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.

Во делают преобразователи с колебаниями входного напряжения в >6-ть раз
http://www.sma.de/en/products/wind-energy-...0tl-5000tl.html

И ничего, на КПД не жалуются.

А генераторы такой мощности большинство делают на BLDC. Вот уж где точно копать не стоит.

Не жалуются покупатели потому что не вникают в принцип действия девайса или не жалуются изготовители (вернее дипломатично умалчивают)?! Или все действительно хорошо и при колебаниях выходного напряжения КПД хороший?! Где схему можно посмотреть такого или аналогичного девайса, чтобы прикинуть в симповерситсемсе и оценить потери - а то я недоверчивый

BLDC я забыл упомянуть, это тоже в уме держится. Правда конструкции я видел на картинке только для авиамоделей, ну и в принцип действия особо не вникал... На низких оборотах (без редуктора) + при большом диапазоне колебания скорости у этих BLDC электрический КПД как себя ведет?! Пульсации момента и т.д.?!

BLDC и есть ваш вентильный двигатель.
Или первый день в теме?

А на счет инвертеров в Германии которая вся утыкана ветряками и дивайсов фирмы которая занимает половину немецкого рынка я бы не сомневался.

Кстати для лучших солнечных инвертеров входные напряжения могут колебаться даже в 8-мь раз!

Не первый день, но в терминологии путаюсь. Для саморазвития считал как то статический момент для различных SRM на основе МКЭ (FEM), немного покрутил и в динамике, понял для себя - и успокоился...
Вентильный двигатель/генератор мне привычнее называть SRM (switched reluctance motor), SRM with permanent magnet и т.д. То что я видел BLDC для авиамоделей очень похоже на SRM но только + дополнительные полюса + ротор наизнанку (внешний ротор). Здесь кстати http://www.ukrainemotors.com/index.php?page=pub в заглавии на русском некоторые двигатели называются вентильными, а на английском файл содержит "BLDC".


На немецком инверторе думаю будет не интересно по религиозным соображениям... Если информация верна что можно сделать DC/DC инвертор с высоким КПД несмотря на широкий диапазон колебания входного напряжения/мощности то это радует, надо тогда произвести тщательный обзор литературных источников и посмотреть что там великие ученые напридумывали.

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.

Design, Optimization and Comparison of Permanent Magnet Motors for a Low-Speed Direct-Driven Mixer.
См. библиографию.

Свойством обратимости обладают, в основном,
электрические машины с возбуждением от постоянных магнитов.
SR Motors трудно представить в генераторном режиме.
DIRECT-ON-LINE AXIAL FLUX PERMANENT MAGNET
SYNCHRONOUS GENERATOR STATIC AND DYNAMIC
PERFORMANCE.

Что же сложного?! Например "Вентильные реактивные электродвигатели / генераторы (Switched Reluctance Motors / Generators)" _http://www.kaskod.ru/produkt/motorsrm/srm_article01/. Поиск гуглем тоже многое даст по этой теме. Статейки буржуйские я читал...


спасибо за ссылку

Извините сирого, но не нашёл в статье по ссылке,
что там является источником поля для генерации.
Как изв. из физики - поле и катушка (пр. с током) в нём должны быть.
Там написано лишь - двигателя/генератора.
Про двигатель понятно, про генератор не очень.
Насколько понимаю, полюса ротора д. б. намагничены?
КПД такого генератора невелик, макс. 70%.
Да, пульсации момента и его зависимость от
зазора оставляют желать лучшего.

Я не знаю как объяснить генераторный режим по понятному - если момент считать через тензор натяжений Максвелла, на обмотку подать разность потенциалов то при движении зубца ротора момент меняет знак в зависимости от угла поворота ротора. Скорость не меняется, а мощность P=M*w колеблется в след за моментом. Следовательно возможен как генераторный режим так и двигательный. Главное это когда подаются импульсы напряжения, т.е. в функции угла поворота ротора надо делать, так что бы все время поле работала против движения ротора.
Вот тут http://files.mail.ru/B6E82U есть даже схема инвертора и на конструкции экспериментальной установки четко видно что на роторе нет никаких постоянных магнитов. Есть даже картинки и волшебные слова "SRM generator torque", правда словесного описания нет.
Если работаем на сеть - то у меня не возникает никаких сомнений что можно из SRM сделать генератор. Но вот если установка автономная, позволит ли аккумуляторная батарея + инвертор-преобразователь реализовать этот генераторный режим с высоким КПД.


Насчет КПД тоже слышал скептические высказывания. Но я этому сразу же не поверил. В роторе нет никаких обмоток (алюминий или медь) и следовательно потери в роторе в обмотках нет (раз их нет). Это уже +. Но Вы правильно заметили что надо делать маленький зазор. Ну и еще надо чтобы из-за насыщения стали много потерь не было. Но это все оптимизируется при расчете конструкции... А насчет пульсаций момента - у двигателя с постоянными магнитами он больше.
Вдогонку насчет КПД SRM - вот статейка http://files.mail.ru/ZV83LY, там КПД доходит до 96%, правда машина высокооборотистая. Вот я хочу сделать то же самое, но только на низких оборотах.


Любые конструкции полезны, имеют свои плюсы и минусы и любую идею (часть идеи) можно применить, в другом приложении. Чем больше глаз видит конструкций - тем лучше работает фантазия проектировщика...


Сеть не везде есть, страна большая. Одно из условия техзадания - обеспечить автономный режим. Даже резервный дизель генератор обязателен. Вдруг ветра долго не будет, аккумуляторы разрядятся - будем жечь топливо и загрязнять окружающую среду.


Большие обороты, а скорость турбины маленькая. Я читал в статейке что по статистике редуктор в ветротурбине очень часто выходит из строя. Одно из слабых мест - редукторы. Кроме того в техзадании одно из требования это безредукторный привод. Ну и с моими религиозными убеждениями и пожеланиями это тоже совпадает - чем проще конструкция и меньше ненужных девайсов (редуктор), тем лучше в эксплуатации, обслуживании и надежней. Кроме того с редуктором и генератор на высоких оборотах это везде есть и это не интересно делать - ничего нового.


Я хочу без постоянных магнитов и буду до последнего стоять на этом - проще конструкция, меньше пульсаций момента, надежнее , дешевле и т.д....но я пока что не понял SRM + позволит ли аккумуляторная батарея + инвертор-преобразователь реализовать этот генераторный режим с высоким КПД всей установки. Впрочем писал уже об этом.

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?!

Меня интересует в принципе возможно или нет на SRM без постоянных магнитов + всякие модные инверторы и батарея аккумуляторная реализовать генератор для автономной установки. Если работать на сеть + SRM генератор то без проблем - это точно делаеться за бугром. Насчет автономности мне просто сложно вообразить все эти схемы сразу же...Но я рассуждаю так - у буржуев есть гибридные машины на SRM, там вроде бы должно быть так: дизель крутит генератор, дальше кондеры+инверторы и судя по всему должен быть аккумулятор. В статье выше что я приводил как раз рассматривается SRM для гибридной автомашины и там точно есть генераторный режим. То есть если мы едем с горки энергия же не просто тупо на нагрев обмотки идет?! Она же наверняка генерируется и запасается где то. Если принципе это все возможно сделать с неплохим кпд (а в статье кпд SRM 95% однако про КПД всего остального ничего не сказанно) - тогда я просто сажусь и считаю низкооборотный SRM (сколько полюсов и т.д - это все уже частный случай и дело техники для меня) на нужную мощность и обороты, а в инверторах я потом по ходу дела разберусь - все равно ведь надо будет делать систему управления. Но если на SRM без постоянных магнитов нельзя реализовать для автономной генераторной ветроустановки ничего хорошего, тогда мне надо думать о другой конструкции двигателя. Но хочется SRM:)

на сколько я понял, СУ сама дает возбуждение... и теми же обмотками и снимает энергию... как - хз ... как вариант возмущения поля при разрыве (выходе зубцов ротора из полюсов на которые было подано возбуждение)...

Так и есть: подаем импульс напряжения на полюс при "выходе" (повороте) полюса ротора. Т.е. когда зуб полюса ротора напротив зуба полюса статора момент ноль, далее при движении и при наличии потенциала на обмотке поле направленно против движения ротора, момент растет и отрицательный, мощность из механической генерируется в электрическую, ток и напряжение противоположны по направлению - энергия в сеть по той же обмотке. Когда полюс ротора "вышел" из под полюса статора и направлен в пустоту момент опять равен ноль. Далее следующий зуб ротора движется к полюсу статора и если есть потенциал на обмотке полюса, то момент растет и момент положительный (двигательный режим), ток и напряжение совпадают по направлению - из сети по той же обмотке. Двигатель/генератор то я вроде бы чувствую и схема как должна работать примерно представляю на сеть, но вот не знаю в автономной системе (без сети) получиться ли реализовать все это с высоким КПД...Т.е. вот у меня в голове пока не укладывается как сделать так: берем с аккумулятора потенциал этот что бы возбудить когда надо (т.е. в момент когда полюс ротора "выходит" из полюса статора) + инверторы и конденсаторы, а параллельно что бы нагрузка (потребитель с лампочками) мог питаться, со стабильным напряжением. Аккумулятор должен заряжаться только когда у потребителя или все выключено или на пониженной нагрузке + при этом маленькие потери хочется во всей установки в целом...

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.

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 ?

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

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.
С ветряка же работает специальный инвертер который только лишь подстраивается под частоту и амплитуду локальной сети играя своим PFC и мостовым конвертером.
Т.е. инвертер ветряка не может заниматься зарядкой аккумулятора поскольку аккумуляторам нужны хорошо контролируемые циклы заряда-разряда для гарантированного срока службы.

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

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?!


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.


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.


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. 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?!


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.

Если надо конкретики то можете обратится к этим ребятам.
Они активно операторам связи проталкивают свое вот такое решение:
http://www.alpine-energie.com/Content.Node...nglisch_web.pdf
Утвержадают что с 3 тыс. литров диз.топлива спокойно в год гарантировано дают 3 KВт энергии.

На что бы обратил внимание это то, что Windy Boy подключаются исключительно только к генераторам на постоянных магнитах т.е. они же BLDC. Других практически не юзают.
Решения с возбуждением да еще импульсным как в SRM не пользуются популярностью поскольку для настоящей эффективности требуют неслабой real-time модели с предсказанием что в случае с ветром да еще турбулентным сомнительно.

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.


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.

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

Насчет BLDC и SRM опять путаюсь - что Вы понимается под BLDC с магнитами?! Уточните или лучше картинку...У вентильных двигателей без магнитов основная проблема как я понимаю - это то что надо делать маленький воздушный зазор, что бы получить хороший момент. Что бы увеличить индукцию в воздушном зазоре и следовательно момент в зазоре ставят на полюса постоянные магниты - это и есть BLDC?! Но как только мы добавляем постоянные магниты - возникает куча других проблем. Вот есть статья "Сопоставительный анализ вентильных двигателей с пассивным и активным ротором" http://www.blpm-motors.com/articles/SRM_and_BLDC.pdf. Там в конце в качестве выводов расписаны +- обоих конструкции.
Можете уточнить?! Я вот SRM и BLDC считал на досуге для саморазвития описанные в статье выше и не заметил что в SRM что то сложнее - мне показалось даже проще в плане управления. Т.е. если там и там ставить датчик положения ротора - то алгоритмы очень близкие. Если же без датчика - вычислять по матмодели, то это конечно же очень сложно. Но с постоянными магнитами будет ничуть не легче - везде сложная математика/алгоритм и оба решения будет сложно реализовать в железяках в реал-тайм.

Хотя конечно если не удастся насчитать SRM без магнитов с высоким кпд и с реализуемым воздушным зазором, буду думать в сторону ВД с постоянными магнитами. Это и стоит у немцев?! Windy Boy?! Или другой BLDC?!


Я это все знаю и я понимаю что конечный продукт - это экспериментальная установка с высокими энергетическими характерситками и что теоретический расчет это только лишь один из этапов. Но без теоретического расчета нельзя оптимизировать конструкцию - вернее методом тыка и эмпирическим методом это будет долго и дорого. Вы правильно заметили что оптимизируют конструкцию годами - я один из тех кто может автоматизировать процесс оптимизации расчетной конструкцию на основе современных поисковых методов и с привлечением надежных методов расчета. Кроме того - как только изготавливается макет или девайс - я всегда присутствую на экспериментах и отвечаю если выдал лженауку и мне надо всегда доводить расчеты до ума что бы они сходились с практикой. А далее уже оптимизация конструкции по матмодели (которая вначале должна начать сходиться с практикой)


Буду благодарен за любую информацию

Это статья типа газетной, чего стоит название.Ага, на основе кривых рассчётов. Писандокторантура.
Теоретически, ток можно увеличивать до бесконечности.

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


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/


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

Используя пр. подход, можете получить шанс.

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


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.

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.

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:




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.

This is all the more
so with respect to gearboxes which tend to break down after 23000/30000 h of operation

Ну и? Ну, ломаются раз в три года. Коробка скоростей может и сложная вещь, но почему-то без нее автомобили не делают. Мультипликатор не самое слабое место ветрогенератора. Постоянно ломаются инверторы, да и лопасти тоже не вечны.
Ладно, пишите статьи и отчеты.
Про пятикиловаттный генератор на 60-80 оборотов-мин можете помечтать.
Для инженерной практики можно не очень хорошо помнить теорию разных областей, можно в процессе рабочего проектирования поднаверстать, но чувствовать сразу же порядок величин нужно обязательно. Иначе - пойдете по ложному пути и увязнете с любой теорией на первой же реальной гайке. Как увязли на почти детской задаче измерения удельного сопротивления сплава.

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.
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.
Нажмите для просмотра прикрепленного файла
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...

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.
Для SRM генератора нужна схема возбуждения на ключах (потери), а для BLDC возбуждение не нужно.
Опять же при малейшей ошибке в управлении SRM легко превращается в мотор.
С мощным инерционным маховиком это возможно не страшно, но в варианте ветрогенератора явно будут проблемы с эффективностью управления.

Ну и преведенная схема инвертера с маховиком явно не приспособлена к значительным колебаниям напряжения, нужен бустер.
И тут сразу появляется большая проблема сделать двусторонний инвертер.

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

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.


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.

По поводу экономичности и окупаемости автономной ветрогенераторной установки на 5кВт тут высказывались сомнения. Но: 1. задание ставиться, так что система должна решать поставленную задачу, давать нужную мощность и быть надежной. 2. если посчитать стоимость регулярной доставки топлива в удаленный район на вертолете для работы дизель-генератора, то ветрогенераторная установка на 5кВт может быть вполне окупаема и конкурентоспособна.

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

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".

Прошу прощения, но что за понятие "ток возбуждения" для SRM?! В приложениях с SRM без постоянных магнитов ни разу не встречал такого термина ни на русском ни на английском. Это же не синхронная машина. А на холостом ходу вообще незачем его "возбуждать" - пусть крутиться болванка в холостую и незачем напругу на зажимы подавать. Есть просто ток в фазе SRM. И чем Вас шокируют картинки токов фазы что в статье изображены и сняты с эксперимента?!

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.

Спасибо за пояснения - я статьи которые выкладывал читаю, но только я слабо ориентируюсь в незнакомых схемах инверторов если в них нет словесного описания алгоритма управления. В той ранней статье как раз была только схема и фото экспериментальной установки + картинки без комментариев. Тут инвертор и алгоритм управления не такой уж простой для понимания...

По телевизору часто показывают "энергетические поля" в Европе, на которых установлены десятки, а то и сотни ветряков. Мощность их по несколько сотен киловатт. А как они работают на одну нагрузку? То есть на какую-то электрическую сеть. Скорости вращения могут отличаться. Ветряки включены в параллель или как? Инверторы синхронизироваться должны?

А посмотрите внимательно на эти "ветровые фермы" при случае. Все турбины вращаются синхронно, ну, может с небольшим скольжением фазы. Они работают на сеть переменного тока, параллельно. Синхронизация только в момент подключения к сети. если ветер не может раскрутить турбину до стартовой синхронной скорости - ветряк останавливают, отключают от системы. Иначе он превращается в большой вентилятор (начинает потреблять из сети)

А каким образом добиваются синхронизма при вращении нескольких сотен ветряков?

Да очень просто, "за бесплатно". Любой стандартный двигатель переменного тока имеет строго постоянную скорость, в зависимости от числа полюсов. Это, обычно, 3000, 1500, 750 обмин.
Если двигатель на холостом ходу, число оборотов соответствует этому с высокой точностью. С ростом механической нагрузки появляется "скольжение" - снижение скорости на несколько процентов.
Если попытаться вращать двигатель быстрее, то он немедленно перейдет в генераторный режим. И скорость его с ростом усилия будет всего лишь на несколько процентов выше теоретической, "опережающее скольжение".
В мощном ветрогенераторе стоит обычный двигатель переменного тока, как генератор. Он соединен с ветротурбиной мультипликатором на несколько десятков. Если генератор вращается со скоростью 1500 обмин, то при передаточном отношении 50 турбина делает 30 оборотов в минуту и постоянно. Это для быстроходного ветряка в 500-600кВт.
С усилением ветра меняется только ток (мощность) отдаваемая в сеть. На старте анемометром определяют достаточную силу ветра, чтобы турбина хоть что-то отдавала, а не работала вентилятором. Далее, снимают тормоз и, когда она раскрутится до приблизительно стандартной скорости, - включают генератор в сеть через балластные резисторы. При этом эа пару секунд генератор войдет в синхронизм, скорость и фаза турбины окончательно выровняются с сетью. Окончательно, шунтируют балластные резисторы мощными тиристорами и - вперед, отдаем полную возможную мощность в сеть.
Автоматика потом только следит за предельной скоростью ветра, поскольку может произойти срыв синхронизма (превышение мощности генератора) и минимальным уровнем мощности, ниже которого турбина начинает потреблять из сети мощность. В этом случае ее из сети выключают и ставят на тормоз.
Все.

The Switched Reluctance Motor (SRM) is a synchronous machine.
В ней ротор следует за полем статора.
Странно браться за проектирование, не понимая физичесой
основы функционирования электродвигателя/генератора.
Вам уже объяснили, для чего требуется возбуждение
SRM в генераторном режиме, теперь попробуйте представить ситуацию.
У васнет других источников электроэнергии.
Как вы будете осуществлять возбуждение, если
АКБ разрядилась? Тем паче, наличие АКБ
сводит конкурентоспособность вашей ветроустановки
к величине, незначительно отличающейся от "0".
Все ваши усилия, направленые на экономию РЗМ,
создали вам излишние затраты с непредсказуемым результатом.Не верю. ©

А на русском языке есть что-нибудь по ветроэнергетике почитать? Устройство, принципы работы и т.д. Подскажите, пожалуйста....Статьи или книги.

Прошу громко не смеяться,
у меня есть книжка -
Закржевский Э.Р. - Ветродвигатели для механизации животноводческих ферм,
Минск, 1959, отсканированная. М. б. она есть в сети.

А посвежее что-нибудь есть?

Есть.
Андрианов В.Н., Быстрицкий Д.Н., Вашкевич К.П., Секторов В.Р. - Ветроэлектрические станции,
ГЭИ, 1960г.

Алексей, по ветрогенераторам в русскоязычном инете только журналистский треп и длинные бесполезные форумы диванных мечтателей.
Если есть где-то немногочисленная литература 40-60гг, читайте. Основы там должны быть изложены верно, основные теоретические исследования к тому моменту уже завершились.
Я занимался ветряками года два плотно и почерпнул основное из англоязычных источников.
На сегодня ветрогенератор - весьма дорогое удовольствие. Это очень сложная система, требующая очень обширных, из разных отраслей, технических знаний для проектирования. Условно окупают они себя только в богатых ветровыми ресурсами районах. Увы, в России и Украине непригодны для ветряков процентов 80 территории. Годятся для них горы, острова и морские побережья. Можно помечтать о ветряке в местности со среднегодовой скоростью ветра от 4мс и выше.
Бросил я эту затею, хоть прокопался долго и понял многое..

А в электронном виде есть?



Да.... Англоязычных источников нашлось немножко...Может Вы и правы, раз это экономически "не очень интересно", то для чего тогда и книжки печатать на русском......