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
Pakiet: roczna prenumerata papierowa (10 numerów) + roczny dostęp do wszystkich treści portalu (365 dni) - 105,00 zł
Prenumerata + on-line w promocyjnej cenie. ► ZAMÓW
Pakiet: półroczna prenumerata papierowa (5 numerów) + półroczny dostęp do wszystkich treści portalu (183 dni) - 75,00 zł
Prenumerata + on-line w promocyjnej cenie. ► ZAMÓW
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.
Prenumerata edukacyjna - roczna elektro.info - 75,00 zł
dla studentów: prenumerata + dostęp do treści 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


Kompleksowe inspekcje termowizyjne - gdzie szukać pomocy? »

Termowizja inspekcja

Przez ostatnie stulecie zbudowano wiele urządzeń pomiarowych w zakresie podczerwieni, ale największe możliwości i popularność zyskały rozwiązania... czytam dalej »

 


Jaki silnik elektryczny wybrać? »

silnik elektryczny

W działaniu wielu maszyn i urządzeń technicznych wymagany jest ruch postępowy lub postępowo-zwrotny. Zazwyczaj ruch ten wytwarzają (...) czytam więcej »

 


Łączniki elektroinstalacyjne - rodzaje i sposób działania »?

Słupy oswietlenia zewnętrznego - na co zwrócić uwagę przy wyborze? »

Ranki łączniki gniazdka Szynoprzewody - małe i średnie instalacje
W każdej standardowej instalacji elektrycznej w budynku występują gniazda wtyczkowe oraz łączniki. Ich budowa oraz sposób zamocowania zależą od miejsca zainstalowania oraz metody wykonania (...) czytam więcej » Wymiana opraw oświetlenia ulicznego ze źródłami LED przynosi przede wszystkim poprawę efektywności energetycznej oświetlenia ulicznego. Oświetlenie LED posiada również (...) czytam dalej »

 


Przyrządy kontrolne i pomiarowe - zobacz niezawodne rozwiązania»

narzedzia pomiarowe dla elektryka Miernik napięcia, ciągłości i kolejności faz są zaprojekotwane do testowania napięcia, fazy, polaryzacji, kolejności faz i półprzewodników. Cyfrowy multimetr oraz cyfrowy miernik cęgowy oferują idealne rozwiązania dla wszystkich wymagań i możliwych zastosowań. Mierniki wykorzystują standardowe (...) czytam dalej »


Automatyka przemysłowa i sterowanie - na jakie produkty zwrócić uwagę »

Wiele nowych produktów od najlepszych w branży marek »

automatyka przemysłowa elektronika
Jak sztuczna inteligencja wspomoże pracę elektrowni i fabryk? Aż 63 proc. respondentów twierdzi, że sztuczna inteligencja pomoże zwalczyć (...) czytam więcej » Poznaj pierwszy w branży przewodnik elektroniczny po złączach. Internetowe narzędzie referencyjne ułatwiające dobór złączy. (...) chcę zobaczyć »

 


Odpowiednie oświetlenie - prawidłowy dobór oświetlenia w projekcie »

projekt oświetlenia Są takie miejsca w domu, o których nie myśli się w pierwszej kolejności. Zostawia się je na później, dopiero wtedy, gdy zadba się o ważniejsze pomieszczenia. Tak jest często (...) czytam dalej »

 


Dobór ograniczników przepięć typu 1 »

Energetyka wiatrowa w Polsce wady i zalety?

ograniczniki konwersja energii elektryczne
Kombinowane ograniczniki przepięć jako urządzenia do ograniczania przepięć mają za zadanie zmniejszenie do bezpiecznych poziomów napięcia w instalacji elektrycznej oraz na wejściu zasilanych urządzeń: podczas operacji łączeniowych ń (...) czytam więcej » Udział odnawialnych źródeł energii w Polsce stanowi około 14% całkowitej produkcji energii elektrycznej, z czego energetyka wiatrowa stanowi obecnie ponad... czytam dalej »

Szafy energetyczne, sterowniczne, rozdzielcze - dlaczego nie wiesz co wybrać? »

szafy rozdzielcze i sterownicze Zgrupowanie urządzeń elektroenergetycznych wraz z szynami zbiorczymi, połączeniami elektrycznymi, elementami izolacyjnymi i osłonami, służący do rozdziału energii elektrycznej i łączenia oraz ... czytam dalej »


Bezprzewodowa automatyka domowa - i możesz sterować wszystkim w domu »

Intuicyjne oprogramowanie do projektowania listew ze złączkami !

Automatyka domowa - sterowaniem ze smatfona Projektowanie listew - oprogramowanie
Nowoczesny smartdom powinien być gotów na każde życzenie. Dlatego rozwiązania bezprzewodowej automatyki domowej dają Ci zdalną kontrolę nad funkcjami Twojego domu - oświetleniem, roletami, ogrzewaniem ... czytam więcej » Intuicyjne oprogramowanie do projektowania listew ze złączkami oraz profesjonalnego opisywania oznaczników do złączek szynowych, przewodów, kabli, urządzeń i instalacji. Oprogramowanie dostępne jest bezpłatnie na stronie www ... chcę poznać »

Jaką zastosować ochronę urządzeń elektrycznych i elektronicznych przed przepięciami »

ochrona przed przepięciami Każdy ogranicznik przepięć ma pewną określoną zdolność do przenoszenia przez siebie pewnej energii udaru. Jeśli po zadziałaniu ... czytam dalej »


Złącza silnoprądowe - czy silikon sobie poradzi?

Złącza silnopradowe Czy możemy zastosować elastyczne przewody silikonowe i czy są one odporne na uszkodzenie i wysokie temperatury? Przykładowo dla przekroju kabla 240 mm2 ... chcę obejrzeć »


Może Cię to zainteresuje ▼

Wyświetlacz cyfrowy - jaki wybrać?

Pobierz darmowy ebook i usprawnij instalacje przewodów »

wyświetlacze cyfrowe kable i przewody - przewodnik
Współpracujący z dowolnym nadajnikiem sygnału w standardzie 4-20 mA. Urządzenia nie wymagające dodatkowego zasilania. Do obszaru zastosowań ... czytam więcej » Poznaj najskuteczniejsze sposoby oznaczania kabli i komponentów wykorzystywanych w branżach elektrycznych i telekomunikacyjnych... czytam dalej »


Transformatory oraz dławiki dostosowane do indywidualnych wymagań »

transformatory ei Mają zastosowanie w sieciach przesyłowych i rozdzielczych. Stosowane są do zasilania układów trakcyjnych w pojazdach szynowych, w instalacjach wykorzystujących napędy (...) czytam dalej »


1-fazowe liczniki energii elektrycznej - widziałeś to?!

Łączniki elektroinstalacyjne - rodzaje i sposób działania »

Liczniki energii jakie wybrać Łączniki elektrinstalacyjne
Wymagania stawiane licznikom energii elektrycznej zawarte są w normach oraz przepisach (...) czytam dalej » W każdej standardowej instalacji elektrycznej w budynku występują gniazda wtyczkowe oraz łączniki. Ich budowa oraz sposób zamocowania zależą od miejsca zainstalowania oraz metody wykonania... 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 »
9/2019

AKTUALNY NUMER:

elektro.info 9/2019
W miesięczniku m.in.:
  • - Metody badania funkcji zabezpieczeń nadprądowych przekaźników elektroenergetycznych
  • - Fotowoltaika szansą rozwoju dla komunikacji miejskiej
Zobacz szczegóły

Zmiany w programie Mój Prąd

Narodowy Fundusz Ochrony Środowiska i Gospodarki Morskiej poinformował, że został skorygowany wzór wniosku o dofinansowanie w ramach programu Mój Prąd. Wprowadzona zmiana umożliwia...

Przekaźnik instalacyjny o wysokiej odporności na prąd udarowy

RPI-1ZI-U24A firmy Relpol, to nowy przekaźnik instalacyjny, który wytrzymuje prąd załączania 120 A w czasie 20 ms. Przekaźnik ten przeznaczony jest do załączania obwodów o wysokim...
COMEX S.A. COMEX S.A.
O firmie COMEX S.A. od początku swojej działalności, tj. od 1987 zajmuje się kompleksową obsługą klientów w zakresie zasilania...

Ciekawe strony

Elektryk na Fixly.pl

EPS System - agregaty prądotwórcze

Producent oświetlenia

Ciekawa Architektura

Instalacje

Literatura fachowa

Rekuperacja

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