Перспективный генератор для ветроустановки.

Введение 8
1. Анализ конструкций ветрогенераторов 12
1.1 Конструктивные особенности ветрогенераторов и область применения 12
1.1.1 Общие сведения 12
1.1.2 Ветрогенераторы с горизонтальной осью вращения 15
1.1.3 Ветрогенераторы с вертикальной осью вращения 19
2. Обзор типов электрических генераторов, используемых в ВЭУ 25
2.1. Асинхронные генераторы с короткозамкнутым ротором 25
2.2 Синхронные генераторы с электромагнитным возбуждением 26
2.3 Асинхронизированный синхронный генератор 27
2.4 Асинхронный генератор с фазным ротором (АГФР). 28
2.5 Специальные СГ: индукторные СГ, генераторы с когтеобразным ротором и некоторые другие. 29
2.6 Синхронные генераторы с магнитоэлектрическим возбуждением. 30
Выводы по разделу: 34
3. Расчет синхронного генератора 35
3.1 Исходные данные для проектирования 35
3.2 Расчет геометрии зубцовой зоны 38
3.3 Расчет ярма 40
3.4 Воздушный зазор 41
3.5 Ротор 42
3.6 Расчет магнитной цепи 43
4. Результаты моделирования 45
Список литературы 45

Весь текст будет доступен после покупки

История использования энергии ветра человеком, уходит далеко в прошлое, когда люди не знали про законы физики. В Древнем Египте использовали энергию ветра для помола муки в мельнице, в Китае откачивали воду с рисовых полей с помощью приспособлений с лопастями. Мореплаватели начали использовать парус, когда поняли, что с помощью ветра можно эффективнее управлять судном и добираться до нужного места быстрее [1].
Полезные ископаемые источников топлива – постепенно исчезают, это заставляет ученых придумывать другие способы получения энергии. Энергию ветра начали использовать более 4500 лет назад, но популярность ветряные электростанции получили не так давно [2].
Ветрогенератор (ветроэлектрическая установка или сокращенно ВЭУ) — устройство для преобразования кинетической энергии ветрового потока в механическую энергию вращения ротора с последующим её преобразованием в электрическую энергию [3].
Ветряная энергетика — это развивающаяся отрасль, которая специализируется на изучении и использовании энергии ветра в повседневной жизни. Считается одной из самых перспективных отраслей альтернативного получения энергии.
С каждым годом строительство ветряных электростанций увеличивается, большое количество стран инвестируют в разработку и исследование этого альтернативного источника энергии. Возможно, в ближайшем будущем, альтернативные экологичные источники полностью обеспечат людей энергией. [4].

Весь текст будет доступен после покупки

1. Анализ конструкций ветрогенераторов
1.1 Конструктивные особенности ветрогенераторов и область применения
1.1.1 Общие сведения
Ветрогенератор это устройство, которое путем преобразования ветрового потока вырабатывает электрическую или механическую энергию, для ее последующего использования потребителями[2].
На сегодняшний день известны два основных типа ветрогенераторов, однако их конструктивные отличия, состоят в расположения оси вращения элемента, улавливающего энергию ветра. Ветряные генераторы бывают:
с горизонтальной осью вращения (рис.1.1, а);
с вертикальной осью вращения (рис.1.1., б).


а) б)
Рисунок 1.1 – Внешний ветроустановки с горизонтальной осью вращения (а) и с вертикальной осью (б).
Принцип работы ветрогенератора – очень прост. Поток ветра оказывает давление на лопасти (позиция 12 на рис.1.2) ветрового колеса.
Ротор (позиция 1 на рис.1.2) ветрового колеса закреплен на низкоскоростном валу (позиция 2 на рис.1.2). Под воздействием ветра ветряное колесо (ротор с лопастями и низкоскоростной вал) начинает вращаться, осуществляя преобразование ветряной энергии в механическую. От низкоскоростного вала через редуктор (позиция 3 на рис.1.2) механическая мощность передается на вал (позиция 8 на рис.1.2) электрического генератора (позиция 4 на рис.1.2). При вращении ротора электрогенератора осуществляется преобразование механической энергии в электрическую.

Рисунок 1.2 – Конструктивная схема ветроустановки.
На рисунке 1.2 представлена конструктивная схема электроустановки, дающая полное представление об ее устройстве. На схеме используются следующие обозначения:
1. Ротор ветроколеса – он участвует в процессе преобразования давления ветра в механическую энергию.
2. Низкоскоростной вал, который приводится в движение ротором ветроколеса и участвует в передаче механической энергии.
3. Редуктор, для повышения частоты вращения ветроколеса (ротора).
4. Генератор, предназначен для выработки электроэнергии и имеет высокоскоростной вал.
5. Контроллер отвечает за управление всей установки. С его помощью в автоматическом режиме запускаются ветряные турбины или осуществляется их остановка.
6. Анемометр, предназначен для определения скорости ветра с последующей передачей данных к контроллеру.
7. Флюгер, определяет направление ветра и поворачивает ветроколесо в нужном направлении.
8. Высокоскоростной вал, предназначен для вращения ротора электрогенератора.
9. Гондола располагается в верхней части ветряной турбины и является несущей частью конструкции. Внутри нее находятся валы, редуктор, генератор, котроллер и тормоз.
10. Мачта, представляет собой полую конструкцию из металла или бетона, служит для размещения всех основных элементов на высоте.
11. Тормоз, предотвращает поломки установки и используется для остановки ротора в критических ситуациях (например, ураганный ветер).
12. Лопасти, являются ключевым элементом ветроустановки, предназначены для улавливания энергии ветра. Посредством лопастей осуществляют функционирование данного устройства. Поток ветра, попадает на лопасти, приводит их в движение, вращает ротор и в дальнейшем вырабатывает энергию генератором.
Несмотря на сходство, присутствуют существенные различия в характеристиках ветрогенераторов с горизонтальной и вертикальной осями вращения.
1.1.2 Ветрогенераторы с горизонтальной осью вращения
В данный момент горизонтальные ветрогенераторы имеют большую популярность. У них ось вращения ветряного колеса, лопасти которого вращаются против ветра, расположена параллельно земле. Такой вариант исполнения называется «ветряная мельница». Конструкция горизонтальных ветрогенераторов выполнена так, что передняя часть ветряного колеса, осуществляя поиск ветра, поворачивается автоматически [9]. Кроме того, угол поворота лопастей также может меняться, чтобы «поймать» даже небольшой ветер. Считается, что этот тип ветрогенераторов может использоваться для производства большого объема электроэнергии. Горизонтальные ветровые установки характеризуются высоким КПД (40-50%). Неудивительно, что эта разновидность используется для создания систем ветряных электростанций высокой мощности.
У ветрогенераторов с горизонтальной осью вращения ветроколесо выполняет с различным количеством лопастей. В зависимости от этого различают одно-, двух-, трех- и многолопастные модификации.

Весь текст будет доступен после покупки

1. Автоматизированное проектирование электрических машин. Ю.Б. Бороду-лин, В.С. Мостейкис. Г.В. Попов. В.П. Шишкин / Под ред. Ю.Б. Бородулина. М.: Высшая школа, 1989. 280 с.
2. Антонов М.В. Технология производства электрических машин. М.: Энерго-атомиздат, 1993. 592 с.
3. Гольдберг О.Д. Испытания электрических машин. М.: Высшая школа, 2000. 255 с.
4. История электротехники / Под ред. И.А. Глебова. М.: Издательство МЭИ, 1999. 524 с.
5. Кожевников В.А., Копылов И.П. Развитие теории и конструкции машин по-стоянного тока. Л.: Наука, 1985 147 с.
6. Копылов И.П. Электрические машины. М.: Высшая школа, 2000. 607 с.
7. Копылов И.П. Математическое моделирование электрических машин. М.: Высшая школа, 2001. 318 с.

Весь текст будет доступен после покупки