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


Jakie wybrać kable, przewody i osprzęt kablowy!

kable i przewody - przewodnik

Rozporządzenia CPR, dotyczące kabli i przewodów elektrycznych w zakresie reakcji na ogień. Została przedstawiona klasyfikacja materiałów budowlanych w zakresie reakcji na ogień oraz... czytam więcej »

 


Kamery termowizyjne nawet 40% taniej!

Promocja na kamery termowizyjne FLIR

Tylko do 9 grudnia możesz kupić kamery termowizyjne do prac elektrycznych i energetycznych w dużo niższych cenach... sprawdź za ile »

 


Dowiedz się, jak dobrać odpowiedni dla Twojego urządzenia rodzaj zasilania?

Rodzaje zasilania

Współczesne urządzenia elektryczne i elektroniczne spełniają ogrom funkcji, których oczekują ich użytkownicy. Są znakomitą pomocą w życiu i pracy, jednak wymagają zadbania o jeden aspekt – niezawodną, łatwo... 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?

Oświetlenie zewnętrzne LED - dobór i zastosowanie»

Ranki łączniki gniazdka oswietlenie zewnętrzen LED
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 zewnętrznego 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 »


Zobacz jakie oprawy zaprezentowano na Energetab 2019  »

Wiele nowych produktów od najlepszych w branży marek »

Samochody elektryczne i  mobilne stacje elektronika
Oświetlenie awaryjne ma zapewnić bezpieczne opuszczenie zajmowanych przestrzeni podczas awarii zasilania opraw oświetlenia podstawowego. Niejednokrotnie zanik oświetlenia podstawowego nie jest spowodowany zwykłą awarią zasilania czy wyłączeniem(...) 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 »

 


Jak zapewnić bezprzerwowe zasilanie gwarantowane? »

Kolektor słoneczny – urządzenie do konwersji energii promieniowania słonecznego na ciepło »

zasilanie gwarantowane panele słoneczne
Co rusz znaczenie tego problemu uświadamiają nam przechodzące nad naszym krajem orkany i wichury oraz widmo blackoutu, wynikające z pojawiającego się latem ogromnego zapotrzebowania na ... czytam więcej » Udział energii słonecznej w Polsce jest bardzo niski i według urzędu statystycznego, pozyskanie energii z promieniowania słonecznego w porównaniu do innych źródeł odnawialnych w 2017 roku wyniósł niecałe 1%.... 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 »

Małe, średnie i duże systemy sterowania »

Sterowniki plc Jeszcze kilka lat temu sterowniki PLC „tylko” wspierały pracowników przy wykonywaniu monotonnych zadań i zwiększaniu szybkości produkcji. Aktualnie każda produkcja ... 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?

Technologie robotyczne zgodne z koncepcją Industry 4.0 » »

wyświetlacze cyfrowe robotyka i automatyka
Współpracujący z dowolnym nadajnikiem sygnału w standardzie 4-20 mA. Urządzenia nie wymagające dodatkowego zasilania. Do obszaru zastosowań ... czytam więcej » Nowoczesne urządzenia mechaniczne nic nie znaczyłyby bez ukrytej w nich elektroniki, dizęki której ... czytam dalej »


Odczyty cyfrowe - przyrządy przeznaczone do wyświetlania położenia »

czytniki cyfrowe Współpracują z przetwornikami przemieszczeń liniowych (liniały) i kątowych (enkodery). Wykonywane są w różnych wersjach dostosowanych do (...) czytam dalej »


1-fazowe liczniki energii elektrycznej - widziałeś to?!

Inteligentny system dystrybucji mocy »

Liczniki energii jakie wybrać moc
Wymagania stawiane licznikom energii elektrycznej zawarte są w normach oraz przepisach (...) czytam dalej » Uniwersalne zastosowanie, w pojedynczych szafach sterowniczych, jak też w kompletnych systemach... 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 »
11/2019

AKTUALNY NUMER:

elektro.info 11/2019
W miesięczniku m.in.:
  • - Instalacje elektryczne na terenie imprez plenerowych – błędy oraz wymagania
  • - Ochrona przed pożarem z wykorzystaniem wyłączników różnicowoprądowych
Zobacz szczegóły
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

Termomodernizacja

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