Електрогенератор потужністю 3,5 кВт для вітроагрегату з вертикальною віссю обертання

Abstract

Робота присвячена розробці трифазного електрогенератора зі збудженням від постійних магнітів, призначеного для прямого приводу вітроколесом вітроагрегату з вертикальною віссю обертання. Опрацьована в проекті конструкція генератора забезпечує роботу вітроагрегату за порівняно низьких швидкостях вітру (2-3 м/с) за рахунок мінімізації величини реактивного моменту. Вступ висвітлює перехід до відновлюваної енергетики, зокрема розвиток вітроагрегатів із вертикальною віссю обертання , їхні переваги та обмеження для автономних систем. Розглянуто технічні виклики , зокрема ефективність при низьких швидкостях вітру, а також можливості підвищення продуктивності через інноваційні матеріали, інтелектуальні системи керування та адаптивне регулювання генерації. У першому розділі наведено технічне обґрунтування основних конструктивних рішень, прийнятих під час проектування безщіткового генератора зі збудженням від постійних магнітів з осьовим напрямком магнітного потоку. Описано застосування інженерного досвіду та сучасних методів електромагнітних розрахунків. У другому розділі представлено повний електромагнітний розрахунок електрогенератор потужністю 3,5 кВт для вітроагрегату з вертикальною віссю обертання. Розрахунок виконано згідно з технічним завданням. Виконано розрахунки ключових параметрів генератора, включаючи номінальну потужність, ефективність, регулювання напруги та механічну стабільність ротора. Проаналізовано аеродинамічні характеристики, методи захисту від перевантажень та адаптацію генератора до змінних режимів роботи. Окрім того, побудовано робочі характеристики генератора. У третьому розділі розглянуто Опис системи керування автономною вітрогенераторною установкою. Система керування, забезпечує оптимальне функціонування генератора, балансування виробленої енергії, захист від перевантажень та стабільність вихідної напруги [3]. У четвертому розділі обґрунтовано економічну доцільність електрогенератор потужністю 3,5 кВт для вітроагрегату з вертикальною віссю обертання. У п’ятому розділі розглянуто основні нормативно-правові акти з охорони праці, принципи державної політики та комплекс заходів, спрямованих на створення безпечних і здорових умов праці. Мета роботи – полягає у розробці високоефективного електрогенератора потужністю 3,5 кВт для використання у складі вітроагрегату з вертикальною віссю обертання, забезпеченні його енергоефективності та надійності. Предметом дослідження є процес перетворення енергії в безщітковому генераторі зі збудженням від постійних магнітів із без зубцевим осердям й аксіальним напрямом проходження магнітного потоку.

The work is devoted to the development of a three-phase electric generator with excitation from permanent magnets, intended for direct drive of a wind turbine with a vertical axis of rotation by a wind turbine. The generator design developed in the project ensures the operation of the wind turbine at relatively low wind speeds (2-3 m/s) by minimizing the reactive torque. The first section provides a technical justification of the main design decisions made during the design of a brushless generator with excitation from permanent magnets with an axial direction of magnetic flux. The application of engineering experience and modern methods of electromagnetic calculations is described. The introduction highlights the transition to renewable energy, including the development of vertical axis wind turbines, their advantages and limitations for stand-alone systems. It discusses technical challenges, including efficiency at low wind speeds, and opportunities for improving performance through innovative materials, intelligent control systems, and adaptive generation control. The second section presents a full electromagnetic calculation of a 3.5 kW electric generator for a wind turbine with a vertical axis of rotation. The calculation was performed in accordance with the technical task. Calculations of key generator parameters were performed, including rated power, efficiency, voltage regulation and mechanical stability of the rotor. Aerodynamic characteristics, methods of overload protection and adaptation of the generator to variable operating modes were analyzed. In addition, the operating characteristics of the generator were constructed. The third section considers a description of the control system of an autonomous wind turbine. The control system ensures optimal generator operation, balancing of generated energy, protection against overloads and stability of the output voltage[3]. The fourth section substantiates the economic feasibility of a 3.5 kW electric generator for a wind turbine with a vertical axis of rotation. The fifth section examines the main regulatory legal acts on labor protection, the principles of state policy and a set of measures aimed at creating safe and healthy working conditions. The purpose of the work is to develop a highly efficient 3.5 kW electric generator for use in a vertical axis wind turbine, ensuring its energy efficiency andreliability. The subject of the research is the process of energy conversion in a brushless generator with excitation from permanent magnets with a toothless core and an axial direction of magnetic flux. Goal of research – to develop a highly efficient 3.5 kW electric generator for use as part of a vertical axis wind turbine, which ensures its optimal operating parameters, energy efficiency and durability.