ВЕТРОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ АГРЕГАТ

Полезная модель относится к малой ветроэнергетике, в частности к ветроэлектрическим агрегатам малой мощности для объектов сельскохозяйственного назначения и загородных домов, работающим параллельно с региональными электрическими сетями и позволяющим уменьшить потребление электрической энергии из региональных электрических сетей.
Известен ветроэнергетический агрегат, содержащий ветровое колесо, генератор переменного тока, контроллер-выпрямитель и инвертор, который подключен к региональной электрической сети (Патент РФ RU №89184(13) U1, приоритет 25.06.2009, МПК F03D 9/00).
Известный агрегат имеет следующие недостатки:
1. Сложность и высокая стоимость технологии ветроэлектрического агрегата (производства, настройки и технической эксплуатации), обусловленные включением в его состав дополнительных устройств, обеспечивающих приемлемое соответствие параметров вырабатываемой электроэнергии параметрам региональной сети.
2. Невозможность применить в настоящее время предложенную в агрегате технологию для малых ветроэлектрических установок на территории РФ в связи с отсутствием законодательной базы и метрологических средств (реверсивных электросчетчиков) учета электроэнергии, возвращаемой в сеть частным производителем электроэнергии.
Технической задачей настоящей полезной модели является создание конструктивно простого и надежного ветроэлектрического агрегата, позволяющего уменьшить потребление электрической энергии из региональных электрических сетей.
Техническим результатом является реализация энергоэффективной технологии эксплуатации ветроэлектрического агрегата, которая обеспечивает снижение потребления электрической энергии из региональной сети путем приоритетного использования электроэнергии, вырабатываемой ветроэлектрическим агрегатом.
Другим техническим результатом применения полезной модели является повышение надежности электроснабжения объектов сельскохозяйственного назначения и загородных домов путем временного подключения потребителей электроэнергии или некоторых из них к региональной электросети при недостаточной текущей мощности ветроэлектрического агрегата, а также, подключение потребителей электроэнергии или некоторых из них к сети электроэнергии от ветроэлектрического агрегата, например, в случаях планового веерного отключения подачи электрической энергии из региональной сети.
Поставленная техническая задача и необходимый технический результат достигаются тем, что в ветроэнергетическом агрегате, содержащем ветровое колесо, генератор переменного тока, контроллер-выпрямитель и инвертор, который подключен к региональной электрической сети, между контроллером-выпрямителем и инвертором установлен аккумуляторный блок, а между инвертором и региональной электрической сетью размещено переключающее устройство, соединенное с потребителями электроэнергии и названной сетью и обеспечивающее подключение потребителей электроэнергии в зависимости от режима работы агрегата к инвертору или региональной электрической сети. При этом переключающее устройство содержит контактную группу, подключенную к реле контроля тока и к реле времени, которое обеспечивает задержку времени включения.
Сущность полезной модели поясняется схемами, приведенными на фигурах:
Фиг.1- схема предлагаемого ветроэлектрического агрегата;
Фиг.2 - схема переключающего устройства.
Ветроэлектрический агрегат (Фиг.1) содержит ветроколесо 1 с вертикальной осью вращения, к которому присоединен ротор трехфазного генератора 2. Статор генератора 2 соединен с мачтой 3 и подключен трехпроводным кабелем через электрический тормоз 4 к контроллеру -выпрямителю 5, к которому подсоединены двухпроводными кабелями балластная нагрузка 6 и через предохранитель 7 блок аккумуляторных батарей 8. Аккумуляторные батареи 8 питают по двухпроводному кабелю инвертор 9, к которому подключены потребители электроэнергии 10 через переключающее устройство 11, причем, переключающее устройство подключено также к региональной электросети 12.
Переключающее устройство 11 содержит корпус 13 (Фиг.2), реле контроля тока 14, контактную группу 15, реле времени 16 с задержкой времени включения, контакты для подключения нейтрали 17, фазы 18 от ветроэлектрического агрегата и фазы 19 от региональной сети, причем, переключающее устройство соединено с потребителями электроэнергии фазой 20 и нейтралью 21.
Ветроэлектрический агрегат функционирует параллельно с сетью следующим образом:
При наличии ветра ветроколесо 1 вращает ротор генератора 2. Вырабатываемая электрическая энергия поступает на контроллер-выпрямитель 5, преобразующий трехфазный переменный ток в постоянный ток, который подзаряжает аккумуляторные батареи 8. Инвертор 9 преобразует постоянный ток в переменный однофазный ток, например, с напряжением 220 В, который через переключающее устройство 11 поступает к потребителям электрической энергии 10.
В основном режиме работы ветроэлектрического агрегата, когда электроэнергия, расходуемая потребителями, не превышает паспортных данных ветроэлектрического агрегата, а емкость батарей и вырабатываемая ветроэлектрическим агрегатом электроэнергия достаточны для электроснабжения потребителей 10 названные потребители посредством переключающего устройства 11 полностью отключены от региональной сети 12. Данный режим работы переключающего устройства соответствует положению его элементов, представленному на фиг.2.
В этом режиме (фиг.2), реле времени 16 и контактная группа 15 находятся в активном состоянии: на их катушки подано напряжение, нормально разомкнутые контакты 41-43 и 31-32 замкнуты, а выводной управляющий контакт 21-22 реле контроля тока 14 замкнут, так как сила рабочего тока в линии 8 потребителей электроэнергии не превышает установленного максимально допустимого значения.
В случае, когда из-за слабого ветра емкость батарей снижается ниже допустимого уровня, инвертор отключает электроснабжение потребителей, а реле времени 16 и контактная группа 15 переходят в пассивное состояние: контакты 41-43 и 31-32 разомкнуты, а нормально замкнутые контакты 41-42 и 31-33 замкнуты. В этом режиме электроснабжение потребителей обеспечивает региональная сеть по линии 19.
Повторное включение инвертора в работу на потребителей происходит не ранее, чем через установленное время задержки включения, что предотвращает короткоцикловую работу ветроэлектрического агрегата на потребителей.
В случае, если число потребителей электроэнергии и/или потребляемая ими мощность, а, следовательно, и сила тока в линии 20 (рис.2) превышают предельно допустимые значения для ветроэлектрического агрегата, то реле контроля тока 14 размыкает выводной управляющий контакт 21-22, в силу чего контактная группа 15 переходит в пассивное состояние, и происходит замыкание контакта 31-33.
С этого момента потребители получают электроэнергию из региональной сети по линии 19.
При снижении силы тока в линии 19 ниже установленного значения с учетом гистерезиса реле контроля тока 14 возвращает выводной управляющий контакт 21-22 в замкнутое положение, и восстанавливает электроснабжение потребителей от ветроэлектрического агрегата, если фактическая емкость батарей на этот момент времени и сила ветра достаточно велики. В противном случае потребители продолжают получать электроэнергию от региональной сети до тех пор пока ветроэлектрический агрегат не выйдет на расчетный режим работы.
Проведенные испытания показали, что предлагаемая полезная модель обеспечивает реализацию энергоэффективной технологии эксплуатации ветроэлектрического агрегата. Достигается снижение потребления электрической энергии из региональной сети путем приоритетного использования электроэнергии, вырабатываемой ветроэлектрическим агрегатом. Полученные результаты подтверждают промышленную применимость полезной модели.