10.3.Zmiana liczby par biegunów.

Jeżeli w stojanie maszyny asynchronicznej umieścimy dwa niezależne uzwojenia o różnej ilości biegunów, to przyłączając raz jedno, raz drugie uzwojenie do sieci, otrzymamy pola wirujące z różna prędkością synchroniczną.

            Silnik z dwoma uzwojeniami w stojanie jest zwykle większy a co za tym idzie droższy. Jedno z uzwojeń stojana (na zmianę) jest nieczynne. Korzystniejsze jest zatem zastosowanie jednego uzwojenia które można przełączać tak, aby wytwarzało pola wirujące z różną prędkością.

            Elektrownia tego typu, pracuje z dwoma prędkościami. Dla małych prędkości wiatru, generator pracuje na większej ilości biegunów, więc obraca się z mniejszą prędkością. Przy większych prędkościach wiatru ilość biegunów jest przełączana i maszyna pracuje z większą prędkością. Pozwala to na lepsze wykorzystanie energii zawartej w wietrze niż przy jednej prędkości obrotowej, ale nie tak dobrze jak przy pracy z całkowicie zmienną prędkością obrotową.

Rys.36.Zmiana punktu pracy podczas przełączenia biegunów.

            W stanie równowagi moment elektromagnetyczny rozwijany przez generator (uwzględniając zmianę momentu na przekładni), równy jest momentowi wytwarzanemu przez wirnik elektrowni. Ustalony jest punkt pracy na przecięciu charakterystyki mechanicznej wirnika wiatrowego i prądnicy indukcyjnej (rys.36). Moment obrotowy po stronie wału niskoobrotowego równy jest momentowi po stronie wału wysokoobrotowego.

            Moc wychodząca z generatora jest różnicą mocy dostarczonej przez wirnik wiatrowy i mocy na straty.

 

            Wskazana byłaby praca w punkcie gdzie wirnik rozwija największą moc. Jak widać na rysunku 36 sytuacja taka wystąpiła by przy prędkości wiatru około 5 [m/s]. Wirnik wtedy współpracuje z wolniejszym generatorem, który ma zazwyczaj mniejszą moc od generatora pracującego przy większych prędkościach wiatru. Przy większych prędkościach wiatru maksymalny moment rozwijany przez wirnik przesuwa się w stronę większych prędkości. Dlatego przy określonej prędkości wiatru, przełączana zostaje liczba biegunów generatora i punkt pracy przesuwa się na drugą charakterystykę. W przypadku z rysunku 36, przełączenie nastąpiło przy 7 [m/s]. Wirnik rozwija wtedy większy moment a co za tym idzie elektrownia pracuje przy większym współczynniku wykorzystania energii i oddaje większą moc.

            Ważnym jest żeby zachować pewną histerezę, ponieważ przy oscylacjach wiatru w okolicach 7 [m/s] często następowałoby przełączenie liczby par biegunów.

            Układ z maszyną asynchroniczną dwubiegową znalazł szerokie zastosowanie w świecie elektrowni wiatrowych. Pomimo swoich niedoskonałości jest popularny ze względu na swoja prostotę i cenę.