TW201308870A - 發電機用制動裝置 - Google Patents

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TW201308870A
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alternator
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battery
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TW101119053A
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Naoki Kaki
Michiyo Kitano
Original Assignee
Wu Zhi Xian
Wing Internat Co Ltd A
Satsuki Kabushiki Gaisha
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Abstract

本發明提出一種發電機用制動裝置，其構造極為簡單，可確實的操作制動器，不需要通常的待機電力，可容易的安裝與維護。設置定溫器41於輸出線11，其可使風力發電機10之輸出線短路，使風力發電機10之本體表面為定溫器41可測知溫度之熱源，設置定溫器52於輸出線24，其可使整流器20之輸出線24短路，設置電阻器53於輸出線24，使其為定溫器52可測知之熱源，於電纜62上設置定溫器63，使電阻器61為定溫器63可測知之熱源，使輸出線24上，可設置電阻器61與電阻器61之替用電路。

Description

發電機用制動裝置
本發明係關於一種發電機用制動裝置，其用於具備交流發電機與整流器之發電系統。
在發電系統中，交流發電機被廣泛的利用。作為交流發電機驅動的來源，有水力、火力及核能等。近年來，作為交流發電機驅動的來源，另外有了風力的利用。例如，於利用水力與風力的發電系統中，使用水車與風車旋轉交流發電機，以進行發電。
此外，除交流發電機之外，直流發電機亦被使用。一般的直流發電機內部設有與交流發電機相當的結構與整流器。從而，一般的直流發電機可視為具有交流發電機與整流器之發電機。
對於交流發電機，為防止交流發電機之損傷，有非抑制其旋轉不可的情況。為防備如此之情況，交流發電機中裝入制動裝置。交流發電機之制動裝置有機械的制動類型與電氣的制動類型。
機械的制動裝置，必須使用高強度的機械，容易變成使用高價品，採用機械的制動裝置，必要的結構必須裝入交流發電機。因是之故，交流發電機之設計變更成為必要。此外，由於採用機械的制動裝置，維護時的檢查項目增加，使得維 護作業複雜化，從而，採用機械的制動裝置不能說是容易的事。
電氣的制動裝置，其稼動所需之計測裝置與控制裝置是必要的。計測裝置測知交流發電機之稼動狀況有關之參數，傳輸給控制裝置。其次，控制裝置基於計測裝置傳輸來的信號，對交流發電機施以制動。例如，利用風力之發電系統中，計測裝置可測知之參數舉例有交流發電機之旋轉速度、交流發電機之輸出電壓、風速、風車之旋轉速度等。
於電氣的制動裝置，為使計測裝置與控制裝置稼動，來自外部或交流發電機之電力供給是必要的。然而，若因莫名原因使計測裝置與控制裝置之電力供給切斷，則電氣的制動裝置即不能稼動。
為回應相關的制動裝置之問題點，有下述對電氣的制動裝置之提案(參閱專利文獻1)。該電氣的制動裝置係用於利用風力之發電系統。
該電氣的制動裝置，具備制動電路與控制裝置。制動電路具有半導體開關與串聯電阻。控制裝置為可控制半導體開關之稼動的結構。此外，電氣的制動裝置上，設有開關控制用電源。開關控制用電源測知制動電路之電流輸出半導體開關之控制信號。
該電氣的制動裝置，若有不能使用電池等的外部電源的情況，也能做半導體開關的稼動。
通常的電氣制動裝置，在稼動時會消耗待機電力。而且，此電氣制動裝置必要的部件項目多，其製造與安裝容易成為高成本之高價品。此外，必要的部件項目多，在維護時也成為檢查項目增加的原因。
有鑑於上述問題點，本發明以其改進為目的，提出一種發電機用制動裝置，其構造極為簡單，可確實的操作制動器，不需要通常的待機電力，可容易的安裝與維護。
本發明採取如下之結構解決上述課題。本發明有關之發電機用制動裝置所具有的第1特徵為「一種發電機用制動裝置，其用於發電系統，其具備：交流發電機；及整流器，其連接該交流發電機之輸出線；上述交流發電機之輸出線，設置感熱開關，其可切斷或連接，上述交流發電機之輸出線間的連接電路，上述感熱開關測知溫度而稼動之熱源，包括：上述交流發電機；上述整流器；發熱元件，其設置於上述交流發電機之輸出線；發熱元件，其設置於上述整流器之輸出線；及負載或蓄電池，其連接於上述整流器之輸出線；當中至少具有其中之任一。」
此外，於第2特徵中「整流器之輸出線，設置感熱開關，其可切斷或連接上述整流器之輸出線間之連接電路」，於以下之說明中以「第2電路」稱之。
本發明之發電機用制動裝置所具有的第3特徵為，於第2 電路設置發熱元件。
亦即，具有第3特徵的發電機用制動裝置，其第2電路設置有發熱元件。
本發明之發電機用制動裝置所具有的第4特徵為，有第2特徵及第3特徵再加上，「當蓄電池連接上述整流器之輸出線時，上述整流器之輸出線上設置整流元件，電流在上述整流元件之流向為：自上述整流器之高位準端子流向上述蓄電池之高位準端子，或自上述蓄電池之低位準端子流向上述整流器之低位準端子，之中的任一，上述整流元件，位於較上述電路更接近上述蓄電池之位置。」。
本發明之發電機用制動裝置所具有的第5特徵為，「一種發電機用制動裝置，其用於發電系統，其具備：交流發電機；及整流器，其連接該交流發電機；於上述整流器之輸出線，設置發熱元件，於設置發熱元件之整流器之輸出線上，設置感熱開關，其可切斷或連接上述發熱元件之替用電路，上述感熱開關測知溫度而稼動之熱源，包括：上述交流發電機；上述整流器；發熱元件，其設置於上述交流發電機之輸出線；發熱元件，其設置於上述整流器之輸出線；負載或蓄電池，其連接於上述整流器之輸出線；當中至少具有其中之任一。」。
此外，於第5特徵之「於設置發熱元件之整流器之輸出線上，設置感熱開關，其可切斷或連接上述發熱元件之替用電路」，於以下之說明中以第3電路稱之。
本發明之發電機用制動裝置所具有的第6特徵為，「一種發電機用制動裝置，其用於發電系統，其具備：交流發電機；及整流器，其連接該交流發電機；蓄電池連接於上述整流器之輸出線；於上述整流器之輸出線間，設置電壓開關，其具有電壓偵測元件與開關元件，該開關元件可切斷或連接上述整流器輸出線間之連接電路，於上述整流器之輸出線間，設置感熱開關，其可切斷或連接，上述蓄電池之高位準端子與低位準端子間之連接電路，於上述依感熱開關切斷或連接之上述電路上，設置上述電壓偵測元件，其為可測知上述蓄電池之電壓，且基於測知之電壓，可傳輸稼動信號給上述開關元件，上述依感熱開關切斷或連接之上述電路，位於較依上述開關元件切斷或連接之上述電路，於更接近上述蓄電池位置，於上述整流器之出力線設置整流元件，上述整流元件之電流流向，係為自上述整流器之高位準端子流向上述蓄電池之高位準端子，或自上述蓄電池之低位準端子流向上述整流器之低位準端子，之其中任一，上述整流元件位於較依上述開關元件切斷或連接之上述電路更接近蓄電池之位置，上述整流元件位於較依上述感熱開關元件切斷或連接之上述電路更接近蓄電池之位置，上述感熱開關測知溫度而稼動之熱源，包括：上述交流發電機；上述整流器；發熱元件，其設置於上述交流發電機之輸出線；發熱元件，其設置於上述整流器之輸出線；負載或蓄電池，其連接於上述整流器之輸出 線；當中至少具有其中之任一。」。
此外，於第6特徵中之「設置電壓開關，其具有電壓偵測元件與開關元件，該開關元件可切斷或連接上述整流器輸出線間之連接電路」，於以下之說明中以「第4電路」稱之。
於第6特徵中之「整流器之輸出線間，設置感熱開關，其可切斷或連接，上述蓄電池之高位準端子與低位準端子間之連接電路」，於以下之說明中以「第5電路」稱之。
本發明之發電機用制動裝置所具有的第7特徵，為具有第6特徵再加上，「依開關元件切斷或連接之上述電路上，設置發熱元件，上述感熱開關測知溫度而稼動之熱源，包括：上述交流發電機；上述整流器；發熱元件，其設置於上述交流發電機之輸出線；發熱元件，其設置於上述整流器之輸出線；負載或蓄電池，其連接於上述整流器之輸出線；當中至少具有其中之任一。」。
本發明之發電機用制動裝置中之感熱開關，以測知溫度而進行第1電路，第2電路，第3電路，或第5電路之切斷與連接。並且，該感熱開關，其稼動時非必要時不須電力。作為感熱開關舉例有：雙金屬片式定溫器，液體膨脹式定溫器，具感溫磁性體之熱感簧片開關等。亦即，使發電機用制動裝置之感熱開關稼動，沒有從外部或交流發電機供給電力之必要。
本發明之發電機用制動裝置中之發熱元件，以能經由電 流流過可發熱之元件為佳。作為相關發熱元件舉例有：電阻器或二極體等。
於具備第6特徵之發電機用制動裝置中之電壓開關，係基於電壓偵測元件所測知之電壓，開關元件進行第4電路之切斷與連接。電壓開關之稼動時，即使電力是必要的也不是問題。
於具備第1特徵之發電機用制動裝置中，以感熱開關之稼動連接第1電路。並且，第1電路連接交流發電機的輸出線之間。依第1電路，大量電流流於交流發電機。其結果，產生阻礙交流發電機旋轉之制動轉矩，對交流發電機產生電氣的制動。
於具備第2特徵之發電機用制動裝置中，以感熱開關之稼動連接第2電路。並且，第2電路連接交流發電機的輸出線之間。依第2電路，大量電流流於交流發電機。其結果，產生阻礙交流發電機旋轉之制動轉矩，對交流發電機產生電氣的制動。
比較第2電路有發熱元件之情況與沒有發熱元件之情況。於交流發電機流動電流之大小，前者的情況較後者為小。從而，依前者之第2電路生成的電氣的制動效果，較依後者之第2電路生成的電氣的制動效果弱。有第3特徵之發電機用制動裝置中，例如，在風力發電上的停頓運轉上非常合適。
有第4特徵之發電機用制動裝置，係以感熱開關之稼動， 連接第2電路。其次，第2電路連接整流器之輸出線間。此際，即使整流器與蓄電池間的連接維持著，藉由第2電路之高位準端子與低位準端子也不會短路。此外，電流藉由第2電路自高位準端子向低位準端子之流動也不會發生。其原因在於，電流自蓄電池之高位準端子朝低位準端子之流動，被整流元件阻止之故。
有第5特徵之發電機用制動裝置，係以感熱開關之稼動，連接第3電路。依第3電路，大量電流於交流發電機中流動。其結果，產生阻礙交流發電機旋轉之制動轉矩，使電氣的制動作用於交流發電機。
有第6或者第7特徵之發電機用制動裝置，係以感熱開關之稼動，連接第5電路。其次，第5電路連接蓄電池之高位準端子與低位準端子之間。設置於第5電路之電壓開關的電壓偵測元件測知蓄電池之電壓。其次，相應於蓄電池之電壓，電壓開關之開關元件傳輸稼動信號至開關元件。開關元件稼動即連接第4電路。依第4電路，大量電流於交流發電機中流動。其結果，產生阻礙交流發電機旋轉之制動轉矩，使電氣的制動作用於交流發電機。此際，藉由第4電路之高位準端子與低位準端子也不會短路。此外，電流藉由第4電路自蓄電池之高位準端子向低位準端子之流動也不會發生。其原因在於，電流自蓄電池之高位準端子朝低位準端子之流動，被整流元件阻止之故。其次，蓄電池之過度充電也得以 防止。
比較第4電路有發熱元件之情況與沒有發熱元件之情況。於交流發電機流動電流之大小，前者的情況較後者為小。從而，依前者之第4電路生成的電氣的制動效果，較依後者之第4電路生成的電氣的制動效果弱。有第7特徵之發電機用制動裝置中，例如，在風力發電上的停頓運轉上非常合適。
有第6或者第7特徵之發電機用制動裝置，係僅以感熱開關之稼動，連接第5電路之情況，稼動電壓開關。其次，僅於交流發電機用到電氣的制動器之必要性高的情況下，感熱開關才連接第5電路。亦即，於發電機進行通常的發電時，第5電路是切斷狀態，沒有必要向電壓開關供給電力。
例如，於利用風力之發電系統，風速、風車之旋轉速度、交流電機之旋轉速度、與交流發電機之輸出，會有瞬時間的大變化。須考慮基於風速、風車之旋轉速度、交流電機之旋轉速度、與交流發電機之輸出，而切換電氣的制動器之稼動與解除。在此類情況下，電氣的制動器之稼動與解除的切換容易頻繁的發生。
於本發明有關之發電機用制動裝置，其以感熱開關測知熱源的溫度之瞬間變化幅度，是比較緩和的。該熱源之溫度，於交流發電機之輸出過大的狀態時，會暫時持續上升。於交流發電機之輸出過大的狀態，只持續短時間的情況下，熱源之溫度不致有大變化。此外，於熱源之溫度超過感熱開關之 稼動溫度後，若感熱開關之稼動不暫時持續，熱源之溫度不會降低。從而，電氣的制動器之稼動與解除之頻繁切換得以防止。
基於本發明者之認識，於利用風力之發電系統上，其感熱開關之稼動溫度與回復溫度的設定如下述為較佳。亦即，設定為高於感熱開關之稼動溫度與回復溫度之15~25℃為較佳。依如此之設定，電氣的制動器之稼動與解除的頻繁切換，得以有效率的防止。
本發明有關之發電機用制動裝置，可使用習知之電氣部件結構簡單，以少數的必要部件可做成。因是之故，可用低廉的成本製成。此外，於發電系統中的組裝是非常的容易。再者，維護作業也變容易。
本發明有關之發電機用制動裝置，不拘驅動源之種類，可廣泛的用於交流發電機。本發明有關之發電機用制動裝置，特別適用於以風力為驅動源之交流發電機。此外，於以水車或推進器之旋轉為驅動源之交流發電機亦適用。
再者，本發明有關之發電機用制動裝置，亦可同時具備第1特徵，第2特徵，第5特徵，與第6特徵之中的複數個亦佳。此外，本發明有關之發電機用制動裝置，亦可同時具備第1特徵，第4特徵，第5特徵，與第6特徵之中的複數個亦佳。
本發明有關之發電機用制動裝置，如上所述，結構極為 簡單且可確實的操作制動器，不需要通常的待機電力，安裝與維護作業又可容易的做到。
第1圖顯示具備本發明之風力發電機用制動裝置之發電系統之電路圖。
發電系統1具備，風車(未圖示)，風力發電機10，整流器20。
風力發電機10，為三相交流發電機，係依上述風車而可轉動之結構。風力發電機10具備，三相交流電壓輸出線11之3條電纜12，13，14。電纜12，13，14連接整流器20之輸入端子21。
輸出線11上設有定溫器41作為感熱開關。定溫器41為可偵測風力發電機10之本體表面溫度之結構。當定溫器41為ON時稼動溫度為T1，當定溫器41為OFF時回復溫度為T2。其可用下列公式(1)表示。
T1-T2=20℃………(1)
定溫器41具備進行以下動作之結構。當風力發電機10之本體表面溫度上升至T1以上時，定溫器41成為ON，電纜12，13，14各接上其連接電路。該依定溫器41連接之電路為第1電路。其次，當風力發電機10之本體表面溫度下降至T2以下時，定溫器41成為OFF，切斷第1電路。
整流器20係三相交流整流器，為橋式二極體。整流器20 具備，3組各為2個以直線排列連接之二極體組，該二極體組等以並聯連接。
電纜51設置成可連接電纜25與電纜26之結構。於電纜25與電纜51之連接點設置有感熱開關之定溫器52。定溫器52具有可偵測電阻器53溫度之結構。當定溫器52為ON時稼動溫度為T3，當定溫器52為OFF時回復溫度為T4。其可用下列公式(2)表示。
T3-T4=20℃………(2)
於電纜25，在定溫器52朝蓄電池30方向之位置設置作為發熱元件之電阻器53。電阻器53係以電熱線做成，封入於大熱傳導率之樹脂內。電阻器53之電熱線可用例如鎳鉻合金線或者不鏽鋼線等。
封入電阻器53之樹脂，舉例來說，可使用不飽和聚酯纖維樹脂、聚酯纖維樹脂、環氧樹脂等。定溫器52接觸封入電阻器53之樹脂可偵測電阻器53之溫度。
定溫器52具有可進行以下動作之結構。當電阻器53之溫度上升至T3以上之溫度時，定溫器52成為ON，電纜25與電纜26經由電纜51成為連接電路。該依定溫器52連接之電路為第2電路。定溫器52於第2電路連接之同時，藉由電纜25切斷整流器20與蓄電池30間之連接。其次，當電阻器53之溫度下降至T4以下之溫度時，定溫器52成為OFF，切斷第2電路。定溫器52於第2電路切斷之同時，藉由電纜25 連接整流器20與蓄電池30間之連結。
定溫器52與電纜51及電阻器53形成第2制動器50。
於電纜25上，在電阻器53之朝蓄電池30方向之位置上，設置發熱元件之電阻器61。此外，於電纜25，在電阻器53之朝蓄電池30方向之位置上，形成可繞過電阻器61連接之電纜62。於電纜62上設置作為感熱開關之定溫器63。
於電纜25上，電阻器61與定溫器63設置為並聯。當定溫器63成為ON時之稼動溫度為T5，當定溫器63成為OFF時之回復溫度為T6。其可用下列公式(3)表示。
T5-T6=20℃………(3)
電阻器61係以電熱線做成，封入於高熱傳導率之樹脂。作為電阻器61之電熱線，舉例來說，可採用鎳鉻合金線或者不鏽鋼線等。
作為封入電阻器61之樹脂，舉例來說，可使用不飽和聚酯纖維樹脂、聚酯纖維樹脂、環氧樹脂等。定溫器63接觸封入電阻器61之樹脂，可偵測電阻器61之溫度。定溫器63，具有可進行以下動作之結構。當電阻器61之溫度上升至T5以上溫度時，定溫器63成為ON，藉由電纜62繞過電阻器61連接電路。該經由定溫器63連接之迂迴電路為第3電路。其次，當電阻器61之發熱溫度下降到T6以下時，定溫器63成為OFF，切斷第3電路。
定溫器63與電纜62及電阻器61，形成第3制動器60。 第3制動器60位於較第2制動器50更接近蓄電池30之位置。
電纜71設置於電纜25與電纜26之間。於電纜25上，電纜25及電纜71之連接點72，位於比電阻器61與定溫器63更接近蓄電池30之位置。於電纜71上，設置作為發熱元件之電阻器73。此外，於電纜71上，電壓開關74之開關元件76與電阻器成串聯之設置。電阻器73係以電熱線形成，電熱線可採用例如鎳鉻合金線或者不鏽鋼線等。
電壓開關74具有電壓偵測元件75與開關元件76。電壓偵測元件75，係藉由下述之第5電路可偵測蓄電池30之電壓。
再者，電壓偵測元件75具有可進行下述動作之結構。電壓偵測元件75可偵測出蓄電池30之電壓已超過V1以上，並可傳輸ON信號給開關元件76。其次，電壓偵測元件75可偵測出蓄電池30之電壓是否已低於V2以下，並可傳輸OFF信號給開關元件76。該ON與OFF信號係電壓偵測元件75傳輸給開關元件76之稼動信號。此外，下列之公式(4)之關係成立。
V1>V2………(4)
開關元件76具備可進行下述動作之結構。開關元件76接收到來自電壓偵測元件75之ON信號時，從電纜71連接電纜25與電纜26之連接電路。該依開關元件76連接之電路為第4電路。其次，開關元件76接收到來自電壓偵測元件75之OFF信號時，即切斷第4電路。此外，當開關元件76接收 不到來自電壓偵測元件75之ON或OFF信號時，切斷第4電路。
於電纜25上，設置整流元件之二極體77。於電纜25上，二極體77位於較連接點72更接近蓄電池30的位置。二極體77之陽極連接整流器20方面，二極體77之陰極連接蓄電池30方面。
二極體77與電阻器73，係一齊封入於高熱傳導率之樹脂中。封入二極體77與電阻器73之樹脂，可用例如不飽和聚酯纖維樹脂、聚酯纖維樹脂、環氧樹脂等。
電纜78設置於電纜25與電纜26之間。電纜78與電纜25之連接點79位於較二極體77更接近蓄電池之位置。
於電纜78上，設置定溫器80作為感熱開關。此外，於電纜78上，電壓偵測元件75與定溫器80為直線串聯之設置。定溫器80之ON的稼動溫度為T7，定溫器80之OFF的稼動溫度為T8。下列公式(5)之關係成立。
T7-T8=20℃………(5)
定溫器80，係於可偵測出二極體77與電阻器73之溫度下，與封入二極體77及電阻器73之樹脂接觸。
定溫器80，具備進行下述動作之結構。當二極體77之溫度上升到T7以上時，定溫器80成為ON，依電纜78連接電纜25與電纜26之連接電路。依定溫器80連接之電路為第5電路。其次，當二極體77與電阻器73之溫度同時下降到T8以 下時，定溫器80成為OFF，即切斷第5電路。亦即，於定溫器80成為ON時，電壓偵測元件75，具有藉由第5電路偵測出蓄電池30之電壓的結構。
二極體77，電阻器73，電壓開關74，電纜71，定溫器80，及電纜78，形成第4制動器70。制動器70位於較第3制動器60更接進蓄電池30之位置。
第1制動器，第2制動器，第3制動器，及第4制動器，形成發電機用制動裝置。
以上為發電機用制動裝置之結構。接著，要說明發電機用制動裝置所達成之作用效果。
首先，要說明風力發電機10進行通常發電的情況。
風力發電機10之本體表面溫度為不滿T1，電阻器53之溫度為不滿T3，電阻器61之溫度為不滿T5，二極體77之溫度為不滿T7。其次，輸出線11，24為以下之狀態。
定溫器41成為OFF，切斷了第1電路。此時，第1制動器40被解除而沒有稼動。從而，第1制動器40沒有電力之消耗。
定溫器52成為OFF，切斷了第2電路。此時，第2制動器50被解除而沒有稼動。從而，第2制動器50沒有電力之消耗。
定溫器63成為OFF，切斷了第3電路。此時，第3制動器50被解除而沒有稼動。從而，第3制動器60沒有電力之 消耗。
定溫器80成為OFF，切斷了第5電路。此時，電壓偵測元件75沒有稼動。從而，電壓偵測元件75沒有電力之消耗。其次，因第5電路被切斷，開關元件76沒有接收來自電壓偵測元件75之ON與OFF之任何信號。從而，開關元件76切斷了第4電路。亦即，第4制動器70被解除沒有稼動，從而，第4制動器70沒有電力之消耗。
亦即，風力發電機10進行通常發電的情況下，第1制動器40，第2制動器50，第3制動器60，及第4制動器70，沒有所謂待機電力之消耗。
其次，蓄電池30進行著充電。
再者，第1圖顯示第1制動器，第2制動器，第3制動器，及第4制動器全被解除之狀態。
接著，要說明風力發電機10之旋轉速度上升，有必要施以制動之情況。例如，由於如颱風等之強風，風力發電機10之旋轉速度太高時，必須對風力發電機10施以制動以防止破損。
當風力發電機10之旋轉速度上升，風力發電機10之輸出變大時，風力發電機10之本體表面之溫度漸漸上升。當風力發電機10之本體表面之溫度達到T1以上時，第1制動器40即稼動。亦即定溫器41稼動成為ON，連接第1電路。
第1電路連接電纜12，13，14使連接電纜12，13，14 短路。由於該短路，風力發電機10中產生大電流。其次，產生阻礙風力發電機10轉動之制動轉矩。其結果，使風力發電機10受到制動，使風力發電機10之輸出電壓及風力發電機10之流動電流降低。接著，風力發電機10之本體表面之溫度即漸漸下降。
當風力發電機10之本體表面溫度降到T2以下時，第1制動器40之稼動即被解除。亦即，定溫器41回復為OFF。其次，定溫器41即切斷第1電路。接著，若第2制動器50與第3制動器60及第4制動器70中之任一個沒有稼動，風力發電機10即重新開始通常之發電。
此外，當風力發電機10之旋轉速度上升，風力發電機10之輸出變大時，電阻器53之溫度漸漸上升。當電阻器53之溫度達到T3以上時，第2制動器50即稼動。亦即定溫器52即稼動，亦即，定溫器52稼動成為ON。其次，定溫器52連接第2電路。依第2電路使電纜25與電纜26短路。同時，定溫器52，依電纜25使整流器與蓄電池30之連接切斷。
依第2電路，風力發電機10產生大電流。其次，產生阻礙風力發電機10轉動之制動轉矩。其結果，使風力發電機10受到制動，使風力發電機10之輸出電壓及風力發電機10之流動電流降低。接著，電阻器53之溫度即漸漸下降。
當電阻器53溫度降到T4以下時，第2制動器50之稼動即被解除。亦即，定溫器52回復為OFF。其次，定溫器52 即切斷第2電路。同時，定溫器52，以電纜25連接整流器20與續電池30。接著，若第1制動器40與第3制動器60及第4制動器70中之任一個沒有稼動，風力發電機10即重新開始通常之發電。
當風力發電機10之旋轉速度上升，風力發電機10之輸出變大時，電阻器61之溫度漸漸上升。當電阻器61之溫度達到T5以上時，第3制動器60即稼動。亦即，定溫器63稼動成為ON。其次，定溫器63連接第3電路。
依第3電路，風力發電機10產生大電流。其次，產生阻礙風力發電機10轉動之制動轉矩。其結果，使風力發電機10受到制動，使風力發電機10之輸出電壓及風力發電機10之流動電流降低。接著，電阻器61之溫度即漸漸下降。
當電阻器61溫度降到T6以下時，第3制動器60之稼動即被解除。亦即，定溫器63回復為OFF。其次，定溫器63即切斷第3電路。接著，若第1制動器40與第2制動器50及第4制動器70中之任一個沒有稼動，風力發電機10即重新開始通常之發電。
當風力發電機10之旋轉速度上升，風力發電機10之輸出變大時，二極體77之溫度上升。當二極體77之溫度達到T7以上時，第4制動器70即部份稼動。亦即，定溫器80稼動成為ON。其次，定溫器80連接第5電路。當第5電路連接時，電壓偵測元件75，即測知蓄電池30之電壓。
接著，蓄電池30進行充電，當蓄電池30之電壓達到V1以上時，第4制動器完全稼動。亦即，電壓偵測元件75，測知蓄電池30之電壓達到V1，傳輸ON信號給開關元件76。當開關元件76接受來自電壓偵測元件75之ON信號後，即連接第4電路。
依第4電路，電流流到電阻器73，電阻器73之溫度漸漸上升，同時，風力發電機10產生大電流。其次，產生阻礙風力發電機10轉動之制動轉矩。其結果，使風力發電機10受到制動，使風力發電機10之輸出電壓及風力發電機10之流動電流降低。因而，蓄電池30之過份充電得以防止。此外，因二極體77得以防止自蓄電池30流過第4電路。接著，二極體77與電阻器73之溫度即漸漸下降。蓄電池30之電力，由連接蓄電池30之負載與電壓偵測元件75所消耗。
當蓄電池30之電壓降到v2以下時，第4制動器70之稼動即被部份解除。亦即，電壓偵測元件75傳輸OFF信號給開關元件76。其次，開關元件76即切斷第4電路。
此外，當二極體77與電阻器73之溫度降到T8以下時，第4制動器70之稼動被完全解除。亦即，定溫器80切斷第5電路。接著，若第1制動器40與第2制動器50及第3制動器60中之任一個沒有稼動，風力發電機10即重新開始通常之發電，蓄電池30之充電也重新開始。
於本實施例中，溫度T1，T2，T3，T4，T5，T6，T7，T8， 依發電系統1之設置場所的氣候，風力發電機10之輸出做適當的設定。
於本實施例中，發電機用制動裝置係由第1制動器40，第2制動器50，第3制動器60，及第4制動器70所形成。發電機用制動裝置可具備第1制動器40，第2制動器50，第3制動器60，及第4制動器70中之任一個或者複數個之制動器皆可。
於本實施例中，第3制動器60亦可置於較第2制動器50更接近整流器20之位置。
於本實施例中，定溫器40偵測溫度之熱源可為風力發電機10之本體內部，整流器20，電阻器53、61，及二極體77中之任何一個皆可。
於本實施例中，定溫器52偵測溫度之熱源可為風力發電機10之本體表面，整流器20，電阻器61，及二極體77中之任何一個皆可。
於本實施例中，定溫器63偵測溫度之熱源可為風力發電機10之本體表面，風力發電機10之本體內部，整流器20，電阻器53，及二極體77中之任何一個皆可。
於本實施例中，定溫器80偵測溫度之熱源可為風力發電機10之本體表面，整流器20，及電阻器53、61中之任何一個皆可。
於本實施例中，定溫器52，電阻器53，及二極體77中 之任何一個皆可設置電纜26。此外，電阻器61，電纜62，及定溫器63，亦皆可設置電纜26。
於本實施例中，整流器20之輸出線24除蓄電池之外亦可連接其它負載。
於本實施例中，定溫器52，於電纜25上切斷整流器20與蓄電池30之間的連接。而定溫器52，亦可於電纜25上經常維持整流器20與蓄電池30之間的連接(參閱第2圖)。於有關的結構上，在第2制動器50稼動中，電流不能自蓄電池30通過第2電路流過。其係因二極體77防止如此之電流之故。
接著，將以使用發電系統1實施之驗證測試加以說明。但，本驗證測試所用之發電系統1僅有第2制動器50，沒有第1制動器40，第3制動器60，及第4制動器70。
發電系統1上之條件如下所列。
風力發電機10之額定輸出功率為500W。蓄電池30之電壓為24V。定溫器52之雙金屬片式之盤式定溫器。電阻器53為2 Ω之鎳鉻合金線。封入電阻器53之樹脂為不飽和聚酯纖維樹脂。此外，定溫器52之稼動溫度為70℃，定溫器52之回復溫度為50℃。電阻器53之溫度，係由定溫器12之周圍之金屬面以熱電耦測定得到之溫度。
第3、6、9圖中之圖形顯示電阻器53之溫度、風速及時間之變化。第4、7、10圖中之圖形顯示電阻器53之溫度，與風力發電機10之電流的時間之變化。
第3~11圖中之橫軸代表時間，第3~11圖中之右縱軸代表電阻器53之溫度。此外，第3、6、9圖中之左縱軸代表風速，第5、8、11圖中之左縱軸代表風力發電機10之電流。
於第3~5圖之圖形所示測定時間，係自測試開始起的120分鐘。於第6~8圖之圖形所示測定時間，係自測試開始的65分鐘起之20分鐘間。於第9~11圖之圖形所示測定時間，係自測試開始的68分鐘起之2分鐘間。
如第3~11圖所示，自測試開始到68分29秒之間，風力發電機10之輸出電壓為0.55~41.49V之範圍中做細微的變動。其間，第2制動器50為解除狀態，風力發電機10持續的進行通常的發電。
於測試開始後的68分30秒之時點時，風力發電機10流出電流自2.08A急增到89A，風力發電機10之輸出電壓從30.09V急減至0V。風力發電機10之輸出電壓成為0V狀態，為自測試開始的68分30秒至79分41秒之間持續著。亦即，測試開始後的68分30秒之時點時，第2制動器50稼動起來。並且，第2制動器50之稼動狀態持續到測試開始後的79分41秒。
於測試開始後的79分42秒之時點時，風力發電機10之輸出電壓成為1.61V。其次，自測試開始後的79分42秒至85分20秒之間，風力發電機10之輸出電壓為1.61~41.11V之範圍中做細微的變動。其間，第2制動器50成解除狀態， 風力發電機10持續的進行通常的發電。
於測試開始後的85分21秒之時點時，風力發電機10流出電流自0.86A急增到6.32A，風力發電機10之輸出電壓從27.23V急減至0V。風力發電機10之輸出電壓成為0V狀態，為自測試開始的85分21秒至94分33秒之間持續著。亦即，測試開始後的85分20秒之時點時，第2制動器50稼動起來。並且，第2制動器50之稼動狀態持續到測試開始後的94分33秒。
於測試開始後的94分34秒之時點時，風力發電機10之輸出電壓成為2.87V。其次，自測試開始後的94分34秒至101分17秒之間，風力發電機10之輸出電壓為2.87~39.24V之範圍中做細微的變動。其間，第2制動器50成解除狀態，風力發電機10持續的進行通常的發電。
於測試開始後的101分18秒之時點時，風力發電機10流出電流自2.39A急增到6.21A，風力發電機10之輸出電壓從30.08V急減至0V。風力發電機10之輸出電壓成為0V狀態，為自測試開始後的101分18秒至111分19秒之間持續著。亦即，測試開始後的101分18秒之時點時，第2制動器50稼動起來。並且，第2制動器50之稼動狀態持續到測試開始後的111分19秒。
於測試開始後的111分20秒之時點時，風力發電機10之輸出電壓成為2.71V。其次，自測試開始後的111分20秒 至115分56秒之間，風力發電機10之輸出電壓為2.71~40.39V之範圍中做細微的變動。其間，第2制動器50成解除狀態，風力發電機10持續的進行通常的發電。
於測試開始後的115分57秒之時點時，風力發電機10流出電流自0.22A急增到54A，風力發電機10之輸出電壓從25.82V急減至0V。風力發電機10之輸出電壓成為0V狀態，為自測試開始後的115分57秒至測試結束之間持續著。亦即，測試開始後的115分57秒之時點時，第2制動器50稼動起來。並且，第2制動器50之稼動狀態持續到測試結束。
此外，於制動器50開始稼動之時點時，電阻器53之溫度比70℃低。再者，於制動器50解除稼動之時點時，電阻器53之溫度比50℃低。其原因推測係定溫器12之周圍金屬面的溫度被測定為電阻器53之溫度。
如第3圖所示，於120分鐘之測試中，風速之瞬間變動幅度非常大。基於風速的電氣之制動控制情況下，電氣的制動之稼動與解除變成很頻繁。為防止相關的事態，複雜的電氣的制動控制是有其必要的。
如第5圖所示，於制動器50之稼動解除期間，風力發電機10流出電流之瞬間變動幅度非長大。基於風力發電機10流出電流之制動器之控制的情況下，電氣的制動器之稼動變成很頻繁。為防止相關的事態，複雜的電氣的制動控制是有其必要的。
如第4圖所示，於制動器50之稼動解除期間，風力發電機10輸出電壓之瞬間變動幅度非長大。基於風力發電機10輸出電壓之制動器之控制的情況下，電氣的制動器之稼動變成很頻繁。為防止相關的事態，複雜的電氣的制動控制是有其必要的。
再者，於電器的制動器有稼動狀態的期間，風力發電機10之輸出電壓為0V。因是之故，基於風力發電機10輸出電壓之制動器之控制的情況下，電氣的制動器解除的時間選擇變成不能了解。
由第3~5圖去了解，於120分鐘的測試中，電阻器53之溫度的瞬間變動幅度非常小。電阻器53之溫度，依風力發電機10之輸出成為過大狀態之一段持續期間而上升。若風力發電機10之輸出成為過大狀態只能持續僅有的期間，則電阻器53之溫度上升量就小。從而，基於電阻器53之溫度的電氣的制動器控制的情況下，可簡單的防止頻繁切換之電氣的制動器稼動與解除。
本發明在產業上利用之可行性在於，本發明之發電機用制動裝置可最佳的減少電力之消耗，其可以僅在必要時，才確實的稼動制動裝置，因而是有用的。
1‧‧‧發電系統
10‧‧‧風力發電機
11‧‧‧風力發電機之輸出線
11，12，13‧‧‧形成風力發電機輸出線之電纜
20‧‧‧整流器
21‧‧‧整流器之輸入端子
22‧‧‧整流器之高位準輸入端子
23‧‧‧整流器之低位準輸入端子
24‧‧‧整流器之輸出線
25，26‧‧‧形成整流器輸出線之電纜
30‧‧‧蓄電池
31‧‧‧蓄電池之高位準端子
32‧‧‧蓄電池之低位準端子
40‧‧‧第1制動器
41‧‧‧定溫器
50‧‧‧第2制動器
51‧‧‧電纜
52‧‧‧定溫器
53‧‧‧電阻器
60‧‧‧第3制動器
61‧‧‧電阻器
62‧‧‧電纜
63‧‧‧定溫器
70‧‧‧第4制動器
71‧‧‧電纜
72‧‧‧電纜間之連接點
73‧‧‧電阻器
74‧‧‧電壓開關
75‧‧‧電壓開關之電壓偵測元件
76‧‧‧電壓開關之開關元件
77‧‧‧二極體
78‧‧‧電纜
79‧‧‧電纜間之連接點
80‧‧‧定溫器座
第1圖顯示具備本發明之發電機用制動裝置之發電系統之電路圖。
第2圖顯示具備替代實施例之發電機用制動裝置之發電系統之電路圖。
第3圖顯示驗證測試結果之第1圖形。
第4圖顯示驗證測試結果之第2圖形。
第5圖顯示驗證測試結果之第3圖形。
第6圖顯示第3圖之一部份之擴大圖形。
第7圖顯示第4圖之一部份之擴大圖形。
第8圖顯示第5圖之一部份之擴大圖形。
第9圖顯示第6圖之一部份之擴大圖形。
第10圖顯示第7圖之一部份之擴大圖形。
第11圖顯示第8圖之一部份之擴大圖形。
1‧‧‧發電系統
10‧‧‧風力發電機
11‧‧‧風力發電機之輸出線
11，12，13‧‧‧形成風力發電機輸出線之電纜
20‧‧‧整流器
21‧‧‧整流器之輸入端子
22‧‧‧整流器之高位準輸入端子
23‧‧‧整流器之低位準輸入端子
24‧‧‧整流器之輸出線
25，26‧‧‧形成整流器輸出線之電纜
30‧‧‧蓄電池
31‧‧‧蓄電池之高位準端子
32‧‧‧蓄電池之低位準端子
40‧‧‧第1制動器
41‧‧‧定溫器
50‧‧‧第2制動器
51‧‧‧電纜
52‧‧‧定溫器
53‧‧‧電阻器
60‧‧‧第3制動器
61‧‧‧電阻器
62‧‧‧電纜
63‧‧‧定溫器
70‧‧‧第4制動器
71‧‧‧電纜
72‧‧‧電纜間之連接點
73‧‧‧電阻器
74‧‧‧電壓開關
75‧‧‧電壓開關之電壓偵測元件
76‧‧‧電壓開關之開關元件
77‧‧‧二極體
78‧‧‧電纜
79‧‧‧電纜間之連接點
80‧‧‧定溫器

Claims (7)

  1. 一種發電機用制動裝置，其用於發電系統，其具備：交流發電機；及整流器，其連接該交流發電機之輸出線；上述交流發電機之輸出線，設置感熱開關，其可切斷或連接，上述交流發電機之輸出線間的連接電路；上述感熱開關測知溫度而稼動之熱源，包括：上述交流發電機；上述整流器；發熱元件，其設置於上述交流發電機之輸出線；發熱元件，其設置於上述整流器之輸出線；及負載或蓄電池，其連接於上述整流器之輸出線；當中至少具有其中之任一。
  2. 一種發電機用制動裝置，其用於發電系統，其具備：交流發電機；及整流器，其連接該交流發電機；於上述整流器之輸出線，設置感熱開關，其可切斷或連接上述整流器之輸出線間之連接電路；上述感熱開關測知溫度而稼動之熱源，包括：上述交流發電機；上述整流器；發熱元件，其設置於上述交流發電機之輸出線； 發熱元件，其設置於上述整流器之輸出線；負載或蓄電池，其連接於上述整流器之輸出線；當中至少具有其中之任一。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的發電機用制動裝置，其中，上述電路中設置發熱元件。
  4. 如申請專利範圍第1、2項所述的發電機用制動裝置，其中，當蓄電池連接上述整流器之輸出線時；上述整流器之輸出線上設置整流元件；電流在上述整流元件之流向為：自上述整流器之高位準端子流向上述蓄電池之高位準端子，或自上述蓄電池之低位準端子流向上述整流器之低位準端子，之中的任一；上述整流元件，位於較上述電路更接近上述蓄電池之位置。
  5. 一種發電機用制動裝置，其用於發電系統，其具備：交流發電機；及整流器，其連接該交流發電機；於上述整流器之輸出線，設置發熱元件；於設置發熱元件之整流器之輸出線上，設置感熱開關，其可切斷或連接上述發熱元件之替用電路；上述感熱開關測知溫度而稼動之熱源，包括：上述交流發電機；上述整流器； 發熱元件，其設置於上述交流發電機之輸出線；發熱元件，其設置於上述整流器之輸出線；負載或蓄電池，其連接於上述整流器之輸出線；當中至少具有其中之任一。
  6. 一種發電機用制動裝置，其用於發電系統，其具備：交流發電機；及整流器，其連接該交流發電機；蓄電池連接於上述整流器之輸出線；於上述整流器之輸出線間，設置電壓開關，其具有電壓偵測元件與開關元件，該開關元件可切斷或連接上述整流器輸出線間之連接電路；於上述整流器之輸出線間，設置感熱開關，其可切斷或連接，上述蓄電池之高位準端子與低位準端子間之連接電路；於上述依感熱開關切斷或連接之上述電路上，設置上述電壓偵測元件，其為可測知上述蓄電池之電壓，且基於測知之電壓，可傳輸稼動信號給上述開關元件；上述依感熱開關切斷或連接之上述電路，位於較依上述開關元件切斷或連接之上述電路，於更接近上述蓄電池位置；於上述整流器之出力線設置整流元件；上述整流元件之電流流向，係為自上述整流器之高位準端子流向尚述蓄電池之高位準端子，或自上述蓄電池之低位準端子流向上述整流器之低位準端子，之其中任一； 上述整流元件位於較依上述開關元件切斷或連接之上述電路更接近蓄電池之位置；上述整流元件位於較依上述感熱開關元件切斷或連接之上述電路更接近蓄電池之位置；上述感熱開關測知溫度而稼動之熱源，包括：上述交流發電機；上述整流器；發熱元件，其設置於上述交流發電機之輸出線；發熱元件，其設置於上述整流器之輸出線；負載或蓄電池，其連接於上述整流器之輸出線；當中至少具有其中之任一。
  7. 如申請專利範圍第6項所述的發電機用制動裝置，其中，依開關元件切斷或連接之上述電路上，設置發熱元件；上述感熱開關測知溫度而稼動之熱源，包括：上述交流發電機；上述整流器；發熱元件，其設置於上述交流發電機之輸出線；發熱元件，其設置於上述整流器之輸出線；負載或蓄電池，其連接於上述整流器之輸出線；當中至少具有其中之任一。
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