Ветроэлектрический агрегат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

< >780142 (61) Дополнительное к авт, свид-ву (22) Заявлено 04.12.78 (21) 2693592/24-07 (51)М. Кл. с присоединением заявки М

HP 9/06

P 03 0 7/00

Государствеииый комитет

СССР по делам изобретеиий и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 15,1 1.80 Бюллетень Мо 42

Дата опубликования описания 181180 (53) УДК 621. 311. .24.072(088 8) А.И. Коженков, В.В. Сидоров и М.С. Антипов

I (72) Авторы изобретения (71) Заявитель ние ГЦиклон"

Всесоюзное научно-производственное объедин (54) ВЕТРОЭЛЕКТРИЧЕСКИИ АГРЕГАТ

Изобретение относится к области ветроэнергетики.и может быть использовано при создании ветроэлектрических агрегатов, предназначенных для параллельной работы с сетью, мощность которой превышает мощность самого агрегата.

Современные ветроэлектрические агрегаты указанного назначения включают в себя ветродвигатель, снабженный регулятором оборотов, силовую передачу и электрогенератор — пре» имущественно синхронного типа, имею- щий регулятор напряжения. При этом силовая передача состоит обычно из 15 редуктора, повышающего обороты ветродвигателя, и муфты сколь>кения, например, гидравлического типа, установленной между редуктором и генератором. С помощью муфты сколь>хения ре- 20 гулируют активную мощность, отдаваемую генератором в сеть (1j.

Вместо муфты гидравлического типа в существующих ветроэлектрических агрегатах средней мощности применяют 25 электромагнитную муфту сколь>хения, а для предотвращения вентиляторного режима работы ветродвигателя, возни,»юы г - пви неоабочих скоростях вет

2 полнительно вводят обгонную муфту.

Эта муфта устанавливается между редуктором и электромагнитной муфтой скольжения, Известен ветроэлектрический агрегат, содержащий ветродвигатель с регулятором оборотов, синхронный генератор с регулятором напряжения и силовую передачу, связывающую вал ветродвигателя с валом генератора и. включающую в себя редуктор, обгонную муфту и электромагнитную муфту скольжения с устройством управления ее работой. Названное устройство управления выполнено при этом в виде стабилизированного по напряжению источника постоянного тока, подключенного через электрощетки и контактные коль- . ца к обмотке возбуждения электромагнитной муфты P2).

При наличии регулятора оборотов ветродвигателя и неизменном токе возбуждения электромагнитная муфта, механические характеристики которой такие же, как и у асинхронного двигателя, работает в известном ветроэлектрическом агрегате при скоростях ветра, превышающих расчетную, примерно с постоянными значениями скольжения и мо780142 вают регулирование активной мощности синхронного генератора при параллельной работе с сетью и защиту оборудования агрегата от электромеханических перегрузок.

Обгонная муфта расцепляет силовую передачу ветроэлектрического агрегата при переходе генератора в электродвигательный режим работы, что не имеет место при естественных спадах скорости ветра. Синхронный генератор функционирует в этом случае лишь как синхронный компенсатор, не потребляюций активную моцность от сети на бесполезное вращение ветродвигателя.

Это повышает эффективность использования ветроэлектрического агрегата при параллельной работе с мощной сетью.

Известный ветроэлектрический-аг— регат имеет однако ряд существенных недостатков.

Так, устройство управления электромагнитной муфтой агрегата не обеспечивает регулирования момента врацения муфты пропорционально квадрату оборотов ветродвигателя, что необходимо, поскольку момент врацения самого ветродвигателя изменяется в та- кой же зависимости от егo собственных оборотов. Это ухудшает совмещение характеристик мощности генератора и ветродвигателя, что приводит к снижению энергетических характеристик ветроэлектрического агрегата.

15

25 родвигателя, а также по причине изменений частоты и напряжения сети имеют место резкие колебания активной глощности, вырабатываемой генератором агрегата. Эта также снижает энергетические характеристики известного ветроэлектрического агрегата.

Обгонная муфта в силовой передачи мощности от ветродвигателя к генера40 тору работает с коэффициентом полезного действия меньше единицы. Поэтому данная муфта не только усложняет конструкцию ветроэлектрического агрегата, но и дополнительно снижает его энергетические характеристики.

Кроме того, при существующем исполнении силовой передачи и устройства управления электромагнитной муфтой агрегата не обеспечивается возможность осуществлять отключение цепи питания обмотки возбуждения муфты при работе генератора синхронным компенсатаром. Это обуславливает излишний расход электроэнергии на управле". ние работой муфты, что в дополнительной мере снижает энергетические характеристики известного ветроэлектрического агрегата.

Целью изобретения является повышение энергетических характеристик ветроэлектрическаго агрегата.

Далее, ввиду наличия зоны нечувствительности у регулятора оборотов вет-35

Указанная цель достигается тем, что в известном ветроэлектрическом агрегате, содержащем ветродвигатель с регулятором оборотов, синхронный генератор с регулятором напряжения, электромагнитную муфту скольжения, связывающую вал генератора с валом ветродвигателя и устройство управления электроглагнитной муфтой, — это устройство управления выполнено в виде синхронного сервогенератора, вал которого связан с валом ведущей части муфты, регулятора напряжения сервогенератора, выпрямительного мос-, та в цепи питания обмотки возбуждения муфты и двойной интегрирующей

RC-цепочки, выход которой подключен на вход измерительного органа регулятора напряжения сервогенератора, причем вход выпрямительного моста и вход двойной RC-цепочки присоединены на зажимы сервогенератора.

Кроме того устройство управления электромагнитной муфтой содержит измеритель активной мощности, цепи питания и выход которого подключен соответственно на зажимы синхронного генератора и на вход измерительного органа регулятора напряжения сервогенератора, стабилизирующую ячейку, транзисторный ключ и реле напряжения, при этом цепь питания ключа присоединена через стабилизирующую ячейку и выходу выпрямительного моста, обмотка реле подключена к выходу ключа, а замыкающий контакт реле включен в цепь питания обмотки возбуждения муфты.

На чертеже изображен схематически ветроэлектрический агрегат.

Ветроэлектрический агрегат включает в себя ветродвигатель 1, снабженный регуляторам оборотов, редуктор 2, синхронный сервогенератор 3, механическую передачу 4, выпрямительный мост 5, электромагнитную муфту 6 скольжения, обмотку 7 возбуждения муфты, синхронный генератор 8, снабженный регулятором напряжения, трансформатор 9 тока, трансформатор 10 напряжения, регулятор 11 напряжения сервогенератора, исполнительный орган 12 и измерительный орган 13 регулятора напряжения сервогенератора, двойную интегрирующую RC-цепочку 14, стабилизирующую ячейку 15, транзисторный ключ 16, реле 17 напряжения и измеритель 18 активной мощности.

Вал ветродвигателя 1 связан с валом синхронного генератора 8 посредством силовой передачи, состоящей из редуктора 2 и электромагнитной муфты 6 скольжения. Вал синхронного сервогенератора 3 в свою очередь связан через механическую передачу 4 с валом ведущей части муфты 6. Сервогенератор 3 снабжен регулятором 11 напряжения, содержащем измерительный

780142

Формула изобретения

Ветроэлектрический агрегат, содержащий ветродвигатель с регулятором оборотов, синхронный генератор с регулятором напряжения, электромагнитную муфту скольжения, связывающую вал генератора с валом электродвигателя и устройство управления указанной муфтой, отличающийся тем, что, с целью повышения энергетических характеристик агрегата, устройство управления муфтой состоит из, синхронного сервогенератора, вал которого связан с валом ведущей части муфты, регулятора напряжения сервогенератора, выпрямительного моста в цепи питания обмотки возбуждения муфты, вход которого подсоединен на зажимы сервогенератора, двойной интегрирующей.ltC-цепочки, выход которой подключен на вход измерительного органа регулятора напряжения сервогенератора, а вход — на зажимы сервогенератора, измерителя активной мощности, .цепи питания и выход которого подключены соответственно на зажимы синхронного генератора и на вход измерительного органа регулятора напряжения сервогенератора, стабилизирующей ячейки, транзисторного ключа и реле напряжения, при этом цепь питания ключа присоединена через стабилизирующую ячейку к выходу выпрямительного моста, обмотка реле подключена к выходу ключа, а замыкающий контакт реле включен в цепь питания обмотки возбуждения муфты.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Фатеев Е.И. Ветродвигатели и ветроустановки. М., 1948, с. 523.

2. Андрианов В.Н. Ветроэлектрические станции. М-Л., 1960, с. 234 орган 13 и исполнительный орган 12.

К зажимам сервогенератора присоединены входы двойной интегрирующей

RC-цепочки 14 и выпрямительного моста 5, при этом выход двойной RC-цепочки подключен на вход измерительного органа 13 регулятора 11 напря5 жения, а выход выпрямительного моста. соединен через замыкающий контакт реле 17 напряжения, с обмоткой 7 возбуждения муфты б.

Обмотка реле 17 .напряжения подключена к выходу транзисторного ключа 16, цепь питания которого присоединена через стабилизирующую ячейку 15 к выходу выпрямительного моста 5.

Цепи питания измерителя 18 актив- 15 нои мощности подключены через трансформатор 9 тока и трансформатор 10 напряжения на зажимы синхронного генератора 8, а выход этого измерителя подключен на вход измерительного ор- 2О гана 1 3 регулятора 11 напряжения, которым снабжен сервогенератор 3.

При работе ветродвигателя 1 с постоянными оборотами, что имеет место при скоростях ветра выше расчетной, измерительный орган 13 регулятора 11 выявляет отклонение напряжения на выходе измерителя мощности от заданного значения и в соответствии с этим воздействует на систему возбуждения сервогенератора 3. Тем саьым обеспечивается регулирование активной мощности синхронного генератора 8 при параллельной работе ветроэлектрического агрегата с мощной сетью.

При скоростях ветра, ниже расчетной, ветродвигатель 1 работает с переменными оборотами. В данном случае измерительный орган 13 также воздействует через исполнительный орган 12 на систему возбуждения сервогенера- 4О тора 3, но уже в соответствии с отклонением от заданного значения фактического напряжения на выходе двойной интегрирующей RC-цепочки 14, благодаря чему указанное фактическое на- 45 пряжение, пропорциональное отношение напряжения на зажимах сервогенератора к его частоте в квадрате, поддерживается постоянным. В результате напряжение на зажимах сервогенератора

3, и, следовательно, ток в обмотке 7 возбуждения электромагнитной муфты б скольжения регулируются пропорционально квадрату частоты сервогенератора, а момент вращения муфты изменяется при этбм пропорционально квадрату оборотов ветродвигателя 1.

При естественном спаде скорости ветра до значения, когда сколь>кение муфты б станет равным нулю, что сосответствует прекращению отдачи .ак- бО тивной мощности в сеть генератором 8 ветроэлектрического агрегата, транзисторный ключ 16 закрывается, а реле 17 напряжения обесточивается. замыкающим контактом отключает цепь питания обмотки 7 возбуждения муфты б. В итоге силовая передача ветооэлектоического агрегата расцепляется, а генеоатоо 8 продолжает работать в режиме синхронного компенсатора.

Использование предлагаемого ветроэлектрического агрегата обеспечивает по сравнению с прототипом следующие преимущества: повышается точность совмещения характеристик мощности синхронного генератора и ветродвигателя при работе последнего с переменными оборотами; повышается точность поддержания постоянной активной мощности генератора при работе ветродвигателя с постоянными оборотами; снижается расход электроэнергии на осуществление процесса управления электромагнитной муфтой скольжения.

Указанные преимущества существенно повысят энергетические характеристики ветроэлектрического агрегата.

780142

Составитель К. Фотина

Редактор Г. Прусова Техред K,Ãàâðîí Корректор А. Гриценко Заказ 9341/22 Тираж 783 .Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "пало ". - ч