Ветроэлектрический агрегат

Ветроэлектрический агрегат

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТ©УСКОМУ СВИДВТИЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Респуьлик («)892638 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (5!)М. Кл.з

Н 02 P 9/14 (22) Заявлено 180277 (23) 2454687/24-07 с присоединением заявки Йо

Гоеуяарствеииый комитет

СССР ио дедам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 2 1 281, Бюллетень 89 47

Дата опу6ликования описания 23 . 12. 81 (53) УДК 621.З11.24., .072.2(088.8) (72) Авторы изобретения

Научно-производственное объединение Циклон (71) Заявитель (54) ВЕТРОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ АГРЕГАТ

Изобретение относится к ветроэлектрическим установкам, снабженным синхронным генератором и предназначенным для автономного электроснабжения различных потребителей.

Известен ветроэлектрический агрегат, содержащий систему компаундирования синхронного генератора, вы- ° прямитель в цепи обмотки возбуждения и корректор напряжения генератора.

Корректор состоит при этом из исполнительного органа, выполненного на тиристорах, регенеративного компаратора напряжений и измерительного органа, выполненного в виде 15 стабилизирующей ячейки постоянного тока и интегрирующей RC-цепочки (Ц, Посредством так ого регулятора осуществляется автоматическое регу- . лирование напряжения генератора про- 20 порционально частоте в некоторой степени. Причем показатель степени может быть задан в пределах от 1 до

2. При таком регулировании напряже» ния генератора и подключенной к нему 25 нагрузке определенного вида и характера обеспечивается саморегулирование активной мощндсти нагрузки генератора пропорционально кубу частоты, что позволяет в итоге более рационально совмещать характеристики мощности ветроколеса и нагрузки;

Однако известный регулятор обла-. дает рядом существенных недостатков, к которым относятся: обусловленность видом и характером нагрузки, при которой может быть получен эффект саморегулирования активной мощности нагрузки генератора пропорционально кубу частоты; необходимость перенастройки системы регулирования напряжения генератора по частоте при изменении вида и характера подключаемой нагрузки; неудовлетворительное агрегатирование ветроколеса с нагруз" кой из-за низкой точности саморегулирования активной мощности нагрузки генератора пропорционально кубу частотыу значительное недоиспользование мощности ветроэлектрического агрегата при подключенной нагрузке генератора меньше номинальной и ра- боте агрегата,с переменной скоростью вращения Beòpîêîëåñà..

Известен ветроэлектрический агре гат, регулятор которого обеспечивает принудительное регулирование непосредственно самой мощности на892638 грузки генератора пропорционально кубу частоты.

Измерительный орган корректора в нем снабжен дополнительно трансформатором тока в цепи статорной обмотки генератора, тройной интегрирующей

RC-цепочкой, подключенной к статорной обмотке, электромагнитом и датчиком Холла, помещенным в воздушный ,зазор между полюсами электроматнита, при этом вторичная обмотка трансформатора тока и выход тройной RC-цепочки присоединены соответственно к намагничивающей обмотке электромагнита и к токовым выводам датчика

$ Р.

Холла,, а выводы ЭДС этого датчик а 1 5 подключены к входу компаратора напряжений (2) .

Позволяя осуществлять регулирова1 ние мощности, отдаваемой генератором, пропорционально кубу частоты, g0 данный регулятор не обеспечивает ткого .же регулирования мощности нагрузки на валу ветроколеса.

-Это обуславливается тем, что мощность потерь в генераторе и силовом редукторе агрегата изменяется пропорционально не кубу частоты,а пропорционально, примерно, первой степени последней.

Необходимость в регулировании мощности нагрузки на валу ветроколеса становится очевидной, если учесть, что и развиваемая ветроколесом мощность изменяется также пропорционально кубу частоты. Это существенно сужает диапазон рабочих З5 частот генератора, в пределах которого обеспечивается устойчивая ра. бота ветроколеса при сбалансированных значениях развиваемой и отбираемой мощности.

Известен ветроэлектрический агрегат, содержащий ветродвигатель с синхронным генератором, регулятор напряжения генератора, состоящий из исполнительного и измерительного органов, двухступенчатую интегрирук " щую RC-цепочку и параметрический датчик крутящего момента, например, индуктивный, установленный на валу ветродвигателя. При этом цепь питания датчика крутящего момента подключена через стабилизатор переменного напряжения на зажимы генератора, выходная цепь этого датчика подключена на вход RC-цепочки, а выход последней подключен на вХод измерительного органа регулятора на пряжения (3 .

В ветроэлектрическом агрегате крутящий момент на валу ветродвигателя регулируется пропорционально 60 квадрату частоты генератора,.чем обеспечивается более рациональное совмещение мощностнЪнс характеристик ветролвигателя и нагрузки, йодклюЧенной к генератору. 65

Однако в этом агрегате параметрЫ самого датчика крутящего момента, в особенности индуктивного, значительно изменяются в зависимости от величины изменения частоты стабилизированного переменного напряжения, питающего датчик. В связи с этим крутящий момент на валу ветродвигателя регулируется пропорционально квадрату частоты генератора с низкой степенью точности, что обусловливает существенное недоиспользование"максимально возможных данных: агрегата.

Цель изобретения — повышение про изводительности ветроэлектрического агрегата путем повышения точности регулирования крутящего момента на валу ветродвигателя пропорционально квадрату частоты генератора.

Поставленная цель достигается тем, что известный ветроэлектрический агрегат, содержащий ветродвигатель с синхронным генератором,,регулятор напряжения генератора, состоящий из исполнительного и измерительного органов, двухступенчатую интегрирующую RC-. цепочку и параметрический датчик крутящего момента, например, индуктивный, установленный на валу ветродвигателя, снабжен дополнительно стабилизирующей ячейкой переменного напряжения, подключенной на зажимы генератора, электромагнитом и датчиком Холла, помеценным в воздушный зазор между полюсами электромагнита. При этом выход датчика момента и выход RC-цепочки подключены соответственно к намагничивающей обмотке электромагнита и к токовым выводам датчика

Холла, выводы ЭДС этого датчика и цепь питания RC-цепочки присоединены соответственно к входу измерительного органа регулятора напряжения и к выходу стабилизирующей ячейки, а цепь датчика момента подключена через преобразователь постоянного напряжения в переменное, стабилизатор постоянного напряжения, выпрямитель и согласующий трансформатор напряжения на зажимы генератора.

На че рте же предс та в ле на сх ема предлагаемого агрегата.

Ветроэлектрический агрегат содерlKHT Bpтродвигатель 1, с валом 2 которого механически связан через реруктор 3 синхронный генератор 4, снабженный регулятором 5 напряжения.

Последний состоит из исполнительного органа б и измерительного органа 7.

На валу ветродвигателя установлен параметрический датчик 8 крутящего момента, выходная цепь подключена к намагничивающей обмотке элект ромагнита 9. В воздушный зазор между полюсами электромагнита помещен

892638 датчик 10 Холла. Выводы 11 и 12 ЭДС датчика Холла присоединены к входу измерительного органа регулятора, а токовые выводы 13 и 14 этого же датчика — к выходу двухступечатой интегрирующей НС-цепочки 15. Эта цепочка стабилизирующего ячейку 16 переменного напряжения подключена на зажимы генератора. На зажимы генератор подключен также через преобразователь 17 постоянного напряжения в переменное, стабилизатор 18, постоянного напряжения, выпрямитель 19 и согласующий трансформатор

20 напряжения цепь датчика крутящего момента.

При работе ветродвигателя 1 с переменной скоростью вращения приводимый им генератор 4 вращается с переменной.частотой. При этом напряжение на Выходе интегрирующей ВС-цепочки 15 изменяется обратно пропорцио нально квадрату частоты, так как напряжение генератора 4, подаваемое на вход этой цепочки через стабилизирующую лишь по амплитуде и не является стабильным по частоте. 25

Следовательно, и управляющий ток,,проходящий через датчик 10 Холла, изменяется обратно пропорционально квадрату частоты. Одновременно при этом, ток,проходящий через намагничивающую обмотку электромагнита 9 и являющийся током нагрузки параметрического датчика 8, изменяется пропорционально крутящему моменту на валу 2 ветродвигателя 1.

В такой же функциональной зависимости от крутящего момента изменяется и магнитный поток в воздушном зазоре между полюсами электромагнита 9, где помещен датчик 10 Холла. тогда подключаемое напряжение на 40 выводах 11 и 12 ЭДС датчика 10 Холла изменяется пропорционально отношению крутящего момента на валу 2 электродвигателя 1 к частоте генератора во второй степени. Напряжение подается на вход измерительного органа 7 регулятора 5 напряжения, где сравнивается с опорным напряжением. При .рассогласовании этих напряжений исполнительный орган 6 регулятора воздейст- 5й вует на систему возбуждения генерато ра 4 таким образом, что выходное напряжение на выводах 11 и 12 ЭДС датчика 10 Холла поддерживается постоянным при переменной частоте гене-. ратора, что эквивалентно регулирова нию крутящего момента на валу 2 ветродвигателя 1 пропорционально квадрату частоты генератора 4.

По сравнению с известным в пред- ф) лагаемом ветроэлектрическом агрегате параметрический датчик 8 функционирует при неизменных значениях частоты и амплитуды, а также эффективного значения переменного напряжения 65 питающего датчик. Это значительно повышает точность измерения и соответственно регулирования крутящего момента на валу 2 ветродвигателя 1 пропорционально квадрату частоты ге-. нератора °

При использовании предлагаемого ветроэлектрического агрегата обеспе чивается совмещение с высокой степенью точности мощностных характеристик ветродвигателя и нагрузки, что позволит существенно. расширить диапазон рабочих частот генератора при устойчивом мощностном балансе на валу ветродвигателя и тем самым значительно улучшить энергетические характеристики самого агрегата, что повысит эффективность его применения в народном хозяйстве.

Формула изобретения

Ветроэлектрический агрегат, содер. жащий ветродвигатель с синхронным генератором, регулятор напряжения ге- нератора, состоящий из измерительного и исполнительного органов, двухтупенчатую интегрирующую RC-цепочку и параметрический датчик крутящего момента, например индуктивный, установленный на валу ветродвигателя, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности ветроэлектрического агрегата путем повышения .точности регулирования крутящего момента на валу ветродвигателя пропорционально квадрату частоты генератора, агрегат снабжен стабилизирующей ячейкой переменного напряжения,подклю- енной на зажимы генератора, электромагнитом, и датчиком Холла, помещенным в воздушный зазор между полюсами электромагнита, причем выход датчика момента и выход RC-цепочки подключены соответственно к намагничивающей обмотке электромагнита и к токовым выводам датчика Холла, выводы ЭДС этого датчика и цепь RC-цепочки присоединены соответственно к входу измерительного органа регулятора напряжения и к выходу стабилизирующей ячейки, а цепь питания датчика момен. та подключена через преобразователь постоянного напряжения в переменное, стабилизатор постоянного напряжения, выпрямитель и согласующий трансформатор напряжения на зажимы генератора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Доклады первой Всесоюзной научно-технической конференции по возобновляемым источникам энергии.

М., Вып. 2. Энергия, 1972, с. 96 — 99.

2 ° Авторское свидетельство СССР по заявке Р 2079709,кл.Н 02 Р 9/14, 1974.

3. Авторское свидетельство СССР по заявке Р 2346406/07, кл.

Н 02 P 9/14, 1976.

892638

Составитель К.Фотина

Редактор Н.Кончицкая Техред Т, Маточка Корректор Г.Решетник

Ь

Заказ 11277/82 Тираж 733 Подписное . в ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4