Ветроэлектрическая установка с инерционным аккумулятором энергии

ОПИСАНИЕ 951626ИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоцкалнстнческихРеспубликОпубликовано 15.08,82 Бюллетень 30 Дата опубликования описания 15,08.82 но делам изобретений н открытий(72) Авторы изобретения П. Ю. Грачев, М, Л. Костырев, В, Н. Волгйни М. В, Кузнецов Куйбышевский политехнический институт им. В. В, Куйбышева1Изобретение относится к энергетике, в частности к ветроэлектрическим установкам с аккумуляторами энергии.Известны ветроэлектрические установки (ВЭУ) с инерционным аккумулятором, расположенным на одном валу с5 электрическим генератором, соединенным с валом ветропривода через муфту свободного хода 11Недостатками известной установки является увеличение массы оборудования, установленного на башне ВЭУ, необходимость в муфте свободного хода и увеличение скорости ветра, при котором начинает работу ВЭУ.15Наиболее близкой к изобретению по технической сущности является ВЭУ с инерционным аккумулятором энергии, расположенным на валу электрического генератора, снабженного блоком воз-то буждения и регулирования. Вал ветроколеса в указанной ВЭУ через редук" тор с вертикальным валом и муфту свободного хода присоединен к дополни 2тельному редуктору, на выходном валукоторого расположены указанный ге.ератор и инерционньй аккумулятор 1.2 ).Такое выполнение ВЭУ позволяет.снизить массу оборудования, установ"ленного на башне, и повысить запа"саемую энергию инерционного аккумулятора за счет увеличения его частоты вращения с помощью дополнительного редуктора.Однако данное решение значительноусложняет ВЭУ и увеличивает ее стои"мость, а также снижает КПД и увеличивает скорость ветра, при которой яачинает работать ВЭУ.Цель изобретения - упрощение ВЭУ,повышение КПД.Для достижения указанной цели ВЭУ с инерционным аккумулятором энергии, содержащая ветроколесо , выходной вал которого соединен с валом генератора переменного тока, к которому подключен блок возбуждения и ре гулирования, снабжена дополнитель"3 95162ной асинхронной электрической машиной, генератор переменного тока выполнен в виде асинхронной машины скороткозамкнутым ротором, а вал дополнительной асинхронной машины соединен с валом инерционного аккумулятора энергии.Кроме того, с целью расширенияфункциональных возможностей ветроэлектрическая установка снабжена бло оком сравнения, задающим блоком, датчиком частоты и переключающим блоком, который включен последовательно с обмотками статора дополнительной асинхронной машины, к управляюще" 5му входу этого блока подключен блоксравнения, вход которого соединен свыходом задающего блока и датчикачастоты,На чертеже представлена блок-схемама предлагаемой ВЭУ.Схема включает ветроколесо 1,вал которого соединен с валом асинхронной машины (генератора) 2 с короткозамкнутым Ротором, дополнительнуюасинхронную машину 3, к валу которойприсоединен инерционный аккумулятор4 в виде маховика, блок возбужденияи регулирования 5, соединенный состатором асинхронного генератора 2,переключающий блок б, включенЬый последовательно с обмотками статора, асинхронной машины 3, управляющийвход которого соединен с блоком сравнения 7, на вход которого подключен35задающий блок 8 и датчик частотытока 9 асинхронной машины 2. Блок возбуждения выполняет функции источникареактивной мощности для асинхронныхмашин, силового регулятора напряжения ВЭУ и преобразователя частоты.При выполнении его по схеме автономного инвертора напряжения с частотным управлением ВЭУ вырабатывает стабилизированное напряжение переменнойчастоты на клеммах 10- 12 и стабили 45зированное напряжение постоянноготока на клеммах 12 и 14. Блок возбуждения и регулирования 5 может бытьтакже выполнен в виде вентильных преобразователей частоты с однофазнымили трехфазным выходом. Напряжениестабильной частоты в этом случае снимается с клемм 15-17. Переключающийблок 6 может быть выполнен как контактным, так и бесконтактным - навентилях. Датчик частоты 9, блоксравнения 7 и задающий блок 8 могутбыть выполнены по известным схемам,6 4Предложенное ВЭУ работает следующим образом.При достижении скорости ветра и,соответственно, частоты вращенияветроколеса рабочей величины блок 5возбуждает асинхронную машину 2. Приэтом переключающий блок 6 отключен.При достижении частоты тока асинхронной машины установки, вырабатываемой задающим блоком 8, сигнал, поступающий с блока сравнения 7, включает блок 6 и асинхронная машина3 раскручивает маховик 4. В случаевозможности раскрутки маховика 4 отдополнительного, например, теплового двигателя, переключающий блок бможет быть исключен и обмотка статора асинхронной машины 3 подключенанепосредственно к обмотке статораасинхронной машины 2,гПри значительных скоростях ветра мощность, вырабатываемая асинхронной машиной 2, поступает как в нагрузку, так и расходуется на заряд инерционного аккумулятора 4. Асинхронная машина 3 работает в двигательном режиме. При снижении скорости ветра частота вращения ротора асинхронной машины 2 уменьшается, и соответственно уменьшается вырабатываемая ею электрическая мощность, Если этой мощности недостаточно для подключенных к ВЭУ потребителей, то блок возбуждения и регулирования 5 изменяет частоту .напряжения на клеммах 40-12 таким образом, что асинхронная машина 3 переходит в генераторный режим и осуществляет преобразование механической энергии инерционного аккумулятора 4 в электрическую. Напряжение на нагрузке можно таким образом поддержать постоянным в широком диапазоне изменения скоростей ветра, Выбор асинхронной машины 3 с минимальным числом полюсов позволяет без применения редуктора значительно повысить частоту вращения инерционного аккумулятора и тем самым запас его энергии.Таким образом, отсутствие дополнительного редуктора и муфты свобод" ного хода упрощает предлагаемую установку, позволяет увеличить КПД и снизить стоимость всей ВЭУ. Преимуществом предлагаемой ВЭУ является также расширение функциональных возможностей путем снижения скорости ветра, при которой она вступает вработу, так как на валу ветропривода нет дополнительных инерционных масс.формула изобретения1. Ветроэлектрическая установка с инерционным аккумулятором энергии, содержащая ветроколесо, выходной вал которого соединен с валом генератора переменного тока, к которому подключен блок возбуждения и регулирования, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью упрощения и повышения КПД, она снабжена дополнительной асинхронной электрической машиной, генератор переменного тока выполнен в виде асинхронной машины с короткозамкнутым ротором, а вал дополнительной асинхронной ма" 951626 6шины соединен с валом инерционногоаккумулятора энергии.2. Установка по и. 1, , о т л ич а ю щ а я с я тем, что, с цельюрасширения функциональных возможностеона снабжена блоком сравнения, задающим блоком, датчиком частоты и переключающим блоком, который включен последовательно с обмотками статора до О полнительной асинхронной машины, куправляющему входу этого блока подключен блок сравнения, вход которогосоединен с выходами задающего блокаи датчика частоты.15 Источники информациипринятые во внимание .при экспертизе1. Шефтер Л. И. Использование энергии ветра. 1975, с 131- 1332. Заявка ФРГ М 2.722.990,го кл. Г 03 0 9/02, 1977Заказ 5968/71 Тираж 7лиал ППП "Патент", г. Ужгоро Подписное ююееаее л. Проектная, ч