Експериментальна оцінка корекції потужності генератора автономної вітроелектроустановки

Abstract

UK: Мета роботи. Провести оцінку ефективності регулювання вихідної активної потужності магнітоелектричного генератора у складі автономної вітроелектроустановки. Методи дослідження. Аналіз існуючих методів корегування вихідних параметрів генераторів. Методи експериментального дослідження електрогенераторів. Чисельні методи обробки отриманих результатів. Отримані результати. Розроблено експериментальний стенд для дослідження параметрів та характеристик автономного магнітоелектричного генератора у складі вітроелектроустановки з метою оцінки ефективності корекції вихідної потужності генератора. Проведено експериментальні дослідження магнітоелектричного генератора в режимі холостого ходу для двох випадків: характеристика холостого ходу при підмагнічуванні із застосуванням сторонньої ємності; характеристика холостого ходу при підмагнічуванні додатковою обмоткою (при подачі постійного струму. В даному досліді вихідна напруга збільшується від 26% (при швидкості обертання 200 об/хв) до 47 % (при швидкості обертання 780 об/хв). Дослідження показали що використання методу корекції вихідної потужності шляхом приєднання додаткової ємності до обмотки якоря генератора є менш ефективним методом регулювання потужності ніж використання підмагнічування додатковою обмоткою. Проведено серію експериментальних досліджень генератора у складі автономної вітроустановки за різного значення активного навантаження та за різних методів корекції вихідної потужності. При цьому проведено наступні дослідження: дослідження ефективності використання обмотки підмагнічування при постійному активному навантаженні та за різної швидкості обертання (різної швидкості вітру);дослідження ефективності використання обмотки підмагнічування при підтримці постійної напруги на затискачах генератора 14,4 В. Глибина регулювання вихідної потужності залежить від швидкості обертання ротора вітроустановки і за результатами експериментальних досліджень, для навантаження І=0,8 А становить: 1,4% при 350 об/хв; 12,5% при 550 об/хв; 15,3% при 650 об/хв; 22,12% при 750 об/хв. Більш ефективним методом є використання додаткової підмагнічувальної обмотки. Проведено порівняльний аналіз вихідних параметрів магнітоелектричного електрогенератора отриманих шляхом експериментальних досліджень та імітаційного чисельного моделювання. Порівняння результатів моделювання з результатами експериментальних досліджень показують сходимість отриманих результатів в межах 7-10%, що підтверджує адекватність розроблених моделей та достовірність отриманих результатів. Наукова новизна. Шляхом експериментальних досліджень магнітоелектричного генератора встановлено межі корекції вихідної потужності генератора у складі автономної вітроелектроустановки. Практична цінність. Розроблено експериментальний стенд для дослідження магнітоелектричного генератора з осевим магнітним потоком для імітації його роботи у складі автономної вітроелектроустановки. EN: Purpose. To evaluate the efficiency of regulating the output active power of the magnetoelectric generator as part of an autonomous wind turbine. Methodology. Analysis of existing methods of adjusting the output parameters of generators. Methods of experimental research of electric generators. Numerical processing methods of the obtained results. Findings. An experimental stand was developed to study the parameters and characteristics of an autonomous magnetoelectric generator as part of a wind turbine in order to assess the effectiveness of correcting the output power of the generator. Experimental studies of the magnetoelectric generator in the idle mode for two cases are carried out: the characteristic of idling at magnetization with use of a third-party capacity and the idle characteristics when magnetized by an additional winding (with DC supply. In this experiment, the output voltage increases from 26% (at a speed of 200 rpm) to 47% (at a speed of 780 rpm). Studies have shown that the use of the method of correcting the output power by connecting additional capacity to the armature winding of the generator is a less effective method of power control than the use of magnetization by the additional winding. The following studies were conducted: study of the efficiency of the magnetizing winding at constant active load and at different speeds (different wind speeds), study of the efficiency of the magnetizing winding while maintaining a constant voltage at the generator terminals 14.4 V. Depth of the output power regulation depends on the rotation speed of the wind turbine rotor and according to the results of experimental studies, for a load of I = 0.8 A is: 1.4% at 350 rpm; 12.5% at 550 rpm; 15.3% at 650 rpm; 22.12% at 750 rpm. A more efficient method is to use an additional sub-magnetizing winding. A comparative analysis of the initial parameters of the magnetoelectric generator is obtained by experimental studies and numerical modeling simulation. Comparison of modeling results with the results of experimental studies shows the convergence of the obtained results within 7-10%, which confirms the adequacy of the developed models and the reliability of the obtained results. Originality. By means of experimental researches of the magnetoelectric generator the limits of output power correction of the generator as a part of the independent wind electric installation are established. Practical value. An experimental stand was developed for the study of a magnetoelectric generator with axial magnetic flux to simulate its operation as part of an autonomous wind turbine.