OPTIMIZATION OF MAGNETIZATION AND MAGNATION REGIMES OF STOPPED THREE-PHASE SYNCHRONOUS MACHINE

V. A. VOLKOV

Abstract


Purpose. Investigation and optimization (minimization) of electric energy losses in a stopped synchronous machine with a thyristor exciter under conditions of its magnetization and demagnetization.

Methodology. Operator and variational calculus, mathematical analysis and simulation computer simulation.

Findings. The mathematical description of the system under study is developed: "thyristor exciter – stopped synchronous machine", which represents the analytical dependencies for electromagnetic processes, as well as the total power and energy losses in the system under magnetization and demagnetization regimes of the synchronous machine. The optimal time functions for changing the flux linkages of the damper winding and the excitation current of the stopped synchronous machine, in which they are minimized by energy in the system under investigation when the machine is magnetized and demagnetized. The dependences of the total energy losses in the system under study on the durations of the magnetization and demagnetization times of the machine are calculated, and their comparison is compared for different types (linear, parabolic and proposed optimal) of the trajectories of the change of the linkage, as well as for a linear and exponential change in the excitation current of the machine. Analytic dependencies are obtained using the calculations of electromagnetic and energy transient processes in the "thyristor exciter – stopped synchronous machine" system under the considered types of variation of flux linkage and excitation current of the machine.

Originality. It consists in finding the optimal trajectories of the time variation of the excitation current of a stopped synchronous machine and the optimal durations of its magnetization and demagnetization times, which ensure minimization of energy losses in the system "thyristor exciter – stopped synchronous machine".

Practical value. It consists in reducing unproductive energy losses in synchronous generators and motors under the conditions of their magnetization and demagnetization.


Keywords


синхронная машина; режимы намагничивания и размагничивания; потери электрической энергии; оптимизация

References


[1] Usov, S.V., Mikhalev, B.N., Chernovets, A.K. (1987). Elektricheskaya chast elektrostantsiy. Leningrad, Energoatomizdat, 616.

[2] Sinyugin, V.YU., Magruk, V.I., Rodionov, V.G. (2008). Gidroakkumuliruyushchiye elektrostantsii v sovremennoy energetike. M. ENAS, 352.

[3] Pavlov, G.M., Merkur'yev, G.V. (2001). Avtomatika energosistem. SPb. RAO «YEES Rossii», 387.

[4] Beschastnov, G.A., Karpov, A.M., Nemeni, T.M., Semonova, G.S. (1980). Raschot protsessa puska obratimogo agregata GAES ot staticheskogo preobrazovatelya chastity [Calculation of the start-up process of a reversible PSPS unit from a static frequency converter]. Elektrichestvo, 3, 15-19 [in Russian].

[5] Petelin, D.P. (1968). Avtomaticheskoye upravleniye sinkhronnymi elektroprivodami. M. Energiya, 192.

[6] Veynger, A.M. (1985). Reguliruyemyy sinkhronnyy elektroprivod. M. Energoatomizdat, 224.

[7] Kopylov, I.P. (1973). Elektromekhanicheskiye preobrazovateli energii. M. Energiya, 400.

[8] Volkov, V., & Dovbischuk, D. (2015). Improvement of frequency start of hydroelectric pumped storage power plant in the pumping mode. Electrical Engineering And Power Engineering, 1, 55-61. doi: http://dx.doi.org/10.15588/1607-6761-2015-1-10

[9] Kopylov, I.P., Klokov, B.K., Morozkin, V.P., Tokarev, B.F. (2011). Proyektirovaniye elektricheskikh mashin: uchebnik dlya vuzov. M. «Yurayt», 767.

[10] Braslavskiy, I.YA., Ishmatov, Z.SH., Polyakov, V. N. (2004). Energosberegayushchiy asinkhronnyy elektroprivod. M. Akademiya, 256.

[11] Chizhenko, I.M., Rudenko, V.S., Sen'ko, V.I. (1974). Osnovy preobrazovatelnoy tekhniki. M. V.shk., 430.

[12] Bolsham, YA.M., Krupovich, V.I., Samover, M.L. (1974). Spravochnik po proyektirovaniyu elektroprivoda silovykh i osvetitelnykh ustanovok. M. Energiya, 728.

[13] Petrov, YU.P. (1977). Variatsionnyye metody teorii optimalnogo upravleniy. Leningrad. Energiya, 280.

[14] Tykhovod, S. (2015). Improvement of iterative methods of the nonlinear systems solution of state equations of magnetoelectric equivalent schemes. Electrical Engineering And Power Engineering, 1, 46-49. doi: http://dx.doi.org/10.15588/1607-6761-2015-1-8

[15] Tykhovod, S., Kornus, T., & Patalakh, D. (2015). Method of accelerated numerical calculation of transients in electrical circuits based on solution approximation by algebraic polynomials. Electrical Engineering And Power Engineering, 2, 48-54. doi: http://dx.doi.org/10.15588/1607-6761-2015-2-7


GOST Style Citations


[1] Электрическая часть электростанций: учебник для вузов / С.В. Усов, Б.Н. Михалев, А.К. Черновец и др. – Л.: Энергоатомиздат, 1987. – 616 с.

[2] Синюгин, В.Ю. Гидроаккумулирующие электростанции в современной энергетике / В.Ю. Синюгин, В.И. Магрук, В.Г. Родионов. – М.: ЭНАС, 2008. – 352 с.

[3] Павлов, Г.М. Автоматика энергосистем / Г.М. Павлов, Г.В. Меркурьев. – СПб: РАО «ЕЭС России». – 2001. – 387 с.

[4] Бесчастнов, Г.А. Расчёт процесса пуска обратимого агрегата ГАЭС от статического преобразователя частоты / Г.А. Бесчастнов, A.M. Карпов, Т.М. Нэмени, Г.С. Семёнова // Электричество. – 1980. – № 3. – С. 15-19.

[5] Петелин, Д.П. Автоматическое управление синхронными электроприводами / Д.П. Петелин. – М.: Энергия, 1968. – 192 с.

[6] Вейнгер, А.М. Регулируемый синхронный электропривод / А.М. Вейнгер. – М.: Энергоатомиздат, 1985. – 224 с.

[7] Копылов И.П. Электромеханические преобразователи энергии / И.П. Копылов. – М.: Энергия, 1973. – 400 с.

[8] Волков, В.А. Совершенствование частотного пуска гидроагрегата гидроаккумулирующей электростанции в насосном режиме / В.А. Волков, Д.В. Довбищук // Електротехніка та електроенергетика.– 2015.– № 1. – С.55 – 61.

[9] Копылов, И.П. Проектирование электрических машин: учебник для вузов / И.П. Копылов, Б.К. Клоков, В.П. Морозкин, Б.Ф. Токарев. – М.: «Юрайт», 2011. – 767 с.

[10] Браславский, И.Я. Энергосберегающий асинхронный электропривод / И.Я. Браславский, З.Ш. Ишматов, В. Н. Поляков.– М.: Академия, 2004. – 256 с.

[11] Чиженко, И.М. Основы преобразовательной техники / И.М. Чиженко, В.С. Руденко, В.И. Сенько. – М.: Высш. шк., 1974. – 430 с.

[12] Большам, Я.М. Справочник по проектированию электропривода силовых и осветительных установок / Я.М. Большам, В.И. Крупович, М.Л. Самовер. – М.: Энергия, 1974. – 728 с.

[13] Петров, Ю.П. Вариационные методы теории оптимального управления / Ю.П. Петров. – Л.: Энергия, 1977. – 280 с.

[14] Тиховод, С.М. Усовершенствование итерационных методов решения систем нелинейных уравнений состояния магнитоэлетрических схем замещения / С.М. Тиховод // Електротехніка та електроенергетика.– 2015.– № 1. – С.30 – 46. DOI:http://dx.doi.org/ 10.15588/1607-6761-2015-1-8

[15] Тиховод, С.М. Метод ускоренного численного расчета переходных процессов в электрических цепях на основе аппроксимации решения алгебраическими полиномами / С.М. Тиховод, Т.М. Корнус, Д.Г. Паталах // Електротехніка та електроенергетика. – 2015. – № 2. – С.48 – 54. DOI: http://dx.doi.org/10.15588/1607-6761- 2015-2-7





DOI: https://doi.org/10.15588/1607-6761-2018-1-6

Article Metrics

Metrics Loading ...

Metrics powered by PLOS ALM

Refbacks

  • There are currently no refbacks.


Copyright (c) 2018 VOLKOV V. A.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Address of the journal editorial office:

Editorial office of the the science journal "Electrical Engineering and Power Engineering" ("Electrotechnics and Electroenergetics")

Zaporozhye National Technical University, 

 Zhukovskiy street, 64, Zaporizhzhya, 69063, Ukraine. 

Telephone: +38-061-769-82-96 – the Editing and Publishing Department.

E-mail: rvv@zntu.edu.ua


Reference to the journal is obligatory in the cases of complete or partial use of its materials.