Содержание к диссертации
Введение
1 Анализ использования ветроэнергетических установок 10
1.1 Состояние вопроса и задачи исследования ветроэнергетики 10
1.2 Состояние и перспективы развития ветроэнергетики в России 16
1.3 Состояние и перспективы развития ветроэнергетики в мире 23
1.4 Анализ автономных систем электроснабжения на основе ВЭУ 27
1.5 Методы и способы стабилизации выходных параметров асинхронного генератора 35
1.6 Задачи исследования 43
2 Обоснование системы автономного электроснабжения сельскохозяйственных потребителей с использованием ветроэнергетической установки 46
2.1 Анализ условий ветроэнергетического потенциала Ставропольского края 46
2.1.1 Методика анализа ветроэнергетического потенциала Ставропольского края 46
2.1.2 Определение энергетических характеристик ветра на территории Ставропольского края 52
2.1.3 Оценка ветроэнергетического потенциала Ставропольского края 61
2.2 Определение параметров системы автономного электроснабжения с использованием ВЭУ 66
2.3 Разработка структуры и алгоритма работы системы автономного электроснабжения 72
2.4 Математическая модель системы автономного электроснабжения 84
2.5 Разработка системы управления автономного электроснабжения с использованием ветроэнергетической установки 96
2.6 Исследование устойчивости работы системы автономного электроснабжения 103
2.7 Результаты математического моделирования работы системы автономного электроснабжения 111
3 Программа и методика экспериментального исследования работы системы автономного электроснабжения 118
3.1 Программа экспериментальных исследований 118
3.2 Методика проведения эксперимента 119
4 Экспериментальные исследования работы системы автономного электроснабжения 131
5 Технико-экономическое обоснование применения ВЭУ для электроснабжения автономных сельскохозяйственных потребителей 145
Выводы 152
Литература 154
Приложения 166
- Методы и способы стабилизации выходных параметров асинхронного генератора
- Определение параметров системы автономного электроснабжения с использованием ВЭУ
- Разработка системы управления автономного электроснабжения с использованием ветроэнергетической установки
- Экспериментальные исследования работы системы автономного электроснабжения
Введение к работе
Ветер является одним из наиболее мощных энергетических источников и может быть использован в народном хозяйстве в значительно больших масштабах, чем в настоящее время.
К основным факторам, определяющим эффективность использования энергии ветра, относятся метеорологические условия, место расположения ветроэнергетической установки (ВЭУ), метод преобразования кинетической энергии ветра в электрическую, ее использование в общей системе энергоснабжения. Важнейшей характеристикой, определяющей энергетическую ценность ветра, является его скорость и направление. Эти величины зависят от влияния сил, действующих как в горизонтальном, так и в вертикальном направлениях на движущиеся воздушные массы. В силу ряда метеорологических факторов (возмущения атмосферы, изменения солнечной активности, количества тепловой энергии, поступающей на Землю, и других), а также вследствие влияния рельефных условий, непрерывная длительность ветра в данной местности, его скорость и направление изменяются по случайному закону. Поэтому мощность, которую способна выработать ВЭУ в различные периоды времени, можно предсказать с малой вероятностью. В то же время суммарная выработка агрегата, особенно за длительный промежуток времени, рассчитывается с высоким уровнем достоверности, так как средняя скорость ветра и частота распределения скоростей в течение года или сезона изменяются мало.
Для использования энергии ветра наиболее пригодны места, обладающие следующими метеорологическими характеристиками:
высокой среднегодовой скоростью ветра, как наиболее важным фактором, определяющим годовую выработку на одну ВЭУ;
редко встречающимися условиями с высокой интенсивностью турбулентности воздушных потоков, то сеть в среднем незначительными измене-
5 ниями направления и скорости ветра, как предпосылкой работы ВЭУ без помех;
- наличием доминирующего направления основных потоков ветра, что
позволяет уменьшить площадь, необходимую для размещения многоагрегат
ной ВЭУ.
Кроме метеорологических характеристик существенную роль в окончательном выборе места для использования энергии ветра играют следующие факторы:
экономические факторы (стоимость ВЭУ, стоимость земли, срок окупаемости и прочие);
законодательные факторы, такие, как закон об охране природы, правила безопасности полетов, охрана здоровья населения, непосредственно проживающего в данном районе;
отрицательное воздействие на окружающую среду (шум, искажение ландшафта и помехи для приема радио и телепередач).
Вопросы ветроэнергетики обсуждаются во многих работах таких ученых, как Саплин Л.А., Харитонов В.П., Байрамов Ф.Д., Орлов В.Л. и другие [23,126,98,127,128].
Актуальность темы: Развитие индивидуальных и фермерских хозяйств, возрастающий дефицит электроэнергии, повышение цен на традиционные энергоносители, высокая стоимость линий электропередач, дали новый импульс исследованиям в области возобновляемых источников энергии.
Одной из основных задач электроснабжения сельскохозяйственных потребителей малой мощности является обеспечение эффективности функционирования электрических систем совместно с возобновляемыми источниками энергии. На основании анализа публикаций можно сделать вывод, что до настоящего времени не существовало единой методики эффективного функционирования электрических систем с использованием ветроэнергетического потенциала Ставропольского края. Электроснабжение потребителей малой мощности, удаленных от электрических сетей за счет альтернативных источников
энергии (энергии ветра) является одной из важнейших задач, вытекающей из Федерального закона «Об энергосбережении» N 28-ФЗ от 3 апреля 1996 г., во всех регионах России, в том числе и для Ставропольского края.
Применение в системах автономного электроснабжения ветроэнергетических установок становится все более перспективным с развитием новых технологий. В то же время анализ существующих отечественных и зарубежных разработок в области ветроэнергетики показывает, что имеется ряд проблем, снижающих эффективность использования ветроэнергетических установок (ВЭУ) в системах автономного электроснабжения. При этом проблемы можно разделить на три группы: методические, технологические и финансовые. Методические связаны с недостаточностью проработки методик выбора структуры систем автономного электроснабжения, недостаточностью данных о ветровой нагрузке, нагрузке потребителя и других факторах, оказывающих влияние на принятие решения о структуре и месте размещения системы. Существуют так же технологические проблемы, связанные как с необходимостью повышения эффективности как самих ВЭУ, так и систем генерирования энергии и устройств, обеспечивающих совместную работу компонентов системы автономного электроснабжения. Финансовые проблемы связаны, прежде всего, с относительно низкой конкурентоспособностью возобновляемой энергетики, низкими ценами на сельскохозяйственную продукцию и электроэнергию централизованного электроснабжения.
Цель диссертационной работы. Снизить стоимость электрической энергии, вырабатываемой автономной системой электроснабжения с использованием ветроэнергетической установки.
Объект исследования. Система автономного электроснабжения сельскохозяйственных потребителей с системой автоматического управления.
Предмет исследования. Зависимость параметров системы автономного электроснабжения от энергетических характеристик ветра и мощности электрических потребителей.
7 Методы исследования. Аналитические и экспериментальные методы,
аппарат имитационного моделирования, системного анализа и теории игр,
теория математической статистики.
Научная новизна работы заключается в следующем:
разработана оригинальная методика определения статистических характеристик и выявления закона распределения энергетического потенциала ветра в районах Ставропольского края;
разработана и исследована математическая модель системы автономного электроснабжения сельскохозяйственных потребителей с использованием ВЭУ.
обоснован методом системного анализа эффективный вариант автономной электростанции с использованием ветроэнергетической установки.
Практическая ценность имеют следующие результаты:
определен ветроэнергетический потенциал районов Ставропольского края;
получена структурная схема системы автономного электроснабжения сельскохозяйственных потребителей;
разработана система автономного электроснабжения, позволяющая объединить ветроэнергетическую установку (ветроколесо -асинхронный генератор) и бензогенератор (двигатель внутреннего сгорания - асинхронный генератор) посредствам электромагнитных муфт и обеспечить уменьшение стоимости вырабатываемой электроэнергии.
разработана система автоматизации работы автономного электроснабжения с использованием ветроэнергетической установки.
На защиту выносятся следующие положения. Методика расчета ветроэнергетического потенциала районов Ставропольского края.
Структурная схема системы автономного электроснабжения с использованием ветроэнергетической установки.
Математическая модель системы автономного электроснабжения сельскохозяйственных потребителей, удаленных от электрических сетей.
Система управления автономным электроснабжением с использованием ветроэнергетической установки.
Реализация результатов работы. Научные и практические результаты диссертационной работы использованы в СПК ПР «Красный Маныч» Туркменского района Ставропольского края в виде конструкторской документации для создания в данном хозяйстве системы автономного электроснабжения сельскохозяйственных потребителей с использованием ветроэнергетической установки.
Результаты работы используются в учебном процессе на кафедре «Применение электрической энергии в сельском хозяйстве» Ставропольского государственного аграрного университета при изучении дисциплины «Автоматизированный электропривод».
Опытный образец представлен лабораторным стендом, находящимся в лаборатории кафедры ПЭЭСХ ФГОУ ВПО Ставропольского ГАУ.
Апробация работы. Основные положения и результаты исследований докладывались на научно-практических конференциях в СтГАУ (Ставрополь, 2003-2006), АЧГАА (Зерноград, 2004-2005), КБГУ (Нальчик, 2003), КубГАУ (2006), имеется публикация в журнале «Механизация и электрификация сельского хозяйства» (№ 10 2006).
По результатам исследований получен диплом конкурса «Лучший инновационный проект и лучшая научно-техническая разработка года» за разработку «Ветроэлектростанция» от 7 октября 2005 г. «День высоких технологий в Санкт-Петербурге». На VI Московском международном салоне инноваций и инвестиций разработка «Ветроэлектростанция» награждена серебряной медалью, проходящий в Москве, ВВЦ, 7-Ю февраля 2006 г.
9 На VI Московском международном салоне инноваций и инвестиций разработка «Метод симметричных составляющих» награждена дипломом, проходящий в Москве, ВВЦ, 7-10 февраля 2006 г.
Публикация результатов работы. Результаты проведенных исследований отражены в 12 печатных работах, 1 патенте на изобретение, положительном решении на выдачу патента на полезную модель, 3 свидетельствах об официальной регистрации программы для ЭВМ.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы и приложений. Содержит /^"страниц основного текста, включая ^рисунков, ^таблиц.
Методы и способы стабилизации выходных параметров асинхронного генератора
К выходным параметрам асинхронного генератора относят генерируемое напряжение, частоту генерируемого напряжения, уровень синусоидальности вырабатываемого напряжения. В автономном режиме частота вращения магнитного поля асинхронного генератора определяющая частоту генерируемых колебаний, зависит от частоты вращения ротора и от нагрузки, определяемой скольжение [116].
Если АГ работает в холостом режиме, то частота генерируемых колебаний может быть выражена параметрами колебательного контура по следующей зависимости
Таким образом, при холостом ходе асинхронного самовозбуждающего генератора, параметры колебательного контура автоматически настраиваются на частоту, равную электрической частоте вращения ротора [116].
Изменение значения включаемой емкости, при cor=const не нарушается (закон Томсона), если генератор находится в области устойчивой работы [116]. Частота генерируемых колебаний при постоянной частоте вращения ротора и увеличивающийся нагрузке будет незначительно изменяется, так как скольжение пропорционально мощности нагрузки.
Частота при работе АГ изменяется не значительно (+2%), и в большинстве случаев не требуется устройств для ее стабилизации. Однако в тех случаях, когда это необходимо, применяют следующее схему (рисунок 1.8).
Известно, что частота вырабатываемого напряжения зависит от электрической частоты вращения ротора асинхронного генератора (в случае с ко-роткозамкнутым ротором). Для стабилизации частоты генерируемого напряжения необходимо стабилизировать частоту вращения ротора асинхронного генератора, что особенно актуально при неравномерном поступлении энергии ветра.
Стабилизация частоты вращения вала асинхронного генератора возможна с применением порошковых и асинхронных муфт, работающих в ре жиме скольжения, рассмотренных профессором Н.И. Богатыревым и другими [96]. Еще одним параметром, изменяющимся, при работе асинхронного генератора, является напряжение в функции от нагрузки.
Причиной этого является изменение тока нагрузки, при этом напряжение на фазах генератора изменяется следующим образом: Согласно [116], причинами изменения напряжения асинхронного генератора в режиме внешней характеристики при fr = const являются изменение основного магнитного потока и внутреннего падения напряжения. Если же частота вращения ротора поддерживается постоянной, то изменение напряжения вызывается, кроме того, изменением частоты f\.
Стабилизация напряжения генератора при изменяющейся нагрузке принципиально возможна посредством: регулирования частоты вращения ротора (частоты fj) и регулирования основного магнитного потока. Осуществление стабилизации напряжения по первому способу технически сложно, особенно при резко переменной нагрузке. Пределы регулирования частоты вращения ротора здесь могут быть значительными. Поэтому такой способ практически непригоден [116].
Второй способ стабилизации напряжения является основной. Частота вращения ротора при этом может быть постоянной или переменной. В последнем случае диапазон регулирования магнитного потока увеличивается.
В общем случае под стабилизацией напряжения понимается сохранение постоянства напряжения на зажимах нагрузки. Эти понятия совпадают, если для возбуждения генератора используются шунтирующие конденсаторы, а падение напряжения в соединительных проводах пренебрежимо мало. Стабилизация напряжения на зажимах нагрузки осуществляется путем такого регулирования основного магнитного потока, при котором напряжение генератора остается постоянным или изменяется в определенных пределах. Рассмотрим технические методы стабилизации напряжения при постоянной частоте вращения.
Регулирование основного магнитного потока в целях стабилизации напряжения при постоянной частоте вращения достигается: подмагничиванием спинки статора генератора; изменением напряжения на конденсаторах; изменением емкости шунтирующих конденсаторов; применением феррорезо-нансного стабилизатора напряжения; применением управляемых реакторов; применением конденсаторов с переменной (регулируемой) диэлектрической проницаемостью; компаундированием возбуждения.
Эффект плавного регулирования напряжения при постоянной емкости конденсаторов может быть достигнут подмагничиванием спинки статора генератора [116]. Для подмагничивания используется постоянный или переменный ток. Поток подмагничивания замыкается по сердечнику статора. Мощность подмагничивания незначительна, если сталь сердечника не насыщена. При работе генератора в насыщенной магнитной цепи эта мощность существенно возрастает и может достигать 10% мощности, развиваемой генератором.
Рассматриваемый способ регулирования напряжения основывается на изменении степени насыщения спинки статора. С возрастанием нагрузки ток подмагничивающей обмотки необходимо уменьшать. Уменьшение реактивной проводимости намагничивающего контура при этом ограничивается настолько, что напряжение генератора в определенных пределах изменения нагрузки остается практически постоянным. Принципиальная схема расположения подмагничивающей обмотки, обтекаемой постоянным током представлена на рисунке 1.9.
Определение параметров системы автономного электроснабжения с использованием ВЭУ
В качестве критерия оптимальности [112] параметров автономной САЭ сельскохозяйственных потребителей малой мощности с использованием ВЭУ, удаленных от электрических сетей целесообразно принять ее стоимость. Система автономного электроснабжения будет определена, если известны рабочая скорость ветра, мощность ВЭУ, емкость (мощность) резервного источника питания. При этом целевая функция (S) будет иметь вид где Vp - рабочая скорость ветра, м/с; NB - мощность ветроэнергетической установки, кВт; NA - мощность аккумуляторной батареи, кВт. Ограничением данной функции будет являться где РВэу - надежность электроснабжения на основе ВЭУ; Рзад - надежность электроснабжения, заданная пользователем. Так как энергия ветра случайная величина, то для обеспечения заданной надежности в автономной системе электроснабжения на базе ВЭУ должно быть предусмотрено аккумулирование. В этом случае должно выполняться условие [112] где Ер - потребляемая энергия; Ев - энергия, вырабатываемая ВЭУ; ЕА - энергия аккумуляторной батареи. Таким образом, баланс мощности можно представить в следующем ви де Мощность аккумуляторной батареи должна соответствовать тогда где tB, tA - время работы ВЭУ и аккумуляторной батареи, час; гА - КПД аккумулятора. Так как автономные сельскохозяйственные потребители Ставропольского края по мощности в среднем не превышают 3 кВт, то мощность ВЭУ с учетом развития можно принять равной 5 кВт. Площадь ветроколеса в данном случае согласно [112] определяется по формуле Надежность электроснабжения на базе ВЭУ определяется вероятностью того, что в течение периода не меньше tB будет ветер со скоростью не ниже рабочей, а следующий за ним период не более tA ветер будет иметь скорость ниже рабочей [112]. Так как эти периоды независимы друг от друга, то запишем где Т - число суток в году со скоростью ветра, не ниже рабочей. Задавшись надежностью электроснабжения и зная статистические параметры распределения tB и tA, можно определить граничные значения этих величин. Стоимость ВЭУ с аккумуляторами Приняв допущение, что стоимость ВЭУ пропорциональна площади, ометаемои ветроколесом, а стоимость аккумуляторов пропорциональна их мощности, получим стоимость ВЭУ. Дальнейшее уменьшение стоимости, может быть связано с частичным замещением аккумуляторных батарей резервным источником питания. В таком случае получим где к - удельная стоимость резервного источника питания, у.е./кВт-ч; рез - время работы резервного источника питания, час; Лрез - КПД резервного источника питания. При замещении аккумуляторных батарей стоимость ВЭУ и аккумуляторных батарей уменьшается, но появляется новое слагаемое, связанное со стоимостью резервного источника питания. При этом, экономический эффект достигается только при использовании аккумуляторных батарей большой емкости с последующим их замещением резервным источником энергии. Объектом исследования является система автономного электроснабжения сельскохозяйственных потребителей электрической энергии, не имеющих централизованного электроснабжения. Система автономного электроснабжения должна обеспечить бесперебойное энергоснабжение потребителей с надежностью, не ниже предъявляемой пользователем.
Таким образом, с учетом непостоянности энергии ветра, система автономного электроснабжения должна содержать в своем составе источник гарантированной энергии, такой как аккумуляторные батареи, либо дизель или бензогенератор, обеспечивающий энергией потребителей в случае отсутствия ветра. Рассмотрим следующие варианты на примере электроснабжения объекта в окрестностях г. Ставрополя: 1. ВЭУ + аккумулирующая система (аккумуляторные батареи);
Разработка системы управления автономного электроснабжения с использованием ветроэнергетической установки
Прежде чем приступать к разработке принципиальных схем управления, определим основные элементы системы, подлежащие автоматизации. 1. Системы управления электромагнитной муфтой, работающей в режиме скольжения; 2. Система автоматического пуска и регулирования мощности ДВС; 3. Системы подключения источников механической энергии к АГ. Рассмотрим упрощенную структурную схему САЭ Рисунок 2.24 - Упрощенная схема САЭ Муфта YC1 предназначена для стабилизации частоты вращения вала АГ, энергия к которому поступает от ветроколеса. Кроме того данная муфта предназначена для отключения и подключения ветроколеса к АГ. Муфта YC2 предназначена для подключения и отключения ДВС от АГ. Рассмотрим схему подключения источников механической энергии к АГ. Подключение того или иного источника механической энергии к АГ производится исходя из скорости вращения вала ветродвигателя (мощности на валу), с учетом мощности нагрузки, подключенной к АГ. В связи с вышесказанным, рассмотрим структурную схему подключения механических источников энергии, так как подключение должно производится в зависимости от скорости ветроколеса и мощности нагрузки. Структурная схема подключения источников механической энергии Система содержит два тахогенератора, установленных на валу ВК и роторе АГ. При скорости вращения ВК больше скорости вращения АГ производится подключение ВК к АГ. Рисунок 2.26 - Схема выбора механических источников энергии АГ Система автономного электроснабжения начинает свою работу от ДВС с последующим подключением нагрузки. ДВС содержит в своем составе датчик холостого хода (контакт), при размыкании которого на транзистор VT1 подается положительный сигнал, тем самым через переход коллектор - эмиттер данного транзистора ток не протекает, катушка К1 обесточена. Контакт ДВС в начальный момент будет разомкнут, так как при включении системы на фазах АГ не будет напряжения.
Таким образом, контакты находятся в нормальном состоянии и через обмотку YC2 протекает ток. ДВС подсоединен посредствам электромагнитной муфты к АГ. С датчиков частоты вращения вала АГ BV1 и ВК BV2 сигнал поступает на компаратор напряжения. Датчики частоты вращения представляют собой генераторы постоянного тока. Опорным напряжением компаратора DA2 является сигнал с датчика о частоте вращения вала АГ BV1. При этом, если частота вращения вала ВК больше частоты вращения вала АГ происходит подключение ВК к АГ посредствам YC1, тем самым облегчая работу ДВС и уменьшая мощность ДВС. Если частота вращения вала ВК стала меньше частоты вращения вала АГ, происходит отсоединение ВК от АГ. Для стабильной работы необходимо, что бы напряжение, генерируемое BV1 было меньше напряжения BV2. Однако при подсоединении ВК к АГ их частоты вращения будут равны, при этом система не сможет определять частоту вращения вала ВК. Для избежания данной ситуации муфта YC1 работает при минимальном скольжении, то есть обеспечивает небольшое отклонение частоты вращения ВК от частоты вращения вала АГ. Если мощность на валу ветроколеса больше мощности нагрузки, электроснабжение потребителей осуществляется от ВК. Это возможно за счет того, что ДВС в данном случае будет работать в режиме холостого хода, соответственно контакт ДВС будет замкнут, что приведет к отключению ДВС от АГ посредствам КІЛ и К 1.2 и подключению ВК посредствам контактов К 1.3 и К 1.4 к АГ через блок управления электромагнитной муфтой, работающей в режиме скольжения. В случае уменьшения мощности на валу ВК меньше мощности нагрузки происходит автоматический запуск ДВС и электроснабжение потребителей осуществляется совместно от ВК и ДВС. Во время запуска ДВС электроснабжение потребителей осуществляется за счет энергии аккумуляторных батарей. Структурная система управления электромагнитной муфтой YC1, работающей в режиме скольжения, представлена на следующем рисунке Как видно из представленной схемы, сигнал об уровне напряжения на фазах АГ, через трансформатор и диодный мост поступает в систему анализа сигнала, после обработки которого, управляющий сигнал поступает на стабилизатор напряжения, и, в зависимости от уровня сигнала, через стабилизатор напряжения протекает ток заданного уровня. Стабилизатор напряжения соединен с YC1, тем самым, проходящий через него ток регулирует уровень скольжения данной муфты. Чем меньше уровень напряжения на фазах АГ, тем больше ток протекает через YC1, тем меньше уровень скольжения и выше уровень сцепления вала ВК и АГ посредствам YC1. В этом состоит основное отличие от схемы, предложенной профессором Богатыревым [96], где муфта работает в импульсном режиме, требующая сложного технического решения [73]. Схема управления YC1 представлена на рисунке 2.28
Экспериментальные исследования работы системы автономного электроснабжения
Устанавливается мощность потребителей электрической энергии (от 200 до 500 Вт с шагом 50). При этом производится одновременная работа ДПТ и ДВС. Параметры мощности (крутящего момента) ДПТ контролируются с помощью амперметра и вольтметра. ДПТ работает с использованием схемы, представленной на рисунке 2.31. При этом мощность на валу ДВС зависит от уровня напряжения на фазах АГ. Изменяя мощность на валу ДПТ от 50 до 450 Вт с шагом 50 Вт записываем значения напряжения, тока и мощности АГ. Мощность ДВС определяется, как разность мощности АГ и ДПТ с учетов КПД ДПТ. Эксперимент, согласно [147], повторяется 5 раз.
Проведение эксперимента по сокращению расхода топлива ДВС при совместной работе источников механической энергии предусматривает моделирование нагрузки согласно суточному графику нагрузки, представленному на рисунке 2.5 и суточному графику ветровой нагрузки, смоделированной, согласно [147], для пяти дней, представленных в приложении 5. При этом эксперимент проводится при совместной и раздельной работе источников механической энергии с последующим их сравнением. Эксперимент проводится следующим образом. Выставляется мощность на валу ДПТ (ветроколеса), согласно суточному графику мощности на валу ветроколеса (для первого дня, согласно приложению 5) и выставляется мощность потребителей согласно графику, представленному на рисунке 2.5. В течение 150 секунд производится работа системы, затем согласно графику мощности на валу ДПТ (ветроколеса) и мощности потребителей меняются параметры нагрузки и ДПТ (ветродвигателя), после чего работа системы автономного электроснабжения продолжается. Измерения производятся в течение одного часа, по 150 секунд для каждого периода работы. Затем принимаем график суточной мощности на валу ветроколеса за второй день, повторяем опыт, и так далее за пять дней.
Во время проведения эксперимента фиксируются такие параметры, как W, кВт-ч при раздельной работе, W, кВт-ч при совместной работе, потребление топлива, мл, при раздельной и совместной работе. Эксперимент, согласно [147], повторяется 5 раз.
Определение КПД асинхронного генератора и КПД системы автономного электроснабжения подразумевает проведение эксперимента, согласно которому определяется потребление энергии системой автономного электроснабжения при работе системы от двух источников механической энергии, от одного источника механической энергии (ДПТ) и при работе системы от аккумуляторных батарей. При этом, учитывая нелинейную характеристику КПД асинхронного генератора КПД системы определяется при средней мощности нагрузки согласно суточному графику нагрузки. Эксперимент, согласно [147], повторяется 5 раз, то есть 5 раз определяем мощность системы управления и 5 раз определяется характеристика КПД АГ.
Исследование переходных процессов работы системы автономного электроснабжения сводится к определению временных характеристик изменения частоты вращения вала асинхронного генератора при изменении мощности на валу ДПТ и изменении при этом тока электромагнитной муфты с целью стабилизации частоты вращения вала асинхронного генератора. Определение временных характеристик изменения частоты вращения вала асинхронного генератора при изменении мощности нагрузки асинхронного генератора и изменение при этом тока электромагнитной муфты с целью стабилизации частоты вращения вала асинхронного генератора. Так же исследуется изменение вышеперечисленных факторов при совместной работе источников механической энергии на общий вал асинхронного генератора.
Для проведения эксперимента в первом случае, то есть при подключенной нагрузке 300 Вт, выставляется частота вращения вала ДПТ 1200 мин . При этом определяется частота вращения вала АГ при подключенной на грузке и ток электромагнитной муфты. Затем в момент времени подключается нагрузка в 300 Вт дополнительно. При этом контролируются изменение таких параметров, как частота вращения ДПТ, АГ и изменение тока электромагнитной муфты.
Второй опыт, то есть при изменение частоты вращения ДПТ (ветровой нагрузки) производится следующим образом. АГ работает при подключенной нагрузке в 600 Вт. Частота вращения вала ДПТ и АГ равна 950 мин"1. В момент времени увеличиваем частоту вращения вала ДПТ посредствам R1 до 1200 мин"1. При этом контролируются изменение таких параметров, как частота вращения ДПТ, АГ и изменение тока электромагнитной муфты.
Исследование переходных процессов при совместной работе источников механической энергии сводится к определению мощности ДПТ при изменении мощности нагрузки АГ и при изменении частоты вращения (мощности) ДПТ. Контролируемыми параметрами является мощность ДПТ и ДВС. Эксперимент, согласно [147], повторяется 5 раз.
Обработка экспериментальных данных, полученных в ходе проведения работ, согласно программе исследования, сводится к определению средних значений измеренных величин по результатам 5 повторностей опытов, определению промахов по правилу За, определению сходимости экспериментальных данных, полученных при различных повторностях опытов по критерию Кохрена, составлению регрессионных уравнений по полученным экспериментальным данным, а так же проверка их адекватности по критерию Фишера.
