ЗБІЛЬШЕННЯ ЧАСУ АВТОНОМНОЇ РОБОТИ ДИЗЕЛЬНОЇ ГЕНЕРАТОРНОЇ УСТАНОВКИ ДЛЯ СИСТЕМ ПРОТИПОЖЕЖНОГО ЗАХИСТУ ЗАХИСНИХ СПОРУД

Анотація

Проблема. Системи протипожежного захисту (СПЗ) є складовими забезпечення пожежної безпеки будівель, зокрема захисних споруд цивільного захисту (ЗСЦЗ) та споруд подвійного призначення (СПП). Їх надійне функціонування потребує гарантованого електроживлення, відсутність якого знижує рівень безпеки об’єкта. Для забезпечення автономної роботи СПЗ в умовах аварійного або тривалого відключення електропостачання застосовують дизельні генераторні установки (ДГУ). За сучасних умов обмежених енергетичних ресурсів актуальним є підвищення ефективності ДГУ з метою зменшення витрат пального та збільшення часу автономної роботи, зокрема шляхом не лише використання двигунів із покращеними енергетичними показниками, але і генераторів. 
Мета дослідження. Збільшення часу автономної роботи ДГУ для СПЗ ЗСЦЗ та СПП завдяки покращенню якості електричної енергії, що, своєю чергою, зумовлює зменшення витрат пального. Досягнення зазначеної мети передбачається шляхом використання асинхронного генератора з фазним ротором, у коло якого інтегровано інвертор та систему самозбудження, що забезпечує підвищення коефіцієнта потужності та коефіцієнта корисної дії генератора. 
Методи  досліджень. У  ході  дослідження застосовано  методи  аналізу та дослідження науковців, які розвивають теорію електричних машин. Для розробки моделі автономного асинхронного генератора з інвертором у фазному роторі використовувався пакет Simulink в середовищі MATLAB. Для розрахунку витрат пального дизель-генераторної установки застосовано метод енергетичного балансу з урахуванням коефіцієнтів корисної дії двигуна, електричного генератора та коефіцієнта потужності навантаження. 
Основні результати. Витрати пального дизельного двигуна залежать від режиму навантаження та частоти його обертання. Нелінійне та несиметричне навантаження спричиняє несинусоїдальні струми, що призводить до коливань напруги й частоти, пульсацій електромагнітного моменту, зростання гармонічних спотворень, зниження коефіцієнта потужності генератора та додаткових електромеханічних втрат. Зазначені фактори обумовлюють додаткові електромеханічні втрати, що, своєю чергою, призводить до збільшення витрат пального. Отже, паливна економічність ДГУ визначається, зокрема, коефіцієнтом потужності (cosφ) та ККД генератора. Асинхронні генератори з фазним ротором та інверторним керуванням, на відміну від асинхронного генератори з короткозамкненим ротором, забезпечують стабілізацію напруги й частоти при змінні швидкості обертання двигуна та коливань навантаження, компенсацію реактивної потужності та самозбудження. Це підвищує cosφ і ККД генератора та сприяє зменшенню витрат пального. 
Висновки. Модель асинхронного генератора з інвертором у колі ротора, побудована у MATLAB дає можливість детально аналізувати його електроенергетичні параметри в різних умовах експлуатації. Використання такого асинхронного генератора, порівняно з класичним асинхронним генератором із короткозамкненим ротором забезпечує гнучке регулювання енергетичних потоків. У результаті спостерігається підвищення коефіцієнта потужності cosφ та ККД. Це у свою чергу, зумовлює зменшення витрат пального та збільшення тривалості роботи установки. Використання асинхронного генератора з фазним ротором і підключеним інвертором дозволяє при 40% навантаженні зменшити витрати пального приблизно на 24,5%, а при 100% навантажені – на 12,7%. Це дає змогу збільшити тривалість роботи ДГУ. Наприклад, при 100% навантажені автоматична система пожежогасіння може працювати на 8,7 хв довше порівняно з використанням ДГУ з асинхронним генератором із короткозамкнутим ротором.