СПОСОБ СТАБИЛИЗАЦИИ НАПРЯЖЕНИЯ ПЕРЕНОСНОЙ МИКРОГЭС Российский патент 1994 года по МПК F03B15/06 

Изобретение относится к гидроэнергетике и может быть использовано при регулировании режимов работы автономных гидроэнергетических установок малой мощности.

Известен способ управления микроГЭС, осуществляемый путем стабилизации заданных уровней напряжения и частоты тока при изменяющейся полезной нагрузке на генераторе.

Однако известный способ управления, реализуемый стабилизацией частоты вращения ротора турбины либо за счет изменения крутящего момента на валу, либо за счет перераспределения полезной и балластной частей нагрузки на генератор с сохранением ее суммарного значения постоянным, требует сложных, громоздких регулирующих устройств, что снижает транспортабельность микроустановок.

Целью изобретения является упрощение процесса управления переносной микроГЭС.

Цель достигается тем, что согласно способу стабилизации напряжения переносной микроГЭС в условиях изменяющейся полезной нагрузки, при котором производят раскрутку рабочего колеса гидротурбины, подают постоянный ток на обмотку возбуждения ротора генератора переменного тока, а стабилизацию напряжения питания в цепи полезной нагрузки осуществляют путем воздействия на регулируемый параметр управления по результатам контроля текущего значения указанного напряжения питания, первоначальную нагрузку ограничивают величиной, обеспечивающей самовозбуждение генератора за счет предварительной намагниченности ротора до момента достижения номинального значения напряжения переменного тока, который выпрямляют для питания обмотки возбуждения, а при изменении полезной нагрузки в качестве параметра управления используют силу тока в обмотке возбуждения, для регулирования которой используют интегральное реле. Кроме того, согласно предлагаемому способу до достижения номинального значения напряжения переменного тока цепь статора генератора шунтируют обмоткой возбуждения с помощью электромагнитного реле, включенного в цепь статора.

Способ управления переносной рукавной микроГЭС с использованием заявленного способа осуществляют следующим образом.

Открывают заслонку водозабора, расположенную во входном конусе гидроагрегата, и вода под давлением, созданным посредством подводящего рукава, поступает через неподвижные лопатки направляющего аппарата на рабочее колесо гидротурбины, раскручивая и доводя число оборотов вала турбины до величины, близкой к числу оборотов холостого хода. При этом за счет остаточного магнитного поля в роторе генератора, жестко закрепленного на одном валу с рабочим колесом турбины, в его статорной обмотке начинает вырабатываться электрический ток, сила и напряжение которого зависят от числа оборотов ротора и величины полезной нагрузки, подключенной к генератору. В начальный момент пуска микроустановки к генератору подключают минимальную нагрузку (одну контрольную лампочку) и вся вырабатываемая энергия направлена на возбуждение в обмотке ротора генератора необходимого магнитного поля. Электромагнитным реле, включенным в цепь статора генератора, шунтируют данную цепь обмоткой возбуждения генератора, пока напряжение на генераторе не достигнет номинального значения. После этого к обмотке генератора подключают полезную нагрузку и напряжение на генераторе автоматически стабилизируется с помощью интегрального реле путем изменения тока в обмотке возбуждения. В процессе эксплуатации микроГЭС изменение нагрузки в цепи генератора вызывает соответствующее изменение числа оборотов ротора, при этом ток в обмотке возбуждения поддерживается таким, чтобы напряжение на генераторе оставалось номинальным.

На фиг. 1 изображена блок-схема управления переносной микроГЭС; на фиг. 2 - график зависимости частоты вращения ротора (n) от нагрузки (Р_эл) генератора; на фиг. 3 - график зависимости напряжения (U_г) на выходе генератора от частоты вращения (n) ротора.

Блок-схема включает установленные на валу 1 турбину 2 и генератор 3, имеющий обмотку возбуждения 4, к которой подключен регулятор напряжения 5.

При изменении нагрузки на генераторе 3 изменяется частота вращения ротора (фиг. 2) и регулятор напряжения 5, получая управляющий сигнал, сравнивает напряжение на зажимах генератора с номинальным напряжением. Вырабатывая компенсационное воздействие на ток в обмотке возбуждения 4, регулятор 5 стабилизирует напряжение на зажимах генератора (фиг. 3). Частота вращения ротора в процессе изменения нагрузки на генераторе остается переменной величиной. Таким образом, эксплуатацию переносной микроГЭС согласно заявленному способу осуществляют при постоянном напряжении на генераторе и переменной частоте вращения ротора, изменяющейся в зависимости от величины полезной нагрузки на генераторе.

Реализация предлагаемого изобретения за счет упрощения регулирующей системы позволяет повысить надежность установки, снизить ее габариты и вес, обеспечив тем самым оптимальную компактность и транспортабельность микроустановки, что особенно важно для такого вида гидромашины.

Сущность изобретения: раскручивают рабочее колесо гидротурбины с первоначальной нагрузкой. Подают постоянный ток на обмотку возбуждения предварительно намагниченного ротора генератора переменного тока. Стабилизацию направления питания в цепи полезной нагрузки производят путем воздействия на регулируемый параметр управления по результатам контроля текущего значения указанного направления питания. Первоначальную нагрузку ограничивают величиной, обеспечивающей самовозбуждение генератора за счет предварительной намагниченности ротора до момента достижения номинального значения напряжения переменного тока, который направляют для питания обмотки возбуждения. При подключении полезной нагрузки в качестве параметра управления используют силу тока в обмотке возбуждения, для регулирования которой используют интегральное реле. До достижения номинального значения направления переменного тока цепь статора генератора шунтируют обмоткой возбуждения с помощью электромагнитного реле, включенного в цепь статора. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. СПОСОБ СТАБИЛИЗАЦИИ НАПРЯЖЕНИЯ ПЕРЕНОСНОЙ МИКРОГЭС в условиях изменяющейся полезной нагрузки, при котором осуществляют раскрутку рабочего колеса гидротурбины с первоначальной нагрузкой, подают постоянный ток на обмотку возбуждения предварительно намагниченного ротора генератора переменного тока, а стабилизацию напряжения питания в цепи полезной нагрузки производят путем воздействия на регулируемый параметр управления по результатам контроля текущего значения указанного напряжения питания, отличающийся тем, что первоначальную нагрузку ограничивают величиной, обеспечивающей самовозбуждение генератора за счет предварительной намагниченности ротора до момента достижения номинального значения напряжения переменного тока, который выпрямляют для питания обмотки возбуждения, а при подключении полезной нагрузки в качестве параметра управления используют силу тока в обмотке возбуждения, для регулирования которой используют интегральное реле. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что до достижения номинального значения напряжения переменного тока, цепь статора генератора шунтируют обмоткой возбуждения с помощью электромагнитного реле, включенного в цепь статора.