ВВЕДЕНИЕ 3
1. АНАЛИТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 6
1.1. История развития ВЭУ 6
1.2 Характеристика существующих ветроэнергоустановок 8
1.3. Устройство ветроэлектрической установки 11
1.4 Выбор типа ветроустановки 13
2. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 21
2.1 Преобразование энергии ветра в электрическую 21
2.2 Разработка энергонезависимого рекламного щита на базе ВЭУ модульной конструкции 25
2.3 Мощностные характеристики ветроустановки модульной конструкции 29
2.4. Определение максимальной мощности лопатки ветродвигателя 32
2.5. Методы выбора оптимальных параметров ВЭУРС 35
2.6 Экспериментальный ВД с изменяющимися направляющими
статора 36
2.7 Стабилизация работы ветроустановки в режиме максимальной
снимаемой мощности 38
3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 44
3.1 Разработка математической модели модульной ветроэнергоустановки применительно к рекламному щиту 44
3.2 Результаты моделирования электрогенераторного режима ВЭУ 50
3.3 Расчет эффективности работы энергонезависимых рекламных
щитов 53
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 57
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 58
Актуальность темы исследования. В настоящее время практически никто не может представить рекламные щиты в современном городском пейзаже со статически фиксированной информацией, с динамическим экраном, со светодиодными прожекторами. В дневное время вся информация рекламных щитов доступна людям, однако с наступлением темноты эта информация теряет свою доступность. Конечно, очень многие рекламные щиты освещаются и в темное время суток, если эти планшеты находятся недалеко от источника электрической энергии. Случаются ситуации, когда рекламный щит находится на очень удачном месте для передачи информации, например привокзальная территория, многолюдные крупные остановки общественного транспорта, большие проспекты, междугородние и международные трассы и т.д. Многие из этих щитов, если не обеспечены электропитанием, с наступлением темноты практически исчезают.
По нашему мнению во многих случаях достаточно укомплектовать эти рекламные щиты возобновляемыми источниками электроэнергии. Для этой цели наиболее подходят роторные ветроэнергопреобразователи. Такая комплектация может вполне сочетаться в городском или ином облике, даже с точки зрения экологической чистоты, бесшумности и безопасности.
Цель работы заключается в создании экономически целесообразной системы электроснабжения потребителей.
Задачи магистерской диссертации:
1. Провести анализ состояния систем электроснабжения альтернативных источников энергии и теоретически обосновать их эффективность.
2. Проанализировать виды возобновляемой энергии и их доступность.
3. Определить энергетические характеристики возобновляемых источников энергии.
4. Обосновать оптимальные параметры и условия эффективного энергообеспечения потребителей от ВИЭ.
5. Разработать рекомендации по электроснабжению рекламных щитов.
Научная новизна магистерской диссертации заключается в следующем:
1. Разработаны методы оценки использования ВИЭ в системе энергоснабжения потребителей.
2. Теоретически обоснована эффективность сочетания традиционных и возобновляемых источников энергии.
3. Предложен вариант использования ветроэнергоустановки в качестве вспомогательного источника для рекламного щита.
4. Экспериментально определены оптимальные параметры конструкции роторных ветроэнергоустановок.
5. Исследованы показатели энергообеспечения потребителей от ветроэнергоустановки.
Практическая значимость магистерской диссертации состоит в разработке алгоритма оптимизации размещения ветроэнергоустановки на рекламных щитах.
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», а также на следующих конференциях: Международная научно-практическая конференция «Современный взгляд на будущее науки» (г. Пермь, 2016 г.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 2 печатные работы (1 статья в ведущем рецензируемом журнале, рекомендованном ВАК; 1 работа в материалах конференций).
Структура и объем работы. Магистерская диссертация состоит из введения, трех глав, заключения и списка использованной литературы. Работа изложена на 61 странице машинописного текста, содержит 11 рисунков и список литературы из 50 источников отечественных и зарубежных авторов.
В магистерской диссертации содержится решение актуальной задачи установки возобновляемого источника энергии роторного типа модульной конструкции для рекламных щитов.
Основные результаты выполненного исследования заключаются в следующем:
1. Обоснована конструкция ветроэнергетической установки для рекламных щитов.
2. Разработана электрическая схема стабилизации ВЭУ.
3. Разработана математическая модель ветроэнергоустановки роторного типа модульной конструкции.
4. Проведено моделирование электрогенераторного режима ВЭУ.
5. Рассчитана эффективность работы энергонезависимых рекламных щитов.
1. Абдрахманов Р.С., Переведенцев Ю. П. Возобновляе-мые источники энергии. -Казань.: КГУ. 1992. - С.5-101.
2. Абрамович Г.Н. Прикладная газовая динамика. -М.: 1976.- 888 с.
3. Автономная энергетика сегодня и завтра: Материалы
международного симпозиума СПб.: ЦАЭС. 1998.
4. Андрианов В.Н., Быстрицкий Д. Н. и др. Ветроэлектрические станции. - М -Л.: 1960. 320 с.
5. Анхимюк В.Л. Теория автоматического управления. - Минск: Вышэйшая школа, 1979. - 351 с.
6. Афанасьев А.А., Нестерин В.А. и др. Безредукторные
ветроэнергетические установки с магнитоэлектрическими
электрогенераторами // Материалы 1 Международной научно¬практической конференции “Эффективные энергетические системы и новые технологии”. - Казань: 2001. - С.541-545.
7. Байрамов Ф.Д., Галимов Н.С., Марданшин Р.Г. Автоматическое торможение ротора ветроэнергоустановки при предельной (ураганной) скорости ветра. // Проектирование и исследование технических систем: Межвузовский научный сборник. - Наб. Челны: КамПИ, 2002. -С. 112-115.
8. Байрамов Ф.Д., Галимов Н.С. Выбор параметров мани-пулятора из условия обеспечения заданных требований // Тезисы докладов 6-ой научно-технической конференции КамАЗ-КамПИ. - Наб. Челны: КамПИ, 1988. - С.126.
9. Байрамов Ф.Д. Галимов Н.С. О ветроустановках // Материалы Международной научно-технической конференции “Механика машиностроения”. - Наб. Челны: КамПИ, 1999. - С.62-63.
10. Байрамов Ф.Д. Галимов Н.С., Ибрагимов Р.Ф. Устойчивость гибридных систем // Материалы международного симпозиума “Композиты и глубокая переработка природных ресурсов”. - Наб. Челны: КамПИ, 1999. - С.22.
11. Байрамов Ф.Д. Устойчивость и оптимальная стабилизация систем с распределенными параметрами. - М.: Машиностроение, 1995. - 156 с.
12. Байрамов Ф.Д., Галимов Н.С. Автоматическое поддержание максимальной мощности ВЭУ // Онлайновый журнал. Камский государственный политехнический институт. - Наб. Челны: 2002. № 9.
13. Байрамов Ф.Д., Галимов Н.С. Ветроэнергетическая установка роторного типа // Материалы 1 Международной научно-практической конференции “Эффективные энергетические системы и новые технологии”. - Казань.: 2001. -С.527-528.
14. Байрамов Ф.Д., Галимов Н.С. О ветроэнергетике // Материалы симпозиума “Проблемы выживания и эколо-гические механизмы хозяйствования в регионе Прикамья”. - Наб. Челны: КамПИ, 2001. - С.73¬76.
15. Байрамов Ф.Д., Галимов Н.С. Определение максимальной мощности ветроустановки. // Проектирование и исследование технических систем: Межвузовский научный сборник. - Наб. Челны: КамПИ. 2002. - С.115-117.
16. Байрамов Ф.Д., Галимов Н.С., Великанов С.А. О преобразовании энергии ветра в электрическую. // Автоматизация и информационные технологии: Тезисы докладов. - Наб. Челны: 2002. - С.59-60.
17. Байрамов Ф.Д., Галимов Н.С., Великанов С.А. О преобразовании энергии ветра в электрическую // Онлайновый журнал. Камский государственный политехнический институт. - Наб. Челны: 2002. № 9.
18. Байрамов Ф.Д., Галимов Н.С., Великанов С.А. Стабилизация работы ветроустановки в режиме максимальной снимаемой мощности // Проектирование и исследование технических систем: Межвузовский научный сборник. - Наб. Челны: Изд-во КамПИ, 2002. - С.118-121.
19. Байрамов Ф.Д., Галимов Н.С., Марданшин Р.Г. Об устойчивости и оптимальном управлении в системах с распределенными параметрами. // Автоматизация и информационные технологии: Тезисы докладов. - Наб. Челны: Изд-во КамПИ, 2002. - С.58-59.
20. Байрамов Ф.Д., Галимов Н.С., Марданшин Р.Г. Урав-нения динамики и устойчивость номинального режима работы ветроэнергоустановки (ВЭУ) // Онлайновый журнал. Камский государственный политехнический институт. -Наб. Челны.: 2002. № 9.
21. Баклушин П.Г., Вашкевич К.П., Самсонов В.В. Экспе-риментальное исследование аэродинамических характеристик ортогональных крыльчатых ветроколес // Сборник научных трудов Гидропроекта. Выпуск №129: Ветроэнергетические станции. - М.: 1988. - С.98-105.
22. Бальян Р.Х., Сиверс М.А. Тиристорные электроэлектрогенераторы и инверторы. -Л.: Энергоиздат, 1982. - 224 с.
23. Башта Т.М., Руднев С.С. и др. Гидравлика, гидромашины и гидротурбины. -М.: Машиностроение, 1982. - 424с.
24. Безруких П.П. Ветроэнергетика Европы - аргумент для России // Деловой мир. - М.: 1996. 21 мая. С.5.
25. Безруких П.П., Безруких П.П. Состояние и тенденции развития ветроэнергетики мира // Электрические станции. 1998. №10. С.58-61.
26. Безруких П.П., Безруких П.П. Что может дать энергия ветра? // Энергия: экономика, техника, экология. 2000. №1, №2.
27. Богословский В.Н. Щеглов В.П. Разумов Н.Н. Отопление и вентиляция. - М.: Стройиздат, 1980. - 296 с.
28. Бойчук Л.М. Метод структурного синтеза нелинейных систем автоматического управления. - Киев: Энергия, 1971. - 113 с.
29. Бойчук Л.М. Оптимальные системы автоматического регулирования. - Киев: 1965. - 82 с.
30. Более чем достаточно // Под ред. Р. Кларка. -М.: Энергоатомиздат, 1984.
31. Брагинский В.Б. Манукин А.Б. Измерение малых сил в физических экспериментах. - М.: Наука, 1974. - 152 с.
32. Бут Д.А. Бесконтактные электрические машины. - М.: Высшая школа, 1990. - C.285-320.
33. Васильев А.С. Основы метрологии и технические измерения. -М.: Машиностроение, 1988. - 240 с.
34. Васильевская А.Г. Запрягая ветер // Инженер. 2002. №1. С.11.
35. Ветроэнергетика / Под ред. Де Рензо; перевод с английского В.В. Зубарева и М.О. Франкфурта. - М.: Энергоатомиздат, 1982. - 271 с.
36. Вибрации в технике: В 6 т. Защита от вибрации и ударов. Т. 6. / Под ред. Фролова К.В. -М.: Машиностроение, 1981. - С.257-266.
37. Воронов А.А. Теория автоматического управления. - М.: Высшая школа, 1986. - 368 с.
38. Галимов Н.С. Автоматизированный электропривод сверлильного станка // Тезисы докладов 5-ой республиканской научно-технической конференции КамАЗ-КамПИ. - Наб. Челны: КамПИ, 1986. - С.161-162.
39. Галимов Н.С. Информационные устройства автоматики: Монография. - Наб. Челны: КамПИ, 2002. - 215 с.
40. Галимов Н.С. Конструирование манипулятора, работающего в сферической системе координат // Тезисы докладов 6-ой научно¬технической конференции КамАЗ-КамПИ. - Наб. Челны: КамПИ, 1988. - С.125.
41. Галимов Н.С. Опыт создания РТК на базе МП-9С. Деп. В
ВНИИТЭМР. №307. - М.: 1986.
42. Галимов Н.С. Реализация заданных движений роботов первого
поколения // Тезисы докладов 5-ой республиканской научно-технической конференции КамАЗ-КамПИ. - Наб. Челны: КамПИ, 1986. - С.159-160.
43. Гарцман Л.Б. Принципы расчета предельных значений энергетических параметров структуры ветра // Сб.: “Исследование характеристик режима возобновляющихся источников энергии - воды, ветра и солнца”. - Ташкент: Изд. АН Уз. ССР, 1963. - С.
44. Гидон Л.М. Машинист компрессорных установок: Справочник. - М.: Машиностроение, 1992. - 192 с.
45. Гидроэлектрические станции / Под ред. Ф.Ф. Губина и Г.И. Кривченко. - М.: Энергия, 1980. - 367 с.
46. Горбачев Г.Н. Чаплыгин Е.Е. Промышленная электроника. - М.: Энергоатомиздат, 1988. - 320 с.
47. Гулиа Н.В. Инерция. - М.: Наука, 1982. - 150 с.
48. Данилевич Я.Б., Коваленко А.Н., Шилин В.Л. Автономные системы электро- и теплоснабжения с буферным накопителем энергии // Известия Академии наук. №1. 2002. С.69-78.
49. Мухтарулин С.Н. Разработка роторной ветроэнергоустановки с концентратором / Галимов Н.С., Мухтарулин С.Н., Насибуллин Р.Т., Саримов Л.Р. // Научно-технический вестник Поволжья №6, 2016, Казань, С. 53-55.
50. Мухтарулин С.Н. Возможности ветроэнергоустановки модульной конструкции / Галимов Н.С., Мухтарулин С.Н., Саримов Л.Р.// Современный взгляд на будущее науки: сборник статей Международной научно-практической конференции. Пермь: Аэтерна, 2016. - С. 71-72