Разработка и исследование индукторного генератора для безредукторной ветроэлектроэнергетической установки

• Автор: Тикунов, Алексей Владимирович
• Шифр специальности: 05.09.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 182 с. : ил.

1. Состояние вопроса, постановка задач и выбор методов исследова1.1 Ветроэнергетика как альтернатива традиционным способам произ1.2 Особенности функционирования ветроэлектроэнергетических установок и специфические требования, предъявляемые к электрогенераторам
1.3 Современное состояние теории и практики в области проектирования и применения специализированных индукторных генераторов для ВЭУ
1.4 Обоснование использования сегментной конструкции генератора для безредукторной ветроэлектроэнергетической установки

1.5 Выбор конструктивной схемы генератора

1.6 Выбор метода расчёта и оптимизации магнитной системы

1.7 Выводы

2. Индукторный генератор для ветроэлектроэнергетической установки с

вертикальным ветроколесом

2.1 Выбор конфигурации магнитной системы

2.2 Исследование работы генератора

водства электрической энергии

2.2.1 Режим холостого хода
2.2.2 Приведение намагничивающей силы рабочей обмотки к

намагничивающей силе обмотки возбуждения

2.2.3 Результирующий поток при нагрузке
2.2.4 Коэффициенты магнитного поля
2.2.5 Основные параметры рабочей обмотки

2.3 Кривая магнитного потока в воздушном зазоре

2.4 Выбор формы пазов

2.5 Анализ влияния геометрии паза на энергетические показатели генератора
2.6 Результаты испытания макетного образца индукторного генератора
2.6.1 Сравнение результатов вычислительных экспериментов и результатов полученных в ходе испытания физической модели
2.6.2 Исследование зависимости выходных параметров генератора от скорости вращения ветроколеса
2.6.3 Исследование внешних характеристик генератора
2.7 Выводы
3. Индукторный генератор для сегментной ветроэлектроэнергетической
установки
3.1 Выбор магнитной системы для сегментного генератора
3.2 Анализ влияния геометрии многополюсной системы на энергетические показатели генератора
3.3 Исследование влияния формы сегментного роторного элемента сегментного генератора на выходные параметры ветроэлектроэнергетической установки
3.4 Метод расчёта сегментного генератора
3.5 Исследование механического усилия, возникающего между статорным модулем и сегментным роторным элементом
3.6 Исследование двухстороннего статорного модуля безредукторной ветроэлектроэнергетической установки сегментного типа
3.7 Краевой эффект
3.8 Расчёт ЭДС сегментного генератора на холостом ходу
3.9 Результаты испытаний ветроэлектроэнергетической установки с встроенным сегментным генератором индукторного типа
3.9.1 Сравнение результатов полученных в ходе вычислительных экспериментов и на макетном образце
3.9.2 Исследование работы генератора на холостом ходу
3.10 Выводы
4. Общие вопросы проектирования генератора для безредукторной ветроэлектроэнергетической установки
4.1 Согласование работы генератора с нагрузкой
4.2 Регулирование выходной мощности ветроэлектроэнергетической установки
4.3 Теория подобия ветроколёс интегрированных с сегментным генератором
4.3.1 Условия подобия ветроколёс
4.3.2 Формулы подобия
4.3.3 Критерий подобия генератора
4.4 Тепловой расчёт
4.5 Выводы
5. Технологические и технико-экономические показатели генератора
5.1 Технология изготовления гребёнчатой зубцовой зоны
5.2 Исследование влияния технологических погрешностей на энергетические показатели генератора
5.3 Сравнительный анализ эффективности сегментных ветроэлектроге-нераторов
5.4 Перспективность разработанных конструкций 15
Заключение
Список литературы
Приложение 1- Тенденция развития ветроэнергетики
Приложение 2- Макетный образец
Приложение 3 - Схема стенда для испытания макетного образца дугостаторного генератора
Приложение 4 - Макетный образец безредукторной ветроэлектроэнергетической установки сегментного типа
2.2 Исследование работы генератора

В исследуемой машине, как и в обычных синхронных машинах, изменение потокосцепления рабочей обмотки и наведение в ней электродвижущей силы (э. д. с.) удобно рассматривать как следствие вращения в зазоре волн магнитного потока и намагничивающей силы (н. с.) рабочей обмотки. По характеру изменения магнитного потока через полуполюс исследуемый генератор относится к машинам с пульсирующим потоком.
В таких машинах более удобно рассматривать непосредственно пульсирующие поля, сохранив при этом те же понятия параметров генератора и принцип расчета по коэффициентам магнитного поля, как и для обычных синхронных машин /2/.
Для упрощения расчётов заменим постоянный магнит в разработанном генераторе на обмотку возбуждения, получим систему представленную на рисунке 2.9. Через обмотку возбуждения, сечение которой в пазах показано в виде прямоугольников, проходит постоянный ток. Электродвижущая сила наводится в рабочей обмотке, изображенной кружками. Для такого генератора распределение н. с. обмоток якоря и возбуждения можно принять прямоугольным /2/.
Предполагая магнитную цепь машины ненасыщенной, можем определить результирующее поле в зазоре как сумму магнитных полей, созданных каждой обмоткой в отдельности. Кроме того, из полных потоков каждой обмотки выделим поток рассеяния. Такое разделение потоков и независимый расчет их составляющих является искусственным, но позволяет упростить расчет, не внося существенных ошибок /2/. Следуя такому методу, поток обмотки возбуждения можно представить состоящим из основного потока и потока рассеяния пазовой и лобовой частей.