Действительно, колебания момента ветродвигателя, повышение его выше расчетного происходят весьма часто, особенно при высоких скоростях ветра.

В этом случае поломка болта предельного момента или вала будет вызывать каждый раз остановку ВЭС Для их замены.

Механические муфты предельного момента в этих условиях будут работать с очень частыми, а иногда- весьма длительными проскальзываниями ведущего звена муфты относительно ведомого. Но так как работа механических муфт предельного Момента основана обычно на силах трения между ведущим и ведомым звеньями, то частые и длительные проскальзывания муфты будут приводить ее к очень быстрому износу.

Только муфты предельного момента, которые допускают значительное и длительное скольжение ведомого звена относительно ведущего, т. е. вала ветродвигателя относительно вала генератора, могут быть с успехом применены в ветроагрегатах.

К таким муфтам относятся в первую очередь гидравлические и электрические муфты.

Изобретателями Г. И. Бадиковым и М. В. Кравчуком была предложена для ограничения момента на валу синхронного генератора при параллельной работе ВЭС с сетью гидравлическая муфта. Схема станции с такой муфтой дана на рисунке 81. Муфта включается между валом ветродвигателя с центро-бежно-аэродинамическим регулированием мощности и генератором ВЭС.

Ограничение момента вращения на валу генератора обеспе-

5-3

ш-Нсет иеве1щювыт станций

Рис. 81. Схема ВЭС с механико-гидравлическим ограничителем момента Г. И, Бадикова и М. В. Кравчука, пп — планетарная передача, ГН — гидронасос, ВД — ветродвигатель, СГ — синхронный генератор: / — ветроколесо. 2—S — верхний н нижний редукторы, * — внешняя шестерня, б — сателлитные шестерни. 5 — солнечная шестерня. 7 — редукционный клапан.

Гидравлическая муфта Г. И. Бадикова и М. В. Кравчука для ограничения мощности вегростанцив (Авторская заявка № 7826)

4

чивается совместным действием муфты и регулятора ветродвигателя.

Муфта предельного момента состоит из планетарной передачи (ПП.) и гидронасоса (ГН.).

Вращение ветроколеса / через верхний 2 и нижний 3 редукторы ветродвигателя (ВД) передается внешней шестерне 4 планетарной передачи, а с помощью сателлитных шестерен 5 — валу синхронного генератора (СГ).

Вал внутренней — солнечной шестерни 6 планетарной передачи соединен с валом гидронасоса.

Клапан 7 гидронасоса регулируется таким образом, чтобы он открывался только после того как момент на валу ветродвигателя, а, следовательно, и на валу гидронасоса достигнет заданной величины.

Как только момент на валу ветродвигателя превысит заданную предельную величину, клапан откроется под действием избыточного давления в насосе и солнечная шестерня б планетарной передачи начнет вращаться. Это позволит ветродвигателю увеличить число оборотов при неизменной скорости вращения генератора, после чего вступит в действие центробежный регулятор ветродвигателя и .ограничит момент на его валу.

Как видим, гидравлическая муфта создает условия, при которых с повышением числа оборотов ветроколеса вступает в действие центробежно-аэродинамический регулятор ветродвигателя, который снижает мощность последнего.

При постоянном числе оборотов генера-^в^с^ша^и"" тора ВЭС, определяемом частотой тока в сети, ограничить мощность ветродвигателя можно и иным способом. Например, можно каким-то образом переместить центробежные грузы регулятора в новое положение, т. е. осуществить то же воздействие на центробежно-аэродинамический регулятор, какое оказывает на него повышение числа оборотов.

В. С. Шаманиным для этих целей предложена специальная ветрянка, которая помещается перед ветроколесом и крепится к его тройнику.

Ветрянка или ветровой регулятор Шаманина (рис. 82) представляет собой двухлопастное ветроколесо /, лопасти которого могут перемещаться по радиусу ветрянки под действием центробежных сил.

Лопасти через систему рычагов и тяг 3, 4, 5, 6, 7 связаны с тягой 8 центробежного регулятора и трехплечим рычагом 13 ветродвигателя.

При работе ветродвигателя до расчетной скорости ветра лопасти ветрянки уравновешиваются пружиной регулирования ветродвигателя 9 и пружинами ветрянки 14, 15 и 16. При увеличении скорости ветра выше расчетной число оборотов ветрянки возрастает, ее лопасти перемещаются вдоль махов и смещают муф-

8.115

ту кинематической связи // регулятора ветродвигателя в Новое-положение, при которой мощность ветродвигателя при всех прочих равных условиях снизится.

В целом ряде предложений, например. И. Д. Бабинцева, В. Р. Секторова (авторское свидетельство № 98134), С. Я. Май-зеля, а также в некоторых конструкциях ВЭС за рубежом ветрянка заменяется специальной ветроприемной доской (подобие доски флюгера или доски ветронасосной качалки Малиновского), которая, отклоняясь под действием ветра, воздействует на механизм центробежного регулятора ветродвигателя. При этом колебание ветровой доски может передаваться механизму регулятора ветродвигателя через систему рычагов, как это предлагается Бабинцевым и выполнено в регуляторе с ветрянкой Щама-нина.

Колебания доски могут передаваться регулятору также и через масляный или электрический серводвигатель (в регуляторе* В. Р. Секторова и С. Я. Майзеля).

Устройство в. р.Схема устройства показана на рисуи-

Секторова длякс 83.

"■^^етродмгаУГя""^Встровая ИЛИ флюгернзя доска / имеет

возможность отклоняться от вертикального положения под действием пружины возврата 5.

Малые колебания доски гасятся масляным демпфером 2.,

Рис. 83. Ветровой регулятор момента с флюгерной доской В. Р. Секторова:

/ — ветровая (флюгерная) доска. 2 — масляный демпфер, 3 — ось флвргерв^ 4 я 4< — левый и правый контакты, 5 — пружина возврата, 6 — лебедка пускового механизма, 7 — серводвигатель, 8 и в — кктушка магиитвых пускателей серводвигателя, 9 и J— конечные выключатели, 10 —трос j остановки вeтpdдЬигateЛя. , ■ ■ ч

Доска приходит в движение только при увеличении скорости зетра вьтще расчетной, при этом разрывается левый контакт 4 и замыкается правый контакт 4\ которые стоят в цепи катушек магнитных пускателей 8 и 8.

При замкнутом контакте 4 магнитный пускатель 8 включает серводвигатель 7, который действует на механизм пуска и остановки ветродвигателя и дает возможность последнему вступить а работу. Серводвигатель работает до тех пор, пока конечный выключатель 9 не отключит катушку пускателя.

При увеличении скорости ветра выше расчетной замыкается контакт 4* и включается пускатель 8, серводвигатель начинает вращать механизм пуска и остановки ветродвигателя, устанавливая лопасти или их поворотные части на новый угол.

Ветродвигатель начнет уменьшать мощность, предохраняя себя от перегрузок.

Все эти регуляторы относятся к ветровым, так как вкзывают перемещение элементов центробежного регулятора ветродвигателя под действием ветра.

Основным недостатком всех ветровых регуляторов является их инерционность, а также и то, что они реагируют на изменение скорости ветра в небольшой струйке потока, которая очень часто не характеризует весь поток воздуха, создающий вращающий момент на ветроколесе.

В силу этого регулятор ветродвигателя не обеспечивает полного ограничения момента вращения на валу генератора и перегрузки ветродвигателя и генератора ВЭС не исключаются, хотя и значительно снижаются.

Вследствие этого ветровые регуляторы не нашли пока распространения.

Для предохранения ветродвигателя и генератора от перегрузок при параллельной работе ВЭС с сетью большой мощности А. И. Покатаевым в 1950 году предложена асинхронная электромагнитная муфта скольжения. Эта муфта устанавливается между генератором и ветродвигателем.

Асинхронная муфта (рис. 84 справа) состоит из двух элементов: первичного или ведущего 7 с полюсами 3 и обмоткой возбуждения 4 и вторичного или ведомого 6, представляющего собой сплошное металлическое кольцо. Передала вращающего момента осуществляется благодаря взаимодействию магнитного поля, создаваемого токами в обмотке возбуждения, с вихревыми токами, наводимыми в кольце / вторичного элемента при скольжении элементов относительно др}т друга. Общий вид асинхронной муфты, соединенной с генератором ВЭС, дан на рисунке 84 слева. Так же. как и в случае наличия гидравлической муфты, при возрастании момента выше расчетного скольжение муфты

lis

Ограничение момента с помощью асинхронной муфты

(Предложение А. И. Покатаева, авторское свидетельство № 97976)

возрастает, ветродвигатель несколько повышает скорость вращения. В действие вступает центробежно-аэродинамический регулятор и сбрасывает избыток мощности, предохраняя ветродвигатель и генератор ВЭС от перегрузок.

Рис. 84. Асинхронная муфта скольжения / — кольцо вторичного элемента (якорь), 2 — воздушный зазор; 3 — полюсная система, 4 — обмотка возбуждения, 5 — контактные кольца, 6 — ведомая часть, 7 — ведущая часть.

Настройка муфты на заданный момент вращения осуществляется изменением Toijia возбуждения в обмотке, которая питается от постороннего источника постоянного тока, например, от аккумуляторной батареи. Недостатком такой муфты является то, что в ней имеются большие потери, которые при увеличении скольжения муфты приводят к значительному нагреву внешнего кольца.

ветродвигатели с Наиболее чувствительным и совершен-

ограничеиием момента ным ЯВЛЯетСЯ ТаКОЙ регуЛЯТОр МОЩНОСТИ

вращенияветродвигателя, который реагирует непо-

средственно на изменение скорости ветра и, независимо от числа оборотов, ограничивает момент вращения заданной величиной.

Профессором Г. X. Сабининым на основании теоретических и опытных работ было показано, что для быстроходного (Z> 6) ветродвигателя, работающего с постоянным числом оборотов, мощность при скорости ветра выше расчетной остается практически неизменной.

На рисунке 85 приведена характеристика мощности такого ветродвигателя, из которой видно, что он не может быть перегружен при работе до скорости ветра 20 м в секунду.

Это весьма важно при работе такого ветродвигателя параллельно с мощной сетью, поскольку последняя обеспечивает постоянство скорости вращения ветроколеса.

Другим ветродвигателем, регулятор мощности которого реа-