Pełny numer elektro.info 7-8/2017 tylko dla Ciebie [PDF]

wystarczy założyć konto w portalu elektro.info.pl

Regulator obciążenia elektrowni wiatrowej o małej mocy

The load regulator of small power wind power station
Prądownica wolnobieżna z silnikiem napędzającym, wykorzystana do badań
Prądownica wolnobieżna z silnikiem napędzającym, wykorzystana do badań
Rys. B. Karolewski, D. Wysocki

Wielu użytkowników urządzeń elektrycznych chce pomniejszyć koszty zakupu energii przez budowę małej elektrowni wiatrowej. Prądnica wiatrowa może być uzupełniającym źródłem zasilania wybranych odbiorników. Najprostszym rozwiązaniem jest wykorzystanie prądnicy wolnobieżnej, napędzanej przez turbinę o zmiennej prędkości obrotowej. Obliczanie parametrów generatora wolnobieżnego tarczowego przedstawiono w [1], a opis sposobu wykonania przykładowej elektrowni z prądnicą o wirniku zewnętrznym kubkowym w [2].

Prądnice wolnobieżne na ogół wytwarzają napięcie trójfazowe, którego wartość i częstotliwość są zmienne. Oba zmieniające się parametry liniowo zależą od prędkości obrotowej turbiny, która z kolei jest proporcjonalna do prędkości wiatru. Parametry napięcia na wyjściu prądnicy można stabilizować i zmieniać do poziomu sieciowego, wykorzystując falownik i transformator. Powoduje to jednak wzrost komplikacji i kosztów układu.

Najtańszym sposobem wykorzystania wyprodukowanej energii jest przekształcenie napięcia trójfazowego o zmieniającej się wartości na stałe (prostowanie) i zasilenie grzałek elektrycznych, które podgrzewają wodę w zbiorniku. Pomiędzy prądnicę a grzałki trzeba włączyć regulator, który dopasowuje parametry obciążenia do zmian napięcia zasilającego. Dzięki wykorzystaniu regulatora, napięcia znamionowe prądnicy i grzałek nie muszą sobie odpowiadać. Pierwsze regulatory były układami stycznikowo-przekaźnikowymi. Przy wzroście napięcia ponad wartość znamionowego napięcia grzałki, pobudzał się przekaźnik napięciowy i dołączał drugą grzałkę szeregowo z pracującą. Po przekroczeniu podwójnej wartości napięcia znamionowego, kolejny przekaźnik załączał kolejną szeregową grzałkę.

Czytaj też: Właściwości pożarowe i zagrożenia związane ze stosowaniem materiałów eksploatacyjnych w energetyce >>>

Wadą tego rozwiązania jest konieczność dokonywania częstych przełączeń przy zmianach prędkości wiatru, co powoduje zużywanie zestyków styczników. Ponadto przełączeniom towarzyszą skokowe zmiany prądu obciążenia. Obniżenie prądu po dołączeniu kolejnej grzałki powoduje niewykorzystanie całej możliwej do uzyskania mocy. Dla optymalnego wykorzystania mocy prądnicy, w miarę wzrastania prędkości wiatru, prąd powinien rosnąć do wartości znamionowej, a potem mieć stałą wartość.

Lepszą regulację obciążenia zapewniają układy umożliwiające ciągłe zmiany rezystancji grzałek w funkcji napięcia. Urządzenia takie wykorzystują zawory elektroniczne – tyrystory lub tranzystory. Przykładem takiego rozwiązania jest regulator opisany w [4]. Na podstawie pomiaru napięcia mikrokontroler steruje otwarciem tranzystorów IGBT, które załączają lub wyłączają grzałki w układzie równoległym. Każda kolejna z 4 grzałek ma moc dwukrotnie większą od poprzedniej. Umożliwia to uzyskanie 16 stopni obciążenia elektrowni. Przykładowo, załączane są grzałki 200 W lub 400 W lub obie równolegle, czyli 600 W itd.

W regulatorze opisanym w niniejszym artykule wykorzystano ciągłą regulację mocy przez zmiany współczynnika wypełnienia (szerokości) impulsów sterujących pracą tranzystora, który załącza i wyłącza obciążenie.

Koncepcja działania regulatora

Zasadę działania regulatora przedstawiono na rys. 1. Wyprostowane napięcie wyjściowe prądnicy jest podawane na szeregowe połączenie odbiornika i łącznika oraz równolegle na wejściowy, pomiarowy człon regulatora.

Rys. 1. Schemat blokowy regulatora; rys. B. Karolewski, D. Wysocki
Rys. 1. Schemat blokowy regulatora; rys. B. Karolewski, D. Wysocki

Najprostszym odbiornikiem jest układ kilku identycznych grzałek połączonych szeregowo w celu zwiększenia dopuszczalnego napięcia prądnicy. Rezystancja zastępcza grzałek, a więc również ich moc, jest zmieniana przez łącznik elektroniczny (tranzystor). Zamykaniem i otwieraniem łącznika kieruje sterownik regulatora. Łącznik nie może być połączony równolegle z grzałkami, bo jego zamknięcie powodowałoby zwarcie zacisków prądnicy. Dlatego ­wybrano połączenie szeregowe, jak na rys. 1.

Gdy łącznik jest zamknięty, do obwodu jest włączona zastępcza rezystancja grzałek, wynikająca z ich parametrów znamionowych oraz liczby grzałek i sposobu ich połączenia. Parametry grzałek (moc, liczbę i układ) trzeba tak dobrać, aby ich wypadkowa rezystancja nie przekraczała granicznej wartości minimalnej. Graniczna minimalna rezystancja jest równa stosunkowi napięcia znamionowego prądnicy do jej znamionowego prądu. Gdyby wypadkowa rezystancja grzałek przekraczała wartość graniczną, nie byłoby możliwości osiągnięcia przez prądnicę znamionowego prądu przy znamionowym napięciu.

Gdy łącznik zacznie pulsować, rezystancja obciążenia prądnicy wzrośnie ponad wartość minimalną. Jeśli łącznik jest otwarty, rezystancja dąży do nieskończoności. A zatem regulator może zwiększać rezystancję od wartości minimalnej aż do przerwania obwodu. W miarę wzrostu napięcia prądnicy sterownik będzie zwiększał czas otwarcia łącznika, kosztem skracania czasu jego zamknięcia. Suma tych czasów, czyli okres, może być stała.

Literatura

  1. B. Karolewski, Obliczanie parametrów małej elektrowni wiatrowej, „elektro.info” nr 6/2014.
  2. B. Karolewski, K. Kasperek, Koncepcja budowy małej elektrowni wiatrowej, „elektro.info” nr 9/2017.
  3. Kurs obsługi Arduino: http://forbot.pl/blog/artykuly/programowanie/kurs-arduino-0-zapowiedz-cyklu-id5290
  4. A. Pakosz, Z. Goryca, Regulator poziomu obciążenia małej elektrowni wiatrowej. Zeszyty Problemowe COMEL-u, Maszyny Elektryczne nr 2/2013 (99).

W artykule:

• Koncepcja działania regulatora
• Obliczanie parametrów
• Budowa regulatora
• Pomiary przy zasilaniu z autotransformatora
• Współpraca regulatora z prądnicą

streszczenie

W artykule przedstawiono koncepcję wykonania regulatora, który dopasowuje parametry grzałek elektrycznych do napięcia o zmiennej wartości i częstotliwości, generowanego przez prądnicę wolnobieżną, napędzaną turbiną o zmiennej prędkości obrotowej. Opisano wykonany model regulatora. Badano współpracę regulatora obciążenia z modelem prądnicy. Wykazano możliwość wykorzystania przyjętego rozwiązania w elektrowniach przydomowych o małej mocy.



abstract

Article presents the concept of the regulator execution, which adapts the parameters of electric heaters to the voltage about the variable value and the frequency generated by the slow-running generator, driven by turbine with variable speed. Is described constructed model of the regulator. Was examined cooperation between regulator of load and model of generator. It has been demonstrated the possibility of using the adopted solution in the power station about the low power for household.

Chcesz być na bieżąco? Zapisz się do naszego newslettera!


[regulatory obciążeń, elektrownia wiatrowa, jakość energii elektrycznej, prądnice wolnobieżne, charakterystyka zmian prądu, arduino]

Ten artykuł jest PŁATNY. Aby go przeczytać, wykup dostęp.
DOSTĘP ABONAMENTOWY
DOSTĘP SMS
Dostęp za pomocą SMS czasowo zawieszony







Reklamacje usługi prosimy zgłaszać przez formularz reklamacyjny
Masz już abonament - zaloguj się:
:
:
zapomniałem hasła
Nie posiadasz konta - kliknij i załóż »
Nie masz abonamentu - wykup dostęp:
Abonament umożliwia zalogowanym użytkownikom dostęp do wszystkich płatnych treści na naszym portalu.
Dostępne opcje abonamentowe:
Pakiet: dwuletnia prenumerata papierowa (20 numerów) + dwuletni dostęp do wszystkich treści portalu (730 dni) - 185,00 zł
Prenumerata + on-line w promocyjnej cenie. Zamów już dziś!
Pakiet: roczna prenumerata papierowa (10 numerów) + roczny dostęp do wszystkich treści portalu (365 dni) - 105,00 zł
Prenumerata + on-line w promocyjnej cenie. Zamów już dziś!
Prenumerata elektroniczna (365 dni) - 79,00 zł
Roczny dostęp do wszystkich płatnych treści naszego portalu.
Prenumerata elektroniczna (30 dni) - 15,00 zł
30 dniowy dostęp do wszystkich płatnych treści naszego portalu.
Roczny dostęp dla prenumeratorów w specjalnej cenie - 0,00 zł
Jeśli zakupiłeś roczną prenumeratę papierową, masz możliwość skorzystania z bezpłatnego dostępu do wszystkich treści elektronicznych. Po weryfikacji danych skontaktujemy się z Tobą). Dostęp na czas trwania prenumeraty papierowej!
Dwuletni dostęp dla prenumeratorów w specjalnej cenie! - 0,00 zł
Jeśli zakupiłeś dwuletnią prenumeratę papierową, masz możliwość skorzystania z bezpłatnego dostępu do wszystkich treści elektronicznych. Po weryfikacji danych skontaktujemy się z Tobą). Dostęp na czas trwania prenumeraty papierowej!
30 dniowy dla prenumeratorów w specjalnej cenie - 0,00 zł
Jeśli zakupiłeś roczną prenumeratę papierową, masz możliwość skorzystania z bezpłatnego dostępu do wszystkich treści elektronicznych. Po weryfikacji danych skontaktujemy się z Tobą). Dostęp na czas trwania prenumeraty papierowej!
Prenumerata elektroniczna (730 dni) - 138,00 zł
Dwuletni dostęp do wszystkich płatnych treści naszego portalu.
Regulamin korzystania z portalu elektro.info.pl - zobacz regulamin
Uwagi prosimy zgłaszać na adres:
Artykuł pochodzi z: miesięcznika elektro.info 12/2018

Komentarze

(0)

Wybrane dla Ciebie


Weź udział w konkursie, zdobywaj wiedzę i atrakcyjne nagrody! »

Kable i przewody - pobierz bezpłatny Ebook »

Konkurs dla elektryków Ebook
Jesteś specjalistą z branży elektrycznej lub teletechnicznej?
Weź udział w pierszej edycji Ligi Specjalistów i poczuj emocje związane z rywalizacją w konkursie! Zaglądaj na stronę ligaspecjalistow.pl i odpowiadaj na pytania ze swojej branży.  
zobacz konkurs »
Przedstawiamy nowy poradnik „Kable i przewody”! Znajdziecie w nim m.in. metody ochrony kabli przed pożarem, jak prowadzić i oznaczać trasy kablowe (...) czytam dalej »


Akumulatory do każdego typu pojazdu »

Rozwój odnawialnych źródeł energii w Polsce »

Akumulatory do każdego typu pojazdu Magazyny energi w polsce
Niezależnie od tego czy jeździsz samochodem osobowym, SUV-em, terenówką czy autem dostawczym, znajdziesz(...) czytam dalej » Aparatura łączeniową i sterownicza dla automatyki przemysłowej, techniki medycznej oraz automatyki budynków(...) czytam dalej »

Jak zdalnie monitorować pracę silnika?

UPS zasilacze Jak przekształcić silni elektryczny w inteligentne, połączone bezprzewodowo urządzenia. Czujnik montowany jest na kadłubie silnika indukcyjnego niskiego napięcia bez potrzeby okablowania czy wprowadzania zmian mechanicznych (...) czytam dalej »


Switche niezarządzalne - które wybrać?

Systemy fotowoltaiczne. Jak zwiększyć efektywność energetyczną?

Switche niezarządzalne Rola miedzi w energetyce słonecznej
Switche niezarządzalne są to urządzenia, które mają za zadanie przekazywanie danych między urządzeniami w wymagającym środowisku przemysłowym. Ich zadaniem jest zapewnienie przede wszystkim stabilnej, jak również wydajnej komunikacji.(...) czytam dalej » Sektor energii słonecznej umacnia się coraz bardziej. Według Solar Power Europe, w roku 2017 została zainstalowana globalnie większa moc energii fotowoltaicznej niż (...) czytam dalej »

Stacje ładowania elektryków przed własnym domem »

Co się stało z tymi kablami?

miejska stacja ładowania Co sie stało z kablami
Samochody elektryczne stają się coraz bardziej popularne. Jednak ich żywot jest uzależniony od stacji ładowania. Stacja ładowania to urządzenie elektryczne, które(...) czytam dalej » Wszelkie błędy popełnione na etapie projektowania, wykonawstwa i eksploatacji nawarstwiają się latami, stopniowo pro­wadząc do wydłużenia czasu poświęcanego na administrację systemu, zmniejszając pewność jego działania i tym samym (...) czytam dalej »

Dodaj komentarz
Nie jesteś zalogowany - zaloguj się lub załóż konto. Dzięki temu uzysksz możliwość obserwowania swoich komentarzy oraz dostęp do treści i możliwości dostępnych tylko dla zarejestrowanych użytkowników naszego portalu... dowiedz się więcej »
12/2018

AKTUALNY NUMER:

elektro.info 12/2018
W miesięczniku m.in.:
  • - Aspekty techniczne i ekonomiczne kompensacji mocy biernej w obiektach użyteczności publicznej
  • - Optymalizacja elektroenergetycznych sieci SN
Zobacz szczegóły

Do końca stycznia trwa konkurs na zakup autobusów elektrycznych

Do końca stycznia trwa nabór wniosków w konkursie dla miast na rozwój transportu publicznego. Do rozdysponowania jest 300 mln zł z Programu Infrastruktura i Środowisko. Za te pieniądze...

Torba i walizka na narzędzia Knipex 1

Każdy posiadacz dużej liczby narzędzi zdaje sobie z tego sprawę, że utrzymanie ich w porządku ułatwia i przyspiesza pracę. Dlatego torby czy też walizki na narzędzia są świetnym...
Przetestuj nową złączkę WAGO TOPJOB® S z dźwignią

Przetestuj nową złączkę WAGO TOPJOB® S z dźwignią

Unosisz dźwignię, wsuwasz przewód, opuszczasz dźwignię i gotowe. Podobnego rozwiązania jeszcze nigdy nie zastosowano w złączkach listwowych.
ZPAS ZPAS
ZPAS z siedzibą w Przygórzu to lider produkcji szaf i obudów teleinformatycznych, energetycznych i automatyki oraz kompleksowych rozwiązań...
Dom Wydawniczy MEDIUM Rzetelna Firma
Copyright @ 2004-2012 Grupa MEDIUM Spółka z ograniczoną odpowiedzialnością Spółka komandytowa, nr KRS: 0000537655. Wszelkie prawa, w tym Autora, Wydawcy i Producenta bazy danych zastrzeżone. Jakiekolwiek dalsze rozpowszechnianie artykułów zabronione. Korzystanie z serwisu i zamieszczonych w nim utworów i danych wyłącznie na zasadach określonych w Zasadach korzystania z serwisu.
realizacja i CMS: omnia.pl