PL214677B1 - Sposób sterowania instalacji wiatrowej oraz instalacja wiatrowa do zastosowania tego sposobu - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Wynalazek dotyczy sposobu sterowania instalacji wiatrowej oraz instalacji wiatrowej do zastosowania tego sposobu.

Instalacje wiatrowe są generalnie znane od dawna i w ostatnich czasach są coraz częściej stosowane jako przyjazne środowisku generatory energii.

Naturalne jest, że takie urządzenia są narażone na wpływy pogody. Jednym z większych bolączek instalacji wiatrowej jest wilgoć i urządzenia te ze swoimi układami elektrycznymi muszą być przed nią starannie chronione.

Jednakże nie da się instalacji wiatrowych zamknąć hermetycznie, aby w sposób niezawodny zapobiec przedostawaniu się wilgoci, tak że przed wilgocią muszą być chronione określone części instalacji za pomocą dalszej hermetyzacji, przy użyciu środków takich jak szafka. Nie jest jednak możliwe zastosowanie takich osłon w rejonie gondoli, gdzie mamy do czynienia z wielką masą metalu, jaką jest prądnica.

Z drugiej strony, te właśnie wielkie masy metalu stwarzają wielkie kłopoty w sytuacjach, gdy na przykład zostaną ochłodzone podczas nocy, a następnie temperatura w rejonie urządzenia wzrośnie.

Ciepłe powietrze zawiera więcej wilgoci niż zimne, wilgotne ciepłe powietrze dostaje się również do gondoli i gdy instalacja wiatrowa jest w stanie przestoju, spotyka się tam z zimną jeszcze prądnicą. Wtedy wilgoć osadza się na prądnicy i skrapla, co może być bardzo obfite.

Problem ten jest szczególnie groźny w instalacjach wiatrowych z prądnicami pierścieniowymi, kiedy woda przedostaje się do prądnicy i może powodować znaczne uszkodzenia podczas uruchamiania prądnicy, gdy jest włączone zasilanie ze wzbudnicy.

Pozbywanie się nadmiaru wilgoci znane jest w wielu rozwiązaniach.

Zgłoszenie patentowe DE 33 42 583 A1 przedstawia instalację wiatrową, w której pozycja łopat wirnika dostosowywana jest do ograniczania zużycia energii i odpowiednio temperatury generatora połączonego z wirnikiem poniżej temperatury krytycznej. Opis patentowy US 4,262,210 pokazuje system odparowywacza-wiatraka, w którym obrotowy separator typu wentylator oraz silnik-generator działa jak pionowy, napędzany wiatrem generator elektryczny, przy czym system również odwilżą przepływające przez niego powietrze i zatrzymuje zebraną wodę, która łączy się ze strumieniem wody deszczowej w celu zasilania hydro-dynamicznego elektrycznego generatora. Z kolei opis patentowy US 5,806,763 przedstawia termostat do sterowania grzejnikiem celem utrzymania temperatury otoczenia powyżej temperatury minimalnej i celem skompensowania nieliniowości czujnika bez użycia dodatkowego układu elektronicznego. Inny opis patentowy US 4,387,290 ujawnia system przeciwzamrożeniowy dla wycieraczek samochodowych włączające urządzenie do przerywania reagujące na czujnik temperatury mierzący temperaturę otoczenia. Natomiast opis patentowy FR 2 728 514 A ukazuje system zawierający czujniki pierwszy i drugi połączone do jednostki procesora i dostarczające sygnały reprezentujące temperaturę szyby okna pojazdu oraz temperaturę otoczenia wewnątrz kabiny.

Wspomniany powyżej opis patentowy DE 33 42 583 A1 przedstawia instalację wiatrową, w której pozycja łopat wirnika jest regulowana w celu ograniczania zużycia mocy oraz odpowiednio temperatury generatora połączonego z wirnikiem. Moc odbierana przez wirnik jest sterowana w zależności od temperatury uzwojeń generatora, tak aby temperatura krytyczna generatora nie była przekraczana.

Opis patentowy DE 100 45 291 A1 ujawnia silnik elektryczny o stałym wzbudzeniu, którego rozruch jest opóźniany, gdy mierzona temperatura otoczenia i/albo samego silnika wynosi mniej niż z góry określona temperatura progowa, wtedy silnik jest grzany, aby uniemożliwić rozmagnesowanie.

W opisie patentowym DE 26 35 687 A1 ujawniono maszynę elektryczną, w której połączenie czołowe uzwojenia rozrusznika otoczone jest uzwojeniem grzewczym.

Celem niniejszego wynalazku jest wyeliminowanie zagrożenia generatora ze strony wody.

Według wynalazku sposób sterowania instalacją wiatrową, w którym mierzy się temperaturę generatora charakteryzuje się tym, że zawiera następujące kroki:

- dokonuje się pomiaru temperatury powietrza wokół instalacji wiatrowej,

- określa się różnicę temperatur, oraz

- nagrzewa się prądnicę jeżeli temperatura prądnicy jest niższa niż temperatura otaczającego powietrza,

- zwiera się stojan prądnicy oraz

- zasila się wirnik prądnicy zadanym prądem wzbudzenia.

PL 214 677 B1

Nagrzewanie prądnicy przeprowadza się korzystnie przez zadany czas albo tak długo, aż temperatura prądnicy przewyższy temperaturę otoczenia o określoną wielkość. Korzystniej nagrzewanie prądnicy przeprowadza się w przypadku, gdy temperatura prądnicy jest niższa o zadaną wartość od temperatury otaczającego powietrza lub temperatury gondoli.

Według wynalazku instalacja wiatrowa, zaopatrzona w czujniki temperaturowe zwłaszcza stosująca powyższy sposób charakteryzuje się tym, że zaopatrzona jest w co najmniej dwa czujniki temperaturowe, przy czym czujnik pierwszy służy do określania temperatury w prądnicy lub innych częściach instalacji wiatrowej, a czujnik drugi służy do określania temperatury powietrza wokół instalacji wiatrowej, która zaopatrzona jest również w urządzenie do porównywania wartości temperatury z obydwu czujników pierwszego i drugiego oraz urządzenie sterujące nagrzewaniem prądnicy albo innych części instalacji wiatrowej w zależności od zmierzonej różnicy temperatur, przy czym instalacja wiatrowa zawiera urządzenie do zwierania stojana.

Korzystnie jest również, gdy instalacja wiatrowa zawiera urządzenie do grzania prądnicy lub innych elektrycznie wrażliwych części wewnątrz instalacji wiatrowej.

Tak więc, instalacja wiatrowa zaopatrzona jest w dwa czujniki temperaturowe do określania temperatury w prądnicy oraz temperatury powietrza otoczenia oraz w urządzenie porównujące te temperatury, tak że w zależności od różnicy temperatur, urządzenie sterujące może zwierać stojan prądnicy oraz zasilać wirnik prądnicy zadanym prądem wzbudzenia.

Wynalazek opisany jest bardziej szczegółowo poniżej z odniesieniem do rysunków, na których:

Fig. 1 przedstawia, w sposób uproszczony, widok stojana i wirnika prądnicy, a

Fig. 2 pokazuje alternatywne wykonanie stojana i wirnika prądnicy.

Fig. 1 jest mocno uproszczonym widokiem prądnicy zawierającej stojan 10 i wirnik 12. Stojan 10 posiada zaciski przyłączeniowe 15, z których w normalnej pracy odbierana jest energia elektryczna. Wirnik 12 również posiada zaciski przyłączeniowe 13, którymi doprowadzany jest prąd wzbudzenia.

Urządzenie sterujące 20 mierzy temperaturę prądnicy (w tym przypadku stojana 10) za pomocą czujnika pierwszego 22 oraz temperaturę otoczenia instalacji wiatrowej za pomocą czujnika drugiego 24.

Jeżeli temperatura stojana 10, jaką mierzy czujnik pierwszy 22 jest niższa niż temperatura otoczenia, jaką mierzy czujnik drugi 24, styki pomiędzy zaciskami przyłączeniowymi 15 stojana 10 są zamknięte, a zatem jest on zwarty.

Do wirnika 12 zaś, doprowadzany jest, poprzez jego zaciski przyłączeniowe 13, zadany prąd wzbudzenia. Na moc indukowaną w stojanie 10 prądnicy można wpływać wielkością tego prądu wzbudzenia.

Zwarcie stojana 10 powoduje, że napięcie na nim jest bardzo niskie i płynie przez niego bardzo duży prąd (prąd zwarcia), wydzielając odpowiednią ilość ciepła Joule'a.

Prądnica jest nagrzewana przez to ciepło Joule'a, tak że wilgoć wyparowuje. W optymalizowanej obudowie prądnicy, za pomocą monitoringu i techniki pomiarowej, rejestrowane są tworzące się skropliny. W takim przypadku instalacja wiatrowa (przy starcie) rusza automatycznie przy niskonapięciowym reżimie nagrzewania, co powoduje wyparowanie resztkowych ilości wilgoci z prądnicy. Aby wlot wilgoci do gondoli instalacji wiatrowej był możliwie jak najmniejszy, cała jej obudowa jest wodoszczelna, tak że przedostawaniu się przewodzącego materiału, takiego jak wilgoć, zapobiega zewnętrzna obudowa (gondoli).

Jak było wyżej wspomniane, w korzystnym rozwinięciu wynalazku nagrzewanie prądnicy jest kontynuowane do momentu, aż temperatura prądnicy przewyższy temperaturę otoczenia o zadaną wartość. Wtedy instalacja wiatrowa przechodzi na reżim normalnej pracy, to znaczy zwarcie stojana 10 jest usuwane i układ otrzymuje normalną moc wzbudzenia.

Fig. 2 przedstawia alternatywne wykonanie prądnicy zawierającej stojan 10 i wirnik 12. W tym wykonaniu stojan 10 i wirnik 12 zaopatrzone są w rezystory grzejne 14 rozmieszczone równomiernie na obwodzie. Jeżeli urządzenie sterujące 20 (niepokazane na fig. 2) stwierdzi różnicę temperatury pomiędzy stojanem 10 prądnicy i powietrzem otoczenia, włączane są rezystory grzejne 14 i prądnica jest podgrzewana. Wilgoć wyparowuje z prądnicy i po założonym czasie albo też, gdy różnica temperatur pomiędzy stojanem 10 i wirnikiem 12, a otoczeniem osiągnie założoną wartość, instalacja wiatrowa może przejść na normalną pracę.

Nie tylko prądnica, ale również inne elektrycznie wrażliwe części wewnątrz instalacji wiatrowej mogą mieć swoje własne nagrzewanie. Takie nagrzewanie, tak jak i nagrzewanie prądnicy, podlega regularnemu sterowaniu, to znaczy nagrzewanie ma miejsce, jeżeli część, która ma być nagrzewana

PL 214 677 B1 osiągnie temperaturę niższą niż temperatura otoczenia, co zapobiega osadzaniu się osadu wilgoci na części elektrycznej.

Na koniec, proponowane jest również stosowanie środków ułatwiających odparowywanie, w przypadku, gdy problem osadzania się wilgoci na prądnicy lub innych wrażliwych elektrycznie częściach występuje stosunkowo często. Celem ułatwienia szybkiego suszenia prądnicy lub innych wrażliwych elektrycznie części, możliwe jest również zastosowanie dmuchawy, pracującej jak suszarka do włosów, która skierowuje podgrzane powietrze na części, które mają być wysuszone. Tak więc, na przykład dmuchawy, które normalnie znajdują się w każdej instalacji wiatrowej do dostarczania świeżego powietrza, mogą być również usytuowane przed elementami grzejnymi, tak aby dostarczane świeże powietrze w stanie nagrzanym kierowane było do wewnątrz gondoli, co zapobiega tworzeniu się osadu wilgoci na elektrycznie wrażliwych częściach na przykład na prądnicy.

Claims (5)

1. Sposób sterowania instalacją wiatrową, w którym mierzy się temperaturę generatora, znamienny tym, że zawiera dalsze kroki:

- dokonuje się pomiaru temperatury powietrza wokół instalacji wiatrowej,

- określa się różnicę temperatur, oraz

- nagrzewa się prądnicę jeżeli temperatura prądnicy jest niższa niż temperatura otaczającego powietrza,

- zwiera się stojan (10) prądnicy oraz

- zasila się wirnik (12) prądnicy zadanym prądem wzbudzenia.

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że nagrzewanie prądnicy przeprowadza się przez zadany czas albo tak długo, aż temperatura prądnicy przewyższy temperaturę otoczenia o określoną wielkość.

3. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że nagrzewanie prądnicy przeprowadza się w przypadku, gdy temperatura prądnicy jest niższa o zadaną wartość od temperatury otaczającego powietrza lub temperatury gondoli.

4. Instalacja wiatrowa, zaopatrzona w czujniki temperaturowe zwłaszcza stosująca sposób określony jednym z powyższych zastrzeżeń, znamienna tym, że zaopatrzona jest w

- co najmniej dwa czujniki temperaturowe przy czym czujnik pierwszy (22) służy do określania temperatury w prądnicy lub innych częściach instalacji wiatrowej, a czujnik drugi (24) służy do określania temperatury powietrza wokół instalacji wiatrowej;

- w urządzenie do porównywania wartości temperatury z obydwu czujników pierwszego i drugiego (22, 24);

- urządzenie sterujące nagrzewaniem prądnicy albo innych części instalacji wiatrowej w zależności od zmierzonej różnicy temperatur;

- urządzenie do zwierania stojana.

5. Instalacja wiatrowa, według zastrz. 4, znamienna tym, że zawiera urządzenie do grzania prądnicy lub innych elektrycznie wrażliwych części wewnątrz instalacji wiatrowej.