A high-speed electric generator with a power supply system for operation with a gas microturbine
DOI:
https://doi.org/10.17213/0136-3360-2023-4-63-72Keywords:
asynchronous electric machine, gas microturbines, high-speed electric generator, massive rotor, stator, converter, control systemAbstract
Nowadays the use of energy complexes with distributed energy generation is an actively developing area of energy. One of the key elements of such systems are low- and medium-power generating plants that can be located in close proximity to energy consumers. Gas microturbine units (GMT) are the most suitable type of generating devices for the considered energy systems. The article considers the design features of a high-speed electric generator (EG) for the energy complex at GMTU, a stand and test results of such a machine being presented. To test experimental samples of high-speed electric generators with a power of 100 kW, it is proposed to use a test bench that allows testing of two electric generators located on a common shaft with converters connected along a DC link. This approach allows testing high-speed electric generators in all modes without a gas turbine. To reduce energy costs when testing a generator, testing is carried out using the mutual load method. Measurements of current and phase voltage in the windings of an experimental high-speed electric machine, the value of total short-circuit losses for various slip frequencies, and the value of active losses in the rotor showed that the technical solutions used to create a high-speed electric generator made it possible to develop an operative structure.
References
A.V. Boicea, G. Chicco and P. Mancarella, "Optimal operation of a microturbine cluster with partial-load efficiency and emis-sion characterization," 2009 IEEE Bucharest PowerTech, Bucharest, 2009, pp. 1-8. doi: 10.1109/PTC.2009.5282263
J. Ikäheimo, J. Kolehmainen, T. Känsäkangas, V. Kivela, and R.R. Moghaddam, “Synchronous high-speed reluctance machine with novel rotor construction,” IEEE Trans. Ind. Electron., vol. 61, no. 6, pp. 2969 – 2975, Jun. 2014.
Вавилов В.Е. Методология проектирования высокооборотных генераторов для микротурбинных установок // Вопросы электромеханики. 2015. Т. 146. № 3. С. 16 – 23.
Об одной возможности изготовления роторов высокоскоростных электрогенераторов с постоянными магнитами / П.Г. Колпахчьян, Б.Н. Лобов, И.В. Русакевич, А.П. Микитинский // Труды X Междунар. конф. по автоматизированному электро-приводу АЭП 2018. Новочеркасск, 03–06 октября 2018 г. Новочеркасск: ООО "Лик", 2018. С. 14 – 19.
Kolpakhchyan P. High speed generator for gas microturbine installations / P.G. Kolpakhchyan, V.I. Parshukov, A.R. Shaikhiev, A.E. Kochin, M.S. Podbereznaya // International Journal of Applied Engineering Research. – 2017. № 23 (12). P. 13874 – 13878.
Проектирование электрических машин / И.П. Копылов, Б.К. Клоков, В.П. Морозкин, Б.Ф. Токарев: учеб. для вузов. M. : Юрайт, 2018. 766 с.
Стародубцева В.А. Расчет и проектирование электрических машин, Асинхронные машины. Ижевск : Изд-во ИжГТУ, 2005. 351 с.
Estimation of the domestic materials application possibility in the active part of a high-speed electric generator for micro-GTP / P.G. Kolpahchyan, M.S. Podbereznaya, M.S. Alexandrova, V.V. Baibichyan // Journal of Physics: Conference Series. P. 042075. DOI: 10.1088/1742-6596/2131/4/042075. EDN WRPBYO.
Оценка возможности применения отечественных материалов в активной части высокооборотного электрогенератора для микро-ГТУ / П.Г. Колпахчьян, М.С. Подберезная, М.С. Александрова, В.В. Байбичьян // Транспорт: наука, образование, производство: сб. научных трудов Междунар. научно-практ. конф., Ростов-на-Дону, 19 – 21 апреля 2021 г. Т. 2. Ростов-на-Дону: Ростовский гос. ун-т путей сообщения, 2021. С. 49 – 52. EDN SMVEIC.
Материалы, применяемые для изготовления ротора высокооборотного электрогенератора для микро-ГТУ /
П.Г. Колпахчьян, М.С. Подберезная, А.Р. Шайхиев, А.Е. Кочин // Энергетика транспорта. Актуальные проблемы и задачи: Сб. научных трудов Междунар. научно-практ. конф., Ростов-на-Дону, 26 – 27 сентября 2019 года. Ростов-на-Дону: Ростовский гос. ун-т путей сообщения, 2019. С. 56 – 61. EDN DFWNDO.
Rotor design of high-speed permanent magnet synchronous motors considering rotor magnet and sleeve materials / Ji hun Ahn, Cheol Kyu Han, Chang woo Kim, Jang young Choi // IEEE Transactions on Applied Superconductivity. 2018. Vol. 28. P. 1 – 4.
Желокова М.З., Максимова И.Ф. Мощные высокооборотные генераторы для малой энергетики // Известия Россий-ской академии наук. Энергетика. 2015. № 1. С. 74 – 90.
Радин В.И., Брускин Д.Э., Зорохович А.Е. Электрические машины. Асинхронные машины: учеб. для электромех. спец. вузов; под ред. И.П. Копылова. М.: Высш. шк., 1988. 328 с.
Высоковольтный высокооборотный генератор для автономных систем / Ф.Р. Исмагилов, В.Е Вавилов, В.И Бекузин, В.В. Айгузина // Известия Самарского научного центра РАН. 2016. № 4 – 7. С. 1987 – 1391. https://cyberleninka.ru/article/n/ vysokovoltnyyvysokooborotnyy-generator-dlya-avtonomnyh-sistem (дата обращения: 27.12.2019).
Магин В.В. Высокооборотный генератор на электромагнитных подшипниках для энергетических установок космиче-ского назначения // Электронный журнал «Труды МАИ», МАИ. 2011. http://trudymai.ru/upload/iblock/686/vysokooboro tnyygenerator-na-elektromagnitnykh-podshipnikakh-dlya-energeticheskikh-ustanovokkosmicheskogo-naznacheniya.pdf?lang=enissue=45 (дата обращения: 27.12.2019).
Downloads
Published
How to Cite
Issue
Section
https://orcid.org/0000-0002-7955-939
