Навігація
Головна
ПОСЛУГИ
Авторизація/Реєстрація
Реклама на сайті
 
Головна arrow Техніка arrow Основи вітроенергетики
< Попередня   ЗМІСТ   Наступна >

Узгодження потужностей вітродвигуна і генератора при змінній частоті обертання ВЕУ

При проектуванні ВЕУ необхідно забезпечити стійку роботу установки у всьому діапазоні розрахункових швидкостей вітру. У кожній точці механічної характеристики ВЕУ необхідно мати рівність потужностей вітродвигуна і генератора. Механічна потужність вітродвигуна певним чином залежить від швидкості вітру v і частоти обертання, причому кожній швидкості вітру при певній кутовий частоті обертання відповідає максимум розвинутої вітродвигуном механічної потужності. Електромагнітна потужність генератора в загальному випадку також є функцією частоти обертання ротора, а точка робочого режиму ВЕУ знаходиться на перетині двох характеристик. Цією точкою визначається вироблювана електромагнітна потужність за вирахуванням втрат в генераторі.

Реальна робота ВЕУ малої потужності при змінній частоті обертання і швидкості вітру представлена на рис. 6.11, де побудовані у відносних одиницях механічні характеристики вітродвигуна – залежність потужності Р від кутової частоти обертання ротора ω при реальних швидкостях вітру v в діапазоні від 7 до 22 м/с.

Лінійна частина всіх характеристик (лінії а-а', в-в', с-с', і d-d') відповідає робочій (стійкої) частини механічних характеристик. Номінальному режиму роботи ВЕУ відповідає точка а'. При ω=const і змінної швидкості вітру всі робочі точки розташовуються на вертикальній пунктирною прямий a'-d'. При змінній частоті обертання () можна забезпечити роботу при всіх швидкостях вітру в точках, близько розташованих до максимальних (точки а, в, с і d). Як видно, при такій роботі збільшується в цілому потужність, що видається вітродвигуном, а значить, збільшується і вироблення електроенергії, що дозволяє більш ефективно використовувати вітропотенціал місцевості. Наприклад и м/с .(точка d') потужність вже практично дорівнює нулю, так як приця потужність становить майже 23% від номінальної ВЕУ.

При зміні навантаження і v=const робота відбувається за однією з характеристик – а-а', в-в', с-с' або d-d'. При цьому із зменшенням Р зростає частота обертання ω. Для звичайного, наприклад, синхронного генератора з метою забезпечення підтримки частоти вихідної напруги в заданих межах потрібно досить складне регулювання кута повороту лопатей, так як притаке регулювання взагалі не потрібно або достатня грубе регулювання шляхом повороту лопатей щодо поздовжніх осей.

Механічні характеристики вітродвигуна при різноманітних швидкостях вітру

Рисунок 6.11 – Механічні характеристики вітродвигуна при різноманітних швидкостях вітру

Таким чином, для установок невеликої потужності може бути досить перспективною система, що складається з електричних машин змінного струму і транзисторних або тиристорних перетворювачів частоти, що приводяться вітродвигуном, працюючим із змінною частотою обертання. Таке технічне рішення дає можливість значно знизити вартість ВЕУ в цілому.

Розвиваюча генератором електромагнітна потужність повинна збільшуватися із зростанням швидкості вітру v тільки до точок d, с, в, а, де він починає виробляти номінальну потужність, а вітродвигун розвиває механічну потужність, відповідну номінальній швидкості vном вітрового потоку. Оскільки допустима електромагнітна потужність генератора в загальному випадку конечна, при подальшому збільшенні швидкості вітрового потоку потужність вітродвигуна повинна бути обмежена рівнем Рном з кутовий швидкістю обертання з регулюванням кута установки лопатей. Для забезпечення стійкої роботи ВЕУ геометричне місце робочих точок має лежати на кривій d-c-в-a, що представляє собою геометричне місце максимумів сімейства механічних характеристик ВЕУ при різних швидкостях вітрового потоку. Якщо вибирати електричний генератор для роботи в точках d, с, в, а, тобто в точках характеристик, відповідно максимальної можливої механічної потужності вітродвигуна, що розвивається, то ясно, що в такому режимі вітродвигун буде працювати незначний час. В результаті електрична машина буде використовуватися неефективно в переважній частині всього терміну експлуатації ВЕУ через низькі значень коефіцієнта навантаження.

Кутові швидкості обертання вітродвигунів існуючих конструкцій ВЕУ лежать в діапазоні 25...300 об/хв, причому менші значення відповідають більш потужним установкам. Кутові швидкості обертання роторів сучасних електричних машин характеризуються діапазоном 750... 1500 об/хв. Отже, для узгодження потужностей вітродвигуна і електричного генератора насамперед необхідно використовувати мультиплікатор з передавальним відношенням порядку 5...30. Застосування на ВЕУ, насамперед великої потужності, тихохідних електричних генераторів зі швидкостями обертання того ж порядку, що і швидкості обертання вітродвигуна, недоцільно як з технічної, так і з економічної точки зору, а створення і експлуатація високошвидкісних конструкцій вітродвигунів, особливо для ВЕУ середньої і великої потужності, небезпечно з міркувань забезпечення жорсткості, міцності і запобігання можливих механічних резонансів. Тому правильний вибір оптимального передавального відношення мультиплікатора забезпечує більш ефективне узгодження потужних характеристик вітродвигуна і електричного генератора в широкому діапазоні швидкостей вітру.

З енергетичної точки зору для узгодження розглянутих потужностних характеристик необхідно відповідним чином регулювати або потужність збудження електричного генератора, або кути установки лопатей, або кути установки тиристорів випрямляча і інвертора. Іншими способами домогтися високої ефективності роботи ВЕУ складно.

Таким чином, на перетворення енергії вітру в електричну слід суворо погоджувати потужності характеристики вітродвигуна і електричного генератора, враховувати режими експлуатації ВЕУ і загальний ККД електричного генератора і трансмісії . При цьому, приймаючи, що оптимальний ККД може досягати величини

можна побудувати криві гарантованої електромагнітної потужності при досягненні генератором номінальної потужності при швидкості вітру . При цьому підтримується постійною при збільшенні швидкості шляхом регулювання режиму роботи за рахунок кута установки лопатей і управлінням тиристорів випрямляча і інвертора.

 
Якщо Ви помітили помилку в тексті позначте слово та натисніть Shift + Enter
< Попередня   ЗМІСТ   Наступна >
 
Дисципліни
Агропромисловість
Банківська справа
БЖД
Бухоблік та Аудит
Географія
Документознавство
Екологія
Економіка
Етика та Естетика
Журналістика
Інвестування
Інформатика
Історія
Культурологія
Література
Логіка
Логістика
Маркетинг
Медицина
Менеджмент
Нерухомість
Педагогіка
Політологія
Політекономія
Право
Природознавство
Психологія
Релігієзнавство
Риторика
РПС
Соціологія
Статистика
Страхова справа
Техніка
Товарознавство
Туризм
Філософія
Фінанси