Експериментальна оцінка корекції потужності генератора автономної вітроелектроустановки
DOI:
https://doi.org/10.15588/1607-6761-202-1-1Ключові слова:
експериментальне дослідження, магнітоелектричний генератор, автономна вітроелектроус-тановка, корекція вихідної потужності, межі регулюванняАнотація
Мета роботи. Провести оцінку ефективності регулювання вихідної активної потужності магнітоелектричного генератора у складі автономної вітроелектроустановки.
Методи дослідження. Аналіз існуючих методів корегування вихідних параметрів генераторів. Методи експериментального дослідження електрогенераторів. Чисельні методи обробки отриманих результатів.
Отримані результати. Розроблено експериментальний стенд для дослідження параметрів та характеристик автономного магнітоелектричного генератора у складі вітроелектроустановки з метою оцінки ефективності корекції вихідної потужності генератора. Проведено експериментальні дослідження магнітоелектричного генератора в режимі холостого ходу для двох випадків: характеристика холостого ходу при підмагнічуванні із застосуванням сторонньої ємності; характеристика холостого ходу при підмагнічуванні додатковою обмоткою (при подачі постійного струму. В даному досліді вихідна напруга збільшується від 26% (при швидкості обертання 200 об/хв) до 47 % (при швидкості обертання 780 об/хв). Дослідження показали що використання методу корекції вихідної потужності шляхом приєднання додаткової ємності до обмотки якоря генератора є менш ефективним методом регулювання потужності ніж використання підмагнічування додатковою обмоткою. Проведено серію експериментальних досліджень генератора у складі автономної вітроустановки за різного значення активного навантаження та за різних методів корекції вихідної потужності. При цьому проведено наступні дослідження: дослідження ефективності використання обмотки підмагнічування при постійному активному навантаженні та за різної швидкості обертання (різної швидкості вітру);дослідження ефективності використання обмотки підмагнічування при підтримці постійної напруги на затискачах генератора 14,4 В. Глибина регулювання вихідної потужності залежить від швидкості обертання ротора вітроустановки і за результатами експериментальних досліджень, для навантаження І=0,8 А становить: 1,4% при 350 об/хв; 12,5% при 550 об/хв; 15,3% при 650 об/хв; 22,12% при 750 об/хв. Більш ефективним методом є використання додаткової підмагнічувальної обмотки. Проведено порівняльний аналіз вихідних параметрів магнітоелектричного електрогенератора отриманих шляхом експериментальних досліджень та імітаційного чисельного моделювання. Порівняння результатів моделювання з результатами експериментальних досліджень показують сходимість отриманих результатів в межах 7-10%, що підтверджує адекватність розроблених моделей та достовірність отриманих результатів.
Наукова новизна. Шляхом експериментальних досліджень магнітоелектричного генератора встановлено межі корекції вихідної потужності генератора у складі автономної вітроелектроустановки.
Практична цінність. Розроблено експериментальний стенд для дослідження магнітоелектричного генератора з осевим магнітним потоком для імітації його роботи у складі автономної вітроелектроустановки.
Посилання
Holovko, V.M., Kovalenko, I.Ia., Monakhov, E.A., Ponomarov, O.I. (2018). Porivniannia tradytsiinoho he-neratora iz postiinymy mahnitamy z tortsevym he-neratorom iz dvukhstoronnoiu aktyvnoiu poverkh-neiu dlia vitroustanovok, Vidnovliuvana enerhety-ka, Kyiv, No 2(53), S. 30-38.
Holovko, V.M., Kovalenko, M.A., Kovalenko, I.Ia., Halasun, I. R. (2020). Matematychne modeliuvannia av-tonomnoi vitroustanovky z synkhronnym henerato-rom mahnitoelektrychnoho typu. Vidnovliuvana enerhetyka, Kyiv. No 4(63), s.50-58.
Kovalenko, I.Ia. (2021). Robota synkhronnoho heneratora z postiinymy mahnitamy pry pidmahnichuvanni storonnoiu yemnistiu. Vidnovliuvana enerhetyka, Kyiv. No 1(64), s.50-58.
Ribeiro, F. O., João, A. (2018). Vasconcelos Robust Design of an Axial-Flux Permanent Magnet Synchronous Generator Based on Many-Objective Optimization Approach. IEEE Transactions on Magnetics. No 54, 12-22.
Nedjar, B.; Hlioui, S.; Amara, Y.; Vido, L.; Gabsi, M.; Lécrivain, M. (2011). A new parallel double excitation synchronous machine. IEEE Trans. Magn. 47, 2252–2260.
Hua, H., Zhu, Z.Q., Zhan, H. (2016). Novel Consequent-Pole Hybrid Excited Machine with Separated Excitation Stator. IEEE Trans. Ind. Electron. 63, 4718–4728.
Wardach, M., Paplicki, P,. Palka, R. (2018). Hybrid Excited Machine with Flux Barriers and Magnetic Bridges, Energies 11, 676.
Asfirane, S., Hlioui, S., Amara, Y., Gabsi, M. (2019). Study of a Hybrid Excitation Synchronous Machine: Modeling and Experimental Validation. Math. Comput. Appl. 24, 34.
Chumack, V., Tsyvinskyi, S., Kovalenko, M., Ponomarev A. (2020). Ihor Tkachuk Mathemathical modeling of a Synchronous generat. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies or with combined excitation, 1 (5 (103)), 30-36. doi 10.15587 / 1729-4061.2020.193495.
Wang, W., H. Mi, Longbo M. (2018). Studyand Optimal Design of a Direct-Driven Stator Coreless Axial Flux Permanent Magnet Synchronous Generator with Improved Dynamic Performance. Energies, No. 11, p. 3162. https://doi.org/10.3390/en11113162.
Radwan-Pragłowska, N., Wegiel, T., Borkowski, D. (2020). Modeling of Axial Flux Permanent Magnet Generators. Energies, No. 13 (21), p. 5741. https://doi.org/10.3390/en13215741.
Eldoromi, M. (2017). Improved design of axial flux permanent magnet generator for small-scale wind turbine / Mojtaba Eldoromi, Sajjad Tohidi, Mohammad Reza Feyzi//Turkish Journal of Electrical Engineering & Computer Sciences, No. 26, pp. 3084-3099. https://journals.tubitak.gov.tr/elektrik/issues/elk-18-26-6/elk-26-6-25-1711-402.pdf
Marek Goł, Ebiowski, Andrzej Smoleń, Lesław Gołebiowski, Damian Mazur. Functional simulation model of the axial flux permanent magnet generator. Archives of Electrical Engineering. 2018. Vol. 67(4). Rp. 857-868. https://dx.doi.org/10.24425/aee.2018.124745.
Mojtaba Eldoromi, Sajjad Tohidi, Mohammad Reza Feyzi, (2017). Improved design of axial flux permanent magnet generator for small-scale wind turbine. Turkish Journal of Electrical Engineering & Computer Sciences. No. 26. Pp. 3084-3099. https://doi.org/10.3906/elk-1711-402.
Zhaoqiang Zhang, Robert Nilssen, S. M. Muyeen, Arne Nysveen, Ahmed Al-Durra. (2017) Design Optimization of ironless multi-stage axial-flux permanent magnet generators for offshore wind turbines. Engineering Optimization. Vol. 49. 815-827. ttps://doi.org/10.1080/0305215X.2016.1208191.
Permynov, Yu.N., Kokhanevych, V.P., Zynchenko, T.V. (2016). Alhorytm rascheta synkhronnыkh heneratorov tor-tsevoi konstruktsyy s dvumia mahnytnыmy systema-my, raspolozhennыmy po tortsam statora, dlia vetroэnerhetycheskykh ustanovok. Vidnovliuvana enerhetyka. No 2. S. 45-
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2022 М. А. Коваленко, И.Я. Коваленко, В.М. Головко, В.В. Чумак , В.А. Святненко
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Положення про авторські права Creative Commons
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи.
