Polowo-obwodowa analiza samowzbudzenia jednofazowego generatora indukcyjnego

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.

---

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.