Разработка эффективной системы энергоснабжения на основе ВИЭ (стр. 7 из 10)

Выбор электрических машин начинаем с ГПТ.

Максимальная эквивалентная мощность ( Pэнаг) нагрузки генератора равна 1,1 кВт (зимний период). Выбираем генератор из условия / 21,46 /:

Р_гн³ Р_эmax =1.1(кВт) (5.2.1.)

где Р_гн- номинальная мощность генератора.

Принимаем синхронный генератор СГВ-6/500У1, технические характеристики которого следующие/30/:

Назначение - для ветроэнергетических установок;

Род тока - трехфазный переменный;

Частота тока - 50 Гц;

Напряжение номинальное - 400/230 В;

Мощность номинальная - 2,0 кВт;

Ток номинальный - 6,3 А;

Обороты номинальные - 500 об/мин;

К.П.Д. номинальный - 80/78,5 %

Коэффициент мощности номинальный - 0,8;

Напряжение возбудителя - 30 В;

Масса - 85 кг;

Вид климатического исполнения - У1;

Коэффициент искажения синусоиды напряжения - не более 10%;

Режим работы - S1.

Мощность на валу ГПТ определяется по формуле/21,46/:

, (5.2.2.)

где: Р_нагрi- мощность на валу генератора при i-той нагрузке, кВт;

h - к.п.д. генератора при i-той нагрузке.

Эквивалентная мощность на валу генератора определяется по формуле:

, (5.2.3.)

где t_i - продолжительность действия i-той нагрузки, ч.

Эквивалентная мощность на валу генератора ровна:

, (кВт)

Выбираем в качестве МПТ машину 2ПБВ112SУ1 со следующими техническими характеристиками /28/.

Назначение - двигатель и генератор;

Напряжение - 60 В;

Ток: - двигателя - 36 А;

- генератора - 28 А;

Скорость вращения - 500 об/мин;

Мощность:

- двигателя - 2,2 кВт;

- генератора - 1,7 квт;

К.П.Д. - 80% ;

Масса - 34,5 кг;

Режим работы - S1;

Максимальный момент, при (1,1Uв) - 50 Нм.

Выбранная машина постоянного тока нуждается в проверке только в двигательном режиме. При этом следует проводить проверку по нагреву, и по статической устойчивости /46/. Проверка по нагреву ведется по условию /46/:

, (5.2.4.)

где: Р_н - номинальные потери мощности на нагрев, Вт;

Р_i - потери мощности на нагрев при i-той нагрузке, Вт.

, (5.2.5.)

где h_i - К.П.Д. двигателя при i-той нагрузке.

К.П.Д. при i-той нагрузке определяется по формуле/46/:

, (5.2.6.)

где:

a - отношение постоянных потерь к переменным.

Для двигателей постоянного тока параллельного возбуждения a=1...1,5 /46/. Принимаем a= 1.

(Вт)

Выбранный двигатель проходит по допустимому нагреву. На статическую устойчивость двигатель проверяется по условию /46/:

М_дв.мах³ М_с.мах(5.2.7.)

где: М_дв.мах, М_с.мах - максимальный момент двигателя и генератора соответственно, Нм.

Так как скорости вращения двигателя и генератора равны, то условие (5.2.7.) принимает вид:

, (5.2.8.)

Р_дв.mах=2600 Вт (при увеличении тока возбуждения на 10%)

(Вт)

Таким образом, проверка показала, что МПТ выбрана правильно. Окончательно принимаем машину постоянного тока 2ПБВ112SУ1.

Таблица 5.2.1.

Расчет потерь мощности на нагрев

N_уч

t_i

P_i,Вт

X_i

h_i

(1-h_i)/h_i

DР_i,Bт

DР_i*t_i

531

427

465

590

652

811

1545

1999

1766

1035

1249

1535

1811

1839

1270

1298

1444

1206

831

630

612

0,29

0,24

0,26

0,33

0,36

0,45

0,85

1,11

0,98

0,57

0,69

0,85

1,00

1,02

0,70

0,72

0,80

0,67

0,46

0,35

0,34

0,68

0,64

0,66

0,70

0,71

0,75

0,80

0,77

0,79

0,80

0,79

0,80

0,79

0,75

0,-0

0,70

0,47

0,56

0,51

0,42

0,40

0,33

0,25

0,30

0,26

0,25

0,26

0,25

0,26

0,33

0,42

249

239

237

247

260

267

386

500

441

310

324

383

452

459

330

337

361

313

274

264

257

249

717

237

247

260

267

386

1000

441

310

324

383

452

459

330

337

361

313

274

264

257

5.2.Разработка принципиальной схемы электроснабжения.

Блок-схема системы электроснабжения представлена на листе 5. Система работает следующим образом. При наличии ветра работает В-установка, которая через муфту вращает МПТ и ГПТ. МПТ работает как генератор, который заряжает АБ через коммутатор режимов КР. ГПТ подает напряжение на нагрузку. С-установка через коммутатор режимов КР также работает на зарядку АБ.

При отсутствии ветра или при сильном ветре В-установка останавливается и с помощью муфты отсоединяется от МПТ и ГПТ. АБ через КР подает питание на МПТ, которая работает как двигатель, вращающий ГПТ. Таким образом ГПТ в отсутствии ветра вращается от МПТ, получающей электроэнергию от АБ. Так как МПТ потребляет ток, превышающий ток от С-установки, то одновременная подзарядка АБ и их разрядка на МПТ недопустима. Для этого в системе предусмотрен КР, который подключает к С-установке только часть АБ, не задействованной на МПТ, и служит для сохранения вращения МПТ в режиме генератора и двигателя.

Соответствующая блок-схеме принципиальная схема приведенна на листе 5. Схема работает следующим образом.

При вращении под действием ветра ветроколеса переключатель SAI находится в положении 1(генераторное).В этом случае GB2(машина постоянного тока) работает в режиме генератора и через диодный мост VDI…VD6 заряжает 1/2 аккумуляторных батарей(например GB3). Во вращение от ветроколеса приводится и GB1 (генератор переменного тока), который подает напряжение к потребителям.

При остановке ветроколеса, переключатель SA1 переходит в положение 2(двигательное) и через диодный мост VD1…VD6 напряжение с аккумуляторных батарей GB3 подается на GB2, который в этом случае работает в двигательном режиме и вращает GB1 вместо ветроколеса..

В схеме предусмотрены:

- сигнализация напряжения на нагрузке и в цепях управления (HL1, HL2);

- защита силовой цепи (QF1, QF2);

- отсоединение электрических машин для ремонтных нужд (QS1).

5.3. Выбор аппаратуры управления и защиты.

Автоматический выключатель QF1 (см. рис. 5.2.2.) предназначен для защитного отключения генератора переменного тока GB1 при коротком замыкании в цепи нагрузки и выбирается из условий /21,46/: