Nos últimos anos, a energia eólica está se desenvolvendo mais intensamente a partir de fontes renováveis não convencionais, implementando um processo simples de conversão de energia eólica em energia elétrica. Ao mesmo tempo, com a aparente simplicidade, o processo de transformação tem falhas difíceis de evitar. A velocidade e direção do vento é uma magnitude difícil de prever e não constante no tempo. Portanto, sem tomar medidas especiais para obter energia elétrica de alta qualidade a partir de geradores eólicos é problemático: a tensão e a frequência da corrente elétrica não são constantes e podem variar ao longo do tempo em uma ampla faixa.
Se os estabilizadores de tensão tradicionais e baratos se provaram para estabilizar a tensão CA, então, para estabilizar a frequência, é necessário usar equipamentos técnicos sofisticados que tornem economicamente impraticável extrair energia do vento.
Este artigo propõe dispositivos simples para resolver o problema de estabilizar a frequência e a tensão de geradores de energia elétrica que convertem a força do fluxo de ar ou água em energia elétrica.
O estabilizador automático de velocidade (Figura 1) contém um corpo – 1, no qual uma bucha guia – 2 está instalada, na qual a mola – 3 está localizada. Uma extremidade desta mola está firmemente conectada ao corpo. A outra extremidade da mola é conectada ao eixo de acionamento rotativo axial – 6 através do rolamento do eixo deslizante – 4. O eixo de transmissão consiste em um disco de fricção ligado a ele e, portanto, acionado – 5 caixa de engrenagens de fricção. A segunda extremidade do eixo de acionamento – 6 é conectada a uma fonte de rotação, como o rotor – 7 de uma turbina eólica. O disco de fricção – 5 da transmissão de fricção Está ligado à roda de fricção – 8 e ao eixo de transmissão (eixo de saída) – 9.
O estabilizador automático de velocidade funciona da seguinte forma. Ao aumentar a velocidade de rotação do eixo de acionamento – 6, por exemplo, ao aumentar a velocidade do meio de entrada (gás, líquido, etc.), a pressão do meio P no rotor (por exemplo, roda de vento) – 7 aumenta. O eixo de transmissão-6 e a unidade de potência conectada a ele e, portanto, o disco de fricção acionado – 5 se movem ao longo do eixo da corrente efetiva do meio proporcionalmente à pressão P do meio. A extremidade do eixo de acionamento - 6 é conectada à mola-3 através do rolamento do eixo deslizante – 4. A segunda extremidade da mola é fixada no corpo – 1 e a própria mola é instalada na bucha guia – 2.
O eixo de acionamento se move automaticamente ao longo do eixo de pressão quando a pressão P do meio de entrada muda. Tanto o disco de fricção – 5 como a roda de fricção – 8 são Componentes da caixa de engrenagens de fricção. A roda de fricção – 8 é conectada ao eixo de transmissão – 9 em um ângulo com o disco de fricção – 5. Quando a posição do disco de fricção –5 muda devido à pressão do fluxo médio, a relação de transmissão da caixa de engrenagens de fricção muda automaticamente e, assim, estabiliza a velocidade de rotação do eixo acionado – 9.
O método e o dispositivo para estabilizar automaticamente a tensão de saída do gerador elétrico quando a força do vento (velocidade da água) muda é mostrado na Figura 2. O princípio de funcionamento do autorregulador assemelha-se ao autorregulador anterior mostrado na Figura 1. No entanto, para estabilizar a tensão de saída do gerador de vento G1, O autotransformador T1 é usado, cujo coeficiente de transformação depende da velocidade do fluxo de ar que se aproxima. O autorregulador de tensão de saída, Figura 2, pode funcionar em conjunto com o autorregulador de Velocidade do eixo do gerador elétrico, Figura 1, ou como um conjunto independente.
No caso de uma conversão não linear da velocidade do fluxo de ar ou de água para a velocidade de rotação do eixo do gerador de energia ou a sua tensão de saída, o passo ideal ou a elasticidade da mola de acordo com o seu comprimento (o passo das voltas do autotransformador) pode ser determinado empiricamente.
