Se eu tiver algo como um gerador de moinho de vento que gera corrente CA, mas com frequência variável, que dispositivo (s) eu precisaria para converter essa frequência variável em uma frequência constante de 60Hz, para que a energia possa ser usada para a medição da rede?
Existe um dispositivo que converte qualquer frequência CA para 60 hz?
Respostas:
Como observado por várias pessoas, AC-> DC-> AC é a maneira mais fácil e seria a mais normal.
Mas -
Cycloconverter - sistema de tecnologia Olde - algo em que pensar para os mais tecnicamente informados.
No entanto, se a frequência CA da sua turbina eólica for sempre alta em relação à CA, você poderá obter um resultado moderadamente bom usando o que é conhecido como um conversor de ciclo.
Esta é uma opção que eu nunca ouvi falar em ser usada no mercado doméstico de WT e que geralmente está associada a altas potências ou à tecnologia Olde, MAS
um Cycloconverter poderia ser extremamente facilmente implementado a um bom custo na faixa de tamanho de 100 Watt - 30 KW com os modernos eletrônicos.
É afirmado em vários locais na web que a Honda usa conversores de ciclo em algumas de suas unidades geradoras de motores portáteis. Isso não é certo, mas pode muito bem ser verdade, pois isso lhes permitiria usar altas frequências com magnética de tamanho reduzido consequente e também permitiria um certo grau de estabilização de frequência. Eu tinha notado o tamanho muito pequeno de suas unidades em níveis de potência e me perguntava que mágica eles tinham trabalhado.
Um cicloconversor pega as formas de onda disponíveis e as compara com uma forma de onda de saída de referência desejada. Em seguida, ele extrai energia da forma de onda mais próxima do necessário.
Obviamente, a distorção da forma de onda ocorre, mas se as frequências relativas forem altas e várias fases estiverem disponíveis, a filtragem de saída bastante modesta poderá produzir um resultado aceitável em muitos casos.
Uma vantagem é que a eficiência pode ser muito alta, pois a "melhor" fase do alternador está simplesmente sendo comutada para a saída a qualquer momento e as perdas são principalmente perdas de dissipação do comutador (normalmente MOSFET) mais perdas de comutação. As perdas de comutação são modestas, pois mesmo na entrada 10: 1 para a taxa de comutação da frequência de saída é de apenas alguns kHz. (Múltiplas comutações por ciclo de saída, a taxa média de comutação é> N x fout)
O diagrama abaixo mostra a operação básica com 3 fases e 1 fase. Uma grande vantagem é que, porque a entrada e a saída flutuam uma em relação à outra, e a fase de entrada fornecida pode ser instantaneamente invertida em polaridade em relação à saída, se necessário. Isso aumenta significativamente o número de segmentos de forma de onda para escolher e, portanto, a pureza espectral disponível para uma determinada entrada: arranjo de saída.
É necessário escolher várias fases de entrada - quanto mais, melhor. Como os WTs geralmente têm saída trifásica e podem ter mais, esse método pode ser uma boa correspondência com o requisito. (O número disponível é efetivamente aumentado pela inversão de polaridade - veja abaixo).
Comentário técnico - não relevante para o questionador:
Isso é muito BOTE, mas parece OK - A frequência de entrada variável é facilmente manipulada com algum efeito na pureza espectral. Enquanto a taxa de mudança de frequência for pequena em comparação com a frequência, isso não seria um grande problema. As inércias típicas do rotor carregado normalmente tornam isso um problema. por exemplo, no diagrama acima, a fase fin_3 é de cerca de 3 x Fout_1. O período mais curto entre as trocas é de cerca de 10% da nadadeira. O mais longo é cerca de 25% de fin. Se fout = 50 Hz, período de tempo do segmento mais longo ~~ = 1 / (50 x 3 x 10) = <1 mS. Suporte WT, digamos, 3000 RPM = 50 RPS = 20 mS por rotação = 20 vezes o segmento mais longo. A inércia da lâmina precisa ser tal que a velocidade da lâmina não mude muito ao longo da digamos 1 revolução. Se a taxa de rotação do WT dobrar em 1 segundo (uau), a velocidade mudará em ~ = 2% / revolução = OK.
Observe que o acima mencionado lida com a frequência, mas não as alterações de tensão. Em muitos casos, um sistema AC-DC-AC será preferido devido à liberdade de tonalidade que eu dá para alterar a frequência e a tensão do bit.
[Livro, 1972, imprensa do MIT. A teoria e o design dos cicloconversores.
Papel de cerca de 20 páginas UoTK, Knoxville. Sobre o tutorial do Cycloconverter 2000
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Resposta incrível, tenho muito o que ler agora, muito obrigado.
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Wfbarksdale
Você precisa retificar a energia para CC e, em seguida, usar um inversor para gerar sua forma de onda de 60Hz.
Isso é muito com perdas?
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precisa saber é o seguinte
@ Madcow: Eu ficaria realmente impressionado se você pudesse me mostrar um conversor de CA para CA que seja 98% eficiente.
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Olin Lathrop
Depende de como você o implementa. Eu acho que a maioria dos inversores comerciais baratos fica em torno de 80-90%, e a eficiência das pontes de diodos mais simples para retificação depende muito da corrente que você consome. Para uma boa implementação com MOSFETs de comutação ativos em ambos os lados e um bom controlador, você provavelmente poderia fazer toda a conversão 90-95% eficiente. @OlinLathrop. Você está certo, eu fui um pouco rápido lá para ignorar coisas que não eram do MOSFET. Editado para um número mais razoável ..
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Madcowswe
@weezybizze como a frequência de entrada é variável, eu realmente não posso ver nenhuma outra maneira de fazer o que você precisa (exceto para coisas muito tolas como transformadores rotativos ...)
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Madcowswe
Converta a saída do seu gerador de moinho de vento CA em CC. Em seguida, alimente o DC em um inversor GRID-TIE.
Você pode comprar um inversor de ligação à rede em qualquer lugar que forneça painéis solares e geradores eólicos.
Outra fonte barata de inversores de rede é o eBay. Eu compro várias unidades de 250 watts por menos de US $ 80US. Eles também vêm em tamanhos muito maiores, mas eu decidi dividir meu sistema grande em vários sistemas menores. Dessa forma, uma única falha não causaria falha no sistema inteiro.
De: https://en.wikipedia.org/wiki/Grid-tie_inverter
"Um inversor de ligação à rede (GTI) ou inversor síncrono é um tipo especial de inversor de energia que converte eletricidade em corrente contínua (CC) em corrente alternada (CA) e a alimenta em uma rede elétrica existente. Os GTIs são frequentemente usados para converter corrente contínua produzido por muitas fontes de energia renováveis, como painéis solares ou pequenas turbinas eólicas, na corrente alternada usada para alimentar residências e empresas ".
Nota: "Nota para o SYSOP" removida, essas mensagens devem ir para a Meta Electronics e não para as respostas.
Além das soluções padrão de retificador + inversor e cicloconversores, há também o conversor de matriz menos conhecido (estes possuem uma matriz de comutadores para conectar qualquer entrada a qualquer saída), que, como o retificador + inversor, usa eletrônica de potência para converter uma entrada CA para outra, mas sem um link DC no meio.