SHAMOL ELEKTR STANSIYALARINING CHIQISH
KUCHLANISH PARAMETRLARINI ROSTLASH USULLARINI
TADQIQ ETISH
Nurilla Pirmatov
1
, Elyor Saitov
1
, Shukhrat Dungboev
1
, Javokhir Abduganiev
1
Jafar Bakhriddinov
1
1
Tashkent University of Applied Sciences, Gavhar Str. 1, Tashkent 100149, Uzbekistan
https://doi.org/10.5281/zenodo.10470914
Keywords:
shamol elektr stansiyalari, ikki o‘qi bo‘yicha qo‘zg‘atiladigan sinxron generator, mexanik, elektr va
elektromexanik qismlar, iste’molchi.
Abstract:
ushbu ishda shamol elektr stansiyalarida ikki o‘qi bo‘yicha qo‘zg‘atiladigan sinxron generatorlarni qo‘llash
masalasi ko‘rilgan va bunday generatorlarning afzalliklari keltirilgan.
1 INTRODUCTION
Yuqorida
ta
’
kidlab
o
‘
tilganidek,
shamol
energiyasini elektr energiyasiga aylantiradigan
SHEQlari k
ӯ
p tarqalgan. Bunday qurilmalar uchun
ular
tomonidan
ishlab
chiqarilgan
elektr
energiyasining sifati katta ahamiyatga ega. Shu bilan
birga,
iste’molchilarning har xil turlari elektr
energiyasining sifatiga nisbatan har xil talablarga ega.
Ushbu talablar yoritish va isitish moslamalarida
energiyadan foydalanganda juda yumshoqroq va
SHEQlarning maishiy iste’molchilar hamda sanoat
tarmog‘iga para
lel ravishda ishlaganda juda qattiq.
Biroq, shamol oqimi va yuklamalarning
beqarorligi ko‘pincha iste’molchilarni kerakli sifatli
elektr energiyasi bilan ta’minlashga imkon bermaydi.
Shunday qilib, shamol tezligi va yo‘nalishining
o‘zgarishi shamol g‘ildiragining aylanish tezligining
va natijada elektr generatori rotorining aylanish
tezligining o‘zgarishiga olib keladi. O‘z navbatida,
generator rotorining aylanish tezligining o‘zgarishi
(SHEQsi generatori-
ning turiga qarab) hosil bo‘lgan
kuchlanishning amplitudasi yoki ham amplitudasi,
ham cha
stotasining o‘zgarishiga olib keladi.
Avtonom
SHEQlarida
SHEQsiga
ulangan
iste’molchilar yuklamasining o‘zgarishi ham shunga
o‘xshash oqibatlarga olib keladi. Shunday qilib,
SHEQsi chiqish kuchlanishining amplitudasi va
chastotasini kerakli sifat ko‘rsatkichlari bilan
rostlashga imkon beradigan SHEQsini boshqarish
tizimini ishlab chiqish zarurati mavjud.
Ushbu muammoni hal qilishning bir necha yo‘li
mavjud.
Ayrim
hollarda
avtonom
SHEQlarining
iste’molchilarini elektr energiyasi sifatiga har xil
talablarga ega bo‘lgan uch turga bo‘lish mumkin
Birinchi turga doimiy kuchlanish va chastotani
talab qilmaydigan iste’molchilar kiradi. Bularning
aksariyati suv va havo isitgichlari (elektr qozonlari,
quritgichlar va boshqalar), oddiy mexanizmlardagi
asinxron motorlar, cho‘g‘lanma lampalar bilan
ko‘cha
va favqulodda yoritish va boshqalar.
Ikkinchi turga har qanday chastotada o‘zgarmas
kuchlanishni talab qiladigan iste’molchilar kiradi.
Ushbu
guruhga
(yuqorida
aytib
o‘tilgan
iste’molchilardan tashqari) dazmollar, zamonaviy
audio va televizion uskunalar, o‘zgarmas tok
dvigatellari
va
akkumulyator
batareyalar
(o‘zgartirilgandan keyin) kiradi.
Uchinchi turga doimiy kuchlanish va chastotani
talab qiladigan iste’molchilar kiradi. Bu ko‘pgina
mexanizmlarning asinxron motorlari (nasoslar,
ventilyatorlar,
charx
toshlar,
elektromexanik
asboblar, maishiy texnika va mexanizmlar - kir
yuvish
mashinalari,
changyutgichlar,
kofe
maydalagichlar, muzlatgichlar va boshqalar), yuqori
sifatli yoritish, eskirgan audio va televizion
uskunalar.
Yuqoridagilarni hisobga olgan holda, SHEQsini
boshqarish tizimini shunday qurish mumkinki bunda
ba’zi iste’molchilar beqaror energiya oladigan tarzda
qurilishi mumkin. Elektr sifati bo‘yicha yuqori
talablarga ega iste’molchilar esa SHEQsi hosil qilgan
kuchlanishni talab darajasida barqarorlashtiruvchi
invertor orqali olishi mumkin [69]. Ushbu yondashuv
kuchlanishni barqarorlashtirish tizimining va
umuman butun SHEQsining narxini soddalashtirish
va kamaytirishga imkon beradi. Shu bilan birga,
ma’lum bir iste’molchining talablariga qarab, turli xil
SHEQsi konfiguratsiyasi ishlab chiqilishi mumkin.
Masalan, SHEQsida quyidagi komponentlar (yoki
ularning faqat bir qismi) bo‘lishi mumkin: generator;
kuchlanish stabilizatori; kuchlanish va chastota
stabilizatori; batareyani boshqarish sxemasi (past
shamol davrida zaryadlash va invertorlash); tarmoq
bilan ishlashni ta’minlash uchun boshqariladigan
invertor. Biroq, iste’molchilarni bunday ajratish,
birinchidan, ikki yoki uchta elektr tarmog‘ining
mavjudligini talab qiladi (har xil elektroenergiya
sifati bilan) va ikkinchidan, har doim ham amalga
oshirish mumkin emas. Shuning uchun bundan keyin
biz barcha ishlab chiqarilgan energiyasi yuqori sifatli
bo‘lgan SHEQlarini ko‘rib chiqamiz.
Asosan,
SHEQsi
chiqish
kuchlanishining
parametrlarini quyidagi uchta usul bilan rostlash
mumkin:
1. SHEQsi generatorining rotor tezligini shamol
tezligi va elektr energiyasi iste’molchilarining
yuklamasidan qat’iy nazar barqarorlash
-tirish
(mexanik barqarorlashtirish);
2. Generator rotorining o‘zgaruvchan aylanish
tezligi va o‘zgaruvchan yuklamada (elektr
barqarorlashtirish) SHEQsi chiqish kuchlanish
parametrlarini barqarorlashtirish;
3. Yukoridagi ikkala usulning elementlarini
birlashtirgan usul.
Quyida ushbu usullarni batafsil ko‘rib chiqamiz.
Mexanik
qurilmalar
yordamida
barqarorlashtirish. SHEQsi generatori rotori aylanish
tezligini shamol g‘ildiragi pichoqlarini mexanik
boshqarish orqali barqarorlashtirish mumkin. Shu
bilan birga, shamol tezligi o‘zgarganda, shamol
g‘ildiragining pichoqlari
(yoki ularning uchlari)
shunday o‘zgaridiki, bunda shamol g‘ildiragining
aylanish tezligi doimiy bo‘lib qoladi.
Generator
rotorining
aylanish
tezligini
barqarorlashtirishning yana bir usuli quyidagicha.
Shamol g‘ildiragi shamol energiyasidan maksimal
foydalanish tezligiga mos keladigan o‘zgaruvchan
chastotada aylanadi. Shamol g‘ildiragi va generator
o‘rtasida avtomatik ravishda shamol g‘ildiragining
o‘zgaruvchan aylanish tezligini rotorning doimiy
aylanish tezligiga aylantirish uchun qurilma
o‘rnatilgan bunday SHEQlarida (rotor doimiy
aylanish tezligiga ega) elektr generatori sifatida
sinxron yoki asinxron generatorlar ishlatiladi Shu
bilan birga, SHEQlari doimiy amplituda va chastota
bilan kuchlanish hosil qiladi. Sinxron generatorlar
yuqori FIK i cosφ ga ega, tarmoqning ish rejimlarini
yomonlashtirmaydi
(tarmoq
bilan
paralel
ishlaganda). Biroq, sinxron generatorlarning muhim
kamchiligi rotorning aylanish tezligini aniq
barqarorlashtirish zarurati hisoblanadi. Ish paytida
aylanish tezligini faqat nominal qiymatning 1-2% ga
teng bo‘lgan kuchsiz amplituda tebranishlariga qisqa
vaqt davomida ruxsat beriladi (bir soniyaning
qismlarida).
Asinxron generatorlarning afzalliklari ularning
arzonligi, sodda va ishonchli konstruksiyasi.
Asinxron generatorlarning sinxron generatorlardan
sezilarli afzalligi ularning rotor aylanish tezligining
ma’lum bir diapazonda ishlay olish qobiliyatidir. Ular
vaqtda cheksiz, ammo rotorning aylanish tezligining
berilganiga nisbatan 2% dan ko‘p bo‘lmagan
tebranishlarga
imkon
beradi.
Asinxron
generatorlarning asosiy kamchiligi shundaki, ular
reaktiv quvvat manbasini talab qiladi, ular uni
tarmoqdan yoki maxsus ulangan kondensatorlardan
iste’mol qiladilar va shu bilan tarmoqning quvvat
koefissiyentini pasaytiradi. Umuman olganda,
mexanik tezlikni barqarorlashtirish tizimiga ega
SHEQlarida asinxron generator-lardan foydalanish
sinxron generatorlardan afzalroqdir. Biroq, bunday
SHEQlarining har qanday generator bilan ishlashi
kuchlanish va quvvat koefissiyentining o‘zgarishini
yuzaga keltiradi, bu esa iste’molchilarning elektr
ta’minotiga salbiy ta’sir qiladi.
Bundan tashqari, SHEQsi generatorining rotori
tezligini mexanik barqarorlashtirishning katta
kamchiliklaridan biri shamol oqimi ener-giyasi
isroflarining kattaligi va aylanish tezligini aniq
barqaror-lashtirishni qiyinligidir. Odatda belgilangan
aylanish tezligidan 10-
15% oralig‘ida og‘ishlar
mavjud. Generatorning rotor tezligini aniqroq
barqarorlashtirish bilan mexanik rostlovchilarning
murakkabligi va narxi sezilarli darajada oshadi,
hamda shu bilan birga butun stabilizatsiya tizimining
ishonchliligi keskin pasayadi. Bundan tashqari,
pichoqlarni burish orqali shamol g‘ildiragining
tezligini boshqarish faqat gorizontal aylanish o‘qi
bo‘lgan shamol dvigatellarida amalga oshirilishi
mumkin. Vertikal aylanish o‘qiga ega bo‘lgan
SHEQlarini rostlash usullari hozirda ishlab
chiqilmoqda
Elektron
boshqaruv tizimlari
yordamida
barqarorlashtirish.
Generator
rotorining
o‘zgaruvchan tezligi va o‘zgaruvchan yuklamasida
SHEQsining chiqish kuchlanish parametrlarini
barqarorlashtirish generatorni boshqarish orqali yoki
o‘zgaruvchan amplituda va
chastotali generator
kuchlanishini kerakli parametrlar bilan stabillashgan
kuchlanishga
aylantiradigan
maxsus
invertor
yordamida amalga oshirilishi mumkin. Shu bilan
birga, kuchlanish va chastotani rostlashning eng
istiqbolli usullar quyidagilar Kuchlanishni stabillash
va to‘g‘rilash so‘ngra invertorlash;
1. O‘zgaruvchan boshqaruv burchagiga ega
chastotani o‘zgartiruvchi tiristor o‘zgartirgich asosida
generator
kuchlanishini
kerakli
chastotali
stabillashgan
kuchlanishga
to‘g‘ridan
-
to‘g‘ri
o‘zgartirish;
2. Tiristor demodulyatori tomonidan keyingi
demodulyasiyalash orqali modulyasiya qiluvchi
generatordan foydalanish;
3. Ikki o‘qi bo‘yicha qo‘zg‘atiladigan sinxron va
asinxronlashti-
rilgan sinxron generatorlarni qo‘llash.
Stabilizatsiyaning birinchi usulida o‘zgaruvchan
amplituda va chasto-tali generatorning kuchlanishi
avval barqarorlashtiriladi va boshqarila-digan
o‘zgartirgich yordamida to‘g‘rilanadi, so‘ngra
invertor tomonidan (avtonom yoki tarmoq tomonidan
boshqariladigan)
kerakli
parametrlarga
ega
kuchlanishga aylantiriladi
1-rasm.
Diskret ballastli mikro
SHEQning strukturaviy sxemasi
2 – rasm. Diskret ballastli mikro SHEQning
strukturaviy sxemasi
3-rasm. Ikki genarator asosida qurilgan
avtoballastli
mikro SHEQ ning strukturaviy sxemasi: BN-
ballastli yuklama;
SG-sinxron generator; OV- SGning qo‘zg‘atish
chulg‘ami;
RBN-ballastli yuklama rostlagichi; N-yuklama
Bunday holda elektr energiyasi generatori sifatida
quyidagi turdagi generatorlar ishlatilishi mumkin:
sinxron, doimiy magnitli sinxron, faza rotorli
asinxron, kollektorli o‘zgarmas tok generatorlari.
Sinxron
generatorlar
ishlab
chiqarish
texnologiyasining mavjudligi, vazn va o‘lcham
ko‘rsatkichlari tufayli juda keng tarqalgan. Biroq, bu
holda sinxron generator deyarli doimiy ravishda
o‘tkinchi rejimlarda ishlaydi, bu uning ekspluatasion
xususiyatlarini sezilarli darajada yomonlashtiradi va
oxir-oqibat umumiy FIK pasayishiga olib keladi.
O‘zgarmas tok generatorlaridan foydalanish
iqtisodiy jixatdan samarador emas, chunki ularning
narxi yuqori va cho‘tka-kollektor qismi mavjudligi
sababli ishonchliligi past. Doimiy magnitli sinxron
generatorlardan foydalanish juda istiqbolli, chunki
ular juda ishonchli, kamaytirilgan o‘lcham va vaznga
ega, ishonchli va o‘z-o‘zini qo‘zg‘atish uchun quvvat
isrofiga ega emas va shuning uchun elektromagnit
qo‘zg‘atishli
(qo‘zg‘atish
chulg‘amiga
ega
generatorlar) sinxron generatorlarga nisbatan yuqori
samaradorlikka ega. Bunday mashinalarning rotori
konstruksiya jihatidan oddiy va kontaktsiz. Biroq,
bunday generatorlar hali keng qo‘llanilmaydi va hali
ham o‘rganish va tadqiq qilish jarayonida. Faza
rotorli asinxron generatorlardan foydalanishda stator
va rotor tomonidan quvvatni iste’moli ta’minlangan.
Bunday holda, asinxron generatorning statori elektr
tarmog‘iga ulanadi va generator rejimida to‘g‘ridan-
to‘g‘ri ishlab chiqarilgan quvvat energo tizimga
uning chastotasi bilan beriladi. Rotor, rotor
zanjirining
umumiy
qarshiligini
oshiradigan
o‘zgartirgich zanjiriga ulangan. Bu aylanish
tezligining ishchi oralig‘ini kengaytiradi, bu holda
pastdagi sinxron tezlik cheklanadi. O‘zgaruvchan
amplituda va chastotaga ega rotor kuchlanishi avval
to‘g‘rilanadi va barqarorlashadi, so‘ngra invertor
orqali elektr tarmog‘iga beriladi. Shuni ta’kidlash
kerakki, faza rotorli asinxron generatorning ushbu
ishlash rejimi asinxronlashgan sinxron generatorning
alohida
ishlash
holatidir.
Prinsipial
jihatdan
kollektorli generatorlardan foydalanish mumkin. Shu
bilan birga, shamol tezligining ish diapazonida hosil
bo‘lgan kuchlanishining doimiy chastotasi bilan
SHEQsining ishlashi generator o‘qining aylanish
tezligiga qarab kollektor cho‘tkalarining joylashishini
o‘zgartirish orqali ta’minlanadi. Biroq, kollektorli
generatorlari rotor tezligining keng diapazonida
ishlashi mumkinligiga qaramay, faqat tor diapazonida
yuqori FIK va quvvat koefisiyentini olish mumkin.
Kollektor va cho‘tkalarning mavjudligi o‘zgarmas
tok generatorlariga xos bo‘lgan salbiy oqibatlarga
olib keladi. Bundan tashqari, kollektorli generatorlari
bo‘lgan SHEQlari energiya tizimida sezilarli
elektromagnit shovqinlarni keltirib chiqaradi. Bu
filtrlovchi elementlardan qo‘shimcha foydalanishni
talab qiladi.
REFERENCES
[1]
. Kontrakt №TRR/SS-4. Uzbekistan. Talimardjanskiy
proyekt po peredache elektroenergii. Osenka razvitiya
vetroenergeticheskogo
potensiala
a
Respublike
Uzbekistan. Zaklyuchitelnqy otchet, 2016.
[2]
Sankevich S. A. Analiz funksionalnыx sxem
elektricheskoy chasti vetroelektricheskix ustanovok /
S. A. San- kevich, Yu. N. Petrenko // Energetika - Izv.
vыssh. ucheb. zavedeniy i energ. ob’yedineniy SNG. -
2014. - № 2. - S. 10-20.
[3]
Wang D., Chang L. «An intelligent maximum
power extraction algorithm for inverter-based variable
speed wind turbine systems», IEEE Transactions in
Power Electronics, vol. 19, no. 5, pp. 1242-1249,
September 2004.
[4]
Krivsov V. S., Oleynikov A. M., Yakovlev A. I.
Neischerpayemaya
energiya.
Kn.
1.
Vetroelektrogeneratorы - Xarkov: XAI, 2003. - 400 s.
[5]
Matveyenko O. V. Modelirovaniye na EVM
dinamicheskoy sostavlyayuщyey skorosti vetra v
zavisimosti ot vre¬meni / O. V. Matveyenko, I. M.
Kirpichnikova // International Scientific Journal for
Alternative Energy and Ecology. - 2010. - № 1.
[6]
Sankevich S. A., Petrenko Yu. N. Optimizatsiya
rejimov rabotы vetroenergeticheskoy ustanovki.
Sistemnыy analiz i prikladnaya informatika, № 1-2,
2013, s. 26-31.
