ВВЕДЕНИЕ 6
Глава 1 ИССЛЕДОВАНИЕ АЛЬТЕРНАТИВНЫХ ВАРИАНТОВ, КОТОРЫЕ
МОГУТ БЫТЬ ИСПОЛЬЗОВАНЫ В КАЧЕСТВЕ ВЭУ 8
Глава 2 ОПИСАНИЕ ПРИНЦИПА РАБОТЫ МАШИНЫ ДВОЙНОГО
ПИТАНИЯ (МДП) 12
Глава 3 ЭЛЕКТРОПАГНИТНЫЙ РАСЧЕТ ПО КОПЫЛОВУ 15
Глава 4 РАСЧЕТ В ПРОГРАММЕ MAXWELL ANSYS 41
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 57
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 59
Актуальность.
На сегодняшний день можно уже точно сказать, что те ресурсы, которые используются в энергетике Российской Федерации - исчерпаемые, так как главным звеном в энергетике РФ для производства электрической энергии является использование углеводородов. По самым оптимистичным подсчетам данных видов ресурсов должно хватить на 30-40 лет, но в то же время, существует гипотеза, что "нефтегазовый век" закончится уже к 2030-ому году. Неудивительно, что основным источником электрической энергии в Российской Федерации являются ТЭС. Они дают свыше 2/3 электроэнергии. Это связано с тем, что Россия обладает большими и разнообразными запасами топливных ресурсов, ТЭС можно размещать непосредственно вблизи потребителя. Тепловые станции России работают на угле, мазуте, природном газе, сланцах, торфе, используют внутреннюю энергию Земли. Поэтому очевидным плюсом альтернативной энергетики является фактически бесконечность "рабочего тела".
Наиболее существенным является тот факт, что альтернативные способы добывания электрической энергии не несут никакой экологической опасности в отличие от знакомых нам способов. Например, при переработке газо- и нефтепродуктов в электроэнергию образуется огромное количество вредных веществ, которые даже, не смотря на всевозможные фильтры, устанавливающиеся на данные предприятия, все равно загрязняют окружающую среду своими выбросами.
В настоящее время известны следующие возможные способы
альтернативных электротехнологий "добычи" энергии:
1. Использование солнечных батарей.
2. Использование органических отходов.
3. Использование энергии ветра.
Для своей дипломной работы я выбрал электротехнологию использования энергии ветра в качестве исходной для преобразования её в электрическую.
В настоящее время проблемой для ветровых установок является вырабатываемая с их помощью энергия. Из-за постоянно изменяемых направлений и скоростей ветрового потока электрические генераторы ветроэнергетических установок (ВЭУ) вращаются с различной скоростью и генерируют выходное напряжение с нестабильными величинами : напряжением, частотой, амплитудой. Использование такого вида энергии приведет к выходу из строя потребителей и к загрязнению сети.
Цель данной работы: найти наиболее выгодный с технической, экономической, технологической точек зрения агрегат, который будет надежно и качественно преобразовывать энергию ветра в электрическую.
Так как на сегодняшний день Россия использует для добычи электричества в основном исчерпаемые ресурсы и их количество в скором времени не позволит обеспечивать нужным для нашей цивилизации объемом электроэнергии, то вопрос поиска альтернативных источников встает очень остро.
Ветроэнергетика - одна из самых перспективных альтернативных отраслей вырабатывания электрической энергии.
Однако, и ветроэнергетика не обделена минусами. Один из самых главных- это невозможность "выдавать на выходе" стабильно параметризированную электрическую энергию (220 В и 50 Гц). В своей дипломной работе я нашел теоретическое решение данной проблемы в виде асинхронизированного синхронного генератора. Так же была доказана возможность практической работы исследуемой модели.
В качестве альтернатив исследуемому варианту были представлены:
• использование генератора с постоянными магнитами, который требовал наличие выпрямителей и инверторов. Данный вариант является неприемлемым из-за колоссальных материальных затрат, которые появляются с увеличением мощности установки.
• использование асинхронного генератора. Минусом является влияние на энергетическую сеть реактивной мощности, в которой асинхронный генератор нуждается для возбуждения. Отсюда идут либо большие штрафы от энергетических компаний из-за маленького Созф, либо большие затраты на конденсаторные батареи.
• использование специальных синхронных генераторов. Данный метод так же является материально затратным по сравнению с вариантом использования АСГ в качестве ВЭУ, так как необходима покупка дорогостоящих постоянных магнитов. Наряду с этим в данном варианте отсутствует возможность регулирования магнитного потока.
• использование синхронных генераторов с электромагнитным возбуждением. Недостатком является высокая стоимость; большое количество элементов в цепи, отсюда получается низкий КПД всей установки; наличие скользящего контакта; жесткая зависимость частоты ЭДС от скорости вращения, что не позволяет использовать данный вид ВЭУ для прямого включения в сеть в зонах с нестабильным ветровым потоком без применения ПЧ.
Тем самым был выявлен оптимальный вариант в качестве силовой установки для ВЭУ - асинхронизированный синхронный генератор. Был проведен расчет всех параметрических данных испытуемого образца. Используя программу Maxwell Ansys было получено подтверждение работоспособности данного генератора, что было доказано графиками и таблицами данных. Конструкция данного генератора была представлена на рисунках выше.
