ГЕНЕРИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ В ВЕТРОЭЛЕКТРОУСТАНОВКАХ

Способы генерации электроэнергии

Использование ветроустановок для производства электроэнергии является самым эффективным способом утилизации энергии ветра. Эффективность преобразования механической энергии в электрическую в электрогенераторе составляет обычно 95%, а потери электрической энергии при передаче не превышают 10%. Требования, предъявляемые при этом, частоты и напряжения электроэнергии, вырабатываемой зависят от особенностей потребителей этой энергии. Эти требования жесткие при работе ветроустановок в рамках единой энергосистемы и достаточно мягкие при использовании энергии BEV например в осветительных и нагревательных установках.

Основными моментами, которые должны быть рассмотрены при выборе схем, связанных с преобразованием энергии ветра в электрическую энергию, являются: вид электроэнергии (переменное напряжение переменного или постоянного частоты или постоянное напряжение) товары, частота вращения ветродвигателя (постоянная, близкая к постоянной или переменная), характер использования электрической энергии (применение аккумуляторных батарей или аккумуляции с помощью других способов, подача электроэнергии в сеть переменного тока), продукции.

Непосредственное выработки постоянного тока осуществляется сейчас практически только на малых ВЭУ мощностью не более 10-20 кВт. В этом случае не требуется постоянная частота вращения ветродвигателя и обычно применяются аккумуляторные батареи.

Аккумуляция энергии ветра в форме тепла с целью дальнейшего его использования на месте может быть осуществлена ​​при применении ВЭУ переменного напряжения с частотой, изменяющейся или ВЭУ постоянного напряжения в комплексе с электрическим тепловым аккумулирующим устройством.

Очевидно, что частота вращения ветродвигателя в этом случае не обязательно должна быть постоянной. Возможно также применение выпрямительных устройств для получения постоянного напряжения, которая может быть использована непосредственно или после его инвертирование в переменное напряжение постоянной частоты.

Крупномасштабное получения электрической энергии за счет использования энергии ветра должно производиться в виде переменного напряжения постоянной частоты для возможности подача электроэнергии в сети существующих энергосистем.

Другой подход, который в последнее время привлекает внимание, заключается в том, чтобы дать возможность ветродвигатель вращаться с переменной оптимальной частотой, регулируемой в соответствии с изменением скорости ветра и с применением генерирующих систем, обеспечивающих в этих условиях получения переменного напряжения постоянной частоты, при которой электроэнергия может быть подана в существующие энергосистемы. Методы получения переменного напряжения постоянной частоты при переменной частоте вращения вала привода сводятся к двум большим группам дифференциальных и недиференциальних.

Первые реализуются в схемах с синхронными генераторами с помощью механических устройств, обеспечивающих получение постоянной частоты вращения генераторов (редукторов с переменным передаточным отношением, устройств с гидравлической передачей мощности), а также с помощью электронных устройств, компенсирующих изменение частоты вращения с помощью питания обмотки возбуждения напряжением с частотой скольжения, равной разности частоты вращения ротора генератора и частоты напряжения энергосистемы, на которую работает генератор.

Недиференциальни методы могут быть реализованы через статические устройства изменения частоты по схеме преобразования переменное напряжение - постоянное напряжение - переменное напряжение путем применения устройств, обращающихся - коллекторных генераторов переменного тока, циклоконверторив и преобразователей частоты, преобразователей с амплитудной модуляцией частоты. В последнем случае может быть использована высокочастотная или низкочастотная модуляция.

По роду тока электромеханические преобразователи энергии для ветроэнергетических установок разделяются на машины переменного и постоянного тока. Машины переменного тока делятся на синхронные и асинхронные, а также на коллекторные машины переменного тока.

В синхронных машинах угловая скорость вращения ротора и угловая скорость вращения магнитного поля статора равны между собой. Частота генерируемых в статоре ЭДС и токов определяется скоростью вращения ротора п и числом пар полюсов р его обмотки возбуждения:

(5.1)

В асинхронных машинах угловые скорости и не равны между собой, при этом в генераторном режиме работы . Частота генерируемых ЭДС и тока в асинхронном генераторе и его скольжения s определяются выражениями:

(5.2)

(5.3)

Коллекторные машины отличаются от синхронных и асинхронных тем, что имеют механический преобразователь частоты и числа фаз - коллектор, который соединен с обмоткой статора или ротора. Машины постоянного тока также имеют на роторе коллектор, выполняет функцию механического выпрямителя в генераторах.

Ротор электрической машины переменного тока может не иметь обмоток возбуждения. В таких машинах магнитное поле возбуждения создается постоянными магнитами и они называются генераторами с постоянными магнитами.

Явно выражены конструкции полюсов на статоре и роторе принадлежат индукторным или параметрическим машинам, в которых преобразование энергии осуществляется за счет периодического изменения магнитного сопротивления воздушного промежутка. Конструктивные исполнения индукторных машин очень разнообразны. Они могут иметь два статоры с размещена между ними обмоткой возбуждения и два ротора, или один статор и ротор с явно выраженными, так называемыми кигтьоподибнимы полюсами, при этом обмотка возбуждения располагается или на роторе, или в торцевых частях статора.

Большинство названных типов электрических машин - синхронные, асинхронные, с постоянными магнитами, индукторные - находят широкое применение в качестве генераторов в ветроустановках. Перспективу имеют также и генераторы торцевого исполнения, в которых статор и ротор выполняются в форме дисков и в которых преобразования энергии осуществляется в воздушном промежутке между этими дисками.

 
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   След >