Energetický mikrozdroj malého výkonu se synchronním alternátorem v ostrovním režimu, stabilizovaný sinusovým střídačem

Ondřej Gregor

Master's thesis

A sinusoidal inverter stabilized energy low power microsource with synchronous alternator in island mode

Abstract:

Diplomová práce popisuje celý průběh specifického výzkumu, od návrhu po realizaci až k jeho výsledku. Práce je rozdělena do pěti hlavních částí. První část se zabývá možnostmi využití generátorů pro větrné a vodní mikrozdroje, které pracují v ostrovním režimu. Dále popisuje návrh a stavbu motorgenerátorového soustrojí a parametry každého základního komponentu, především točivých strojů. Druhá část je zaměřena na provozní zkoušky motorgenerátorového soustrojí. Obsahuje popis okruhu hnací jednotky, jištění hnací jednotky a její ovládání frekvenčním měničem. U okruhu alternátoru jsou uvedeny podrobnosti ohledně jeho měření a jištění. Dále uvádí několik možných způsobů buzení alternátoru, obvod sinusového střídače a také návrh rozvaděče. Třetí část představuje průběh měření motorgenerátorového soustrojí s různými možnostmi zapojení. Nejprve jsou zde zobrazeny charakteristiky motoru bez zátěže. Další charakteristiky se týkají různých typů buzení a jejich porovnání, a také napájení ze sítě či s frekvenčním měničem. Kromě zmíněných charakteristik jsou zde také k nalezení termosnímky, které znázorňují zahřívání a chladnutí soustrojí. Také jsou zde uvedeny situace, kdy došlo k havárii alternátoru a problému s kolísáním výstupního proudu ze sinusového střídače. Čtvrtá část se zaměřuje na zlepšení motorgenerátorového soustrojí. Je zde zmíněno, proč došlo k nutnosti vyměnit motor a upravit regulátor. Kromě vylepšení a úprav také znázorňuje voltampérové charakteristiky a jejich porovnání. Pátá část je zaměřena na pedagogické využití motorgenerátorového soustrojí na základních, středních a vysokých školách. Popisuje teoretické i praktické možnosti využití soustrojí v široké nabídce vyučovacích předmětů podle oboru, náročnosti a využití pro studenty, žáky a učitele.

Abstract:

The diploma thesis describes the whole course of the specific research since its draft to its implementation and the result. The thesis is divided into five main parts. The content of the first part is focused on the possibilities of using generators for wind and water island mode micro sources. It also describes the proposition of a motor-generator set construction, the parameters of each basic component, especially rotating machines. The second part is focused on the motor generator set operational tests. There is the description of the drive unit circuit, drive unit protection, and its control by the frequency converter. There are also the details of the alternator circuit measurement and protection. It also states several possible ways of exciting the alternator, the circuit of the sine wave inverter and the proposition of the switchboard. The third part presents the motor generator set practical tests. It states the characteristics of the engine idle at first. Further characteristics concerns different types of excitation and their comparison and mains supply and frequency converter power supply. In addition to the mentioned characteristics there are also several thermal images pictured that show the heating and cooling of the unit. There are also some descriptions stated of the unhappy moments that have occurred during the research, such as alternator crash situations and a problem with output current fluctuations from a sinusoidal inverter. The fourth part focuses on the improvement of the motor generator set. The necessity of replacing the motor and adjusting the controller is mentioned in this part. In addition to improvements and modifications, it also shows volt-ampere characteristics and their comparison. The fifth part is focused on the pedagogical use of the motor generator set at primary and secondary schools and universities. It describes the theoretical and practical possibilities of the set use in a wide range of educational subjects in compliance with the field, complexity and use for students, pupils and teachers.

Keywords

mikrozdroj, alternátor, energetika

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 8. 7. 2020

Thesis defence

• Date of defence: 27. 8. 2020
• Supervisor: doc. PaedDr. René Drtina, Ph.D.
• Reader: Bohumil Skala

University of Hradec Králové

Faculty of Education

Master programme / field:
Učitelství pro základní školy / Učitelství pro 2. stupeň ZŠ - fyzika, Učitelství pro 2. stupeň ZŠ - základy techniky