Повышение уровня энергообеспеченности бытовых потребителей в доме фермера путем исследований и создания конкурентно-способной автономной ветроэлектрической установки малой мощности

• Автор: Зуев, Николай Викторович
• Шифр специальности: 05.20.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 143 с. : ил

1 .Состояние вопроса и задачи исследования.

.1.Состояние исследований и основные проблемы в области.

ветроэнергетики по результатам обзора лигературы.

.2.0боснованис выбора основных элементов

конструктивнокомпоновочной схемы ВЭУ.

1.2Л . Выбор положения оси ротора.

1.2.2.Определение шпа ршора но критерию

номинальной быстроходноси.

1.2.3 .Определение количества лопастей

1.2.4.0прсдслсние геометрических параметров лопасти

1.2.5.Определение электрической схемы ВГУ.

1.2.6 .Выбор типа буревой защиты
1.2.7.Выбор тормозного устройства
1.2.8.Выбор соединения ротора с генератором.
1.2.9.0пределение типа генератора.
1.2Выбор токосьемно о устройс гва
1.2 Выбор типа мачты.
1.2Выбор регулятора заряда АБ
1.2 Выбор ТЗ 1а .
1.2Выбор аккумуляторной оагарен.
1.2Выбор инвер ора .
1.3.Задачи исследования
2.Разработка ма е мат чески х моделей и методик расчет
параметров и хаактеристик ВЭУ.
2.1 .Построение относительных аэродинамических
характеристик ротора.
2.1.1 .Математическая модель построения относительных
аэродинамических характеристик ротора.
2.1 2. Метод и ка построения относи тельных аэродинамических.
характеристик ротора с использованием лекгронной
аблинм .X.
2.2.Пост роение статических характеристик буревой
защиты и кривой мощности ВЭУ.
2.2.1 .Математическая модель построения статической
характеристики буревой защиты.
2.2.2.Математическая модель построения кривой мощности ВЭУ
2.2.3.Методика построения статической характеристики буревой
защиты, кривой мощности и других характеристик ВЭУ
при помощи электронной аблиць 1.XI .
2.3.Определение выработки электроэнергии ВЭУ.
2.3.1.Математическая модель определения выработки
ктектроэнергии ВЭУ.
з
2.3.2.Методика определения выработки .декчроэнергии ВЭУ
при ломоти лекронной таблицы .X.
3.Тсореические исследования при помощи разработанных электронных. таблиц .X, РШОКН.Х.Я. .X.
3. .Исследования по выбору прсчиля ЮУ.
с нсповоротнымн лопастями.
3.2.Иследование влияния геометрических параметров
логшети па аэродинамические характеристики ротора.
3.2.1.Влияние относительной ширины лопасти на.
аэродинамические характеристики ротора.
3 2.2.Влияния сужения на аэродинамические характеристики ротора
3.2.3.Влияние угла установки лопасти на.
аэродинамические характеристики ротора.
3.2.4.Влияние крчки допасти на аэродинамические
характеристики ротов.
3.3.Исслсдованис влияния геометрических параметров
буревой защиты на характеристики ВЭУ.
3.4 Исследование влияния тшэаметров электрической цепи на
характеристики ВЭУ с учетом функционирования буревой защиты.
3.5.Исследование факторов, влияющих па выработку энергии ВЭУ
4.Проектирование ВЭУ как системы электроснабжения
4.1 .Анализ онерт оно гео. тения обьскга.
4.1.1.Определение энергопотребления.
4 1.2.Определение пикогюй нагрузки и мощности инвертора.
4.2.Анализ ветровых ресурсов СевероЗападного ре иона
4.3.Расчет параметров и характеристик ВЭУ.
4.3.1.Определение диаметра ротора.
4.3.2.0пределсние геометрических параметров лопастей
4.3.3.Определение характеристик енератора и
расчет сечения кабеля.
4.3.4.Определение параметров буревой зашиты и.
основных характеристик ВЭУ.
4.3.5.0преддение емкости АБ.
4.3.6.Определение мощности ТЗНа.
4.4 .Экономический анализ ВЭУ.
4.4.1 .Определение выработки электроэнергии ВЭУ.
4.4.2.Определение себестоимости электроэнергии
4.4.3.Определенне срока окупаемос и ВЭУ
.Экспериментальные исследования ВЭУ 1,7кВт.
5.1.Описание конструкции экспериментальной ВЭУ
и элсктрооборудован ня.
5.2.Расчет характеристик и параметров экспериментальной ВЭУ
5.2.1 .Определение основных характеристик эксмсримснтальной ВЭУ
5.2.2 .Расчет выработки энергии экспериментальной ВЭУ.
5.3.Методика лабораторных испытаний ВЭУ.
5.4.Результаты испытания ПЗУ.
Основные выводы
Список. итера туры.
Приложения.
ВВЕДЕНИЕ


Технические характеристики некоторых ВЭУ данной серии приведены в Другая серия отечественных ВЭУ мощностью от I до кВт производиться фирмой ЛМВ ветроэнергетика по лицензии голанской фирмы 1 ВспсиаЫся. Гехничсские характеристики данных ВЭУ соответствуют характеристикам приведенным п По опыту автора отечественные фирмы слабо владеют методами проектирования ВЭУ и полагаются на испытания экспериментальных образцов или акут тают лицензию. Экспериментальные работы и покупка лицензии удорожают ВЭУ. Таким образом. ВЭУ малой мощности. ВЭУ малой мощности тля обеспечения бытовых потребителей в ломе фермера и подтвердить се эффективность. Проектируемая ВЭУ способствует развитию фермерских хозяйств. Проектируемая ВЭУ экологически чистый источник электроэнергии. Проектируемая ВЭУ позволяет приблизить бы юные условия в сельской мес НОС и к городским условиям. Проект рус мая ВЭУ по многим параметрам более эффективна. Ьытовыс нагрузки в доме фермера позволяют эффективно использовать энергию, вырабатываемую ВЭУ. Предлагаются технические решения, которые позволят снизить стоимость ВЭУ по сравнению с рубежными образцами при сохранении параметров качества и эффективности. Проектируемая ВЭУ способствует развитию отечественной ветроэнергетики. В работе предлагаются аналитические методы проектирования ВЭУ. ПОЗВОЛЯЮ понизить стоимость проектных работ. ВЭУ проектируется специально для обеспечения бытовых потребностей фермерской семьи. Обоснование коне руктивнокомноновочной и электрической схемы ВЭУ с учетом применения ВЭУ для энергообеспечения бытовых потребностей фермера. Аналитический способ определения коэффициента торможения потока е. Методика и программа расчета относительных аэродинамических характеристик. Модель построения кривой мощности ВЭУ зависимость мощности ВЭУ от скорое и i. Методика и программа расчета статических характеристик буревой зашиты и кривой мощности. Методика и программа расчета выработки чтергии ВЭУ. Обоснование выбора нового эффективного профтшя для ВЭУ с нсповоро ными лопастями. Критерий выбора угла установки лопасти для ВЭУ с неповоротными лопастями. Новый закон для выражения крутки лопасти. Рекомендации по выбору основных геометрических параметров лопастей. Рекомендации по выбору основных параметров электрической цепи ВЭУ. ЛЬ. Определение диаметра роюра ВЭУ при помощи коэффициент использования расчетной скорости ветра. Методика определения срока окупаемости ВЭУ. Методика автоматизированных испытаний ВЭУ с применением многоканальной анаю1 оцифровой системы и ЭВМ. Результаты испытаний женер и ментальной ВЭУ 1. Вт. Предложен аналитический способ определения коэфициснта торможения потока с взамен графического способа. Разработана математическая модель определения кривой мощности ВЭУ. Определена серия профилей для ВЭУ с нсповоротнмми лопастями по критерию повышения момента страт икания ротора. Теоретически обоснован критерий выбора угла установки лопасти для ВЭУ с нсповоротными лопастями. Выведен и проверен новый закон для выражения крутки лопасти и определены оптимальные параметры, входящие в формулу данного закона. Разработаны рекомендации по выбору основных параметров ВЭУ. ЛЬ. ЭВМ. Предложен метод расчета выработки электроэнергии ВЭУ. Путем натурных испытаний ВЭУ определена характеристика момента поворота быстроходного ротора. МсIоды исследования. Теоретические исследования производятся при помощи разработанных ирот рамм. Исследование заключается в варьировании различных исходных параметров в математических моделях с целью определения влияния данных параметров на какиелибо показатели качества системы, такие как КПД параметры надежности и т. Для реализации разработанных методик решения математических моделей в диссертации принято решение использовать электронные таблицы Ехсс1. Наглядность процесса расчета. Простота отладки, так как можно легко проконтролировать промежуточные результаты расчета. Быстрота вычисления. Электронные таблицы позволяют легко строить графики, на которых можно отобразить результаты вычислений. Занимает большой объем памяти на твердом диске.