Петько Виктор Гаврилович - доктор технических наук, профессор, кафедра «Электротехнологии и электрооборудование».
Д. 18, ул. Челюскинцев, Оренбург, 460014
Viktor G. Petko - DSc in Engineering, professor, the Department of Electrical Technologies and Equipment.
18, Chelyuskintsev St., Orenburg, 460014
Рахимжанова Ильмира Агзамовна - доктор сельскохозяйственных наук, профессор, зав. кафедрой «Электротехнологии и электрооборудование».
Д. 18, ул. Челюскинцев, Оренбург, 460014
Ilmira A. Rakhimzhanova - DSc in Agricultural Science, professor, Head of the Department of Electrical Technologies and Equipment.
18, Chelyuskintsev St., Orenburg, 460014
Ушаков Юрий Андреевич - доктор техн. наук, профессор, зав. кафедрой «Физика и математика».
Д. 18, ул. Челюскинцев, Оренбург, 460014
Yuriy A. Ushakov - DSc in Engineering, professor.
18, Chelyuskintsev St., Orenburg, 460014
Фомин Максим Борисович - кандидат техн. наук, доцент, кафедра «Электротехнологии и электрооборудование».
Д. 18, ул. Челюскинцев, Оренбург, 460014
Maxim B. Fomin - PhD in Engineering, associate professor, the Department of Electrical Technologies and Equipment.
18, Chelyuskintsev St., Orenburg, 460014
Байков Алексей Сергеевич - кандидат сельскохозяйственных наук, доцент, кафедра «Электротехнологии и электрооборудование».
Д. 18, ул. Челюскинцев, Оренбург, 460014
Aleksey S. Baikov - PhD in Agricultural Science, associate professor, the Department of Electrical Technologies and Equipment.
18, Chelyuskintsev St., Orenburg, 460014
Пушко Владислав Анатольевич - кандидат техн. наук, доцент, кафедра «Электротехнологии и электрооборудование».
Д. 18, ул. Челюскинцев, Оренбург, 460014
Vladislav A. Pushko - PhD in Engineering, associate professor, the Department of Electrical Technologies and Equipment.
18, Chelyuskintsev St., Orenburg, 460014
В статье изложена методика определения оптимальных значений угловой скорости и числа витков обмотки генератора на постоянных магнитах с приводом от ветротурбины, работающей в конкретных, по скоростному режиму ветра, условиях эксплуатации. Критерием оптимизации является максимум потенциала энергии, которая может быть направлена на зарядку аккумулятора. В качестве ограничивающих факторов приняты допустимые мощность генератора и ветротурбины, ток и напряжение зарядки аккумулятора. Ограничение предусмотрено путём подключения к выходу генератора балластного резистора. Развиваемая ветротурбиной мощность определяется с учётом коэффициента использования энергии ветра, зависящего от угловой скорости её вала и скорости ветра. Произведено сравнение двух вариантов ограничения мощности: путём ограничения угловой скорости аэродинамическими средствами и путём остановки ветротурбины. Отдача энергии на зарядку в том и другом случаях определяется с учётом распределения скоростей ветра, подчиняющемуся закону распределения вероятностей Вейбулла. В работе в качестве примера произведён расчёт возможной годовой выработки энергии для зарядки аккумулятора ёмкостью 200 А∙ч напряжением 24 В от синхронного генератора с числом полюсов 48 с приводом от ветротурбины радиусом 2 м, работающей в местности со средней скоростью ветра 5 м/с. Результаты расчёта показали, что для принятых в примере параметров и условий эксплуатации ветроустановки максимальную годовую выработку энергии (3,3∙103 кВт∙ч) наблюдали при оптимальных 11-ти витках обмотки на каждом из полюсов генератора. Отклонение числа витков от оптимального в ту и другую сторону в 2 раза приводит, при тех же габаритах ветроустановки, к снижению годовой выработки энергии в 3…5 раз, что является наглядным доказательством необходимости проведения подобного расчёта для каждой конкретной ветроустановки.
The article describes the method for determining the optimal angular velocity and the number of turns of the generator winding on permanent magnets powered by a wind turbine operating in specific operating conditions according to the wind speed regime. The optimization criterion is the maximum potential of energy that can be used to charge the battery. The permissible power of the generator and wind turbine, current and battery charging voltage are accepted as limiting factors. The restriction is provided by connecting a ballast resistor to the generator output. The power developed by the turbine is determined taking into account the wind energy utilization factor, which depends on the angular velocity of its shaft and wind speed. Two variants of power limitation are compared: by limiting the angular velocity by aerodynamic means and by stopping the wind turbine. The return of energy to charging in both cases is determined taking into account the distribution of wind speeds, obeying the Weibull probability distribution law. As an example, the calculation of the possible annual power generation for charging a battery with a capacity of 200 A∙h with a voltage of 24 volts from a synchron generator with a number of poles of 48 driven by a wind turbine with a radius of 2 meters, operating in an area with an average wind speed of 5 m/s. The calculation shows that for the parameters and operating conditions of the electrical installation used in the example, the maximum annual energy output (3.3 × 103 kWh) is observed at optimal 11 turns of the winding at each of the poles of the generator. The deviation of the number of turns from the optimal one in both directions by 2 times leads, with the same dimensions of the wind turbine, to a decrease in annual energy output by 3...5 times, which is a clear proof of the need to carry out such a calculation for each specific wind turbine.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.