СПОСОБ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ЛЕТНЕЙ ДОЙКИ ОТ МИКРОГЭС Российский патент 2012 года по МПК F03B15/06 F03B13/00 A01J5/07 

Описание патента на изобретение RU2464442C1

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано при электроснабжении летней дойки от автономного источника энергии, использующего микрогидроэлектростанцию (микроГЭС) с электрогенератором на постоянных магнитах, двигательную и балластную нагрузку.

Известна конструкция погружной свободнопоточной микрогидроэлектростанции, включающая гидротурбину с горизонтальной осью вращения, соединенную с погруженным в воду герметизированным электрогенератором (см. RU 2247859 C1, 10.03.2005, F03B 13/00).

Известна торцевая электрическая машина, входящая в состав свободнопоточной микроГЭС (см. RU 2406213 А, 10.12.2010, H02K 21/24).

Известен способ стабилизации частоты выходного напряжения электрогенератора микроГЭС путем использования автобалластной нагрузки, при котором происходит перераспределение полезной и балластной частей нагрузки на электрогенератор с сохранением ее суммарного значения постоянным (см. ЛУКУТИН Б.В. и др. Возобновляемая энергетика в децентрализованном электроснабжении Москва, Энергоатомиздат, 2008, с.151, рис.31б), принятый в качестве прототипа.

К недостаткам указанных технических решений следует отнести то, что при использовании в конструкции микроГЭС электрогенератора с постоянными магнитами, не имеющего обмотки возбуждения, технологический процесс доения коров на летней дойке, использующий электрический привод на основе асинхронных электродвигателей, может быть нарушен в связи с жесткими требованиями к уровню напряжения в автономной системе электроснабжения (небольшое уменьшение напряжения сопровождается резким снижением вращающего момента на валу электродвигателя). Это обстоятельство не позволяет широко применять электрогенераторы малой мощности с постоянными магнитами в автономной системе электроснабжения летней дойки от микроГЭС, поскольку у данного типа машин отсутствует обмотка возбуждения и, как следствие, возможность регулирования напряжения на выходе электрогенератора, при этом возникает проблема стабилизации напряжения.

Задачей изобретения является повышение эффективности применения микроГЭС с ортогональной гидротурбиной с горизонтальной осью вращения и электрогенератором с постоянными магнитами при использовании ее в качестве автономного источника электроснабжения летней дойки и повышение устойчивости работы технологического оборудования летней дойки.

Поставленная задача решается тем, что в способе работы оборудования летней дойки при электроснабжении от микроГЭС, состоящей из турбины и генератора, не имеющего обмотки возбуждения, в условиях динамически изменяющейся нагрузки, при котором стабилизация частоты вращения турбины осуществляется за счет перераспределения полезной и балластной частей нагрузки на генератор с сохранением ее суммарного значения постоянным, согласно изобретению в качестве микроГЭС используют погружную свободнопоточную микроГЭС с ортогональной турбиной и синхронным генератором с постоянными магнитами, а в качестве полезной нагрузки применяют асинхронные электродвигатели вакуумного насоса и насоса водоснабжения, имеющие индивидуальные устройства компенсации реактивной мощности, состоящие из параллельно подключенных батарей статических конденсаторов, а также асинхронные электродвигатели первого и второго молочных насосов и асинхронный электродвигатель насоса охладителя молока, а в качестве балласта используют многоступенчатый по потребляемой мощности электроводонагреватель, при этом в момент пуска микроГЭС включают все ступени балластной нагрузки, при достижении номинальной частоты вращения генератора включают асинхронный двигатель насоса водоснабжения с устройством компенсации реактивной мощности, при этом нагрузку перераспределяют между балластной нагрузкой и включенным электродвигателем насоса водоснабжения с устройством компенсации реактивной мощности, затем после завершения переходного процесса включают электродвигатель вакуумного насоса с устройством компенсации реактивной мощности, затем аналогично включают электродвигатели первого молочного насоса, второго молочного насоса и насоса охладителя молока.

На фиг.1 приведена блок-схема микроГЭС с автобалластной стабилизацией частоты.

На фиг.2 приведена модель работы оборудования летней дойки при электроснабжении от микроГЭС.

На фиг.3 показан поочередный пуск асинхронной нагрузки с индивидуальной компенсацией реактивной мощности электродвигателя вакуумного насоса и насоса водоснабжения.

На фиг.4 показана частота вращения (о.е.) ротора генератора микроГЭС при поочередном пуске асинхронной нагрузки с индивидуальной компенсацией реактивной мощности.

На фиг.5 показано напряжение (о.е.) на выходе генератора микроГЭС при поочередном пуске асинхронной нагрузки с индивидуальной компенсацией реактивной мощности.

Блок-схема системы электроснабжения летней дойки от автономного источника энергии, использующего микроГЭС с синхронным генератором на постоянных магнитах, двигательную и балластную нагрузку (фиг.1), включает установленную на валу ортогональную гидротурбину 1 и синхронный генератор 2 с постоянными магнитами, к выводам которого подключена балластная нагрузка 3 с блоком управления и через коммутационные аппараты 4 полезная нагрузка, состоящая из асинхронного электродвигателя насоса водоснабжения 5 и параллельно подключенного к нему блока статических конденсаторов 10, асинхронного электродвигателя водокольцевого (или вакуумного) насоса 6 и параллельно подключенного к нему блока статических конденсаторов 10, асинхронных электродвигателей первого молочного насоса 7, второго молочного насоса 8, насоса охладителя молока 9 (фиг.1).

Для подтверждения заявленного способа проведено моделирование работы оборудования летней дойки при электроснабжении от микроГЭС, представленное на фиг.2.

Способ управления микроГЭС с использованием заявленного способа осуществляют следующим образом.

В момент пуска микроГЭС включают все ступени балластной нагрузки (балластная нагрузка в данном случае выполнена в виде электроводонагревателя с ТЭНами), при достижении номинальной частоты вращения генератора (фиг.4) включают асинхронный электродвигатель насоса водоснабжения (водоснабжение осуществляется, например, из скважины) с устройством компенсации реактивной мощности (фиг.3). При этом нагрузку перераспределяют между балластной нагрузкой и включенным асинхронным двигателем насоса водоснабжения с устройством индивидуальной компенсации реактивной мощности, благодаря чему напряжение на статоре генератора изменяется незначительно. Затем, после завершения переходного процесса, включают асинхронный электродвигатель водокольцевого (или вакуумного) насоса (для обеспечения процесса доения коров вакуумом) с устройством индивидуальной компенсации реактивной мощности. После завершения переходного процесса аналогично включают маломощные асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором первого молочного насоса, второго молочного насоса и насоса охладителя молока. Они из-за малой мощности, относительно генератора микроГЭС, незначительно снижают напряжение на его выводах и, тем самым, электромагнитный момент на всех работающих под нагрузкой электродвигателях практически не меняется (фиг.5).

Указанный способ позволяет повысить эффективность применения микроГЭС с постоянными магнитами и устойчивость работы технологического оборудования летней дойки путем рационального перераспределения полезной (асинхронные электродвигатели) и балластной (электроводонагреватель) частей нагрузки на генератор с сохранением ее суммарного значения постоянным и индивидуальной компенсации реактивной мощности электродвигателей.

Предлагаемый способ может быть достаточно легко конструктивно реализован и использован в сельском хозяйстве при электроснабжении летней дойки от автономного источника энергии, использующего погружную свободнопоточную микрогидроэлектростанцию, включающую гидротурбину с горизонтальной осью вращения, соединенную с погруженным в воду герметизированным с синхронным электрогенератором на постоянных магнитах, двигательную (электродвигатели насоса водоснабжения, водокольцевого насоса, двух молочных насосов, насоса охладителя молока) и балластную (в виде электроводонагревателя с ТЭНами) нагрузку.

Похожие патенты RU2464442C1

название год авторы номер документа
ГИДРОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА 2011
  • Кирдякин Александр Алексеевич
  • Савин Игорь Игоревич
RU2457357C2
МикроГЭС 1991
  • Тамадаев Абдул-Халик Магомедович
  • Бухаров Герман Николаевич
  • Середин Евгений Маркович
  • Матвеев Алексей Ильич
  • Амиров Кабикен Амирович
SU1780551A3
УСТАНОВКА ДЛЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЕСТЕСТВЕННОГО ХОЛОДА 2009
  • Герасимова Ольга Александровна
  • Лобачев Александр Владимирович
RU2446679C2
МОЛОЧНАЯ ХОЛОДИЛЬНАЯ УСТАНОВКА 2008
  • Бродский Лазарь Ефимович
RU2366165C1
МИКРОГИДРОЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ 2014
  • Загрядцкий Владимир Иванович
  • Кобяков Евгений Тихонович
RU2582714C9
СПОСОБ ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ 2015
  • Линевич Эдвид Иванович
  • Тимофеев Андрей Викторович
RU2586895C1
Система энергоснабжения 2017
  • Варакута Виктор Владимирович
  • Пархоменко Дмитрий Иванович
  • Гридин Сергей Васильевич
  • Масюк Леонид Николаевич
  • Максименко Дмитрий Игоревич
  • Безбородов Денис Леонидович
  • Зубков Сергей Степанович
  • Дудченко Андрей Юрьевич
RU2681565C1
СНИЖЕНИЕ СЕБЕСТОИМОСТИ МНОГОВАРИАНТНОЙ ВЫРАБОТКИ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ ПУТЕМ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ НАИБОЛЕЕ ВЫГОДНОГО НА ДАННЫЙ МОМЕНТ ВАРИАНТА ВЫРАБОТКИ 2005
  • Перера Анил Ласанта Майкл
RU2376693C2
СПОСОБ ОХЛАЖДЕНИЯ МОЛОКА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 1999
  • Улитенко А.И.
RU2160986C2
СПОСОБ РАБОТЫ ТЕПЛОЭЛЕКТРОЦЕНТРАЛИ С ОТКРЫТОЙ ТЕПЛОФИКАЦИОННОЙ СИСТЕМОЙ 2008
  • Щелудько Леонид Павлович
RU2359133C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 464 442 C1

Реферат патента 2012 года СПОСОБ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ЛЕТНЕЙ ДОЙКИ ОТ МИКРОГЭС

Изобретение относится к сельскому хозяйству. В момент пуска микроГЭС включают все ступени балластной нагрузки, при достижении номинальной частоты вращения генератора 2 включают асинхронный электродвигатель насоса водоснабжения 5 с устройством компенсации реактивной мощности. При этом нагрузку перераспределяют между балластной нагрузкой и включенным асинхронным электродвигателем насоса водоснабжения 5 с устройством индивидуальной компенсации реактивной мощности, благодаря чему напряжение на статоре генератора 2 изменяется незначительно. Затем после завершения переходного процесса включают электродвигатель вакуумного насоса 6 с устройством индивидуальной компенсации реактивной мощности. После завершения переходного процесса аналогично включают электродвигатели первого молочного насоса 7, второго молочного насоса 8 и насоса охладителя молока 9, которые из-за малой мощности относительно генератора микроГЭС незначительно снижают напряжение на его выводах и, тем самым, электромагнитный момент на всех работающих под нагрузкой электродвигателях практически не меняется. Изобретение направлено на повышение эффективности применения микроГЭС и повышение устойчивости работы технологического оборудования летней дойки. 5 ил.

Формула изобретения RU 2 464 442 C1

Способ работы оборудования летней дойки при электроснабжении от микрогидроэлектростанции (микроГЭС), состоящей из турбины и генератора, не имеющего обмотки возбуждения, в условиях динамически изменяющейся нагрузки, при котором стабилизация частоты вращения турбины осуществляется за счет перераспределения полезной и балластной частей нагрузки на генератор с сохранением ее суммарного значения постоянным, отличающийся тем, что в качестве микроГЭС используют погружную свободнопоточную микроГЭС с ортогональной турбиной и синхронным генератором с постоянными магнитами, а в качестве полезной нагрузки применяют асинхронные электродвигатели вакуумного насоса и насоса водоснабжения, имеющие индивидуальные устройства компенсации реактивной мощности, состоящие из параллельно подключенных батарей статических конденсаторов, а также асинхронные электродвигатели первого и второго молочных насосов и асинхронный электродвигатель насоса охладителя молока, а в качестве балласта используют многоступенчатый по потребляемой мощности электроводонагреватель, при этом в момент пуска микроГЭС включают все ступени балластной нагрузки, при достижении номинальной частоты вращения генератора включают асинхронный двигатель насоса водоснабжения с устройством компенсации реактивной мощности, при этом нагрузку перераспределяют между балластной нагрузкой и включенным электродвигателем насоса водоснабжения с устройством компенсации реактивной мощности, затем после завершения переходного процесса включают электродвигатель вакуумного насоса с устройством компенсации реактивной мощности, затем аналогично включают электродвигатели первого молочного насоса, второго молочного насоса и насоса охладителя молока.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2012 года RU2464442C1

ЛУКУТИН Б.В
и др
Возобновляемая энергетика в децентрализованном электроснабжении
- М.: Энергоатомиздат, 2008, с.151, рис.31б
ПОГРУЖНАЯ СВОБОДНОПОТОЧНАЯ МИКРОГИДРОЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ 2003
  • Головин М.П.
  • Встовский А.Л.
  • Головина Л.Н.
  • Лимаренко Г.Н.
  • Буханов В.В.
  • Кузьмин С.С.
RU2247859C1
Автоматический агрокомплекс 1989
  • Королев Василий Филиппович
SU1789146A1
ТОРЦЕВАЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ МАШИНА 2009
  • Встовский Алексей Львович
  • Головин Михаил Петрович
  • Федий Константин Сергеевич
  • Встовская Екатерина Сергеевна
  • Архипцев Максим Геннадьевич
RU2406213C1
Приспособление для смены спиральных рессор тележек системы Фетта 1929
  • Ассоров М.Д.
SU22584A1
JP 2001128574 A, 15.05.2001.

RU 2 464 442 C1

Авторы

Бастрон Андрей Владимирович

Коровайкин Николай Владимирович

Костюченко Лидия Петровна

Даты

2012-10-20Публикация

2011-05-16Подача