專利名稱：微電腦控制水力發(fā)電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬電腦控制與電力領(lǐng)域，涉及一種微電腦控制的小型水力發(fā)電機(jī)。
小型水力發(fā)電機(jī)在農(nóng)村有廣泛的用途。特別是在小型水利資源豐富的山區(qū)或水利排灌渠道發(fā)達(dá)的地區(qū)，使用小型水力發(fā)電設(shè)備可以方便地彌補(bǔ)電力網(wǎng)的空缺，是農(nóng)村及野外工作中解決電力供應(yīng)難題的理想裝備。目前的小型水力發(fā)電機(jī)大多需要較高的水頭來推動(dòng)，這不僅限制了它的使用范圍，而且在引水管等外部設(shè)備方面要求較高，投資較大。在外部負(fù)載改變功率時(shí)，現(xiàn)一般采用人工監(jiān)控或使用電子線路、可控硅元件等負(fù)載調(diào)節(jié)系統(tǒng)進(jìn)行穩(wěn)壓，這在成本與性能等方面均未達(dá)到滿意的解決。
本實(shí)用新型是要提供一種利用微電腦技術(shù)解決穩(wěn)壓?jiǎn)栴}的小型(30KW以下)、低水頭水力發(fā)電裝置，為山區(qū)與農(nóng)村利用零星水利資源或排灌渠道的水流發(fā)電提供較理想的設(shè)備。
本實(shí)用新型方案如下采用低水頭或超低水頭(1m－7m)固定水能輸入方式。上游水流通過蝴蝶閥進(jìn)入水力發(fā)電機(jī)引水管，經(jīng)過導(dǎo)葉使水流變成為具有較大環(huán)量的水能，作用在水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪上。水流從轉(zhuǎn)輪葉片正反兩個(gè)不同的曲面流過，產(chǎn)生壓力差，從而使轉(zhuǎn)輪旋轉(zhuǎn)。水輪機(jī)主軸(有的還可經(jīng)過側(cè)軸或離合器)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)運(yùn)行發(fā)電。發(fā)出的電能在電腦控制器的調(diào)節(jié)、控制下輸向用電器。為保證輸出電源的穩(wěn)壓、穩(wěn)頻，電腦控制器中設(shè)有中央處理器、采樣電路與負(fù)載切換線路，同時(shí)設(shè)置內(nèi)負(fù)載裝置。中央處理器可以由單板機(jī)或單片機(jī)等微機(jī)擔(dān)任；采樣電路可利用頻率與電壓的函數(shù)關(guān)系采用頻率取樣，送入中央處理器進(jìn)行計(jì)算處理，當(dāng)用電器(即外部負(fù)載)功率減少，電壓有上升趨勢(shì)時(shí)，電腦控制器自動(dòng)接入內(nèi)負(fù)載以消耗多余的電能，保持恒定的輸出；反之，當(dāng)用電器增加功率而可能引起電壓下降時(shí)，電腦控制器即減少內(nèi)負(fù)載，保持電壓不下降。內(nèi)負(fù)載的增減由電腦通過電路切換裝置執(zhí)行。電路切換裝置可由可控硅或其他無觸點(diǎn)開關(guān)無級(jí)電路擔(dān)任。內(nèi)負(fù)載可由半導(dǎo)體陶瓷或水負(fù)載等耗能元件構(gòu)成。
采用微電腦進(jìn)行穩(wěn)壓穩(wěn)頻，還可同時(shí)具備以下功能1、防止失磁，當(dāng)發(fā)電機(jī)將停止運(yùn)行時(shí)，選定適當(dāng)?shù)碾妷狐c(diǎn)及時(shí)切斷負(fù)載電路，以防止發(fā)電機(jī)失磁；2、當(dāng)外負(fù)載為感性負(fù)載時(shí)，自動(dòng)接入負(fù)載電容器，以保證頻率及電壓的穩(wěn)定；3、自動(dòng)定時(shí)顯示電參數(shù)，例如每5分鐘顯示一次電壓、電流數(shù)值；
4、自檢測(cè)與報(bào)警當(dāng)外負(fù)載電路發(fā)生故障時(shí)，例如發(fā)生短路時(shí)，電腦控制器可自動(dòng)切斷供電電路，同時(shí)接入內(nèi)負(fù)載并開始計(jì)時(shí)，經(jīng)過一予定時(shí)間(例如兩分鐘)的自檢測(cè)后，恢復(fù)供電。如故障已排除，則正常供電；如故障仍存在，則再次斷電，自檢測(cè)后再送電。如此反復(fù)幾次(例如可予定為3次)后，如仍有故障則斷電并報(bào)警。
5、當(dāng)內(nèi)外負(fù)載同時(shí)突然開路，水輪機(jī)即將產(chǎn)生飛逸，電壓超過250V時(shí)，電腦發(fā)生緊急指令啟動(dòng)閥門關(guān)閉水流停止發(fā)電。
本實(shí)用新型可制成功率從2.2KW至30KW的小型水力發(fā)電機(jī)系列，發(fā)電機(jī)可以是同步發(fā)電機(jī)或異步發(fā)電機(jī)。發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速可控制在355轉(zhuǎn)／分至2850轉(zhuǎn)／分。單相電壓為230伏／120伏；三相電壓為400伏／230伏。頻率為50－60HZ發(fā)電機(jī)與水輪機(jī)可采用同軸式，也可采用側(cè)軸聯(lián)結(jié)。在水輪機(jī)與發(fā)電機(jī)聯(lián)結(jié)處可在軸上設(shè)置離合器，以便在不需要電力時(shí)將發(fā)電機(jī)斷開。還可以在水輪機(jī)軸上設(shè)置皮帶輪，以便直接帶動(dòng)碾米機(jī)等機(jī)械作工。本設(shè)計(jì)可適用于1m－7m低水頭或超低水頭，流量從0.1米3／秒至0.8米3／秒。
現(xiàn)結(jié)合附圖
與實(shí)施例作進(jìn)一步說明。
附圖為本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖。
參照附圖發(fā)電機(jī)〔11〕安裝在支座〔13〕上，其主軸通過離合器〔10〕與水輪機(jī)側(cè)軸〔8〕相聯(lián)結(jié)。水輪機(jī)〔4〕安裝在引水管〔2〕的下部?！?〕與〔1〕分別為其燈泡體與燈泡體蓋。水流經(jīng)引水管〔2〕、導(dǎo)葉〔5〕到達(dá)轉(zhuǎn)輪〔6〕推動(dòng)水輪機(jī)〔4〕工作，然后經(jīng)尾水管〔7〕排出。正式發(fā)電前，應(yīng)先進(jìn)行滿負(fù)荷調(diào)試，以便通過調(diào)整蝴蝶閥控制引水管〔2〕的進(jìn)水量，使其為固定水能輸入。發(fā)電機(jī)〔11〕工作時(shí)，所發(fā)電能經(jīng)發(fā)電機(jī)引出線〔12〕與電腦控制器輸入線〔15〕送入電腦控制器〔16〕。電腦控制器〔16〕由8031單片機(jī)、采樣電路、無觸點(diǎn)無級(jí)切換電路、報(bào)警裝置(蜂鳴器、閃紅燈)與顯示電路構(gòu)成。電腦控制器〔16〕分別對(duì)機(jī)組輸出的A、B、C三相電源的頻率進(jìn)行采樣、監(jiān)視并與基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較及計(jì)算處理后，將電流經(jīng)其引出線〔17〕送入用電器〔18〕。當(dāng)用電器〔18〕功率減少，出現(xiàn)電壓上升趨勢(shì)時(shí)，電腦控制器〔16〕即自動(dòng)接入內(nèi)負(fù)載〔19〕；反之，當(dāng)用電器〔18〕增加功率，出現(xiàn)電壓下降趨勢(shì)時(shí)，電腦控制器〔16〕則自動(dòng)減少或切斷內(nèi)負(fù)載〔19〕。本實(shí)施例的內(nèi)負(fù)載〔19〕采用水負(fù)載，即在水中加入少量電解質(zhì)，使其成為電阻很大的導(dǎo)體，大功率時(shí)將其接入電路，起平衡電壓的作用。本實(shí)施例的內(nèi)負(fù)載〔19〕，其功率分別為發(fā)電機(jī)〔11〕總功率的8／15，4／152／15，1／15等分排列。這種裝置作不同的組合搭配，形成不同功率的內(nèi)負(fù)載，可適應(yīng)外部負(fù)載的各種變化，并實(shí)行過零切換以保證輸出電流為正弦波，圖中〔14〕為支架。
本實(shí)施例中的電腦控制器〔16〕中還設(shè)置以下裝置1、防止失磁裝置在電腦軟件中設(shè)置防失磁措施，即當(dāng)發(fā)電機(jī)停止工作、電壓急速下降時(shí)，及時(shí)切斷負(fù)載。切斷點(diǎn)可選在150伏，動(dòng)作由無觸點(diǎn)切換電路執(zhí)行。
2、負(fù)載為感性負(fù)載時(shí)，自動(dòng)接入電容負(fù)載。
3、每5分鐘顯示一次電壓、電流參數(shù)，由表頭顯示。
4、自檢測(cè)與報(bào)警外負(fù)載電路出現(xiàn)故障時(shí)切斷供電，接入內(nèi)負(fù)載。二分鐘后恢復(fù)供電。如故障未排除則再次斷電，共設(shè)三次動(dòng)作，如仍有故障則通過蜂鳴器與閃紅燈報(bào)警。
5、電腦控制器可以在0.5秒之內(nèi)使電壓穩(wěn)定在＋2.5％，頻率穩(wěn)定在＋0.8％之內(nèi)，發(fā)電品質(zhì)很高。
本實(shí)用新型適合農(nóng)村推廣使用，是一種方便，可靠的發(fā)電設(shè)備，既可以單機(jī)運(yùn)行，也可以并入電網(wǎng)，對(duì)開發(fā)利用大量的低水頭、超低水頭水利資源十分有利。
權(quán)利要求1.一種電腦控制水力發(fā)電機(jī)，由水輪機(jī)與發(fā)電機(jī)組成，其特征是設(shè)有內(nèi)負(fù)載裝置及由單板機(jī)或單片機(jī)與電路切換裝置構(gòu)成的電腦控制器，內(nèi)負(fù)載裝置為水負(fù)載。
2.由權(quán)利要求1規(guī)定的電腦控制水力發(fā)電機(jī)，其特征是電腦控制器內(nèi)設(shè)有由表頭構(gòu)成的自動(dòng)顯示裝置及由蜂鳴器或紅燈構(gòu)成的報(bào)警裝置。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種由電腦控制的小型水力發(fā)電設(shè)備。該設(shè)備適用于小型水利資源豐富的山區(qū)或排灌渠道發(fā)達(dá)的地區(qū)。有1米至7米的低水頭或超低水頭，0.1米
文檔編號(hào)G05B15/00GK2033961SQ88211039
公開日1989年3月8日 申請(qǐng)日期1988年1月23日 優(yōu)先權(quán)日1988年1月23日
發(fā)明者徐爾駿, 肖自力, 楊芙華, 胡克艷, 劉根寶 申請(qǐng)人:徐爾駿