СИСТЕМА ОПТИМИЗАЦИИ РАБОТЫ И ПОВЫШЕНИЯ МОЩНОСТИ ГЕНЕРАТОРНЫХ УСТАНОВОК

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в качестве автономного источника в системах электроснабжения.
Известны автономные источники электроэнергии, в состав которых входят приводной двигатель, генератор тока и буферная аккумуляторная батарея [Перегудов В.А. и др. Наземные авиационные источники электроэнергии. - М.: Транспорт, 1980].
Недостатком таких устройств является то, что вал генератора приводится во вращение двигателем внутреннего сгорания с постоянной частотой вращения независимо от тока нагрузки потребителей электроэнергии. При этом как при малой нагрузке и соответственно малой потребляемой мощности, так и при максимальной нагрузке топливо расходуется одинаково, что является неэффективным и приводит к резкому сокращению технического ресурса двигателя.
Известен автономный источник электроэнергии (Патент РФ 2319277 опубликован 10.03.2008), который содержит двигатель внутреннего сгорания, генератор тока, датчик тока нагрузки, блок подключения потребителей электроэнергии, буферную аккумуляторную батарею, датчик тока разряда и заряда аккумуляторной батареи, блок регулирования подачи топлива, блок регулирования напряжения, блок контроля текущей частоты вращения коленчатого вала двигателя, блок изменения напряжения генератора на холостом ходу, блок коррекции частоты вращения коленчатого вала двигателя, блок управления режимами работы и блок запуска двигателя. В устройстве достигается повышение стабильности выходного напряжения генератора при резких изменениях тока нагрузки, увеличение технического ресурса двигателя за счет снижения числа оборотов вала двигателя и сокращения часового расхода топлива.
Недостатком устройства является излишняя сложность управления и самого устройства, а также наличие режима холостого хода двигателя внутреннего сгорания, при котором, несмотря на снижение оборотов двигателя, бесполезно расходуется топливо и ресурс двигателя.
Техническим результатом, на получение которого направлена полезная модель, является сокращение периода холостого хода двигателя внутреннего сгорания (или газовой турбины) генератора электроэнергии, входящего в состав системы, при пониженном электропотреблении, с целью экономии топлива и ресурса двигателя (или газовой турбины).
Технический результат достигается в устройстве, которое обеспечивает работу двигателя внутреннего сгорания (или газовой турбины) генератора в режиме постоянной максимальной нагрузки и выключение двигателя внутреннего сгорания (или газовой турбины) генератора при переходе к работе в режиме холостого хода при полностью заряженной аккумуляторной батарее.
В полезной модели двигатель внутреннего сгорания (или газовая турбина) всегда работает при максимальной нагрузке, что является оптимальным режимом использования двигателя внутреннего сгорания (или газовой турбины) устройства и обеспечивает максимальный КПД преобразования энергии топлива в электроэнергию. При этом вырабатываемая электроэнергия подается потребителю, а избыток накапливается в аккумуляторной батарее, если потребляемая электроэнергия потребителем, меньше вырабатываемой генератором. В случае полного заряда аккумуляторной батареи, двигатель внутреннего сгорания (или газовая турбина) генераторной установки выключается, а питание потребителей осуществляется от аккумуляторной батареи. Таким образом, питание потребителей происходит непрерывно, независимо от работы генераторной установки, при этом отсутствует холостой ход генераторной установки, за счет чего достигается значительная экономия топлива и рабочего ресурса генераторной установки. При этом в случае временных пиковых нагрузок, со стороны потребителя, превышающих по мощности мощность генераторной) установки, разница в мощности компенсируется из электроэнергии накопленной в аккумуляторной батарее.
Устройство содержит:
1) По крайней мере, один источник энергии переменного или постоянного тока - генераторную установку.
2) По крайней мере, один накопительный элемент постоянного тока.
3) В случае наличия в составе установки источника энергии переменного тока, по крайней мере, одно устройство преобразования электроэнергии переменного тока в электроэнергию постоянного тока.
4) По крайней мере, одно устройство для преобразования электроэнергии постоянного тока, запасенной в накопительном элементе или в накопительных элементах, в энергию переменного тока для подачи потребителю.
5) Систему управления, которая следит за нагрузками на устройствах для преобразования электроэнергии постоянного тока в переменный и за уровнем заряда накопительного элемента постоянного тока, а так же включает или выключает генераторную установку в случае необходимости заряда накопительного элемента.
На фиг.1 представлена блок-схема системы оптимизации работы и повышения мощности генераторной установки.
Система оптимизации работы и повышения мощности генераторной установки для бытовых и производственных потребителей включает: устройство управления (1), один или несколько независимых управляемых источников энергии переменного тока - генераторная установка 2 (мощностью X кВа), или постоянного тока - генераторная установка 3 (мощностью X1 кВа), содержащих в своем составе двигатели внутреннего сгорания (или газовую турбину), связанных с накопительным элементом 4 (аккумуляторные батареи) и устройством преобразования электроэнергии постоянного тока в переменный 5 (инвертор мощностью Y кВа), через устройства преобразования электроэнергии переменного тока в электроэнергию постоянного тока 6 (выпрямитель - зарядное устройство, мощностью Х кВа) или напрямую, если в системе есть генератор постоянного тока - 3. Система также содержит потребителя переменного тока 7 (с нагрузкой Y кВа) подключенного к устройству 5, или потребителя постоянного тока 8 (мощностью Y1 кВа) подключенного напрямую к накопительному элементу 4. Потребитель 8 потребляет постоянный ток, от накопительного элемента 4 или генератора 3, а потребитель переменного тока 7 потребляет энергию от инвертора 5. Генераторы 3 и 2 работают при включенных двигателях внутреннего сгорания (или газовых турбинах) имеющихся в их составе. Устройство управления 1 обеспечивает отключение двигателей внутреннего сгорания (или газовых турбин) генераторов 2 и 3 при переходе их в режим холостого хода, или при полностью заряженном накопительном элементе 4. При этом если генераторы не работают или потребляемая потребителями мощность Y+Y1 больше мощности генераторов Х+Х1, то потребляется электроэнергия запасенная в накопительном элементе 4.
Данная модель эффективна как для потребителей имеющих мощность ниже номинальной мощности генераторной установки, так и для динамического поддержания пиков потребления, превышающих номинальную мощность генераторной установки.