Повышение эффективности модульных магнитокоммутируемых генераторов ветроэнергетических установок

Николай Михайлович Шайтор

doi:10.22213/2410-9304-2024-1-111-117

Авторы

Н. М. Шайтор Севастопольский государственный университет

DOI:

https://doi.org/10.22213/2410-9304-2024-1-111-117

Ключевые слова:

система возбуждения, ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ОБМОТКИ, магнитная коммутация, индукторный генератор

Аннотация

Вследствие простоты конструкции и высокой надежности модульные индукторные генераторы имеют хорошие перспективы для применения в аэродинамических энергетических установках возобновляемой энергетики и могут составить альтернативу синхронным и асинхронным электрическим машинам, которые используются в настоящее время. Целью исследования является повышение эффективности преобразования энергии путем решения задач установления причинно-следственных связей и оптимальных соотношений между магнитным потоком, ЭДС, геометрией электрических и магнитных цепей, структурным расположением электрических обмоток и схемными решениями системы автоматического электромагнитного возбуждения генераторов нового типа. Рассмотрены актуальные вопросы эффективного использования возбуждающего магнитного потока для регулирования напряжения в системах электроснабжения, получающих питание от энергетических установок, главные генераторы которых содержат распределенную магнитную систему при сосредоточенных электрических обмотках. Оптимальные структурные композиции и геометрия соотношений электрических и магнитных контуров определяются из основного расчетного уравнения машины, полученного по условию максимального магнитного потока. Установлены причины наведения переменных ЭДС в обмотках возбуждения постоянного тока, которые препятствуют эффективному намагничиванию машины. Предложена локация электрических обмоток, позволяющая ослабить или полностью компенсировать пульсации магнитного потока, сцепленного с возбуждающими контурами. Установлено, что для устранения паразитных ЭДС в возбуждающих обмотках необходимо применять двухконтурные схемы поочередной коммутации магнитного потока в контурах, при последовательном включении секций обмоток возбуждающих контуров. Для полного исключения этих ЭДС двухконтурные схемы коммутации магнитного потока целесообразно выполнять с общей возбуждающей обмоткой. Рассмотрены способы и особенности схемной реализации условий электромагнитного возбуждения и поддержания постоянства напряжения на выходе генераторов нового типа. Для стабилизации ЭДС рекомендуется применять систему АРВ по отклонению мгновенного значения от опорного напряжения применением высокочастотного возбуждающего генератора.

Биография автора

Н. М. Шайтор, Севастопольский государственный университет

кандидат технических наук, доцент

Библиографические ссылки

Системы стабилизации выходного напряжения синхронных генераторов / Е. А. Бирюкова, М. А. Подгузова, Д. А. Шевцов, Д. М. Шишов, Р. И. Ильясов // Практическая силовая электроника. 2022. № 2 (86). С. 26-31.

Золотов И. И., Шевцов А. А. Принцип и режимы работы динамического стабилизатора напряжения автономных генераторов // Электротехника. 2021. № 10. С. 65-67.

Мыцык Г. С., Маслов А. Е. О современных средствах стабилизации напряжения генераторов с магнитоэлектрическим возбуждением // Новое в российской электроэнергетике. 2020. № 3. С. 6-14.

Системы автоматического регулирования возбуждения синхронных генераторов автономных источников электроэнергии с внешней форсировкой / В. Г. Сугаков, О. С. Хватов, А. А. Тощев, Л. В. Зобов // Интеллектуальная электротехника. 2023. № 1 (21). С. 51-61. DOI: 10.46960/2658-6754_2023_1_51.

Зубков Ю. В., Иванников Ю. Н., Макаричев Ю. А. Повышение качества выходного напряжения в многополюсных генераторах ВЭУ // Электроэнергия. Передача и распределение. 2023. № 3 (78). С. 108-112.

Система автоматического регулирования напряжения синхронного генератора с постоянными магнитами на основе активного выпрямителя напряжения / Н. Ю. Шевырева, Ю. Т. Портной, Ю. В. Шевырев, Д. Э. Доброхотов // Вопросы электромеханики. Труды ВНИИЭМ. 2021. Т. 181, № 2. С. 10-17.

Горожанкин А. Н., Коржов А. В. Особенности синтеза синхронных реактивных и индукторных электрических машин // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Энергетика. 2022. Т. 22, № 2. С. 81-91. DOI: 10.14529/power220208.

Красовский А. Б., Восторгина Е. С. Особенности режима ослабления поля в вентильно-индукторной электрической машине // Электричество. 2022. № 12. С. 36-47. DOI: 10.24160/0013-5380-2022-12-36-47.

Воронин С. Г., Чернышев А. Д. Модель вентильного индукторного генератора с конденсаторным возбуждением // Электротехнические системы и комплексы. 2020. № 1 (46). С. 4-12. DOI: 10.18503/2311-8318-2020-1(46)-4-12.

Татевосян А. А. Исследование влияния конструктивных параметров тихоходных синхронных генераторов с постоянными магнитами в составе электротехнических комплексов на их энергетические характеристики // Электротехнические и информационные комплексы и системы. 2019. Т. 15, № 2. С. 15-25.

Зубков Ю. В., Владимиров Д. А. Проектирование генератора с магнитоэлектрическим возбуждением электростанции собственных нужд // Электричество. 2020. № 6. С. 24-30. DOI: 10.24160/0013-5380-2020-6-24-30.

Штепа Е. П. Ветроэлектростанция с биротативным синхронным генератором // Актуальные научные исследования в современном мире. 2021. № 1-1 (69). С. 253-259.

Татевосян А. А. Оптимизация тихоходного синхронного генератора модульного типа и принцип реализации системы управления напряжением генератора на основе нейронной сети // Электричество. 2021. № 7. С. 61-70. DOI: 10.24160/0013-5380-2021-7-61-70.

Бычков Е. В., Титов В. Г., Васенин А. Б. Анализ функциональных возможностей ветроэнергетических установок при обслуживании трассовых объектов // Автоматизация и IT в энергетике. 2020. № 3 (128). С. 42-48.

Костин А. А., Куличенко А. В. Мобильная ветроэнергетическая установка с вертикальной осью вращения // Научный аспект. 2020. Т. 6, № 3. С. 779-782.

Мелехин А. А. Многокритериальная оптимизация параметров ветроэнергетической установки // Естественные и технические науки. 2020. № 1 (139). С. 176-178.

Самарская Н. С., Парамонова О. Н., Борисова Ю. С. Жизненный цикл ветроэнергетической установки // Инженерно-строительный вестник Прикаспия. 2021. № 3 (37). С. 41-44. DOI: 10.52684/2312-3702-2021-37-3-41-44.

Рахимов Ф. М. Влияние соотношения сторон турбины вертикально-осевой ветроэнергетической установки на его производительность // Политехнический вестник. Серия: Инженерные исследования. 2022. № 2 (58). С. 21-30.

Шпенст В. А., Ермолович В. С. Анализ факторов, снижающих энергоэффективность работы ветроэнергетических станций // Электроэнергия. Передача и распределение. 2023. № 4 (79). С. 34-38.