Әож 62-214. 4: 62-85 ЖҰмыс істеу принципі бойынша жел қОЗҒалтқыштарын классификациялау

жүктеу 0,64 Mb.

бет	1/2
Дата	28.01.2020
өлшемі	0,64 Mb.
	#27493

1 2

Ережепов Н.Р.

ӘОЖ 62-214.4:62-85
ЖҰМЫС ІСТЕУ ПРИНЦИПІ БОЙЫНША ЖЕЛ

ҚОЗҒАЛТҚЫШТАРЫН КЛАССИФИКАЦИЯЛАУ
Бутабаева К.Е., Омарова А.А, Ережепов Н.Р.

М.Х. Дулати атындағы Тараз мемлекеттік университеті, Тараз қ.
Әртүрлі әдебиеттерде ЖЭҚ классификациясы әртүрлі белгілері немесе сәйкестіктері бойынша бөлінеді, мысалы қуаты бойынша, айналу осінің орналасуына, қалақшалар санына, қуат берілісінің жүйесі бойынша, моментті және қуатты басқару әдісі бойынша, тез жүрісі бойынша, жұмыс режимдері бойынша және т.б. Классификацияның тағы бір варианты болып, генератор таңдауға әдәуір ықпал жасайтын,өздері қосылған энергожүйенің толық қуатымен салыстырғандағы ЖЭҚ қуатына тәуелді түрі саналады. Бұл жағдайда ЖЭҚ 3 класқа (А, В және С) бөлінеді. Бұл класстар 31 кестеде келтірілген.

Класс А: Энергожүйедегі желэлектргенераторлардың қуаты анықтаушы болып табылады, н.е. Р5Р_G. Негізінен бұл классқа ешқандай энергожүйеге кірмейтін жеке орналасқан генераторлық жел қондырғылары жатады. Оларда ешқандай энергия көздері болмауы мүмкін,немесе кіші өлшемдегі қосымша аэрогенератор болуы мүмкін. Мұндай желқондырғылар қуаты 5 кВт-тан аспайтын жеке алыс орналасқан аудандарды жарықтандыру үшін,шамшырақтарды,байланыс құрылғыларын электрмен жабдықтау үшін қолданылады. Егер мұндай ЖЭҚ қуаты кеңінен пайдаланатын болса,мысалы жылыту үшін,олардың қуаты 20 кВт дейін жетеді. Жел қондырғысы жұмысының тиімділігі және бағасы генераторды басқару жүйесін таңдау дұрыстығына көп тәуелді болады. Генераторды минимальды басқару кезінде шығыстағы кернеу (айнымалы ток генераторының жағдайындағы жиілік) тұрақты болмайды. Мұндай параметрлері бойынша электрэнергиясы тікелей қыздырғыш элементтерде қолдануға болады,сондай-ақ ары қарай түзеткіштерде қолдануға болады. Көп жағдайда мұндай жел қондырғылар тұтынушыларды қанағаттандырады. Реттелген параметрлері (мысалы, 240 В/50 Гц немесе 110 В/60 Гц) бар электрэнергиясын аз мөлшерде пайдалануды аккумуляторлық батареямен қоректенетін арнайы түрлендіргіштермен қамтамасыз етуге болады. Мұндай жолмен түрленген энергияның бағасы тек аккумуляторлық батареяның және түрлендіргіштің бағасымен ғана шектеледі. Кейбір жағдайларда генератор өндірген электрэнергиясының бүкіл жиілігін реттеу қажет. Ол үшін әртүрлі екі әдіс бар.Айналу жиілігін реттеу мақсатында жел дөңгелегінің қалақшаларын механикалық басқару.Мұндай басқару кезінде жел дөңгелегінің қалақшаларының адымы жел жылдамдығы өзгергенде ол да айналу жиілігі тұрақты болып қалатындай өзгереді. Бұл әдістің кемшілігіне жел ағынының энергиясының үлкен шығындары,күрделілігі және сенімділігінің төмендігі жатады. Электрлік басқару,жел дөңгелегінің және генератордың айналу жылдамдығының тұрақтылығы және генератор шығысындағы электрлік жүктеменің өзгеруімен қамтамасыз етіледі. Мұндай әдісте жел энергиясының жиілігін реттеу тиімдірек,өйткені жел дөңгелегінің қалақшалары оптимальды режимде жұмыс істейді. Қазіргі замандағы электронды қондырғыны пайдалану механикалық басқаруға қарағанда арзан және сенімді болады. Автономды ЖЭҚ әртүрлі типтердегі электргенераторлар қолданылады. Кейбір кіші қондырғыларда тұрақты магниті бар көп полюсті генераторларды кеңінен пайдаланады. Тұрақты ток генераторларында ток дірілін түзетуші қондырғылар болады, ал токты аккумуляторлық батареяларды қоректендіру үшін қолданады. Айнымалы токты генерациялау үшін шығысындағы реттелген және реттелмеген параметрлері бар синхронды генераторды қолдануға болады. Айнымалы токта өздігінен қоздырылатын айнымалы ток асинхронды генератор және қосымша қоздырылатын генератор қолданылуы мүмкін.
Кесте 1

Жел энергетикалық жүйелердің кластары

Класс	ЖЭҚ қуаты	ЖЭҚ автономды дәрежесі	Басқару әдістері
А	P>>P_G	Автономды	а) жел дөңгелегінің адымы б) жүктемесі
В	РР_G	Желдизельді	а) дизельгенератордың және жэқ жеке жұмысы б) дизельгенератордың және жэқ біріккен жұмысы
С	P<<P_G	Қуатты энергожүйеге қосылған	а) тұрақты ток генераторлардың параметрлері б) тұрақты токты айнымалы токқа түрлендіру в) сырғанау коэффициентін өзгерту
Ескерту: Р – ЖЭҚ қуаты; Р_G– жүйедегі басқа генераторлардың қуаты.

Класс В: бір тәртіптегі жел электр генератордың қуаты, н.е. Р  Р_G.

Мұндай жағдай алыс аудандардағы энергожүйелерге сәйкес болады.Көп жағдайда «басқа генератор» болып дизельді электрогенератор саналады. Бұл кезде аэрогенератор пайдалану дизельді отынды үнемдеуге мүмкіндік береді. Дизельді генератор тек желсіз ауа райында іске қосылады және әлсіз желде жел генераторымен паралель жұмыс істей береді.

Бұл класс жел қондырғыларында өндірілетін энергияны таратудың әртүрлі екі схемасы қолданылады.

Бірканальды схема. Бір шығысы бар схемада (көбінде үшфазалы,тұрмыстық тұтынушылар қандай-да бір фазадан қоректенеді), қандай да бір шамадағы реттелген кернеуді ұстап тұрады (тұтынушының қажеттілігіне байланысты). Тәулік бойы есепке алынбайтын электрэнергиясымен жабдықтау ұзақ уақыт жұмысты талап етеді (ереже бойынша,жарты тәуліктен аз емес) желсіз кезде дизельді генератор. Дизель бұл кезде үздіксіз жұмыс істейді (әсіресе жарықтандыру үшін), немесе өте қатты желде өшіріледі. Тәжірибеде мұндай схема өте қатты желде 70% -дан аса аэрогенератор энергиясы балластты кедергілерде өшіріледі.

Көпканалды схема. Бірнеше шығыстары бар мұндай схемалардың мақсаты болып жел энергиясын максимальды түрде пайдалану болып табылады. Бұл кейбір тұтынушылар үшін сапасына байланысты электрэнергиясын төмендетумен іске асырылады. Әлсіз жел кезінде ЖЭҚ өндіретін арзан электрэнергиясының тұтынушылары,автоматты түрде өшіріледі,осымен энергожүйеге түсірілетін жүктеме азаяды. Мұндай жүйедегі желэлектргенераторының айналу жиілігін жоғарыда айтылған тәсілдермен реттеуге болады,сонда ол тұрақталған электрэнергиясының көзі болады. Желсіз уақыттарда тұтынушылар дизельді электргенератормен өндірілетін қымбат энергиямен қоректенеді. Энергияны таратудың мұндай схемасынының артықшылығына кез келген уақытта желдің энергиясын максимальды түрде қолдану болып табылады.

Класс С: желэлектргенераторы өзінің қуатынан, н.е. 5Р<Р_Gкөп үлкен энергожүйеге қосылған.

Бұл коммуналды немесе үлкен қуатты энергожүйелері бар аудандарда желэлектргенераторының жұмысының кең таралған түрі. ЖЭҚ энергия тікелей қолданылады, ал артық мөлшері энергожүйеге беріледі. Әлсіз желде және жел жоқ кезде тұтынушылар энергожүйеден электрэнергиясын алады.Жел электргенераторының ең арзан және қауіпсіз түрі болып энергожүйеге тікелей қосылған айнымалы ток асинхронды генераторы жатады. Осы кезде электржелісінің номинальдық жиілігіне сәйкес жел дөңгелегінің айналу жиілігі 10%-дан аспауы керек. Әлсіз желде, электрқозғалтқыш режиміндегі ЖЭҚ жұмысын тоқтату үшін оны желіден ажыратады. Аэрогенератордың желіге тікелей қосылғандағы жел дөңгелегінің айналу жиілігін реттеу қажеттілігі жел дөңгелегінің тұрақты тез жүрісін қамтамасыз ете алмайды, н.е. ПӘК төмендетеді.Көлемі кіші ЖЭҚ көп жағдайда әртүрлі қуаттағы екі ЖЭҚ орналастырылады,мысалы 5 және 22 кВт, олар автоматты түрде әлсіз және күшті желде сәйкесінше іске қосылады. Генератормен өндірілетін электрэнергиясы жиілігін өзгертуге мүмкіндік беретін басқа да тәсілдер қолданылады, атап айтқанда:

генератордың полюстер санын ұлғайту, жел дөңгелегінің айналу жиілігінің төмендеуі кезінде орамдарды қайта коммутациялау есебінен;
ЖЭҚ айнымалы тогын түзету және оны берілген реттелген параметрлері бар айнымалы токқа түрлендіру;
асинхронды генератордың орамына активті жүктемені қосу нәтижесінде номинальдық мәннен жел дөңгелегінің айналу жиілігінің рұқсат етілген ауытқуының өсуі.

Технологиялық белгіленуі бойынша және жел қондырғысымен алынатын энергияның түріне қарай желэлектрлік (ЖЭҚ) және желмеханикалық (ЖМҚ) болып бөлінеді.

Желмеханикалық қондырғылар,көбінде аз қуатты болады және жел ағынының түрленген энергиясын тікелей орындаушы органға немесе жұмысшы машинаға береді.Жел электрлік қондырғылар электр энергиясын шығару үшін қолданылады және мұндай қондырғылардың номинальдық қуаты бірнеше жүз ваттан 2-3 МВт-қа дейінгі аралықта жатады. Жел электрлік қондырғылар жүйелі болуы мүмкін, н.е. энергожүйемен паралель жұмыс атқаратын, автономды және құрама болады. Автономды қондырғылар энергожүйелермен байланыспаған және электр энергиясын тек сол жердегі обьектілерге ғана береді.Ереже бойынша автономды жел электрлік қондырғылардың қуаты 100 кВт-тан аспайды. Атап өту керек, энергожүйелермен паралель жұмыс атқарудың мүмкіндігі тек жел қондырғысының номинальдық қуатымен ғана анықталмайды, сонымен қатар қондырғының жұмысын басқаратын және шығарылатын электрэнергияның параметрлерін түрлендіретін қосымша аппараттардың болуы қажет.Қазіргі замандағы бар жел қозғалтқыштары жел дөңгелегінің құрылысының схемасы және оның жел ағынында орналасуына байланысты үш классқа бөлінеді.

Бірінші классқа жел дөңгелегі жазықтыққа вертикаль орналасқан жел қозғалтқыштары жатады:бұл кезде айналу жазықтығы жел бағытына перпендикуляр болады,сәйкесінше жел дөңгелегінің осі жел ағынына паралель орналасқан. Мұндай жел қозғалтқыштары қанатты деп аталады. Кейбір қанатты жел қозғалтқыштарының жел дөңгелегінің осі конструкциялық ұғымдарға қарағанда горизонталь жазықтыққа қарағанда 6⁰ тан 8⁰-қа дейін еңкіш орналасады.

Екінші классқа жел дөңгелегінің вертикальды айналу осі бар жел қозғалтқыштар жатады.Конструкциялық схемасы бойынша олар екі топқа бөлінеді:

- әткеншекті жел қозғалтқыштары,ондағы жұмысшы емес қалақшалар жабындымен жабылады,немесе жел бағытына қарсы орналасады;

- Савониус жүйесіндегі роторлы жел қозғалтқыштары.

Үшінші классқа су диірменіні дөңгелегінің принципі бойынша жұмыс атқаратын жел қозғалтқыштары жатады және барабанды деп аталады.Бұл жел қозғалтқыштарының айналу осі горизонталь орналасқан және жел бағытына перпендикуляр болады.

Тез жүріс деп қалақшаның айналу жылдамдығының жел жылдамдығына қатынасын айтады:

Жел дөңгелегінің тез жүрісінің оптимальды мәні қалақшалар санына байланысты болады. Мысалы,екі қалақшалы дөңгелектің оптимальды мәні 5...7 аралығында, үш қалақшалы үшін - 4...5, алты қалақшалы үшін – 2,5-3,5.

1 суретте жел дөңгелегінің тез жүрісінің жел ағынын пайдалану коэффициентерінің типтік тәуелділіктері берілген. Жел дөңгелегінің тез жүрісінің жел ағынын пайдалану коэффициентерінің типтік тәуелділіктері.

Берілген тәуелділіктерге сәйкес үш айқын көрсетілген облыстар алынады: Z < 1,5;үшін 2 < Z < 3,5 және Z > 3,5. Бірінші топқа (1,5 < Z < 3,5) жел қозғалтқыштары жатады,оларда жел ағынының күштік қасиеттері қолданылады. Бұлар барабанды және желкенді қондырғылар. Бұл қозғалтқыштар жай жүрісті болып келеді, ал желдің энергиясын пайдалану коэффициенті 0,10...0,15 аспайды. Екінші топ жел қозғалтқыштары жел ағынының жылдамдық қасиеттерін пайдаланады (Z > 3,5). Жел қозғалтқышының жылжымалы моменті қанат түріндегі қалақшаларға әсер етуші көтергіш күш әсерінен пайда болады. Қанатты жел қондырғысының жел энергиясын пайдалану коэффициентінің максимальды теориялық мәні 0.6-ға, ал қуаттың беріліс коэффициенті – 0.48-ге жуықтайды. Кеңінен таралған пропеллерлі қозғалтқыштардан басқа, бұл классқа Дарье түріндегі вертикальды осьпен айналатын роторлы жел қозғалтқыштары жатады. Дарье түріндегі жел қозғалтқыштары болашақта қолданысқа ие болып отыр,олар өздігінен іске қосылмаса да жылдамдығы 4,5 м/с асқан жел жылдамдығында жұмыс істей бастайды.Үшінші топқа жел ағынының күштік және жылдамдық қасиеттерін бір мезгілде жұмыс істейтін жел қозғалтқыштары жатады. Савониус және Дарье-Савониус түріндегі қозғалтқыштар жүргізіп жіберуші қозғалтқыш ретінде қолданылады. Бұл топтағы жел энергиясын пайдалану коэффициенті 0.39 жетеді. Бұл топқа айналу осі вертикаль болатын қанатты жел қозғалтқыштары жатады.Мұндай құрылысы бар жел қозғалтқышының жел энергиясын пайдалану коэффициент 0,13...0,45 аралығында жатады. Берілген суретке сәйкес,жел дөңгелегінің қалақшаларының саны аз болған сайын жел ағынының энергиясын пайдалану мәні үлкен болады және тез жүріс үлкен болады.

Қазіргі уақытта диффузорлар (тиімділікті 30-60% жоғарлату) көмегімен жел қозғалтқыштарының тиімділігін пайдалануды жоғарлату; принципиальды жаңа конструкциялы болады,конусты қанатты жел турбиналар;бағаны төмендету және жұмысқа пайдалану сапасын жақсарту;жұмыс режимдерін автоматтандыру. Бірліктік қуаттар мәні бойынша желэлектрлік қондырғылар қуаты Рн 20 кВт-қа дейін төменгі қуат қондырғылары, қуаты Рн 20 дан 300 кВт-дейін орташа қуат қондырғылары,қуаты - Рн 300 кВт-тан жоғары жоғары қуат қондырғылары. Кейбір жұмыстарда жел электрлік қондырғылар қуаты бойынша мини - Рн 1 кВт-қа дейін, аз қуатты - Рн 100 кВт-қа дейін, орташа - Рн 1 МВт-қа дейін және ірі - Рн қуаты 1 МВт-тан жоғары.Қанатты желэнергетикалық қондырғылардың жел ағынының қуатының жел дөңгелегінің диаметрі және мұнараның биіктігіне тәуелділігі 2 суретте келтірілген, ал 3 суретте – Дарье роторы бар жел энергетикалық қондырғылардың осындай тәуелділік көрсетілген.

Аз қуатты желэлектрлік қондырғылар аккумуляторлық батареяларды зарядтау үшін, сигналды шамдарды қоректендіру,кіші оқшау обьектілерді жарықтандыру үшін қолданылады және т.б. Жел электрлік қондырғылардан басқа электрэнергиясын өндіру үшін суды беру және көтеру үшін жел механикалық қондырғылар қолданылады,мұнда электр энергиясы генераторларының орнына әртүрлі сорғылар қолданылады. Аз қуатты желэлектрлік қондырғыларда жел дөңгелегін жел бағытына қатысты орнату арнайы орнатылған құйрықша немесе виндроз көмегімен орындалады.

жүктеу 0,64 Mb.

Достарыңызбен бөлісу:

1 2