ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Ветрогидроэлектростанция содержит ветро- или гидродвигатель 1, соединенный с ведущим валом 2 планетарного механизма 3, состоящего из коренной шестерни 4, сателлитов 5, водила 6, солнечной шестерни 7, ведомого вала 8 с подшипниками 9, электромагнитный тормоз 10 с обмоткой управления 11. Асинхронный генератор 12 валом соединен с ведомым валом 8 планетарного механизма 3, а обмоткой статора соединен с конденсаторами возбуждения 13 дополнительными конденсаторами 14 с выходными зажимами 15, устройством стабилизации напряжения 16 и формирователем импульсов 17, который соединен с первым входом устройства синхронизации 18, а его второй вход соединен с задающим генератором частоты 19, выход устройства синхронизации соединен со входом усилителя 20 который соединен с обмоткой управления 11 электромагнитного тормоза 10.

В качестве ветро- или гидродвигателя 1 может использоваться любое техническое решение обусловленное техническими условиями.

Если вращать коренную шестерню 4 посредством вращающегося вала 2, а солнечную шестерню 7 затормозить, то при вращении коронной шестерни 4 сателлиты 5, обкатываясь по неподвижной солнечной шестерне 7, будут вести за собой водило 6, вращая ведомый вал 8 с определенным передаточным числом, зависящим от диаметра сцепленных шестерен.

Изменяя усилие торможения солнечной шестерни 7, т.е. возможность ее вращения, можно изменять (регулировать) или стабилизировать скорость вращения водила 6 и ведомого вала 8, независимо от скорости вращения ведущего вала 2.

В качестве электромагнитного тормоза 10 может использоваться ленточный или дисковый механизм с приводом от электромагнитной катушки 11.

В качестве стабилизатора напряжения 16 применяется широтно-импульсный регулятор или аналогичный с минимальными потерями в регулирующих элементах.

Формирователь импульсов 17 формирует короткие импульсы при переходе синусоиды  напряжения через ноль (фиг. 2, u_син).

Задающий генератор частоты 19 формирует импульсы прямоугольной формы заданной частоты, например, 100 Гц (фиг. 2, u_зад).

Фиг. 1 – Схема функциональная

Фиг. 2 – Графики, поясняющие работу схемы.

Устройство синхронизации 18 сравнивает фазу между частотой асинхронного генератора 12 и частотой задающего генератора частоты 19 и формирует импульсы управления (фиг.2, i_упр.), которые усиливаются усилителем 20 и управляют работой электромагнитного тормоза 10 посредством катушки 11 .

Ветрогидроэлектростанция работает следующим образом. В начальный момент на обмотку 11 электромагнитного тормоза 11 подается постоянное напряжение (например, от аккумулятора). Создается максимальный тормозной момент и солнечная шестерня 7 находится в неподвижном состоянии.

При достижении определенной (номинальной) скорости вращения ветро- или гидроколеса 1 вращающий момент через ведомый вал 2 планетарного механизма 3 передается коренной шестерне 4, которая вращает сателлиты 5. Сателлиты 5, вращаясь, обегают по неподвижной солнечной шестерне 7, вращают водило 6, ведомый вал 8 и ротор асинхронного генератора 12, последний возбуждается от конденсаторов возбуждения 13.

Напряжение асинхронного генератора 12 поступает на дополнительные конденсаторы 14, выходные зажимы 15, формирователь импульсов 17 и регулятор возбуждения 16. Регулятор возбуждения 16 стабилизирует напряжение. Задающий генератор 19 формирует импульсы u_зад, которые сравниваются с импульсами u_син формирователя импульсов 17 в устройстве синхронизации 18 и усиленные усилителем 20 поступают на обмотку управления 11 электромагнитного тормоза 10 (i_упр, фиг. 2,а).

При увеличении скорости вращения ветро- или гидродвигателя 1 или снижении нагрузки на зажимах асинхронного генератора 12 угол фазового сдвига между синхроимпульсами u_син и задающими u_зад уменьшается, уменьшается и длительность управляющего тока i_упр (фиг. 2,б) в обмотке управления 11 электромагнитного тормоза 10. Последний снижает тормозной момент и солнечная шестерня 7 проворачивается с некоторой скоростью, что снижает скорость ведомого вала 8, а следовательно, и частоту асинхронного генератора 12.

Предлагаемая система стабилизации частоты отслеживает угол фазового сдвига каждый оборот, поэтому независимо от того, будет ли изменяться скорость приводного двигателя, скольжение асинхронного генератора или изменится нагрузка, выходная частота останется стабильной, определяемая точностью задающего генератора частоты 19.

Основные достоинства планетарного механизма: универсальность, малые габариты и масса при возможности получения больших передаточных чисел и крутящего момента.