generatorem asynchronicznym dwustronnie zasilanym DFIG (ang. Doubly-fed induction generator) ............................ 57
2.8. Układ generatora pierścieniowego DFIG pracującego samodzielnie .......... 61
2.9. Układ regulacji mocy generatora pierścieniowego DFIG współpracującego z siecią elektroenergetyczną .......................................... 62
2.10. Sterowanie momentem, mocą czynną i bierną generatora pierścieniowego DFIG współpracującego z siecią elektroenergetyczną ................................................................................... 65 2.10.1. Sterowanie generatorem z falownika wirnikowego sposobem polowo zorientowanym ............................................... 68
2.10.2. Sterowanie generatorem z falownika wirnikowego metodą bezpośrednią momentem i mocą bierną ....................................... 72
2.11. Zabezpieczenia generatorów w elektrowniach wiatrowych .................... 78
2.11.1. Zabezpieczenie generatora nadprądowe zwłoczne niezależne .................................................................................... 82
2.11.2. Zabezpieczenie generatora od zwarć doziemnych ......................... 84
2.11.3. Zabezpieczenie generatora od utraty wzbudzenia ........................ 87
2.12. Układ regulacji generatora synchronicznego w turbinach wiatrowych ............................................................................................... 89
2.13. Układy zabezpieczeń generatora asynchronicznego DFIG w turbinach wiatrowych ............................................................................ 91
2.14. Zabezpieczenia transformatorów blokowych w elektrowniach wiatrowych ..................................................................................... 93
2.14.1. Zabezpieczenie transformatora od zwarć zewnętrznych ................ 93
2.14.2. Zabezpieczenie transformatora od zwarć wewnętrznych ............... 94
2.14.3. Zabezpieczenie różnicowe transformatora .................................. 95
2.14.4. Zabezpieczenie transformatora nadprądowe zwłoczne .................. 97
2.14.5. Zabezpieczenie transformatora od przeciążeń ................................ 98
3. BADANIE FALOWNIKA ........................................................................... 99
3.1. Elementy półprzewodnikowe stosowane w energoelektronicznych przetwornikach energii elektrycznej DC/AC .............................................. 99
3.1.1. Tranzystor .......................................................................................... 99
3.1.2. Tyrystor ........................................................................................... 103
3.1.3. Triak ................................................................................................ 105
3.2. Struktura funkcjonalna przekształtnika elektroenergetycznego ................ 108
3.2.1. Prostownik sterowany ..................................................................... 108
3.2.2. Prostownik sterowany jednopulsowy .............................................. 109
3.2.3. Diodowe prostowniki wielofazowe................................................. 113
3.2.4. Prostowniki sterowane wielopulsowe ............................................. 114
3.3. Filtry wygładzające w falowniku .............................................................. 116
3.4. Falowniki napięcia .................................................................................... 119
3.4.1. Modulacja czasu trwania impulsów w falowniku napięcia ............. 120
3.5. Model pracy falownika w postaci prostego obwodu R, L ......................... 124
3.6. Kształtowanie oraz regulacja napięcia wyjściowego w falowniku ........... 126
3.7. Badanie falownika DC/AC ........................................................................ 128
3.7.1. Konstrukcja stanowiska laboratoryjnego ......................................... 131
3.7.2. Regulator ładowania ........................................................................ 133
3.7.3.Ćwiczenie badanie falownika DC/AC .............................................. 134
LITERATURA ............................................................................................... 137