風力タービン用の強力な電圧安定装置。スキーム、説明

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風力タービン用の強力な電圧安定化装置。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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RA 4/2002 の記事「農村地域におけるネットワーク電圧の安定化」を読んだので、私は安定化装置の私のバージョンについて説明することにしました。この安定化装置は、約 XNUMX 年間、忠実に、風力発電機と併用して、ほぼすべての電力を供給しています。一年中。通常のネットワークの電圧を安定させるためにも使用できます。

かご型ローターを備えた非同期電気モーターをベースにした風力発電機を構築する場合、出力が 2 kW を超える強力な三相電圧安定化装置が必要になりました。発電機の電圧は、強風時には最大 500 V まで「跳ね上がり」、弱風時には 100 V まで下がりました。その結果、異なる設計と複雑さの数種類の安定器が開発され、テストされました。電力 2 kW の単相スタビライザーの設計は、動作上最もシンプルで信頼性が高いことが判明しましたが、わずかな変更を加えることで、ほぼすべての電力 (最大 32 kW!) の三相スタビライザーに変換できます。）。

スタビライザーの主な利点は、高出力、高効率、比較的低コスト、および幅広い調整可能な電圧です。欠点としては、慣性がかなり大きくなり、急激な電圧変化を補償することが不可能になることが挙げられます。この欠点は、風力発電機自体の設計によって簡単に解消されます。

スタビライザーの動作原理は、トラッキング電気機械デバイスを使用して調整可能な変圧器 (LATR) の巻数を変更することに基づいており、そのブロック図を図 1 に示します。

（クリックして拡大）

発電機またはネットワークからの電圧は調整可能な単巻変圧器に供給され、そのスライダーはウォームギア付きの電気モーターによって動かされます。単巻変圧器から電圧が取り除かれ、負荷、装置の電源、および追跡装置（制御ユニットの制御装置）の整流器に電力が供給されます。入力電圧を処理した後、電気モーターの動作を制御する電磁スイッチをオン/オフする信号が送信されます。この場合、インジケーターは出力電圧を示します。

電源は、インジケータ、電気キー、+18 V 制御デバイス用の +5 V モーターなど、デバイスに必要な電源電圧を提供します。

スタビライザーの電気回路図を図2に示します。

風力タービン用の強力な電圧安定器

スタビライザーの仕様:

最大出力電力.......2000W
安定化電圧 ....... 220 V
入力電圧範囲.......100...300 V
出力電圧範囲......210...230 V
入力電圧が 10 V 変化したときにスタビライザーの出力電圧を設定する時間....0,2...0,4 s
効率......96%

単巻変圧器 T1 にはリミットスイッチ SQ2、SQ1 を介して交流電圧が供給されます。電圧は単巻変圧器エンジンから取り出され、負荷、電源変圧器、およびダイオードブリッジ V1 ～ V4 に電力を供給します。ダイオードブリッジから、整流された電圧が分圧器 R1 ～ R4 に供給されます。単巻変圧器の出力の電圧が 210 ～ 230 V 以内の場合、トランジスタ V9 が閉じ、トランジスタ V7 が開き、要素 DD1.2 および DD1.5 の出力にログ「0」が表示されます。トランジスタ V10 と V11 は閉じられ、リレー K1 と K2 は通電されず、エンジン M1 は通電されず、HL1 の「正常」表示灯が点灯します。この状態では、単巻変圧器の電圧が設定された制限を超えるまで、デバイスはスタンバイモードになります。電圧が 230 V を超えると、ツェナーダイオード V8 とトランジスタ V9 が開き、素子 DD10 のピン 1.5 に「1」論理が現れ、トランジスタ V11 が開きます。リレー K2 が作動し、その接点 K2.1 でランプ HL1 がオフになり、接点 K2.2 でランプ HL2 が「ずっと」点灯します。

接点 K2.3 がモーター M1 をオンにし、スライダーの電圧が 230 V 未満になるまで単巻変圧器のスライダーを動かします。この場合、ツェナーダイオード V8 の電圧は、トランジスタ V9 および V11 の安定化電圧よりも低くなります。が閉じ、リレーの電源が切れ、HL2 ランプが消え、HL1 が点灯します。接点 K2.3 が元の位置に切り替わり、電機子巻線が短絡され、スライダが急速に制動されます。電圧が 210 V を下回ると、ツェナーダイオード V5 がトランジスタ V7 を閉じ、素子 DD4 のピン 1.2 に高レベルが現れ、トランジスタ V10 が開き、リレー K1 がオンになります。同時にHL1ランプが消灯し、HL3「Low」ランプが点灯します。接点 K1.3 は電気モーター M1 をオンにし、ツェナーダイオード V5 が開くまで単巻変圧器の電圧を増加させます。その後、トランジスタ V7 が開き、V10 が閉じます。リレー K1 の電源が切れ、ランプ HL2 が消え、HL1 が点灯します。接点 K1.3 が切り替わり、M1 モーターが急速にブレーキをかけます。

発電機の電圧が大幅に増加または減少した場合 (それぞれ 300 および 100 V)、スライダはリミットスイッチ SQ1 (電圧 300 V の場合) または SQ2 (電圧 100 V の場合) を押し、電圧供給が完全に停止し、HL4「アラーム」ポンプが餌を点灯させます。」アラームの解除は、アラームの原因を取り除き、SB5の「アラームリセット」ボタンを1秒間押して完全にロードオフした後にのみ解除できます。そして、スタビライザーの電圧が完全に確立されて初めて、負荷をオンにすることができます。要素 R10、C2 および R11、C5 は、短い電圧サージ時のモーターとリレーの「影響」を排除するために必要です。

SB2 および SB3 ボタンを使用してスタビライザーを手動で制御できます。この場合のみ、SB4 トグルスイッチを「手動制御」位置に切り替える必要があります。電源は標準的な設計に従って構築されているため、説明の必要はありません。明確にする必要がある唯一のことは、ダイオード V16 の役割です。これはフィルターの機能を実行します。リレーやモーターによる制御装置の動作への影響を軽減します。

詳細。スタビライザーは、電力 0,25 W の MLT、OMLT 抵抗を使用できます。抵抗器 R1、R2 電力 2 W の MLT タイプ。動作電圧が少なくとも 1 V、逆電流が 4 A のダイオード V12 ～ V15、V400 ～ V1。54 V 巻線の TKE1PD24 リレー、GAZ のフロントガラスワイパーから取られたウォームギア付き電動モーター53号車。トランス T2 は、出力電圧 18 V、電力 120 W のトランスです。

チップK155LN1またはK133LN1。トランジスタ V7-V9 タイプ KT315V、KT312B、KT3102; V10、V11タイプKT815A、KT817A。リミットスイッチ D701。オートリターン機能付きのSB1～SB3ボタン。トグルスイッチSB4タイプMT1、MT2。トリマー抵抗器タイプ SP3-1B。コンデンサ C1、C5、C7 タイプ K21-8、KLS など、C2-C3 タイプ K10-7V; C4 タイプ K50-3、K50-3V 電圧 50 V 用。 C6 タイプ K50-18、K50-24、容量 8000 μFCh50 V。白熱ランプ KN24-90、KHL4。ネオンランプタイプ IN1、IN2、またはその他。

単巻変圧器を作るには、3 キロワットの非同期電気モーターの固定子から鋼材を取り出し、それを 1,5 層または 2 層のワニスを塗った布で包みます。次に、直径2 mmの絶縁銅線をしっかりと巻き、回します。ワイヤの残りの端は十分に絶縁され、モーメントまたは BF220 接着剤で変圧器に接着されます。ターンの最後の 82 分の XNUMX からタップします。スライダーが動く変圧器の上部で、サンドペーパーを使用してワニス層を取り除きます。次に、もちろん洗浄した領域を除いて、構造全体をニトロワニスで満たし、ワニスを完全に乾燥させます。変圧器が乾燥している間に、変圧器の直径よりわずかに大きいゲティナックスまたはプレキシガラスからベースとカバーを切り取ります。カバーの中央に穴を開け、ギアボックス付きモーターを取り付けます。絶縁チューブを通してスライダーをギアボックスのシャフトに置きます。スライダー自体は LATR タイプ POSN-XNUMX-XNUMX-XNUMX から取られ、リードを少し長くする必要があるだけでした。

次に、トランスをベースに置き、その上にカバーを置き、すべてをピンで固定します。トランスを中央に挿入し、側面をゴムインサートで強化します。リミットスイッチをトップカバーに取り付け、スライダーがリミットスイッチを作動させるようにします。 SQ1は巻線の最後に、SQ2は巻線の最初の3分の3,5の端に取り付ける必要があります。リードの取り付け部分を掃除するときは、ターンをショートさせないように細心の注意を払ってください。ワイヤーを上部から剥がし、2...1 kgf/cmXNUMX の圧力で圧縮空気を変圧器に吹き付けるだけです。単巻変圧器の準備が整いました。前述の通り、トランスはPEVXNUMXやPEL線を内径に沿ってしっかりと巻き、外側に等ピッチで一層重ねて配置する必要があります。

設定。まず最初に、インストールの品質とすべての接続が正しいことを確認してください。ホルダーからヒューズを取り外し、負荷出力に電圧計を接着し、単巻変圧器を標準 220 V ネットワークに接続します。正しく組み立てられた場合、変圧器は静かに、ほぼ無音で動作します。

アーマチュアでモーターを回転させ、電圧計を使用して電圧を 220 V に設定し、スタビライザーをネットワークから切り離し、ヒューズを交換します。「手動/自動」トグルスイッチを「手動」の位置に移動します。図に従って抵抗器 R2 を下側の位置に設定し、R4 を上側の位置に設定します。電源を接続し、SB2 および SB3 ボタンを使用して、電圧計を使用して電圧を 250 V に設定します。

トグルスイッチ SB4 を「自動」位置に移動し、デバイスが上限で動作するまで R2 ノブを回します。 SB4 を再度「手動」位置に切り替え、電圧計を使用して出力電圧を 210 V に設定します。SB4 を「自動」位置に切り替え、R4 トリマーを使用してデバイスが下限で動作することを確認します。これで、スタビライザーの本来の目的に応じた性能を確認できます。 1 kW のランプを「負荷」端子に接続すると、スタビライザーはスライダーを別の位置に移動して負荷に「応答」するはずです。次に、ランプのオンとオフを素早く繰り返して、モーターが「ぴくぴく」しないことを確認します。そうでない場合は、コンデンサ C2 と C3 をより正確に選択します。

トグルスイッチを「手動」位置に移動し、電圧計を使用して電圧を 100 V に設定します。リミットスイッチ SQ1 を動作するまで移動し、固定します。ボタン SB1 と SB5 を同時に押して、電圧を 300 V に設定します。リミットスイッチ SQ2 を動作するまで移動し、この位置で固定します。 SB1 と SB2 ボタンを押し、電圧計を使用して電圧を 220 V に設定し、トグルスイッチを「自動」位置に移動します。デバイスは完全に使用する準備ができています。発電機に接続可能。

デバイスを調整およびセットアップするときは、十分に注意してください。回路素子には電圧がかかっており、人命にとって危険です。スタビライザーのセットアップと調整が完了したら、適切な寸法のボックスに取り付けます。前面パネルの目に挿入された表示インジケータランプ。 HL1 は緑色、HL2 と HL3 は黄色、HL4 は赤色です。ボタン SB1 ～ SB3 とトグルスイッチ SB4 もフロントパネルに表示されます。取り付け部品 (壁に取り付けられ、直径 1 ～ 0,1 mm の PEV0,2 ワイヤーで作成されたもの) を備えたボードを、レギュレーターを外側に向けて側壁に取り付けます。発電機と負荷の端子は側壁に接続することをお勧めします。

キャビネット、風力タービン、発電機は接地する必要があります。接地抵抗は 2 オーム以下である必要があります。

アイテムリスト：

風力タービン用の強力な電圧安定器

最小動作電流に応じてリレーを選択してください。

トランスは下から数えて 418 巻からタップ付き 280 巻でなければなりません。製造には約 210 メートルのワイヤーが必要です。

文学：

Drobnitsa N.A. 自宅で自動化。 - K .:テクニック、1984年。
テレシチュク R.M.、テレシチュク K.M.、セドフ S.A. 半導体受信および増幅デバイス。 - K.: ナウコヴァ・ドゥムカ、1987 年。
ブニン S.G.、ヤイレンコ L.P. 短波無線アマチュアハンドブック。 - K.: テクノロジー、1984 年。
3zyuk A.G. 田舎のネットワーク電圧の安定化//Radioamator。 - 2002年。第12号。 - P.20。

作者: V.V. チルカ

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