1598005515-d093afe08eb90b4a146980eea5b04540 (811223), страница 19
Текст из файла (страница 19)
х„(0)=а, рх„(0)=-чч, р'х„(0)= — а»', получим следующую систему уравнений для определения произвольных постоянных: С+А= — а; — С2 — Ага+ Ва= — ч; С2'+ А (!а' д') — 2Вдш = — '+ чча. Определив произвольные постоянные, можно вычислить общий интеграл движения, который в данном случае имеет вид: х,=Се м+е '(Асозд(+В81пЯ+ + (а соз ч(+ ч з(п чт).
(2-47) Первые два члена характеризуют свободные колебания системы с затуханием, а третий член — вынужденные колебания от периодически меняющейся скорости ветра. Лмплитуда свободных колебаний зависит только от начального состояния движения. В первый момент Подставляя эти значения производных в уравнения (2-37) и замечая, что времени после нарушения установившегося движения амплитуда колебания системы будет определяться разностью частот обоих колебаний, но после того как свободные колебания исчезнут, она будет определяться величиной амплитуды колебания вы~нуждающей силы.
Напишем выражение для частного решения уравнений (2-43) по координате х,: х„= а, соз »Г+ а, з(п »С Применяя тот же метод, найдем значения коэффициентов а, и ч,: (чч — ачч) Ь вЂ” (а1»~ — ач) Ьч (ч' — а,ч)'+ (а,ч' — а,)' (»' — а,ч) Ь, + (аея — ач) Ь (чч — ачч)ч + (а,ч' — а,)' При подстановке в исходную систему (2-20) й 2-4 начальных условий, принятых для координаты х„получим р'х,(0)=0, и для определения произвольных по. стоянных будем иметь следующие уравнения: С,+А,=--а„ вЂ” С,2, — А,!в+ В»9= — ч'с,; С»2~+ А, (Ш' — д') — 2В,ай!а = ч'а,. Общий интеграл движения по координате х, может быть записан в следующем виде: х, = С, е "' + е "' (А, сов 4'г + В, я'и ф) + +(а, соз »Г+ ч, з)п т().
(2-48) Для наглядного представления о характере воэмущенного движения системы от периодически меняющейся скорости ветра рассмотрим несколько характерных примеров. Пусть скорость ветра изменяется по синусоидально! му закону с амплитудой, равной о= — оь и периодом 4 Т= )О сек (соответствует частоте т=0 628). Характер движения системы после начала действия возмущающей силы показан на рис. 2-24. Как следует из этой диа- 9 — 2412 !29 128 и О,~ а, 1О О О -ОО7 130 131 граммы, несмотря на некоторое запаздывание действия регулятора по отношению к изменению скорости ветра, существенного увеличения движущего момента не наблюдается.
Максимальное значение движущего момента не превышает 1,351М,),. Учитывая, что подобного рода системы содержат ряд сущесгвенно нелинейных функций, при выборе того нли Рис. 2-24. движение системы при измене- нии скорости ветра по закону ! р = — з1п 0,323!. 4 иного значения внешнего возмущения надо строго следить за тем, как при этом могут измениться коэффициенты уравнений упрощенной линейной системы (2-20) 2 2-4. Нельзя задавать такие внешние возмущения, которые вызывают изменение этих коэффициентов более чем на 25 — 30%. В тех же случаях, когда требуется получить характеристику точности регулирования при больших внешних возмущениях, вызывающих значительные изменения коэффициентов, следует применять метод численного интегрирования исходной нелинейной системы (2-14) ф 2-4.
Увеличение скорости ветра после начала регулирования связано с переводом лопастей на другие углы установки, а следовательно, и с изменением параметров з,, У„р, йз и др. В результате изменяется частота собственных колебаний системы. Чтобы выяснить, возможны ли резонансные колебания, надо проследить изменение частоты собственных колебаний системы и частоты порывов ветра в функции скорости ветра.
Случай, показанный на рис. 2-25, .предполагает увеличение частоты колебаний скорости ветра, равной теперь и = 2,1. Характерным здесь является то, что наблюдается увеличение запаздывания действия регулятора, вслед- Рис. 2-23. Движение системы при изменении скорости ветра ! по закону р.= — з!и 2,!!. 2 ствие чего движущий момент ветродвигателя растет быстрее, чем это имело место в предыдущем примере.
В этом случае движущий момент достигает своего максимального значения 2,5 (М„), в первую четверть секунды, после чего, несмотря на дальнейшее нарастание возмущающей силы, движущий момент быстро уменьшается. Установившиеся периодические колебания движущего момента в данном случае происходят с амплитудой равной 0,8 1М) . Как видно из приведенных по ветродвигателю 1)з-18 примеров, для системы прямого аэродинамического ре- тулирования динамическая неравномерность скорости вращения будет составлять не более .+5%, а максимально возможное увеличение движущего момента не будет превосходить 2,5(Л4,),, Глава третья ВЕТРОЭЛЕКТРИЧЕОКИ1Е УСТАНОВКИ ПОСТОЯННОГО ТОКА 3-1.
ОСНОВНЪ|Е ХАРАКТЕР|ИСТИКИ И ПАРАМЕТРЫ 1. Определение, классификация, назначение. Ветроэлектрическими установками (ВЭУ) постоянного тока называют установки, электроэнергия от которых распределяется на постоянном токе, независимо от рода тока их генераторов. Применение постоянного тока в ВЭУ небольшой мощности связано с аккумулированием энергии ветра с помощью электрохимических аккумуляторов. Аккумулирование на изолированных ВЭУ требуется для получения резервного источника электроэнергии в период слабых ветров и использования избыточной энергии ветра в периоды сильных ветров и малой напрузки. По экономическим соображениям элскгрохнмические аккумуляторы могут применяться лишь при малых нагрузках и низком напряжении.
Поэтому мощности ВЭУ постоянного тока по большей части ограничиваются пределами 1 — 2 квг при напряжении сети 12 — 24 в н только в специальных отраслях хозяйства применяются ветроустановки мощностью до 5 — 10 квт при напряжении сети 110 — 440 в. Такие мощности соответствуют в большинстве случаев диаметру ветроколес 1 — 5 м, максимум 10 — 12 м. Кроме аккумуляторов, на ВЭУ постоянного тока применяются иногда резервные тепловые двигатели.
По существующей классификации ВЭУ постоянного тока делятся на две группы: а) Ветроустановки мощностью до 5 квг, называемые встрозарядными. Основное назначение их состоит в зарядке аккумуляторов, которые могут попользоваться для питания внешней нагрузки параллельно с ветроагрегатом или без него. Они применяются в сельском хозяй- 132 стве для питания колхозных радиоузлов, освещения отдельных построек и ферм, обслуживания культурных нужд полевых станов, рыболовецких и других промысловых бригад и т. д.
б) Ветроустановки мощностью от 5 квт и обычно не более 1О квт, относящиеся к малым ВЭУ, Они используются на железнодорожном транспорте для освещения станций, удаленных от электросетей, чему содействует наличие на транспорте большого аккумуляторного хозяйства; на крайнем севере, где электроэнергия от тепловых установок особенно дорога; реже для сельскохозяйственных объектов.
Большей частью такие установии дополнительно к аккумуляторам снабжаются резервным тепловым двигателем. 2, Технические требования. К ВЭУ постоянного тока предъявляются следующие требования: а) Простота и надежность конструкции, так как в силу незначительной мощности и применения в малообжитых местах установки должны работать без квалифицированного надзора и быть недорогими.
б) Возможность работы ветроагрегата при малых скоростях ветра (3 — 4 м/сек) для обеспечения вы~работки энергии в течение большей части годового времени. Для выполнения этого требования должны быть выбраны конструкции ветроатрсгатов, имеющие наименьшие потери холостого хода и ветроколеса с оптимальным аэродинамическим режимом прн малых скоростях ветра. в) Достаточная емкость аккумуляторов для питания потребителей в периоды безветрия и возможности большего иопользования избыточной энергии ветра при больших скоростях и малых внешних нагрузках.
На ВЭУ постоянного тока отпадает требование постоянства скорости вращения, предъявляемое к ветроагрегатам переменного тока, так как постоянство напряжения на шинах может быть достигнуто и при переменной скорости вращения генератора. 3. Компоновка оборудования. Механические схемы н компоновка оборудования ВЭУ постоянного тока различны в зависимости от типа установки. Ветрозарядная установка обычно .состоит из вегроагрегата с ветроколесом, сидящим непосредственно на валу генератора или ооединенным с генератором че- |ЗЗ рез редуктор; щитка с измерителнчой и коммутационной аппаратурой и шкафа с одной или двумя переносными аккумуляторными батареями. При двух батареях одна из них находится в заряде, а от другой питаются потребители, На ветрозарядной установке с генератором мощностью 1 — 3 квг, которая потребляет лишь часть мощности ветродвигателя, предназначенного в основном для работы с механической нагрузкой, может быть использован не только быстроходный, но и тихоходный ветродвнгатель.
Генератор, установленны~й внизу ~башни, соединяется с трансмиссией ветродвигателя клиноременной передачей. Установка имеет щиток с электрической аппаратурой н аккумуляторную батаре!о, а резервный двигатель обычно не предусматривается. ВЭУ малой мощности (5 — 1О квт) .состоит.из быстроходного ветродвигателя, генератора, .распределительного щита и аккумуляторной батареи. Длл такой установки могут использоваться применяемые в сельском хозяйстве быстроходные ветродвигатели универсального исполнения. Генератор, расположенный внизу башни, соединяется с,ветродвигателсм клиноременжой,передачей. Как правило, ветроустановка снабжается резервным те~яловым .двигателем, работавшим на общий с ветроагрегатом или отдельный генератор. 4. Выбор параметров ветроустановки и расчет емкости аккумуляторов. Наибольшая емкость аккумуляторной батареи требуется для обеспечения электроснабжения в маловетреные периоды.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
