Ветроэлектрический агрегат Советский патент 1981 года по МПК H02P9/14 

(54) ВЕТРОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ АГРЕГАТ

1

Изобретение относитсяк ветроэлектрическим установкам, снабженньЕЙ 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 измеритель- ного органа, выполненного в виде : стабилизирующей ячейки постоянного тока и интегрирующей RC-цепочки Ц;.

Посредством такого регулятора | осуществляется автоматическое pery-i лирование напряжения генератора пропорционально частоте в некоторой степени. Причем показатель степени южeт быть задан в пределах от 1 ДО 2. При таком регулировании напряжения генератора и подключенной к нему нагрузке определенного вида и характера обеспечивается сг1морегулирование активной мощнбсти нагрузки генератора пропорционально кубу частоты, что позволяет в итоге 6оЛее рационально совмещать характеристики мощности ветроколеса и нагрузки-.

Однако известный регулятор обла-. дает рядом существенных недостатков, к которим относятся: обусловленность видом и характером нагрузки, при которой может быть получен эффект саморегулирования активной мощности

10 нагрузки генератора пропорционально кубу частоты; необходимость перенастройки системы регулирования напряжения генератора по частоте при из-, менении вида и характера подключаемой нагрузки; неудовлетворительное : агрегатирование ветроколеса с нагру:зкой из-за низкой точности саморегулирования активной мощности нагрузки генератора пропорционально кубу

20 частоты; значительное недоиспользование Мощности ветроэлектрического агрегата при подключенной нагрузке генератора меньше номинальной и работе агрегата ,с переменной скоростью

25 вращения ветроколеса.

Известен ветроэлектрический агре гат, регулятор которого обеспечивает принудительное регулирование непосредственно самой мощности нагрузки 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 электромагнита при этом вторичная обмотка трансформатора тока и вькод тройной НС-цепочки присоединены соответственно к намагничивающей обмотке электромагHtfTSi и к токовым выводам датчика Холла,, а вьшоды ЭДС этого датчика подключены к входу компаратора напряжений 2 .

Позволяя осуществлять- регулирование мощности, отдаваемой генератором, пропорционально кубу частоты, данный регулятор не обеспечивает т кого .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 частот генератора, в пределах которого обеспечивается устойчивая работа 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|щ то 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 КС-цепочки:, а выход последней подключен на вя;од измерительного органа регулятора напряжения 3 .

В ветроэлектрическом агрегате крутящий момент на валу ветродвигателя регулируется пропорционально квадрату частоты генератора,. чем обесппчивается более рациональное совмбнцение мощнсстн лх характеристик ветродаигателя и нагрузки, Подключенной к генератору.

Однако в этом агрегате параметрь) самого датчика крутящего момента, в особенности индуктивного, значительно изменяются в зависимости от величины изменения частоты стабили, зированного переменного напряжения, питающего датчик. В связи с этим крутящий момент на валу ветродвигателя регулируется пропорционально квадрату частоты генератора с низ... кой степенью точности, что обуслов ливает существенное недоиспользование-максимально возможных данных: агрегата.

Цель изобретения - повышение про}изводительности ветроэлектрического 15 агрегата путем повышения точности регулирования крутящего момента на валу ветродвигателя пропорционально квадрату частоты генератора.

Поставленная цель Достигается

0 тем, что известный ветроэлектрический агрегат, содержащий ветродвигатель с синхронным генератором, регулятор напряжения генератора, состоящий из исполнительного и измери5 тельного органов, двухступенчатую интегрирующую КС-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, помещенным в воздушный зазор между полюсами электромагнита. При этом выходд датчика момента и БЬЕЮД КС-цепочки подключены соответственно к намагничивающей обмотке электромагнита и к TOKOBbiM выводам датчика Холла, выводы ЭДС этого датчика и

0 цепь питания RC-цепочки присоединены соответственно к входу измерительного органа регулятора напряжения и к выходу стабилизирующей ячейки, а цепь датчика момента подклюс чена через преобразователь постоянного напряжения в переменное, стабилизатор постоянного напряжения, выпрямитель и согласующий трансформатор напряжения на зажимы генераQ тора.

На чертеже представлена схема предлагаемого агрегата.

Ветроэлектрический агрегат содеркит ветродвигатель 1, с валом 2 которого механически связан через ре руктор 3 синхронный генератор 4,

снабженный регулятором 5 напряжения. Последний состоит из -исполнительного органа 6 и измерительного органа 7.

0 На валу ветродвигателя установлен параметрический датчик 8 крутящего момента, выходная цепь подключена к намагничивающей обмотке элект ромагнита 9. В воздушный зазор меж5 ДУ полюсами электромагнита помещен

датчик 10 Холла. Вьшоды 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 НС-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 являетсястабильным по частоте.

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 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 сра.внивается с опорным напряжением. При .рассогласовании этих напряжений испол.нительный орган б регулятора воздействует на систему возбуждения генератора 4 таким образом, что выходное напряжение на выводах 11 и 12 ЭДС датчика 10 Холла поддерживается постоянным при переменной частоте генератора, что эквивалентно регулированию крутящего момента на валу 2 ветродвигателя 1 пропорционально квадрату частоты генератора 4,

По сравнению с известным в предлагаемом ветроэлектрическом агрегате параметрический датчик В функционирует при неизменных значениях частоты и амплитуды, а также эффективного значения переменного напряжения

питающего датчик. Это значительно повышает точность измерения и соответственно регулирования крутящего момента на валу 2 ветродвигателя 1 пропорционально квадрату частоты ге-г нератора.

При использовании предлагаемого ветроэлектрического агрегата обеспе- чивается совмещение с высокой степенью точности мощностных характеристик ветродвигателя и нагрузки, что

0 позволит существенно, расщирить диапазон рабочих частот генератора при устойчивом мощностном балансе на валу ветродвигателя и тем самым значительно улучшить энергетические ха5рактеристики самого агрегата, что повысит эффективность его применения в народном хозяйстве. Формула изобретения

Ветроэлектрический агрегат, содержащий ветродвигатель с синхронным генератором, регулятор напряжения генератора, состоящий из измерительного и исполнительного органов, двух;тупенчатую интегрирующую RC-цепочку и параметрический датчик крутящего

5 момента, например индуктивный, установленный на валу ветродвигателя, отличающийся, тем, что, с целью повышения производительности ветроэлектрического агрегата пу0тем повыидения точности регулирования крутящего момента на валу ветродвигателя пропорционально квадрату частоты генератора, агрегат снабжен стабилизирующей ячейкой перемен5ного напряжения,подключенной на зажимы генератора, электромагнитом, и датчиком Холла, пoмeщeнны в воздушный зазор между полюсами электромагнита , причем выход датчика момен0 .та 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 изме5рительного органа регулятора напряжения и к выходу стабилизирующей ячейки, а цепь пйтания датчика момента подключена через преобразователь постоянного напряжения в переменное

0 стабилизатор постоянного напряжения, выпрямитель и согласующий трансформатор напряжения на зажимы генератора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

5

с. 96 - 99.

0 по заявке № 2079709,кл.Н 02 Р 9/14 1ЭТ4.

Н 02 Р 9/14, 1976.

5