початок розділу Виробничі, аматорські радіоаматорські Авіамодельний, ракетомодельного Корисні, цікаві	хитрощі майстру електроніка фізика технології винаходи	таємниці космосу таємниці Землі таємниці Океану хитрощі Карта розділу
Використання матеріалів сайту дозволяється за умови посилання (для сайтів - гіперпосилання)

ВИНАХІД
Патент Російської Федерації RU2132483

АВТОМАТИЧЕСКАЯ Вітроелектроустановка

Ім'я винахідника: Лебедєв В.М .; Голофаєв В.М .; Хватів Л.Г.
Ім'я патентовласника: Науково-дослідний інститут радіопріборостроенія
Адреса для листування: 125190, Москва, Ленінградський пр-т 80, НДІ радіопріборостроенія, директору Груздєву В.В., патентний відділ
Дата початку дії патенту: 1996.07.04

Автоматична Вітроелектроустановка призначена для пристроїв автономного енергопостачання об'єктів, розташованих у віддалених і важкодоступних місцях, а й окремих споживачів, до яких підвід електроенергії від мережі невигідний, а доставка пального для Дізельелектріческіе станцій пов'язана з великими витратами. Досягається технічний результат тим, що пристрій, що містить встановлені на загальному роторі вітродвигун і систему збудження електричної машини, що має n-фазну обмотку на статорі, з'єднану через випрямляч і перший ключ з інвертором і накопичувачем енергії, контролер і другий ключ, додатково забезпечено керованим інвертором, елементом інверсії, датчиками напрямку і швидкості вітру, датчиком положення, сполученим із загальним ротором. Виходи датчиків підключені до виходів контролера. Перший вихід контролера з'єднаний з керуючим входом першого ключа безпосередньо, а другого - через елемент інверсії. Другий вихід контролера з'єднаний з першим входом керованого інвертора, другий вхід якого з'єднаний з виходом накопичувача енергії, а вихід через другий ключ з'єднаний з m-фазами n-фазної обмотки якоря. Таке виконання вітроелектроустановки дозволить підвищити її ефективність внаслідок забезпечення оптимальності експлуатаційних характеристик: кількість вироблюваної електроенергії в використовуваному діапазоні швидкостей вітрів, рівномірність розподілу електроенергії, що виробляється, мінімальність аеродинамічного опору вітродвигуна при буремних вітрах, виняток холостого ходу, енергозберігаючий та мобільний запуск.

ОПИС ВИНАХОДИ

Винахід відноситься до області двигунів, зокрема до вітродвигуна, і може бути використано в пристроях автономного енергопостачання об'єктів, розташованих у віддалених і важкодоступних місцях, а й окремих споживачів, до яких підвід електроенергії від мережі невигідний, а доставка пального для Дізельелектріческіе станцій пов'язана з великими витратами.

Вітроелектроустановки використовують поновлюване джерело енергії - вітер або повітряний потік.

Відомий безредукторний вітроагрегат, що містить вітродвигун, з'єднаний безпосередньо з магнітоелектричним генератором змінного струму, виконаним у вигляді окремих сегментів, з системою збудження на роторі. Вихід генератора через керований випрямляч і керований інвертор з'єднаний з навантаженням / Копилов І.П., Лядова Т.В. Безредукторні вітроагрегати. Зб. наукових праць Гідропроекту, 1988, вип. 129, с. 170 - 174 /.

Вітроагрегат володіє підвищеною надійністю, тому що генератор виконаний за безконтактною схемою з електричної редукцією. Однак найбільш ефективно він може бути використаний тільки в складі автоматичної вітроелектроустановки.

Відома автоматична вітроелектрична установка, що містить вертікальноосевой вітродвигун, забезпечений стартовим ротором Савоніуса, генератор, випрямляч, пускачі, датчики швидкості вітру і частоти обертання, контролер / Еріксон М., Оттосон Дж., Уолперт Т., Система регулювання на базі мікропроцесора для оптимізації вихідної потужності вітрової електростанції. Відділ електроенергоснабженія фірми "Еріксон", 612525, Стокгольм, Швеція, 1982 /.

Однак при великих швидкостях вітру ротор Савоніуса працює як повітряний гальмо, що знижує коефіцієнт використання енергії вітру, а отже, і ефективність його роботи.

Найбільш близьким до пропонованого технічного рішення є Вітроелектроустановка, що містить встановлені на загальному роторі вітродвигун і систему збудження електричної машини, що має n-фазну обмотку якоря на статорі, з'єднану через випрямляч і перший ключ з інвертором і накопичувачем енергії, контролер, другий ключ А.С. . СРСР N 1746057, кл. F 03 D 9/02 /.

Однак ефективність її роботи недостатня, тому що в автоматизованому режимі не забезпечується оптимальність експлуатаційних характеристик:

- Кількість електроенергії, що виробляється в використовуваному діапазоні швидкостей вітрів;

- Рівномірність розподілу електроенергії, що виробляється за швидкостями вітрового потоку;

- Мінімальність аеродинамічного опору вітродвигуна при буремних вітрах;

- Наявність холостого обертання;

- Енергозберігаючий та мобільний запуск.

Завданням, на вирішення якої спрямовано винахід, є підвищення ефективності вітроелектроустановки шляхом поліпшення експлуатаційних характеристик, в тому числі:

- Збільшення кількості вироблюваної електроенергії за рахунок розширення використовуваного діапазону швидкостей вітрів,

- Поліпшення рівномірності розподілу електроенергії, що виробляється за швидкостями вітрового потоку,

- Забезпечення мінімального аеродинамічного опору вітродвигуна при буремних вітрах,

- Виключення холостого ходу,

- Енергозберігаючий та мобільний запуск.

Суть винаходу полягає в тому, що Вітроелектроустановка, що містить вітродвигун, електричну машину з системою збудження, що має n-фазну обмотку якоря на статорі, до якої через випрямляч і ключ підключені інвертор і накопичувач енергії, контролер, забезпечена додатково керованим інвертором, елементом інверсії, датчиками напрямку і швидкості вітру і датчиком положення ротора, з'єднаними між собою і з зазначеними вище елементами таким чином, що при певному співвідношенні зовнішніх факторів електрична машина включається поперемінно то в руховий, то в генераторний режими роботи, а й створюється необхідний вектор магнитодвижущей сили обмотки якоря, що забезпечує поліпшення експлуатаційних характеристик і підвищення ефективності роботи вітроелектроустановки.

Технічними результатами, які можуть бути отримані при здійсненні даного винаходу, є:

- Збільшення кількості вироблюваної електроенергії,

- Поліпшення рівномірності розподілу електроенергії, що виробляється за швидкостями вітрового потоку,

- Мінімальний аеродинамічний опір вітродвигуна при буремних вітрах,

- Відсутність холостого ходу і як наслідок - збільшення ресурсу,

- Енергозберігаючий та мобільний запуск.

На кресленні наведена структурна схема вітроелектроустановки.

Вітроелектроустановка містить встановлені на загальному роторі 1 вітродвигун 2 і систему збудження 3 електричної машини 4, що має n-фазну обмотку 5 якоря і розташовану на статорі електричної машини 4, яка виконується за безконтактною схемою з електричної редукцією, і може працювати або в режимі генератора, або двигуна. Із загальним ротором 1 має зв'язок датчик 6 положення. Зв'язок може бути або механічною, або оптичної, або на інших фізичних принципах, але так, щоб не було дротового зв'язку з обертовими частинами. Чутливі елементи датчика 6 положення знаходяться на статорі електричної машини 4. Вихід датчика 6 положення пов'язаний з першим входом контролера 7, який може бути виконаний або на основі мікропроцесора, або мікроЕОМ, або в потужних установках на основі усіченої конфігурації персональної ЕОМ. Другий вхід контролера 7 пов'язаний з виходом датчика 8 напрямку вітру, а третій вхід - з виходом датчика 9 швидкості вітру. Датчики 8 і 9 необхідно розташовувати так, щоб вітродвигун не впливав на їх роботу. Датчик 9 швидкості вітру доцільно виконувати в сучасному варіанті з електронним чутливим елементом. Багатофазна обмотка 5, що має n-фаз, може розбиватися і включатися на розсуд розробника, або за схемою n-фазної зірки, або n-фазного багатокутника, або комбінації з них. В n-фазної обмотки виділяється група з m обмоток, де m менше n. На практиці m оптимально треба вибирати не більше трьох і з'єднувати ці обмотки за схемою "трикутник", щоб зменшити реактивний опір при запуску в режимі двигуна.

Виходи n-фазної обмотки 5 з'єднані з входами випрямляча 10, вихід якого через перший ключ 11 з'єднаний зі входом інвертора 12 і накопичувача 13 енергії, з'єднаного виходом з другим входом керованого інвертора 14, з'єднаного виходом через другий ключ 15 з m входами n-фазної обмотки 5.

Перший вихід контролера 7 з'єднаний з керуючим входом першого ключа 11 безпосередньо, а другого ключа - через елемент інверсії 16. Другий вихід контролера 7 з'єднаний з першим входом керованого інвертора 14. Через вимикач 17 підключається споживач енергії 18, що працює на постійному струмі. Споживач енергії, що працює на постійному струмі, може бути підключений до виходу випрямляча 10, або накопичувача 13 енергії. Зокрема, до накопичувача енергії може бути підключений безпосередньо перетворювач 1 напруги для харчування чергової апаратури вітроелектроустановки.

Вітроелектроустановка працює наступним чином

З датчика 9 швидкості вітру сигнал надходить в контролер 7. Якщо протягом часу t min швидкість вітру відповідає заданій величині v min, контролер 7 видає сигнал по першого виходу, який надходить на перший ключ 11 і закриває його, і через елемент інверсії 16 відкриває другий ключ 15. Датчик 6 положення видає сигнал в контролер 7 про становище загального ротора 1. контролер 7 по другому виходу видає на керуючий вхід керованого інвертора 14 сигнал, по якому з постійної напруги накопичувача 13 енергії на виході керованого інвертора формується m-фазну змінну напругу. Ця напруга надходить на m входів n-фазної обмотки 5 якоря, вектор магнитодвижущей сили якого має найбільшу неузгодженість з вектором магнитодвижущей сили, створюваної системою збудження 3. Електрична машина 4 переведена вище описаними діями в руховий режим і починає обертання загального ротора 1. По досягненню числа оборотів загального ротора 1, відповідного початкового робочого числа обертів вітродвигуна, контролер 7 на основі інформації, отриманої з датчика 6 положення, змінює сигнал на своєму першому виході, за яким відкривається перший ключ 11 і закривається другий ключ 15. В результаті цих дій електрична машина 4 переведена в генераторний режим. Змінна напруга з n-фазної обмотки 5 надходить на вхід випрямляча 10 і далі через перший ключ на входи накопичувача 13 енергії і інвертора 12, який перетворює постійну напругу в змінну з необхідними параметрами і допусками по частоті, напрузі, допустимому току споживання і фазовим зрушенням між напруженнями.

У разі, коли швидкість вітру досягає буремних значень, заданих контролером 7, останній за сигналом з датчика 9 швидкості вітру, сигналам з датчика 8 напрямку вітру і датчика 6 положення загального ротора 1 обчислює неузгодженість і видає сигнал керуючого впливу по другому виходу на вхід керованого інвертора 14, а по першому виходу видає сигнал на закриття ключа 11, відкриття ключа 15, в результаті чого електрична машина переводиться в руховий режим, розгортає вітродвигун в положення з мінімальним аеродинамічним опором і утримує його в цьому положенні в стежить режимі за напрямком вітру.

Споживач 18, що працює на змінному струмі, може бути підключений до инвертору 12 через вимикач 17. Вихід накопичувача 13 можна або безпосередньо, або через додатковий вимикач приєднати до споживача, що працює на постійному струмі. В окремому випадку це може бути перетворювач напруги для живлення апаратури управління і в першу чергу чергової апаратури: датчика положення, датчиків напрямку і швидкості вітру, контролера, які мають мале споживання.

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ

Автоматична Вітроелектроустановка, що містить встановлені на загальному роторі вітродвигун і систему збудження електричної машини, що має n-фазну отмотку якоря на статорі, з'єднану через випрямляч і перший ключ з інвертором і накопичувачем енергії, контролер, другий ключ, що відрізняється тим, що вона забезпечена керованим інвертором, елементом інверсії, датчиками напрямку і швидкості вітру, датчиком положення, сполученим із загальним ротором, а виходом - з першим входом контролера, з'єднаного другим і третім входами відповідно з виходами датчика напрямки і датчика швидкості вітру, перший вихід контролера з'єднаний з керуючим входом першого ключа безпосередньо , а другого - через елемент інверсії, другий вихід контролера з'єднаний з першим входом керованого інвертора, другий вхід якого з'єднаний з виходом накопичувача енергії, а вихід через другий ключ з'єднаний з m-фазами n-фазної обмотки якоря.

Версія для друку
Дата публікації 30.01.2007гг

НОВІ СТАТТІ ТА ПУБЛІКАЦІЇ
	Технологія виготовлення універсальних муфт для бесварочного, безрезьбовиє, бесфлянцевого з'єднання відрізків труб в трубопроводах високого тиску (мається відео)
	Технологія очищення нафти і нафтопродуктів
	Про можливість переміщення замкнутої механічної системи за рахунок внутрішніх сил
	Світіння рідини в тонких діелектричних каналох
	Взаємозв'язок між квантової і класичної механікою
	Міліметрові хвилі в медицині. Новий погляд. ММВ терапія
	магнітний двигун
	Джерело тепла на базі нососних агрегатів