Цельюработыявляется разработка ВЭУ с магнитными лопастями, снижающий скольжение ротора в ветрогенераторе, а также улучшающий экономичность использования энергии ветра.
Метод решения.ВЭУс магнитными лопастями- это установка, которая позволяет компенсировать потери энергии в роторе, а также дает возможность для выработки дополнительной электрической энергии. Скорость ветра колеблется от 3 до 15 м/с, учитывая этот фактор в нашей разрабатываемой установке с появлением ветра будет вырабатываться дополнительная энергия. Такая установка показана на рисунке 1.
Чтобы было яснее построим операторную схему. Эта схема будет способствовать для дальнейшего очертания нашей светлой идеи.
Рис1. ВЭУ с магнитными лопастями с железной сеткой
Номерами обозначены: 1 – фундамент, 2 – силовой шкаф, включающий силовые контакторы, 3 – башня ВЭУ, 4 – лестница для ремонта, 5 – поворотный механизм, 6 – гондола, 7 – генератор, 8 – система для слежки направления и скорости ветра или анемометр, 9 – тормозная система, 10 – трансмиссия, 11 – магнитные лопасти, 12 – система изменения угла поворота лопасти, 13 – колпак ротора, 14 – железная сетка.
Эффект магнитной левитации. Используя такой ВЭУ мы создаем в поле магнитную левитацию. Магнитная левитация – кардинальное уменьшение эффектов трения, эвукового шума, вибрации и потери энергии. Магнитные материалы и системы способны притягивать или отталкивать друг друга с силой, зависящей от магнитного поля и поверхности магнита[3]. Из этого следует, что может быть определено магнитное давление. Магнитное давление магнитного поля сверхпроводника подсчитывается по формуле:
Pмаг =
где Pмаг - сила на единицу площади поверхности в Паскалях, B- магнитная индукция над сверхпроводником в Теслах, µ0 = 4π×10−7 Н·А−2 - магнитная проницаемость вакуума. Как говорилось ранее этот эффект предназначен для устойчивой работы ротора.
Магнитное поле внутри сетки соприкасаясь с магнитным полем ротора создает эффект левитации, то есть в роторе генератора создается добавочное магнитное поле Ф1+ Ф2, который способствует снижению скольжения ротора. В свою очередь это приводит к легкому запуску ротора, а также долговечной работы ветрогенератора.
Сделаем примерный расчет магнитных потоков при магнитной левитации. Данные для расчета:
t = 2 c – время;
E1 = 120 В – ЭДС вырабатываемый из сетки;
E2 = 240 В – ЭДС вырабатываемый генератором.
1.Находим магнитный поток внутри сетки: Ф1 = E1t = 240 Вб;
2.Находим магнитный поток ротора: Ф2 = E2t = 480 Вб;
3.Находим результирующий магнитный поток при магнитной левитации:
Ф = Ф1 + Ф2 = 720 Вб.
При увеличении магнитного потока скорость ротора увеличивается прямо пропорционально. Из этого следует, что коэффициент скольжения уменьшается тем самым обеспечивая генератору легкий пуск ротора, а также длительный срок работы[3].
Синхронизация двух источников энергии. Чтобы выработать максимально нужную энергию мы должны синхронизировать основной и дополнительный источники энергии. При этом мы должны соблюдать баланс в распределении тока по аккумулятору. Для этого мы используем диодный мост, чтобы минимизировать скачок тока, а также для выпрямления общего тока. После этого направляем собранную и стабилизированную энергию в аккумулятор для зарядки. После зарядки батареи мы используем инвертор, чтобы повысить исходное напряжение до 220 В, а также изменяем постоянный ток на синусоидальный переменный ток. Дальше выработанный ток распределяем по потребителям.
Рис5. Синхронизация тока с помощью диодного моста
Выводы. Ранее ветер, как альтернативный источник энергии, стал менее интересным и популярным. Глобальные уровни ветра опустились несколько раз с момента их пика в 2013 году. Но это не значит что ветер перестал быть важным природным ресурсом возобновляемой энергии. С момента своего скромного европейского истока до сегодняшнего массивного потенциала электрогенерирующая энергия ветра является одновременно устойчивой и благоприятной.
Чтобы повысить долговечность и эффективность использования энергии ветра мы сконструировали ВЭУ с магнитными лопастями. С другой стороны предложенной системой можно продлить срок работы ветрогенератора, а также получать дополнительную электрическую энергию. Техническая реализация такой системы не является трудным. Но безопасность и эффективность гарантирована.
Литература
1. Аналитическое исследование «Казахстан: Энергетическая безопасность, энергетическая независимость и устойчивость развития энергетики. Состояние и перспективы», под ред. Алияров Б., Институт энергетических исследований, - Алматы, - 2009г., 370с.
2.Parmanbekov U., Meirbekov B., Sugurov S., Kruglikov A., Rustamov N., Yernazarova D.,“AUTOMATED SYSTEM OF CONTROL AND PROTECTION ASYNHRONOUS MOTORS IN KAZAKHSTAN”: - Paris, France. Pensee Journal. Vol 76, No. 11; Nov 2014, pp.320-324.(Thomson)
3. Gaze L.,“The future of sustainable innovation – Wind Sustainability” http://reports.thomsonreuters.com/susty7/innovation/future-sustainable-innovation,(Thomson).