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].

W artykule:

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

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.

Chcesz być na bieżąco? Zapisz się do naszego newslettera!


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

Artykuł pochodzi z: miesięcznika elektro.info 12/2018

Komentarze

(0)

Wybrane dla Ciebie


Gdzie znajduje zastosowanie współczesna termowizja?

Kamery termowizyjne Zadbaj o bezpieczeństwo i uniknij awarii. Za pomocą kamery termowizyjnej możliwe jest bezdotykowe sprawdzenie instalacji elektrycznej przy pełnym obciążeniu. Dzięki temu można (...) czytam dalej »


Urządzenia przeciwprzepięciowe (SPD) - jakie wybrać ?

urządzenia przeciwprzepięciowe spd Ochronniki przepięciowe odpowiednie do zastosowań w instalacjach 230 V lub 400 V, systemy jedno- lub trójfazowe, wymienny moduł warystora i zamknięty moduł iskiernika, wizualna i zdalna sygnalizacja stanu warystora oraz(...) czytam dalej »


Światło dzienne, nasz naturalny regulator - odwzorowanie opraw oświetleniowych »

Bezpanelowe pozyskiwanie energii słonecznej - jak to zrobić?

Ośiwetlenie - jakie wybrać? bezpanelowa energia słoneczna
Rodzaj oświetlenia ma również fundamentalny wpływ na nasz wzrok oraz bezpośrednio wpływa na nasze ciało, umysł i (...) czytam więcej » Innowacje i technologia przeszły długą drogę. Rzeczywiście wkroczyliśmy w nową generację nowoczesnych udogodnień, które nie tylko sprawiają, że nasz styl życia jest bardziej luksusowy i komfortowy, ale... czytam dalej »

Nowe rozdzielnice Practibox S - wysoka jakość i nagrodzony design w przystępnej cenie»

nowe rozdzielnice Rozdzielnice dedykowane są przede wszystkim dla budownictwa mieszkaniowego (prywatnego jak i deweloperskiego), hoteli i obiektów biurowych. Rozdzielnice otrzymały ... czytam dalej »


Wprawiają w ruch tysiące różnych pojazdów na świecie - znasz ich?

Rozdzielnice średniego napięcia (SN) - przegląd 2019

pojazdy elektryczne Medcom Rozdzielnice 2019 porównanie
Zmieniają sposób myślenia o energii elektryczne i nie tylko... czytam więcej » Rozdzielnice średniego napięcia (SN), tak jak i inne rozdzielnice energetyczne, budowane są na napięcia znamionowe w zakresie od 7,2 do 36 kV o wartościach 7,2; 12; ... czytam dalej »

Kamery termowizyjne w cenach promocyjnych - tylko do 30 czerwca! »

Promocje na kamery termowizyjne Przy pracach instalacyjnych, a także w przemyśle, kamera termowizyjna jest nieodzownym narzędziem pracy ... czytam dalej »


Może Cię to zainteresuje ▼

Jaki wybrać uniwersalny, programowalny wyświetlacz cyfrowy?

Kable i przewody - dobierz odpowiednie do swojego projektu »

Sterowniki programowalne kable i przewody - jakie wybrać
Współpracujący z dowolnym nadajnikiem sygnału w standardzie 4-20 mA. Urządzenie nie wymaga dodatkowego zasilania. Do obszaru zastosowań urządzenia wlicza się sterowanie oraz ... czytam więcej » Właściwie wykonana i dostosowana do konkretnych zagrożeń środowiskowych instalacja elektryczna powinna do minimum ograniczać zagrożenia... czytam dalej »


Ochrona przed przepięciami systemów alarmowych»

Wszyscy elektryczni producenci w jednym miesjcu - zobacz!

Ochrona przepięciowa systemów alarmowych Elektryczni producenci w jednym miejscu
Jak ochronić różnorodne elektroniczne systemy ochrony mienia przed skutkami przepięć(...) czytam dalej » Zobacz ponad 100,000 produktów elektromechanicznych w ofercie (...) czytam dalej »

Co jeszcze potrafią enkodery Ethernet?

UPS zasilacze Rynek systemów przemysłowych dynamicznie się rozwija, a standard Industrial Ethernet jest przyszłością systemów (...) czytam dalej »


Jak komunikować urządzenia w środowisku przemysłowym?

Ograniczniki przepięć, które wybrać?

Switche zarządzalne spd ograniczniki przepięć
Switche niezarządzalne 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 » Układy SPD typu 1 (ograniczniki przepięć typu 1) powinny być stosowane do ochrony instalacji elektrycznej oraz urządzeń przed zagrożeniami stwarzanymi(...) 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 »
5/2019

AKTUALNY NUMER:

elektro.info 5/2019
W miesięczniku m.in.:
  • - Stacje ładowania pojazdów elektrycznych
  • - Oświetlenie boisk piłkarskich zgodnie z wymaganiami klas oświetleniowych
Zobacz szczegóły
Enkodery ETHERNET AFS/AFM60A

Enkodery ETHERNET AFS/AFM60A

Rynek systemów przemysłowych dynamicznie się rozwija, a standard Industrial Ethernet jest przyszłością systemów komunikacji. Wydajność standardu Fast Ethernet,...
Cantoni Motor S.A. Cantoni Motor S.A.
Grupa Cantoni została pionierem w produkcji silników elektrycznych już w XIX wieku i od tego czasu kontynuuje misję wdrażania...
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