электрогенератора для ветроустановки, на 5 кВт Опции

[Владимир_2010]

Надо произвести предварительный выбор и расчет конструкции электрогенератора для ветроустановки. Мощность должна быть 5кВт, на выходе с инвертора переменка трехфазное, скорость ветротурбины колеблется в диапазоне 60-180 об/мин. Нечто подобное уже есть на 1кВт с системой управления, преобразователями-инверторами, аккумуляторами и т.д., но не устраивает следующее:
1. То что напряжение с генератора колеблется в большом диапазоне (3-3.5 раза) в зависимости от скорости ветра
2. Далее постоянный ток преобразовывается в постоянный, с помощью преобразователя бустерного типа. В случае если на этом преобразователе напряжение колеблется в большом диапазоне, то большие потери.

Основные требования: привод должен быть безредукторный и на роторе не должно быть никаких щеток/колец/коллектора. В принципе можно посадить на ротор постоянные магниты - но это удорожание проекта и это надо обосновывать. Ну и мне лично не нравиться постоянным магниты, так как их надо как-то крепить и мне все время кажется что они через X лет отваляться или еще что-нибудь - потом мне будет стыдно. Или например будет мороз -50 градусов и магниты изменят свои свойства или треснут.

Хорошо то, что ограничений на габариты электрогенератора нет.

Возникают следующие идеи, только вот не знаю с какой начать, что считать вначале и в каком направлении двигаться:
1. Почитал я буржуазные статейки, на ветряки они сейчас ставят вентильные двигатели. В принципе вентильные двигатели я уже считал, но: что делать со скоростью (напряжением/током), которая колеблется в большом диапазоне. Высказывается мысль о том чтобы разместить на статоре две обмотки: обмотка генераторная и обмотка возбуждения, для регулировки магнитного потока в зазоре. Т.е. хочется что бы на генераторной обмотке не было таких скачков. Но какую именно конструкцию выбрать и что считать непонятно...
2. Сделать большой ротор, а статором поставить несколько дугостаторных асинхронных двигателей/генераторов (по сути если ротор будет метра два то дугостаторный двигатель превратиться линейный двигатель/генератор). Нечто подобное уже делали для ветряка на 2кВт (полый ротор был 2 метра диаметром и весил килограмм 12ть + 6ть линейных асинхронных двигателей по периметру) - в эксперименте двигатель/генератор работал и выдавал на нужной скорости нужную мощность, но так как систему управления, инверторы и т.д. делали другие люди + еще какие то проблемы - то вроде бы все было брошено недоделанным и в производство не пошло.
В дугостаторном/линейном двигателе мне не нравиться то что у него разомкнутый магнитопровод, следовательно низкий электрический КПД и низкий коэффициент мощности.
3. То же самое что и пункт 2, но вместо переменного тока, сделать линейный/дугостаторный вентильный генератор. Правда что там будет с КПД я еще не чувствую - но думаю что гораздо лучше чем на переменном токе.
4. Вообще то мне нравиться конструкция вентильно-индукторного реактивного двигателя (можно даже рассмотреть вариант двигателя с внешним ротором) с электромагнитной редукцией момента (много зубчиков на каждом полюсе). Основные конструкции-картинки можно посмотреть, например, здесь _http://www.kaskod.ru/produkt/motorsrm/srm_article02/. Конструкция, которая мне нравиться, на рисунке называется "моментный с внутренним ротором". Все просто в конструкции и следовательно надежно, нет постоянных магнитов, большие моменты на низких оборотах. Но опять же как стабилизировать напряжение/ток на обмотке генератора при колебаниях скорости.
Я предлагал коллегам не запариваться со сложными конструкциями двигателей/генераторов, остановиться на вентильном генераторе и поконопать в области преобразовательной техники и попытаться найти схему преобразователь (DC-DC или АС/DC), у которого КПД будет на так сильно зависеть от выходного напряжения/тока генератора. Но мне отвечают так - что схемы все изобретены и известны уже давным-давно и что проблему с КПД преобразователя и у всей установки таким образом не удастся решить и что надо думать о конструкции электрогенератора...
Думаю еще вот что: так как нет ограничения по габаритам, может в конструкцию вентильного двигателя заложить дискретное регулирование в зависимости от скорости ветра. Если скорость w1, то в двигателе включается N1 полюсов (или N1 секций), если скорость w2, то в фазе двигателя включается N2 полюсов и т.д. Тем самым на генераторной обмотке не будет такого колебания напряжения/тока (3-3.5 раза). Или та же самая идея и вариант №3 (дугостаторный/линейный вентильный генератор) - меняться скорость, меняется число включенных секций/генераторов.
5. любые другие варианты

Подскажите в каком направлении копать и о чем мечтать, т.е. куда смотреть и какую конструкцию в первую очередь считать
Спасибо.

p.s. Моя специализация - это математическое моделирование и расчет на основе метода конечных элементов (Ансис, Comsol и т.д.). Также свободно владею матлабом, симулинком (в том числе и симповерсистемс). Если надо для более глубокого понимания схем могу освоить Оркад. Но думаю что симповерсистемс вполне достаточно. Слабость - то что руки крюки и железяки я только рассчитываю и отвечаю за то что бы расчет сошелся с экспериментом, но от меня другого никогда и не требовалось. А тут же для выбора направления движения надо в голове держать и желательно понимать всю систему в целом: механическая часть ветротурбины, электрогенератор, преобразователи-инверторы, акумуляторная батарея, система управления, резервный дизель-генератор и т.д.

Сообщение отредактировал Владимир_2010 - Jun 21 2010, 13:13

[Microwatt]

Ветрогенератор в 5 кВт -довольно мощное устройство. Потому, строить его по авиамодельной блок-схеме уже не годится.
Мощные ветряки работают с постоянной скоростью вращения, и напряжение стабильно само по себе. Меняется только ток нагрузки (мощность).
Такие ветряки включаются параллельно в сеть и работают как синхронный генератор на обычном электродвигателе переменного тока, желательно 1500 или даже 750 обмин. И мультипликатор соответствующий. Да и инверторов никаких дорогих для сети 220 вольт в этом случае не нужно.
Все эти маленькие хитрости большой стоимости с постоянными магнитами и метровыми роторами никто в серийных изделиях не использует.
Полезно саму основу построения системы пересмотреть своевременно.

[Владимир_2010]

Мощные ветряки работают с постоянной скоростью вращения, и напряжение стабильно само по себе. Меняется только ток нагрузки (мощность).

Схема то наверняка не идеальна - совершенству нет предела. Вот что я вижу даже особо не вникая: если скорость турбины постоянна, а ветер все время меняется - то наверняка есть проблемы с механикой. Когда порывы ветры сильные и превышают номинальные - тоже что ли с постоянной скоростью крутиться? А что тогда с механикой?! Если с электрической стороны подойти - ветра нет или скорость ветра маленькая, а турбина все равно крутиться с постоянной скоростью - получается что из сети потребляем какую то энергию - ведь так?! У любого решения есть свои + и -...кстати там синхронник или асинхронник ставят чаще всего?!

Сообщение отредактировал Владимир_2010 - Jun 22 2010, 09:20

[Microwatt]

Схема то наверняка не идеальна - совершенству нет предела. Вот что я вижу даже особо не вникая: если скорость турбины постоянна, а ветер все время меняется - то наверняка есть проблемы с механикой. Когда порывы ветры сильные и превышают номинальные - тоже что ли с постоянной скоростью крутиться? А что тогда с механикой?! Если с электрической стороны подойти - ветра нет или скорость ветра маленькая, а турбина все равно крутиться с постоянной скоростью - получается что из сети потребляем какую то энергию - ведь так?! У любого решения есть свои + и -...кстати там синхронник или асинхронник ставят чаще всего?!

Давайте для начала поймем, что ветродвигатель, как и велосипед, изобрели не Вы и не я. Эта конструкция эволюционировала лет 80 и над нею ломали головы поколения неплохих инженеров. Прежде чем браться за такой проект, неплохо бы посмотреть как это уже сделано.
Да, мощные ветрогенераторы при малой скорости ветра простаивают или крутятся вхолостую, пока не наберут хотя бы на холостом ходу нужные обороты. Да, механика нагружается пропорционально мощности и это не кажется удивительным..
Да, в мощных конструкциях скорость вращения постоянна, практически не зависит от скорости ветра. И это справедливо не только для генератора переменного тока в синхронном режиме. на постоянном токе то же самое. Всегда можно отобрать от турбины мощность, при которой ее скорость будет определенной. Вплоть до полной остановки при коротком замыкании генератора до определенной мощности и времени.
В качестве генератора часто используют обычный двигатель переменного тока с короткозамкнутым ротором.
Ничего умнее мультипликатора пока мировая мысль не придумала. Потому, если мощность больше нескольких сот ватт, не стоит тратить время на тихоходные чудо-генераторы.
Технологические возможности фирм, выпускающих сотни и тысячи ветрогенераторов в год намного выше, чем у нас с Вами. Однако, никто там по пути безредукторных машин не пошел. Хотя в крупном генераторе масляный радиатор стоит на 10-30 кВт тепла.
А вообще... не диванный ли это проект? Кто-то всерьез намерен 5-киловаттник построить? И в какой местности это стоять будет?
Дизель может оказаться куда экологичнее и дешевле. Считать нужно.

[Владимир_2010]

Технологические возможности фирм, выпускающих сотни и тысячи ветрогенераторов в год намного выше, чем у нас с Вами. Однако, никто там по пути безредукторных машин не пошел.

Несогласен что никто не пощел по пути безредукторных машин. Существуют различные ветрогенераторные системы и возможны различные пути развития. Вот есть статейка Overview of different wind generator systems and their comparisons http://sklpe.cqu.edu.cn/KXYJ/ei/ei48.pdf. Там в том числе рассматриваться и безредукторные приложения. Но я не лезу в большие мощности работающие на сеть - пусть там крутиться все с постоянной скорость, пусть будет мультипликатор и ломается механика - я не против...Тут же автономная система и безредукторный генератор - это основное требование потенциального заказчика оборудования, которое совпадает с моими пожеланиями.
Кроме того если потенциальный заказчик желает безредукторный генератор, неужели я вместо того что бы прикинуть проект, буду склонять его к стандартному решению с редуктором/мультипликатором?!

А вообще... не диванный ли это проект? Кто-то всерьез намерен 5-киловаттник построить? И в какой местности это стоять будет?

Всех подробностей я не знаю - мне в политику лезть не положено, мое дело расчеты, но называется цифра - 50 штук в год стоять будут в разных местах - страна большая. На 1кВт у потенциального заказчика уже есть ветроустановка (вместе со всей механикой, лопостями, генератором, акумулятором и автоматикой) и она продается на рынке (генератор не SRM) - там есть свои плюсы и минусы, тут надо выйти на другую мощность и на другой тип двигателя.

т.е. аккумулятор не буфером работает? странное вы что-то, имхо, хотите..

т.е. с генератора хотите получать постоянку, чтобы ее только нарезать в переменку без повышения ?

Буфером. Возможно я что то путаю или высказываю соображения скомкано - моя специализация это расчет на основе теории электромагнитного поля + метод конечных элементов различных электрических девайсов. От меня никогда не требовалось лезть сильно в преобразовательную технику - это делали другие коллеги. Но тут же если рассчитывать SRM генератор то без грамотно выстроенной системы управления, аккумулятора и инверторов ничего не выйдет. SRM генератор для меня не проблема посчитать и выдать проект на нужную мощность и обороты - это просто долго время займет. Но вот я сейчас на раннем этапе и пытаюсь понять - стоит ли вообще смотреть в сторону SRM или о другом типе генератора думать.

Советую все таки посмотреть на традиционные решения в этой области:
http://download.sma.de/smaprosa/dateien/56...1-11_FX1107.pdf

спасибо за ссылку. хотелось бы то же самое но только что бы поподробней расписано что к чему. т.е. из картинки ничего толком не понятно - какие движки на ветряке, какие типы преобразователей и как выглядит система в целом. но думаю что надо ориентироваться на этих немцев и пытаться сделать не хуже и дешевле...я сегодня целый день искал статьи научные на eng где может быть описано что то похожее - но так и не нашел пока что. но найду обязательно - я упорный

Т.е. на самом деле в вашем случае применяется как минимум два инвертера.
Один задающий OFF-grid инвертер который работает от батареи или генератора и формирует базовое AC напряжение. Он также занимается поддержанием батареи в кондиции и запуском генератора в нужных случаях.

Т.е. вы считаете что в принципе это все возможно реализовать и никаких неразрешимых сложностей нет, по аналогии, но с учетом специфики SRM?! Т.е. SRM генератор может работать на автономной ветроустановке?!

А вот двусторонний инвертер который видимо предполагается для случая с SRM будет штучкой очень дорогой. Пожалуй дороже двух простых инвертеров.

Да, это конечно удорожание проекта, но если делать все своими силами - думаю что можно будет на приемлемые цены выйти. Основное требование - это надежность всей системы (маханики, элеткроники и автоматики) - поэтому то и смотрят в сторону безредукторной системы.

Какие безредукторные альтернативы SRM можно рассмотреть?!

Сообщение отредактировал Владимир_2010 - Jun 22 2010, 16:31

[evgeny_ch]

...
Да, это конечно удорожание проекта, но если делать все своими силами - думаю что можно будет на приемлемые цены выйти. Основное требование - это надежность всей системы (маханики, элеткроники и автоматики) - поэтому то и смотрят в сторону безредукторной системы. Какие безредукторные альтернативы SRM можно рассмотреть?!

Мсм, единственной и правильной альтернативой будет
синхронная машина с возбуждением от постоянными магнитов.
Ветрогенератор, как вы правильно заметили, задача комплексная,
поэтому оптимизацию надо начинать с выбора электродвигателя.
При количестве продукта в 50 шт. за год, проектирование эл.
машины с нуля, считаю занятие бессмысленным и вредным.
В помощь вам может быть использован принцип подобия эл. машин,
т. е. вы можете купить несколько электродвигателей (типа моторколес)
кетайского производства, испытать их в генер. режиме.
Если устроит, промасштабировать результат по габ. мощности.
Для макета можно неск. штук на один вал замонтажить.
Метод конечных элементов преберегите для диссертабельности.
Мощи Максвелла тревожить вообще не нужно, мсм,
поистрепали их, в новейшее время, до невозможности.
Гораздо практичнее обзавестись испытательным
оборудованием и приборами, для натурных экспериментов.

Сообщение отредактировал evgeny_ch - Jun 22 2010, 16:45

[Владимир_2010]

При количестве продукта в 50 шт. за год, проектирование эл.
машины с нуля, считаю занятие бессмысленным и вредным.

Задача комплексная, долгосрочная и ветрогенератор это надеюсь лишь первый этап, потом (если все хорошо заработает) должны пойти темы по безредукторным тихоходным высокомоментным двигателям и т.д. Кроме того четко разделяется - проектирование и изготовление экспериментального образца, испытания, а уже дальше производство. Т.е. никто не требует через два месяца выдать результат.

Метод конечных элементов преберегите для диссертабельности.
Мощи Максвелла тревожить вообще не нужно, мсм,
поистрепали их, в новейшее время, до невозможности.
Гораздо практичнее обзавестись испытательным
оборудованием и приборами, для натурных экспериментов.

Насчет диссертабельности шутка хорошая
Как оставить расчеты?!:) Я член коллектива, и я отвечаю за теоретический расчет и за то что бы расчет сошелся с практикой. Приборы, для натурных экспериментов и т.д. - это все есть, но за приборы не я отвечаю. И как из моего расчетного проекта сделать физическую установку (двигатель и т.д.) - это понимание тоже есть у других членов коллектива.

[evgeny_ch]

Задача комплексная, долгосрочная и ветрогенератор это надеюсь лишь первый этап, потом (если все хорошо заработает) должны пойти темы по безредукторным тихоходным высокомоментным двигателям и т.д. Кроме того четко разделяется - проектирование и изготовление экспериментального образца, испытания, а уже дальше производство. Т.е. никто не требует через два месяца выдать результат.

Если не принимать в рассчёт автомобильные генераторы, то
потребность в электродвигателях значительно больше.
Надо, если по "рыночному" начинать с электродвигателей.
Генераторы, мсм, побочный продукт.

Насчет диссертабельности шутка хорошая
Как оставить расчеты?!:) Я член коллектива, и я отвечаю за теоретический расчет и за то что бы расчет сошелся с практикой. Приборы, для натурных экспериментов и т.д. - это все есть, но за приборы не я отвечаю. И как из моего расчетного проекта сделать физическую установку (двигатель и т.д.) - это понимание тоже есть у других членов коллектива.

Поверьте, ваш теоретический рассчёт без
практического макета ничего не стоит.
Причём прикидка делается за час,
а изготовление макета за неделю.
В электродвигателестроении конструктив оптимизируют годами.
Вот вам пример - составьте набросок ТЗ, навроде этого,
потом спроектируйте под него эл. машину.
Попытаюсь найти в архивах для вас доку,
где рассказывают про конструирование ветрогенераторов.

Сообщение отредактировал evgeny_ch - Jun 22 2010, 17:25

[Владимир_2010]

Если не принимать в рассчёт автомобильные генераторы, то
потребность в электродвигателях значительно больше.
Надо, если по "рыночному" начинать с электродвигателей.
Генераторы, мсм, побочный продукт.

Не я определяю политику партии и не я определяю порядок решения задач.

Это статья типа газетной, чего стоит название.Ага, на основе кривых рассчётов. Писандокторантура.

Ну вроде бы люди серьезные и изготавливают эти двигатели и продают их а не только делают расчеты и пишут статейки http://www.blpm-motors.com/catalog/

Это статья типа газетной, чего стоит название.

Попробуйте произвести сравнительный анализ более качественно и поделитесь своим мнением с окружающими. Критика статей приветсвуеться, но только конструктивная критика, с аргументами

[evgeny_ch]

Не я определяю политику партии и не я определяю порядок решения задач.

Используя пр. подход, можете получить шанс.

Ну вроде бы люди серьезные и изготавливают эти двигатели и продают их а не только делают расчеты и пишут статейки http://www.blpm-motors.com/catalog/

Это не двигатели, а моторчики, простигоспидя.
Гляньте тут, мну там обретался, некоторое время.

...
Попробуйте произвести сравнительный анализ более качественно и поделитесь своим мнением с окружающими. Критика статей приветсвуеться, но только конструктивная критика, с аргументами

Ага, предлагаю сделать идентичное действие вам,
как инициатору темы.
Начните с анализа применяемой стали 2013. Лол.
Ежли вы предлагаете проект для меня,
давайте ТЗ, пообщаемся в открытом эфире.
Мне уже много лет, и намерения критиковать плохое
изделие у меня не возникает, даже во сне.
Могу лишь заметить, что пассивными роторами бывают сами знаете кто.

Сообщение отредактировал evgeny_ch - Jun 22 2010, 17:55

[Владимир_2010]

Начните с анализа применяемой стали 2013

тут согласен, сталь 2013 наверное не удачный выбор. но иногда в статейках что бы нераскрывать все намерянно допускают "ошибку":). с выводами то в конце статьи вы не согласны вовсе?! там вроде бы правдоподобные мысли высказываются в виде тезисов.

[evgeny_ch]

тут согласен, сталь 2013 наверное не удачный выбор. но иногда в статейках что бы нераскрывать все намерянно допускают "ошибку":). с выводами то в конце статьи вы не согласны вовсе?! там вроде бы правдоподобные мысли высказываются в виде тезисов.

Выводы можно делать на осн. измерения параметров
реальных конструкций, это я повторяюсь уже.
Для сопоставимых условий применения, это уже нюансы.
Кривые рассчёты оставьте дохторантам.
Высказывайте собственные соображения чаще,
вопросы веры и неверия могут заинтересовать лишь дилетантов.
Мсм, ещё раз, каждая конструкция эл. машины оптимизируется,
исходя из конкретных условий ТЗ. Разработка ТЗ это задача №1.
Другое дело, если вы планируете серийный выпуск типоразмерного
ряда продуктов, тогда следует проводить теоретические изыскания.
Это я уже опять повторяюсь, зазнался. Лол.

Сообщение отредактировал evgeny_ch - Jun 22 2010, 18:07

[Владимир_2010]

Высказывайте собственные соображения чаще,
вопросы веры и неверия могут заинтересовать лишь дилетантов.

Ну я вроде бы что могу пытаюсь как то аргументировать.
Насчет SRM вроде бы уже высказывался. Плюсы: конструкция простая и надежная, в роторе нет ни меди ни алюминия ни постоянных магнитов, ни коллектора. КПД вроде бы у буржуев хороший - значит можно не хуже. Минусы: маленький воздушный зазор, датчик положения ротора и относительно сложная система управления.
Насчет всего остального что с высокими оборотами я буду твердить и произносить как магическое заклинание что редуктор это слабое место - тут меня не собъете.
Вот цитата подтверждающая мысль:

The gearbox was a source of failures and defects in many wind turbines. The design and
various problems of WEGs have been reviewed in this literature.
Lin et al. presented procedures for designing compact spur gear sets with the objective of
minimizing the gear size. Various dynamic rating factors were investigated and evaluated.
Tooth bending failure at the root is a major concern in gear design. If the bending stress
exceeds the fatigue strength, the gear tooth has a high probability of failure [163].
Shanmugam presented that for the year 2003, gearbox problem tops the list of failures
recorded in Denmark and in Germany according to Windstats [164]. Sivakumar
experienced that the wind power generation supported by a scientific inventory
management had produced excellent results for Ramco Wind Farm. This is all the more
so with respect to gearboxes which tend to break down after 23000/30000 h of operation
[165]. Vasudevan et al. studied the critical parameters for fatigue damage of structural
components under a variety of loading and environmental conditions. These defects
initiate cracks that grow with time, finally leading to the failure of the components and
suggested two mechanisms for fatigue damage control [166].

Выводы можно делать на осн. измерения параметров
реальных конструкций, это я повторяюсь уже.

Интересно а как Вы по меряете, скажем температуру в роторе?! Или локальные потери мощности на отдельных элементах машины, что бы понять где оптимизировать?! Или как Вы будете мерить магнитный поток в ярме машины, в зубцах и т.д., что бы понимать насыщенны ли зубцы или нет?! Не все ведь можно измерить....Даже необходимое - момент в динамике и КПД сложновато будет измерить. Естественно любой расчет конструкции должен подтверждаться экспериментом, но измерить можно лишь только интегральные характеристики. Или вот например - как Вы измерите температуру внутри массивной детали нагреваемой в индукционной установке?! Максимум что вам удасться - это температуру на поверхности. И таких примеров много....Так что кое-какие выводы можно делать и на основании расчетов.

Сообщение отредактировал Владимир_2010 - Jun 22 2010, 18:54

[evgeny_ch]

Ну я вроде бы что могу пытаюсь как то аргументировать.
Насчет вроде бы уже высказывался. Плюсы: конструкция простая и надежная, в роторе нет ни меди ни алюминия ни постоянных магнитов, ни коллектора. КПД вроде бы у буржуев хороший - значит можно не хуже. Минусы: маленький воздушный зазор, датчик положения ротора и относительно сложная система управления.
Насчет всего остального что с высокими оборотами я буду твердить и произносить как магическое заклинание что редуктор это слабое место - тут меня не собъете.
Вот цитата подтверждающая мысль:

Про плюсы SRM вы можете твердить сколь угодно,
но не след забывать, что М это мотор, а не G.
Не встречались мне на пути практические конструкции
таких ветро G. Против ДД возражений нет.

Интересно а как Вы по меряете, скажем температуру в роторе?! Или локальные потери мощности на отдельных элементах машины, что бы понять где оптимизировать?! Или как Вы будете мерить магнитный поток в ярме машины, в зубцах и т.д., что бы понимать насыщенны ли зубцы или нет?! Не все ведь можно измерить....Даже необходимое - момент в динамике и КПД сложновато будет измерить. Естественно любой расчет конструкции должен подтверждаться экспериментом, но измерить можно лишь только интегральные характеристики. Или вот например - как Вы измерите температуру внутри массивной детали нагреваемой в индукционной установке?! Максимум что вам удасться - это температуру на поверхности. И таких примеров много....Так что кое-какие выводы можно делать и на основании расчетов.

Вы уж меня извиняйте, но как в том анекдоте про дурака и тыщу мудрецов.
Меряйте лишь потребные качественные показатели, будете здоровы.
Не надо мерять то, что никому не нужно.
В процессе экспериментов могу вам померять всё,
что считаю необходимым для рассчётов, вопрос лишь в цене.
Мсм, в вашей ситуации выбор м. б. лишь один -
между PMSM c аксиальным или радиальным магнитным потоком,
ваши СРЭМ проигрывают по многим сравнительным параметрам.
[attachment=45228:000___.JPG]
К сожалению, архивный поиск не удался, того что хотелось
автоматич. не обнаружилось, завтра посмотрю на службе.
Вот вам файлик для ознакомления.
Development of a Direct Drive Permanent Magnet Generator for Small Wind Turbines.
Кстати замечу, про себя, что многие теоретики,
в процессе измышления пренебрегают возможностями технологии,
что в последующем вредно отражается на процессе изготовления
и внедрения теории в жызненную практику, мсм. Лол.
P. S. Надо же, нашлось.
...WindPACT Drive Train...

Сообщение отредактировал evgeny_ch - Jun 22 2010, 20:51

[Владимир_2010]

Благодарю всех за ссылки на интересную литературу, комментарии и т.д...

Про плюсы SRM вы можете твердить сколь угодно,
но не след забывать, что М это мотор, а не G.
Не встречались мне на пути практические конструкции
таких ветро G.

Вы просто SRM расшифровывайте вот так "switched reluctance machines":). Кстати именно такая расшифровка и была в статье про гибридную автомашину " Design optimization of switched reluctance machines for starter/generator of hybrid electric vehicle by genetic algorithm", ссылку давал выше. И у этой SRM machines (как и у любой другой электрической машины) есть M (двигательный режим) и G (генераторный). Т.е. двигатель легко превращается в генератор - надо лишь в нужный момент импульсы подавать на обмотку...Генераторов SRM для ветряков я глазами тоже не видел, но думаю что они есть. Я перед тем как начать бредить здесь про это и думать в этом направлении все же произвел кое какой обзор литературных источников...Вот пожалуйста статья "Design and Performance of a 20kW, 100rpm, Switched Reluctance Generator for a Direct Drive Wind Energy Converter" http://rapidshare.com/files/401878668/05_3_2.pdf.html. Там есть и экспериментальная установка и табличка в конце: скорость на валу колебалась от 83 об/мин, до 114 об/мин, мощность 5 - 20 кВт, КПД 80-87%. Конечно кого то могу и не впечатлить такие цифры, но КПД 95% и не зависящий от числа оборотов может быть только в рекламных картинках у немцев....Вот рассчитать такой же SRM (но с другим числом пар полюсов) на нужную мощность и обороты для меня не составит проблем - это дело техники, но просто долго по времени и трудоёмко, этапы изготовления опытного образца я конечно хуже понимаю, но у коллег есть такой опыт. Я даже вообще изначально настраивался на вентильно-индукторный двигатель с электромагнитной редукцией момента который сложнее по конструкции - т.е. это тоже самое что SRM но только на полюсе статора несколько зубцов нарезано для повышения момента...Но как я уже говорил единственное что меня смущает - это КПД всей ветроустановки в целом и сложность инвертора+аккумуляторной установки. Эту то я часть не чувствую в отличии от двигателя/генератора. Но без этого двигатель/генератор - это просто куча железа. Но и КПД для других типов автономных ветроустановок (т.е. данные у меня есть только на большие ветряки работающие на сеть) я тоже не вижу, может быть у всех автономных КПД всей установки средний и я зря боюсь что будет хуже.

Сами же дали ссылку на дизель-генератор с маховиком.
...
Там SRM генератор решились поставить только на маховик и то видимо потому, что BLDC вращающийся на такой скорости (30000 rpm) просто невозможно сделать.

Дак там вроде бы был без постоянных магнитов движок. Уточните, пожалуйста, под BLDC Вы понимаете то что на картинке и что в отечественной литературе называется ВД с постоянными магнитами?! Или что то другое.
http://pixs.ru/showimage/1jpg_6573050_766024.jpg

Кстати насчет гибридных автомашин - там вроде бы движок с постоянными магнитами должен стоять который работает как в двигательном так и в генераторном режиме (т.е. через инвертор на аккумулятор энергия идет), только конечно не тихоходный. Насколько я слышал такие модели машин уже существуют?! Тайота Hybrid Synergy Drive, еще что то было - но тип двигателя мне не известен там. Думаю что в новых поколениях возможно будет и SRM без всяких магнитов.

Сообщение отредактировал Владимир_2010 - Jun 23 2010, 05:44

[AlexandrY]

..Вот пожалуйста статья "Design and Performance of a 20kW, 100rpm, Switched Reluctance Generator for a Direct Drive Wind Energy Converter"
Там есть и экспериментальная установка и табличка в конце

http://pixs.ru/showimage/1jpg_6573050_766024.jpg

По вашей ссылке в статье до работы на инвертер дело не дошло.
Измерения проводились как я понял на шине постоянного напряжения стабилизированной от внешнего источника.
Эксперимент делался на лабораторной установке с приводом от двигателя с точно известной скоростью вращения.

Специфичный инвертер в этом деле основная трудность. И эти ребята только доказали это.
Самое дикое в их схеме, что ток возбуждения достигает 80% тока генератора. (под 70 А)
В холостую на возбуждение прокачиваются мощности сравнимые с мощностью генератора и в импульсном режиме. Один блок конденсаторов в реальном конвертере будет стоить как весь движок.
Явно современная преобразовательная техника до этой технологии еще не доросла.

А насчет BLDC то похоже в этой теме их чаще именуют как PMG (Permanent Magnet Generator)
Ссылка уже была дана http://www.ee.kth.se/php/modules/publicati...ETS-2004-12.pdf

[Владимир_2010]

По вашей ссылке в статье до работы на инвертер дело не дошло.

без инвертора, датчика положения ротора и правильно выстроенной системы управления SRM вообще бесполезный кусок железа.
Не могло дело не дойти до инвертора. Конечно в статье плохо описана экспериментальная установка, но другого трудно ожидать - зачем авторам раскрывать все свои наработки. Вы предполагаете что просто подавали на зажимы постоянное напряжение и крутили ротор?! Тогда энергия колебалась от сети к двигателю и наоборот все время в зависимости от угла поворота ротора и никакого генератора не было. А был бы бесполезный девайс который ничего хорошего не делал, а только гонял энергию туда-сюда и выделял часть энергии в обмотках...Хотя конечно если поставить диод, то ток (энергия) будет идти только в одном направлении. Но тогда "инвертор" получается предельно простым. Это и было на Ваш взгляд сделано в экспериментальной установке?! Хотя есть сомнения что именно так "работало".

Сообщение отредактировал Владимир_2010 - Jun 23 2010, 11:11

[AlexandrY]

Вы предполагаете что просто подавали на зажимы постоянное напряжение и крутили ротор?!

Вы даете ссылки на документы, но вроде сами их не читаете.

Вот схема по вашей одной из первых ссылок:


Здесь видно, что система с SRM состоит минимум из 2-х инвертеров.
Так вот в том стенде с 20 кВт SRM был только SRM инвертер и отсутствовал то что на схеме названо VSI. Там прямо говориться что мощу они измеряли на DC Link-е
По алгоритму управления SRM, ключи SRM инвертера сначала подают ток на обмотку SRM, а когда зубцы заходят в максимальное потокосцепление ключи закрываются и уже больший ток возвращается в DC Link.
Ну так на графиках видно, что ток в конце фазы возбуждения слабо отличается от максимального в фазе генерации.