CS251811B1

CS251811B1 - Device for controlling the speed of micro-electric power with resistive load

Info

Publication number: CS251811B1
Application number: CS854912A
Authority: CS
Inventors: Karel Foerchtgott; Jaromir Dresler
Original assignee: Karel Foerchtgott; Jaromir Dresler
Priority date: 1985-07-01
Filing date: 1985-07-01
Publication date: 1987-08-13
Also published as: CS491285A1

Abstract

Zařízení pro regulaci otéěek mikrozdroje elektrické energie s odporovou zátěží je opatřené poháněcím motorem a s ním spřaženým generátorem elektrického proudu. účelem řešení je nahrazení pasivní .ochrany proti nepřípustnému zvýšení otáček, pro-, vaděné dosud například mechanickým brzděním nebo natáčením lopatek vrtule poháněcího motoru, ochranou aktivní, prováděnou elektrickou cestou, která je spolehlivější a energeticky výhodnější. Uvedeného účelu se dosáhne tím, že zařízení je opatřeno čidlem (3) otáček, jehož výstup je spojen se vstupem přepínače (5) zátěže (6) připojené na výstup generátoru (4) elektrického proudu.The device for regulating the speed of a micro-source of electrical energy with a resistive load is provided with a driving motor and an electric current generator coupled thereto. The purpose of the solution is to replace passive protection against an inadmissible increase in speed, carried out so far, for example, by mechanical braking or turning the propeller blades of the driving motor, with active protection, carried out electrically, which is more reliable and more energy-efficient. The stated purpose is achieved by the device being provided with a speed sensor (3), the output of which is connected to the input of the load switch (5) (6) connected to the output of the electric current generator (4).

Description

Vynález ze týká zařízení pro regulací otáček mikrozdroje elektrická energie e odporovou zátěží, opatřeného poháněči· notore· a a ním apřaženým’.generátorem elektrického proudu.The invention relates to a device for controlling the speed of a micro-source of electric energy with a resistive load, provided with a drive and a connected generator of the electric current.

V současná době se roiělřuj· používání nikrozdrojů elektrická energie, zejména mikrozdrojů a konstantní· buzení· generátoru elektrického proudu, pro růsná účely, přičemž jako pohéněního motoru pro pohon generátoru elektrického proudu je použito vodního nebo větrného motoru.At present, the use of non-electric power sources, in particular micro-power sources, and constant excitation of the electric power generator, for a variety of purposes are being refined, using a water or wind motor as a driving motor for driving the electric generator.

Při konstantní ohmická zátěži mikrozdroje může docházet ke značným změnám otáček poháněcího motoru a tím i generátoru elektrického proudu při zgěně intenzity primární energie, což přichází v úvahu zejména u větru.With a constant ohmic load of the micro-source, the speed of the drive motor and hence of the electric current generator can vary considerably at a primary energy intensity, which is particularly the case in wind.

Velni nebezpečné je svýěení primární energie nad přípustnou mez, danou pevnostními hledisky, nebol by mohlo dojít k havárii poháněcího motoru nebo i generátoru elektrického proudu.It is very dangerous to increase the primary energy above the permissible limit given by the strength aspects, as the drive motor or the electric generator could break down.

Aby se tomu sebránilo, používají se u mlkrosdrojů elektrická energie různá přídavná zařízení pro regulaci otáček, například u vrtulí větrného motoru mechanická brzdy, ústrojí pro naklápěnl nebo natáčení listů vrtule a podobně. Jedné ee vesměs o sařísení pasivního charakteru a výrobně náročné.In order to avoid this, various auxiliary speed control devices are used in electric power sources, for example, in the wind motor propellers, mechanical brakes, tilting devices or propeller blades and the like. One ee is all about the reworking of passive character and production-intensive.

Výěe uvedené nedostatky jsou odstraněny u sařísení pro regulaci otáček mikrozdroje elektrická energie e odporovou zátěží podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že je opatřeno čidlem otáček, jehož výstup je spojen se vstupem přepínače zátěže, připojené na výstup generátoru elektrického proudu.The aforementioned drawbacks are eliminated with the resistive load microcontroller speed control device according to the invention, characterized in that it is provided with a speed sensor whose output is connected to the input of a load switch connected to the output of the electric current generator.

Čidlo otáček je umístěno na hřídeli, spojujícím převod do rychlá na výatupu pohéněclho motoru, s generátorem elektrického proudu. U poháněcího motoru, vytvořeného jako větrný motor, je čidlo otáček vytvořeno jako anemometr, umístěný na vstupní straně větrného motoru. Zátěž ja rozdělena na sekce, připojené k jednotlivým kontaktním polohám přepínače, fiidlo otáček je vytvořeno jako snímač kmitočtu, zapojený na výstupní straně generátoru elek trickáho proudu.The speed sensor is located on the shaft connecting the gearbox to the high speed output of the drive motor with the generator. In a drive motor designed as a wind motor, the speed sensor is formed as an anemometer located at the inlet side of the wind motor. The load is divided into sections connected to the individual contact positions of the switch, the speed sensor being formed as a frequency sensor connected at the output side of the power generator.

Zařízením pro regulaci otáček mikrozdroje elektrické energie podle vynálezu se dosahuje ochrany proti nebezpečnému svýěení otáček aktivním způsobem elektrickou cestou, což je zvléěl výhodná při používání elektrická energie k topným účelům, kde otáčky mikrozdroje elektrická energie a tím i kmitočet elektrického proudu nemusí být udržovány ne konstetni hodnotě a jsou z výěe uvedených důvodů omezeny prakticky jen shory.The microcontroller speed control device according to the invention achieves protection against the dangerous increase in speed in an active manner by electric means, which is particularly advantageous when using electric energy for heating purposes, where the microcontroller electric energy speed and hence the electric current frequency need not be kept constant and, for the reasons set out above, virtually only the shores are limited.

Ha připojeném výkrese je znázorněn příklad provedení zařízení pro regulaci otáček mikZozdroje elektrická energie s odporovou zátěží podle vynálezu, ne němž obr. 1 znázorňuje schematicky předmětná zařízení ve spojení s mikrozdroje· elektrická energie a obr. 2 ukazuje zatěžovací charakteristiky poháněcího motoru a generátoru elektrického proudu.1 shows a schematic representation of the devices in conjunction with a micro power supply, and FIG. 2 shows the load characteristics of a driving motor and of an electric current generator.

Hřídel poháněcího motoru X je přes převod g do rychlá spojen s hřídelem rotoru generátoru £ elektrického proudu. Na hřídeli mezi převodem g do rychlá a generátorem £ elektric káho proudu je umístěno čidlo g otáček, jehož výstup je spojen se vstupem přepínače í zátěže i, která je rozdělena na sekce, které jsou připojeny k jednotlivým kontaktním polohám přepínače g.The shaft of the driving motor X is quickly connected to the rotor shaft of the electric generator 6 via a g-gear. A shaft speed sensor g is provided on the shaft between the g-speed gear g and the electric current generator 6, the output of which is connected to the input of the load switch i, which is divided into sections which are connected to each contact position of the switch g.

Je-li jako poháněcího motoru χ použito větrného motoru, může být jako čidla 1 otáček použito anemometru, umístěného na vstupní straně větrného motoru. Protože otáčky poháněclho motoru χ jeou zde závislá na rychlosti větru, odpovídají hodnoty na výstupu anemometru otáčkám mikrozdroje elektrická energie, fiidlo X otáček může být s výhodou vytvořeno jako snímač kmitočtu, zapojený na výstupní straně generátoru £ elektrického proudu.If a wind motor is used as the driving motor χ, an anemometer located at the inlet side of the wind motor can be used as speed sensor 1. Since the speed of the driven motor 4 is here dependent on the wind speed, the values at the output of the anemometer correspond to the speed of the micro energy source, the speed sensor X can advantageously be designed as a frequency sensor connected at the output side of the electric current generator.

Protože kmitočet elektrického proudu generátoru í elektrického proudu je úměrný otáčkám jeho rotoru, lze i pomocí táto úpravy provádět regulaci otáček aikrosdroje elektrické energie. Zařízení podle vynálezu pracuje následozně.Since the electric current frequency of the electric generator 1 is proportional to the speed of its rotor, this adjustment can also be used to control the speed of the electric power source. The device according to the invention operates as follows.

Zatímco mikrozdroj elektrická energie pracuje v normálním pracovním rozsahu otáček, například při určité rychlosti větru, do určitá zátěže £, při překřičení dané meze, tedy například při nebezpečném zvýěení rychlosti větru, se velikost zátěže £ zvětší zmenšením jejího odporu působením přepínače £, například byřmzením táto části zátěže £ nebo paralelním zapojením jejich sekcí. To má za následek snížení otáček poháněcího motoru χ, tedy v uvažovaném případě větrného motoru, a tím i celého mikrozdroje elektrické energie.While the micro-electric power source operates in the normal operating speed range, for example at a certain wind speed, to a certain load £, when this limit is exceeded, i.e. when the wind speed is dangerously increased, the load £ increases by reducing its resistance. or a parallel connection of their sections. This results in a reduction in the speed of the driving motor χ, that is to say the wind engine in the present case, and thus of the whole micro-power source.

Účinek této regulace, to jest elektrického brzdění, je dén průběhem zatěžovacíc& charakteristik pohéněclho motoru X a generátoru £ elektrického proudu, jak je patrno podle obr. 2. Vyznačené charakteristiky generátoru £ elektrického proudu jsou odvozeny z vnějších charakteristik synchronního elektrického stroje točivého s konstatním buzením při různých otáčkách, přičemž vyznačená charakteristiky pohánšcího motoru χ jsou typická charakteristiky vrtule větrného motoru.The effect of this control, i.e., electric braking, is due to the load characteristics of the drive motor X and the electric generator 6 as shown in FIG. 2. The indicated electric generator characteristics are derived from the external characteristics of the synchronous electric machine with constant excitation at at different speeds, the indicated characteristics of the driving motor χ are the typical characteristics of a wind motor propeller.

Na vodorovná ose nanesená otáčky a, jsou otáčky na hřídeli rotoru generátoru £ elektrického proudu a za převodem g do rychlá, na svislá ose je nanesen výkon generátoru £ elektrického proudu.On the horizontal axis, the speed a, is the speed on the rotor shaft of the electric generator and after the g conversion to a fast one, on the vertical axis the power of the electric generator is applied.

Na obr. 2 odpovídá rychlosti větru 9 m/s první charakteristika Z poháněcího motoru χ a rychlosti větru 12 m/s odpovídá druhá charakteristika £ poháněcího motoru χ. Zatížení generátoru £ elektrického proudu odporem o hodnotě 8 ohmů odpovídá první charakteristika £ generátoru £ elektrického proudu a zatížení generátoru £ elektrického proudu odporem o hodnotě 4 ohmů odpovídá druhá charakteristika ll generátoru £ elektrického proudu.In FIG. 2, the wind speed 9 m / s corresponds to the first characteristic Z of the driving motor χ and the wind speed 12 m / s corresponds to the second characteristic δ of the driving motor χ. The resistance of the generator 8 by a resistance of 8 ohms corresponds to the first characteristic 6 of the generator and the resistance of the generator 4 to a resistance of 4 ohms corresponds to the second characteristic 11 of the generator.

Maximální přípustná pracovní otáčky generátoru £ elektrického proudu, rovnají se v da nám případě 1 800 otáčkám za minutu, jsou naznačeny čerchovanou čarou χχ.The maximum permissible operating speed of the electric generator £, in this case equal to 1800 rpm, is indicated by the dashed line χχ.

Při rychlosti větru 9 m/s a zatíženi generátoru £ elektrického proudu odporem o hodnotě 8 ohmů odpovídá na obr. 2 první bod £ 1 500 otáčkám za minutu generátoru £ elektrického proudu a jeho Výkonu 6,3 kW. Zvýší-li se rychlost větru na 12 m/s, přesune se zatížení generátoru £ elektrického proudu do druhého bodu £, odpovídajícímu 2 200 otáčkám za minutu generátoru £ elektrického proudu a jeho výkonu 14 kW. Druhý bod £ je však již za hranicí maximálních přípustných otáček generátoru £ elektrického proudu, to jest vpravo od čerchované čářy χχ.At a wind speed of 9 m / s and an 8 ohm resistor load of the electric current generator 6, the first point in the FIG. 2 corresponds to 1500 rpm of the electric generator 6 and its power of 6.3 kW. If the wind speed increases to 12 m / s, the load of the power generator 6 moves to a second point 6 corresponding to 2200 rpm of the 14 kW power generator. However, the second point je is already beyond the maximum allowable speed of the electric generator £, i.e. to the right of the dashed line χχ.

Nastane-li však při přechodu daná povolená meze přepnutí zátěže £ generátoru £ elektrického proudu na hodnotu odporu 4 ohmy, ustáli se chod mikrozdroje elektrická energie v třetím bodě £, odpovídajícím 1 630 otáčkám za minutu generátoru £ elektrického proudu a jeho výkonu 13,7 kW, což je v oblasti normálního provozního rozsahu otáček generátoru £ elektrického proudu.However, if the permissible limit of switching of the load 4 of the electric current generator 4 to a resistance value of 4 ohms occurs during the transition, the operation of the micro-electric power source stabilizes at the third point 6 corresponding to 1630 rpm , which is within the normal operating range of the electric generator.

Z uvedeného současně vyplývá i energetický přínos vynálezu vůči pasivnímu řeěení ochrany proti nebezpečnému zvýšení otáček, který činí podle výskytu krajních podmínek více než dvacet procent původní hodnoty.At the same time, the energy benefit of the invention to the passive solution of the protection against the dangerous speed increase, which, according to the occurrence of extreme conditions, is more than twenty percent of the original value.

Z jednoduchosti řešení zařízení podle vynálezu, zejména použije-li se generátor £ elektrického proudu, vytvořený jako synchronní elektrický stroj točivý β buzením permanentními magnety, vyplývá jeho velká spolehlivost.The simplicity of the solution according to the invention, in particular when using an electric current generator 6 designed as a synchronous electric machine rotating by β excitation by permanent magnets, results in its high reliability.

Claims

P 6 B Β Μ i T OF THE INVENTION

An apparatus for controlling the speed of a micro-electric power source with a resistive load, provided with a driving motor and an associated electric generator, characterized in that it is provided with a speed sensor (3) whose output is connected to the input of the load switch (5). ), connected to the output of the electrical pmoud generator (4).

Device according to claim 1, characterized in that the speed sensor (3) is located on a shaft connecting the ido-gear (2) connected to the output of the driving motor (1) with the electric current generator (4).

3. Apparatus according to claim 1, characterized in that, in the drive motor (1) configured as a wind motor, the speed sensor (3) is designed as an anemometer located on the inlet side of the wind motor.

Device according to claim 1, characterized in that the load (6) is divided into sections connected to individual contact positions of the switch (5).

Device according to claim 1, characterized in that the speed sensor (3) is designed as a frequency sensor connected to the output of the electric current generator (4).