ИЗОБРЕТЕНИЕ
Патент Российской Федерации RU2277749
СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ СЕГМЕНТНЫМИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИМИ ГЕНЕРАТОРАМИ
Имя изобретателя: Литвиненко Александр Михайлович
Имя патентообладателя: Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный технический университет"
Адрес для переписки: 394026, г.Воронеж, Московский пр-кт, 14, ГОУВПО "ВГТУ", патентный отдел
Дата начала действия патента: 2005.01.31
Изобретение относится к ветроэнергетике, а точнее к системам управления
ветроэлектроэнергетическими генераторами преимущественно сегментного типа.
Технический результат заключается в стабилизации уровня напряжения. Для этого
устройство содержит обмотку возбуждения, обмотки статора, диоды схемы выпрямления,
регулятор напряжения, аккумуляторную батарею, при этом дополнительно введены
повышающий трансформатор с обмотками, диод и накопительный конденсатор.
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Изобретение относится к ветроэнергетике, а точнее к системам управления
ветроэлектроэнергетическими генераторами, преимущественно сегментного типа.
Системы управления ветроэлектрическими агрегатами известны. Например, в [1]
описываются системы управления ветроэлектрическими агрегатами малой мощности
постоянного тока, переменного тока средней мощности, а также большой мощности для
параллельной работы в общую сеть.
При этом в случае системы управления генератором переменного тока обмотки статора
генератора соединены с диодами схемы выпрямления, которые в свою очередь соединены с
регулятором напряжения и аккумуляторной батарей.
Впервые использование сегментных электрических генераторов в ветроэнергетике было
предложено в [2], где описана наиболее близкая к заявляемой система управления
ветроэлектрогенератором сегментного типа, который имеет статор, содержащий полюсные
наконечники и обмотки, установленный на траверсе, при этом полюсные наконечники
магнитно связаны с роторами, а точнее периодически вступают с ними в контакт, при этом
роторы выполнены в виде аэродинамических шайб, представляющих собой двояковогнутые
диски, закрепленные на концах лопастей в качестве концевых крылышек (винглет). При этом
в [2] предусматривается традиционная система управления, аналогичная системам
управления автотракторными генераторами релейного типа, предусматривающая
выпрямление тока и работу на аккумуляторную нагрузку.
Недостатком такой системы является то, что при работе быстроходных ветроколес с
минимальным числом лопастей при скоростях ветра, ниже номинальных, возникают провалы
напряжения, которые могут быть устранены либо повышением скорости ветра, что может
оказаться невозможным по природным условиям, либо увеличением числа лопастей с
роторами, что может привести к уменьшению частоты взаимодействия ротора и статора при
увеличенной скорости ветра из-за большого аэродинамического сопротивления (уменьшение
коэффициента быстроходности), хотя пусковой момент при увеличении числа лопастей
возрастает.
Изобретение направлено на устранение провалов в кривой напряжения, стабилизацию
уровня отдаваемой мощности при сохранении высоких массогабаритных показателей,
присущих сегментным электрическим генераторам.
Система управления сегментными электрическими генераторами содержит обмотку
возбуждения, обмотки статора, соединенные с диодами схемы выпрямления, которые в свою
очередь соединены с регулятором напряжения и аккумуляторной батареей, при этом
система дополнительно содержит повышающий трансформатор с обмотками, диод и
накопительный конденсатор, причем входные обмотки повышающего трансформатора
соединены с обмотками статора, выходная обмотка через диод - с накопительным
конденсатором, а обкладки конденсатора соединены с регулятором и массой.
Достижение технического результата, стабилизация уровня напряжения достигается за
счет накопления энергии в конденсаторе в моменты разобщения магнитной связи роторов и
статоров.
Сущность изобретения иллюстрируется чертежом, где приведена схема системы
управления сегментными электрическими генераторами.
|
На схеме показаны обмотка возбуждения 1 индукторного генератора, трехфазная обмотка
статора с фазными обмотками 2, 3 и 4, соединенными "звездой", диоды 5 и 6 трехфазной
двухполупериодной схемы выпрямления, трансформатор с обмотками 7 и 8, диод 9,
конденсатор 10, регуляторы напряжения 11, 12 и аккумуляторная батарея 13, обмотка
возбуждения второго генератора 14.
Система управления сегментными электрическими генераторами, содержащая
вышеуказанные элементы, содержит следующие связи между этими элементами. Обмотки 7 -
первичные трансформатора соединены каждая с фазными обмотками 2, 3 и 4 соответственно.
Вторичная обмотка 8 трансформатора через диод 9 соединена с накопительным
конденсатором 10, обкладки которого соединены с регулятором 11 и с массой. Также имеется
регулятор 12, который соединен с обмоткой возбуждения 14 второго генератора (условно не
показан на схеме), кроме того, могут быть присоединены и другие аналогичные генераторы,
что характерно, например, для ветроэлектрогенераторов, работающих в составе
ветроэнергетической установки - ветровой плотины.
|
При этом в случае системы управления генератором переменного тока обмотки статора
генератора соединены с диодами схемы выпрямления, которые в свою очередь соединены с
регулятором напряжения и аккумуляторной батарей.
Работа системы управления происходит следующим образом. В момент магнитного
контакта ротора и статора в обмотках 2, 3 и 4 индуцируется напряжение, которое далее
формирует два потока мощности: первый, действующий в продолжение магнитного контакта
статора и ротора, при котором напряжение, выпрямленное диодами 5 и 6, подается на батарею
13 и к потребителям, и второй, действующий после завершения магнитного контакта в
результате разряда конденсатора 10 на батарею 13. Заряд конденсатора 10 происходит во
время действия первого потока мощности по цепи: обмотки 2, 3 и 4, первичные обмотки 7,
вторичная обмотка 8, диод 9, конденсатор 10. Регулирование напряжения осуществляется
регулятором 11, 12 и т.д. посредством воздействия (отключения) соответствующих обмоток
возбуждения 1, 14 и др.
К преимуществам данной системы управления относится обеспечение непрерывного
питания цепей потребления и зарядки, независимо от наличия или отсутствия магнитного
контакта статора и ротора, что важно для подавляющего числа потребителей.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. Фатеев Е.М. Ветроагрегаты. - М.: Сельхозиздат. 1962 г.
2. Патент РФ №2184267 - Ветрогенератор /А.М.Литвиненко, опубл. 27.06.2002, бюл. №18. з-ка
№2000128442/06 от 13.11.2000. МПК 7 F 03 D 9/00.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Система управления сегментными электрическими генераторами, содержащая
обмотку возбуждения, обмотки статора, соединенные с диодами схемы выпрямления, которые,
в свою очередь, соединены с регулятором напряжения и аккумуляторной батареей,
отличающаяся тем, что система дополнительно содержит повышающий трансформатор с
обмотками, диод и накопительный конденсатор, причем входные обмотки повышающего
трансформатора соединены с обмотками статора, а выходная обмотка через диод - с
накопительным конденсатором, а обкладки конденсатора соединены с регулятором и массой.
Версия для печати
Дата публикации 02.02.2007гг
вверх
|
