Повышение эффективности модульных магнитокоммутируемых генераторов ветроэнергетических установок

N M Shaitor

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

Authors

N. M. Shaitor Sevastopol State University

DOI:

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

Keywords:

excitation system, electrical windings, Magnetic switching, inductor generator

Abstract

Modular inductor generators, due to their simplicity of design and high reliability,have good prospects for use in aerodynamic power plants of renewable energy, and can become an alternative to synchronous and asynchronous electrical machines that are currently in use. The purpose of the study is to increase the energy conversion efficiency by solving the problems of establishing cause-and-effect relationships and optimal relationships between magnetic flux, EMF, geometry of electrical and magnetic circuits, structural arrangement of electrical windings, and circuit solutions for automatic electromagnetic excitation systems of new type generators. The current issues of exciting magnetic flux effective application for voltage regulation in power supply system’s receiving power from power plants, whichmain generators contain a distributed magnetic system with concentrated electric windings, are considered. The optimal structural compositions and geometry of the relationships between the electrical and magnetic circuits are determined from the basic design equation of the machine, obtained according to the condition of maximum magnetic flux. The reasons for the induction of variable EMF in the DC excitation windings, preventing the effective magnetization of the machine, have been established. The location of electrical windings which makes it possible to weaken or completely compensate for the pulsations of the magnetic flux coupled to the exciting circuitsis proposed. It has been established that in order to eliminate parasitic EMF in the exciting windings, it is necessary to use double-circuit schemes for alternating switching of the magnetic flux in the circuits, with windingsections of the exciting circuits being connected in series. To stabilize the EMF, it is recommended to use an ARV system based on the deviation of the instantaneous value from the reference voltage, using a high-frequency exciting generator.

Author Biography

N. M. Shaitor, Sevastopol State University

PhD in Engineering, Associate Professor

References

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.