Т. 326, № 10

Исследование магнитной трансмиссии с переменным передаточным отношением в ветроэнергетической установке в целях повышения запаса динамической устойчивости

Актуальность работы обусловлена тем, что в России более 2/3 территорий не имеет централизованного электроснабжения. Существуют небольшие изолированные энергетические системы, состоящие из нескольких нагрузок, мощностью от 1 до 15 МВт. К сожалению, доля мирового производства малых электростанций небольшой мощности ограничивается 25 %. Другая доля приходится на крупные газотурбинные генераторы, мощностью свыше 20 МВт. Одной из причин ограниченного применения установок малой мощности является их малый запас динамической устойчивости вследствие их малой инерции. Отметим, что нарушение динамической устойчивости возникает при резких изменениях в режиме нагрузки или при коротких замыканиях. Однофазные замыкания наблюдаются в 70 % случаев от общего числа возмущений, которые могут вызвать отключения части нагрузки или электрических генераторов в системе. Это может привести к асинхронному режиму оставшихся генераторов. В данной работе представлен способ поддержания синхронной скорости вращения генератора с помощью электромеханического комплекса на базе магнитной трансмиссии с переменным передаточным отношением в составе с ветроэнергетической установкой малой мощности. Цель работы: повышение запаса динамической устойчивости энергетических систем с распределенной генерацией, имеющих в своем составе несколько электрических генераторов малой мощности. Методы исследования: использование метода конечных элементов для анализа геометрии магнитной трансмиссии с переменным передаточным отношением на базе Максвелл 2D; разработка математической модели на базе уравнений магнитных полей для определения вращающего момента и её зависимости от угловой координаты ротора. Результаты. Получена математическая модель магнитной трансмиссии, из которой следует вывод о взаимосвязи геометрических параметров и величины максимального электромагнитного момента. Была установлена линейная связь между передаточным отношением и скоростью ротора управления. Рассмотрен анализ соотношения чисел пар полюсов в конструкции роторов магнитной трансмиссии и их взаимосвязи между моментами на тихоходном и быстроходном валах. Определена зависимость вращающего момента от углового положения ротора быстроходного звена. Проведен анализ магнитных полей магнитной трансмиссии с целью определения величины потерь в ферромагнитных элементах конструкции.

Ключевые слова:

электронный ресурс, ветровые турбины, магнитные трансмиссии, динамическая устойчивость, синхронные машины, математические модели,

Авторы:

Удалов Сергей Николаевич

Приступ Александр Георгиевич

Ачитаев Андрей Александрович

Скачать PDF