MATHEMATICAL SIMULATION OF AUTONOMOUS WIND INSTALLATION WITH SYNCHRONOUS MAGNETO-ELECTRIC TYPE GENERATOR
Abstract
One of the ways to increase the efficiency of wind energy conversion is to improve the design of known generators or the development of fundamentally new types of generators. The nature of wind is variable, so the urgent task is to use the maximum possible wind potential in electromechanical energy conversion. The rigid dependence of the power on the rotor shaft of the wind turbine on the aerodynamic characteristics of the blades is known and implemented in engineering solutions, but the coordination of the obtained power with the power of the electric machine connected to the rotor requires additional research. A numerical mathematical model has been developed to study the parameters and characteristics of a synchronous generator with permanent magnets, which takes into account the two-sided stator core and the aerodynamic parameters of the wind turbine rotor. At low wind speeds (3-5 m / s) the generator voltage is at half its maximum, which is explained by the aerodynamic parameters of the rotor and the parameters of the generator. At higher values of wind speed (6-7 m / s) the minimum value of the voltage at the output of the generator is reaching its maximum at 18 V and 26 V with increasing speed of the generator, due to increasing EMF rotation, followed by voltage drops to 6 V and 16 V i n відповідно до зростання аеродинамічних втрат в роторі вітрогенератора. Відповідні максимуми на кривих напруги відповідають максимумам вихідної активної потужності 45 Вт .
Результати моделювання механічних характеристик вітрогенератора та генератора підтверджують адекватність розробленої моделі та надійність результатів, що дозволяє використовувати цю модель для подальших досліджень та оцінки методів та засобів підвищення ефективності перетворення енергії вітру. Ref . 6, табл. 1, рис. 8.
References
[Comparison of a traditional generator with permanent magnets with an end generator with a double-sided active surface for wind turbines]. Vidnovluvana energetika. 2018. No. 2(53). Pp. 29-37. [in Ukrainian].
2. Kovalenko M.A., Vaskovskyy Yu.M., Haydenko Yu.A. Matematychne modelyuvannya elektrychnykh mashyn z postiynymy mahnitamy. [Mathematical modeling of electric machines with permanent magnets.]. National Technical University of Ukraine. 2017. 193 p. [in Ukrainian].
3. Chumak V.V., Kovalenko M.A., Kovalenko I.Ya. Analitychnyy ohlyad elektromekhanichnykh peretvoryuvachiv enerhiyi dlya vitrovoyi enerhetyky. [Analytical review of electromechanical energy converters for wind energy]. Ekolohichni nauky. 2018. No. 2(21). Pp. 25-35. [in Ukrainian].
4. Chumak V.V., Kovalenko M.A. Tsyvinskyy S.S., Tkachuk I.V., Ponomarov O.I. Mathemathical modeling of a Synchronous generator with combined excitation. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. 2020. No. 1/5 (103). C. 30-36. [in English].
5. Chumak V.V., Kovalenko M.A., Ponomarov O.Y. Trekhmernaya matematycheskaya model mahnytoélektrycheskoho synkhronnoho heneratora s postoyannymy mahnytamy. [Three-dimensional mathematical model of a magnetoelectric synchronous generator with permanent magnets]. Hidroenerhetyka Ukrayiny. 2016. No. 3-4. Pp. 36-39. [in Ukrainian].
6. Chumak V.V., Petrenko A.V., Kovalenko M.A., Ponomarev A.Y. Upravlyaemyy avtonomnyy synkhronnyy mahnytoelektrycheskyy henerator s mahnytnym shuntom dlya enerhosnabzhenyya selskokhozyaystvennoho kompleksa. [Controlled stand-alone synchronous magnetoelectric generator with magnetic shunt for power supply of agricultural complex]. Naukovyy visnyk NUBiP Ukrayiny. Seriya: Tekhnika ta enerhetyka APK. 2017. No. 242. Pp. 18-24. [in Ukrainian].