ИЗОБРЕТЕНИЕ
Патент Российской Федерации RU2133375

СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ УСТАНОВКОЙ

Имя изобретателя: Чебодаев А.В.; Бастрон А.В. 
Имя патентообладателя: Красноярский государственный аграрный университет
Адрес для переписки: 660130, Красноярск, Словцова 16, кв.74, Бастрон А.В.
Дата начала действия патента:  1998.03.05

Изобретение относится к промышленности и сельскому хозяйству, в частности к ветроэнергетике, и предназначено для преобразования энергии ветра в электрическую энергию. Технический результат - повышение количества и качества электрической энергии, производимой ветроэнергетической установкой, расширение функциональных возможностей применения асинхронных многоскоростных электродвигателей в качестве генераторов. Это достигается тем, что подключение электрических потребителей к асинхронному n-полюсному электродвигателю, принятому в качестве генератора электрической энергии, производят в зависимости от производимой ветроэнергетической установкой энергии, при этом при достижении частотой вращения значения, превышающего минимальную синхронную частоту при соединении n-полюсного асинхронного электродвигателя с максимальным числом полюсов, к генератору подключают батарею конденсаторов и соответствующую минимальную нагрузку в соответствии с вырабатываемой ветроэнергетической установкой энергией, а с увеличением частоты вращения вала генератора при достижении частотой вращения значения, превышающего следующую синхронную частоту при соединении n-полюсного асинхронного электродвигателя со следующим числом полюсов, подключают дополнительную батарею конденсаторов и дополнительную нагрузку, соответствующую вырабатываемой ветроэнергетической установкой энергии.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретение относится к промышленности и сельскому хозяйству, в частности к ветроэнергетике, и предназначено для преобразования энергии ветра в электрическую энергию.

Известно, что асинхронный двигатель можно использовать в качестве генератора переменного тока.

Недостатком данной схемы является работа асинхронного двигателя в качестве генератора только при одной частоте вращения.

Известен ветроэнергетический агрегат АВЭУ-б, состоящий из ветроэлектрического агрегата, электронасосного агрегата, датчика вырабатываемой мощности, коммутирующего устройства, снабженного многоуровневым компаратором. Электронасосный агрегат включает не менее двух электронасосов, а коммутирующее устройство выполнено в виде управляемых ключей, число которых равно числу электронасосов. В зависимости от скорости ветра и вырабатываемой энергии подключаются один или несколько насосов, потребляемая энергия которых соответствует вырабатываемой.

Недостатками данной установки являются сложная схема частотного регулирования электрической сети для питания электронасосов и как следствие этого, высокая стоимость и сложность применения в сельском хозяйстве.

В качестве прототипа взята автоветроэлектростанция со ступенчатой загрузкой, содержащая ветродвигатель, рассчитанный на мощность минимум двух генераторов, сами генераторы и систему ступенчатой загрузки и ориентации на ветер. Способ ступенчатой загрузки осуществляется в зависимости от скорости ветра, с увеличением которой подключаются дополнительные генераторы соответствующие мощности подводимой с ветродвигателя.

Недостатками являются высокая стоимость прототипа, сложная механическая конструкция и схема управления затрудняют применение его в сельском хозяйстве.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение количества и качества электрической энергии, производимой ветроэнергетической установкой, расширение функциональных возможностей применения асинхронных многоскоростных электродвигателей в качестве генераторов.

Указанная задача решается тем, что в отличие от прототипа, подключение электрической нагрузки к асинхронному n-полюсному электродвигателю, принятому в качестве генератора электрической энергии, производят в зависимости от производимой ветроэнергетической установкой энергии, при этом при достижении частотой вращения значения, превышающего минимальную синхронную частоту при соединении n-полюсного асинхронного электродвигателя с максимальным числом полюсов, к генератору подключают батарею конденсаторов и соответствующую минимальную нагрузку в соответствии с вырабатываемой ветроэнергетической установкой энергией, а с увеличением частоты вращения вала генератора при достижении частотой вращения значения, превышающего следующую синхронную частоту при соединении n-полюсного асинхронного электродвигателя со следующим числом полюсов, подключают дополнительную батарею конденсаторов и дополнительную нагрузку, соответствующую вырабатываемой ветроэнергетической установкой энергии.

Способ управления ветроэнергетической установкой поясняется с помощью устройства, представленного на чертеже.

На чертеже изображен общий вид устройства.

Ветроэнергетическая установка содержит ветродвигатель 1, связанный через передаточное устройство 2 с асинхронным многоскоростным двигателем 3, обмотки которого соединяются по одной из трех схем /звезда, треугольник, двойная звезда/ в зависимости от реле скорости 4, включающее своими контактами 4 /4а, 4б, 4в/ в соответствии от частоты вращения ротора соответствующие магнитные пускатели 5, 6, 7, 8. При частоте вращения ротора, меньшей 1000 об/мин, реле скорости 4 контактом 4а включит магнитный пускатель 5, который соединит обмотки по схеме треугольник и при достижении номинальной частоты вращения ротора двигателя, равной 750 об/мин, двигатель станет вырабатывать электрическую энергию при помощи батареи конденсаторов 9, вырабатывающей емкостной ток возбуждения. В тот же момент времени через замыкающийся контакт магнитного пускателя 5 включается магнитный пускатель 10, подключающий минимальную нагрузку 11. Увеличение скорости ветра, при которой частота вращения ротора двигателя превысит номинальную частоту вращения, при соединении обмоток по схеме двойная звезда, то есть 1000 оборотов в минуту, реле скорости 4 отключит магнитный пускатель 5 контактом 4а и включит магнитные пускатели 6 и 7 контактом 4б, которые соединяют обмотки двигателя по схеме двойная звезда с дополнительной батареей конденсаторов 12, двигатель в этом случае будет вырабатывать больше электрической энергии, чем в первом случае. В тот же момент времени через замыкающийся контакт магнитного пускателя 7 включается магнитный пускатель 13, подключающий минимальную нагрузку 14. Когда частота вращения ротора двигателя превысит номинальную частоту вращения при соединении обмоток по схеме звезда, то есть 1500 оборотов в минуту, реле скорости 4 отключит магнитные пускатели 6 и 7 контактом 4б и включит магнитный пускатель 8 контактом 4 в, который соединит обмотки двигателя по схеме звезда с дополнительной батареей конденсаторов 15, что будет соответствовать максимальной вырабатываемой мощности. В тот же момент времени через замыкающийся контакт магнитного пускателя 8 включается магнитный пускатель 16, подключающий минимальную нагрузку 17. Количество вырабатываемой ветроэнергетической установкой электрической энергии увеличивается за счет использования асинхронного многоскоростного электродвигателя с переключением числа пар полюсов и рационального использования энергии ветрового потока.

Способ управления ветроэнергетической установкой может быть легко реализован в производстве, так как асинхронные многоскоростные двигатели и все вспомогательное электрооборудование широко используется в промышленности.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Способ управления ветроэнергетической установкой, состоящей из ветродвигателя, передаточного устройства и генератора электрической энергии, при котором в качестве управляющего параметра используют частоту вращения вала генератора, отличающийся тем, что подключение электрической нагрузки к асинхронному n-полюсному электродвигателю, принятому в качестве генератора электрической энергии, производят в зависимости от производимой ветроэнергетической установкой энергии, при этом при достижении частотой вращения значения, превышающего минимальную синхронную частоту при соединении n-полюсного асинхронного электродвигателя с максимальным числом полюсов, к генератору подключают батарею конденсаторов и соответствующую минимальную нагрузку в соответствии с вырабатываемой ветроэнергетической установкой энергией, а с увеличением частоты вращения вала генератора при достижении частотой вращения значения, превышающего следующую синхронную частоту при соединении n-полюсного асинхронного электродвигателя со следующим числом полюсов, подключают дополнительную батарею конденсаторов и дополнительную нагрузку, соответствующую вырабатываемой ветроэнергетической установкой энергии.

Версия для печати
Дата публикации 11.01.2007гг

---

---