ВВЕДЕНИЕ 4
1. АНАЛИТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 6
1.1. Анализ режимов работы электроустановок на основе ВИЭ 6
1.1.1 Режимы работы электроустановок на миниГЭС 6
1.2. Режимы работы маломощных ветроустановок 26
2. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 32
2.1. Устройство ветроэлектрической установки 32
2.2 Исследование генераторов, используемых для маломощных ВЭУ 38
2.3 ВЭУ на базе асинхронного генератора с КЗ ротором 41
2.4. ВЭУ на базе асинхронного генератора с фазным ротором 42
2.5. ВЭУ с синхронным генератором 43
2.6. ВЭУ на базе СГ с возбуждением от постоянных магнитов 45
2.7. ВЭУ на базе синхронного генератора прямого привода с электромагнитным
или магнитоэлектрическим возбуждением 46
3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 49
3.1 Разработка математической модели ВЭУ 49
3.2 Разработка генератора с постоянными магнитами на базе
синхронного генератора 55
3.2.1 Выбор базового статора 56
3.2.2 Выбор типа обмотки и расчёт зубцовой зоны статора 57
3.2.3 Размеры пазов статора 57
3.2.4 Выбор воздушного зазора 57
3.2.5 Расчет магнитной цепи 58
3.2.6 Определение МДС реакции якоря 59
3.2.7 Расчёт МДС обмотки возбуждения при нагрузке 59
3.2.8 Расчёт массы активных материалов 60
3.3 Согласование работы генератора с нагрузкой 60
3.4 Регулирование выходной мощности ветроэлектрической установки 62
3.5 Разработка модели генератора с постоянными магнитами 69
3.9 Расчет магнитной цепи 72
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 76
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
Актуальность темы исследования. В нынешнее время в современной энергетике преобладают возобновляемые источники энергии (ВИЭ), к которым относится и энергия ветра.
Перспективы развития ветроэнергетики обусловлены высоким потенциалом ветровой энергии, согласно которой намечены мероприятия по проработке вопроса развития ветроэнергетики в регионах, обладающим значительным потенциалом ветровой энергии. На данный момент по использованию энергии ветра ведутся исследования преимущественно на территориях с хорошими ветровыми условиями. Разработка и создание ветроэлектрических установок (ВЭУ) для большей части территории России актуальная задача.
Генераторы имеют хорошие регулировочные свойства, однако применение их в ВЭУ является неэкономичным из-за большой стоимости и низкой надежности, обусловленной наличием щёточно - коллекторного узла. Генератор должен обладать высокой надёжностью, хорошими массогабаритными показателями, минимальной стоимостью, безотказным самовозбуждением и т.д. С точки зрения обеспечения хороших энергетических параметров, наиболее эффективной электрической машиной, для малых ветроустановок, является генератор на постоянных магнитах кольцевого типа.
Цель работы заключается в создании устройства и методики расчета генератора с постоянными магнитами кольцевого типа.
Задачи магистерской диссертации:
1. Провести анализ режимов работы малых электростанций на основе ВИЭ.
2. Проанализировать виды возобновляемой энергии и их доступность.
3. Определить энергетические характеристики возобновляемых источников энергии использующих генераторы с постоянными магнитами.
4. Провести анализ методики расчета генератора и её адаптация к расчету генератора на постоянных магнитах.
Научная новизна магистерской диссертации заключается в следующем:
1. Разработаны методы оценки использования ВИЭ в системе энергоснабжения потребителей.
2. Разработана методика расчета генератора с постоянными магнитами.
3. Разработана модель ротора с постоянными магнитами кольцевого типа.
Практическая значимость магистерской диссертации состоит в разработке генератора с постоянными магнитами для нужд ветроэнергоустановок.
Степень достоверности научных положений подтверждается корректным применением известных теорий и методов, применением сертифицированных методик, пакетов программ, изделий и материалов.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на семинарах кафедры «Электроэнергетика и электротехника».
Структура и объем работы. Магистерская диссертация состоит из введения, трех глав, заключения и списка использованной литературы. Работа изложена на 81 страницах машинописного текста, содержит 9 рисунков и список литературы из 45 источников отечественных и зарубежных авторов.
В данной магистерской диссертации проведен анализ режимов работы миниэлектроустановок на мини ГЭС и ВЭС. На основе анализа существующих конструкций генераторов, используемых в малых ВЭУ, был обоснован выбор генератора с постоянными магнитами. Разработана оптимальная методика расчета для генератора.
Проведен анализ влияния геометрических размеров на энергетические показатели генератора. Например, при увеличение числа пазов на полюс, уменьшается коэффициент рассеяния полюса, что является эффективным показателем для генераторов применяемых на ВЭУ.
Проведены экспериментальные исследования с применением программного обеспечения Elcut, с помощью которого была сделана модель активной части генератора. Исследован характер распределения магнитного поля в активной части генератора, для определения величины коэффициента рассеяния полюса.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
