ВЕТРОЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ С РЕГУЛИРУЕМЫМИ АККУМУЛЯТОРНЫМИ БАТАРЕЯМИ

Полезная модель относится к области ветроэнергетики и может быть использована в маломощных автономных ветроустановках, работающих независимо от сети централизованного энергоснабжения.
Известна конструкция для преобразования энергии ветра в электрическую энергию - ветроэлектростанция (ВЭС), содержащая ветроколесо, подключенное к генератору, регулятор напряжения, вход которого подключен к обмоткам статора генератора, выпрямитель, вход которого включен на выход регулятора напряжения, аккумуляторную батарею и блок полезных нагрузок, подключенные к выходу выпрямителя [1. Я.И.Шефтер. Использование энергии ветра. М.: Энергоатомиздат. - 1983].
Недостатком известной конструкции является потеря энергии, вырабатываемой генератором при сильных порывах ветра, так как увеличение выходного напряжения генератора ветороэлектростанции ограничивает регулятор напряжения. В результате теряется часть энергии, вырабатываемой генератором.
Известна ВЭС, выбранная в качестве прототипа, содержащая ветроколесо, подключенное к генератору, регулятор напряжения, вход которого подключен к обмоткам статора генератора, выпрямитель, вход которого включен на выход регулятора напряжения, аккумуляторную батарею и блок полезных нагрузок, подключенные к выходу выпрямителя, а также блок балластных сопротивлений, подключенный к регулятору напряжения [2. Ветроэнергетика. Руководство по применению ветроустановок малой и средней мощности. Под ред. В.М.Каргиева. М.: "Интерсоларцентр", 2001].
Эта схема не решает проблему максимальной утилизации избыточной энергии, вырабатываемой ветроэлектростанцией при сильном ветре, так как
автоматическое переключение на нагрузочное балластное сопротивление происходит только при полной зарядке аккумуляторной батареи. При сильных порывах ветра и не полностью заряженной аккумуляторной батарее балласт не будет включаться, и избыточная энергия будет теряться в ветродвигателе, вращающемся с большей частотой и меньшим коэффициентом полезного действия. Следует также отметить, что мощность, рассеиваемая на блоке балластных сопротивлений, не всегда может использоваться полезно.
Задачей полезной модели является полное использование энергии, вырабатываемой ветроэлектростанцией.
Решение поставленной задачи достигается тем, что ветроэлектростанция, содержащая ветроколесо, подключенное к генератору, выпрямитель, вход которого подключен к обмоткам статора генератора и блок полезных нагрузок, подключенный к выходу выпрямителя, согласно полезной модели снабжена управляющим устройством, вход которого подключен к выходу выпрямителя, а выход соединен с блоком аккумуляторных батарей.
Именно заявленное выполнение схемы ВЭС обеспечивает возможность полной утилизации избыточной мощности, вырабатываемой генератором при сильных порывах ветра, тем самым выполняется задача полезной модели. Это достигается тем, что в предложенной схеме при любом превышении генерируемой мощности над мощностью, потребленной нагрузками ВЭС, управляющее устройство выдает управляющий сигнал и начинается зарядка определенного числа аккумуляторных батарей.
На чертеже представлена структурная схема ВЭС с регулируемыми аккумуляторными батареями.
Устройство содержит ветроколесо 1, подключенное к генератору 2, выпрямитель 3, подключенный к обмоткам статора генератора 2, блок полезных нагрузок 4, подключенный к выходу выпрямителя 3, управляющее
устройство 5, вход которого подключен к выходу выпрямителя 3, а выход соединен с блоком аккумуляторных батарей 6.
В данной схеме могут быть использованы крыльчатое ветроколесо с горизонтальной осью вращения и многополюсный синхронный генератор с постоянными магнитами. В данной схеме используется полупроводниковый выпрямитель мостового типа. В качестве управляющего устройства 5 может использоваться набор транзисторных ключей. В качестве блока аккумуляторных батарей 6 можно использовать стандартные свинцово-кремниевые аккумуляторные батареи напряжением 12 В и емкостью от 100 до 230 А/ч каждая.
Устройство работает следующим образом. Под действием ветра ветроколесо 1 приходит в движение, вращающий момент передается на вал генератора 2, вырабатывающего электрический ток, который поступает на выпрямитель 3, постоянный ток с выхода выпрямителя 3 поступает на блок полезных нагрузок 4. При увеличении силы ветра ветроколесо 1 вращается сильнее, и генератор 2 вырабатывает мощность, свыше необходимой для обеспечения работы полезной нагрузки 4, в этом случае управляющее устройство 5 выдает управляющий сигнал и начинается зарядка определенного числа аккумуляторных батарей 6. При уменьшении мощности ветрового потока или увеличении полезной нагрузки 4 управляющее устройство 5 снова выдает управляющий сигнал, и часть аккумуляторных батарей перестают заряжаться или весь блок аккумуляторных батарей 6 полностью отключается.