Удосконалено математичну модель відцентрового регулятора (ВР) ротора вітроустановки, яка враховує додаткові параметри регулятора у разі флюгерного регулювання, що дозволило одержати уточнені статистичні характеристики вітроустановки малої потужності. Розроблено нелінійну математичну модель ВР ротора вітроустановки у разі антифлюгерного регулювання, що дозволило одержати статистичні характеристики вітроустановки малої потужності за рахунок введення в математичну модель конструктивних параметрів регулятора. Удосконалено рівняння руху системи регулювання з відцентровим регулятором за відсутності зовнішніх збурень і за їх наявності, що дало можливість визначити умови її стійкості залежно від параметрів ВР та виду регулювання. Запропоновано метод визначення видів перехідних процесів та їх цілеспрямованого коригування в системах регулювання роторів вітроустановок з ВР за діаграмою Вишнеградського, що дозволило зменшити час перехідного процесу виходу вітроустановки на усталений режим.

  Скачати повний текст

Визначено граничні енергетичні характеристики роторів вітроустановок. Обгрунтовано можливість їх застосування для розробки запобіжних пристроїв роторів з метою підвищення ефективності та надійності вітроустановок. Створено математичну модель ідеального ротора з урахуванням аеродинамічної якості профілю лопатей (сили та швидкості), що надає можливість більш точно визначити граничні енергетичні характеристики елементів лопатей і ротора вітроустановки. Обгрунтовано ряд технічних рішень запобіжних пристроїв, в яких використано сили Коріоліса й аерогідродинамічного тертя, розроблено методики визначення їх параметрів за граничними енергетичними характеристиками ротора. Створено та досліджено експериментальні зразки вітроустановок з запобіжними пристроями. Виявлено, що розроблені відповідні граничні енергетичні характеристики точно обмежують максимальні значення коефіцієнта потужності за відповідної швидкохідності ротора. Визначено резерви енергетичної ефективності роторів. Основні результати наукового дослідження використано для розробки вітроустановок малої потужності.

  Скачати повний текст

З використанням методів технічної діагностики визначено параметри вітрових дій на металеві гратчасті башти вітроенергетичних установок. Встановлено статистичні закономірності поривчастої вітрової течії. Розроблено методику визначення кількості тривалості та максимальних значень поривів вітру, встановлено статичний закон їх розподілу. Експериментально визначено спектральні й амплітудно-частотні характеристики башт як складової частини вітроенергетичних установок (ВЕУ) за умов їх експлуатації. Встановлено критерії оцінки кількості циклів навантаження металевих гратчастих башт ВЕУ у поривчастому вітровому потоці, а також оптимальні критерії для проектування башт збільшеної висотності (до 36 м).

  Скачати повний текст

Обгрунтовано доцільність та ефективність застосування перетворювачів різних типів у системах пуску асинхронних машин, що забезпечують вимоги щодо пускового моменту на валу машини й обмеження величини пускових струмів за повної електромагнітної сумісності перетворювача та мережі живлення. Запропоновано комбіновану систему пуску на основі безпосереднього перетворювача частоти з трансформацією у режим роботи тиристорного регулятора напруги. Запропоновано підключення паралельно обмотці статора асинхронної машини силового активного фільтра, проведено розрахунки пускових характеристик і зниження втрат енергії у такій системі. Досліджено електромагнітні процеси у схемах активних випрямлячів напруги та струму. Запропоновано алгоритм керування активним випрямлячем напруги зі знімним гістерезісом в елементах порівняння струмів для стабілізації частоти модуляції струму мережі, наведено рекомендації щодо застосування різних типів перетворювачів.

  Скачати повний текст

Наведено результати аналізу структур вітроелектрогенеруючих систем, показано перспективність побудови вітроенергетичної установки (ВЕУ) без аеродинамічного регулювання на базі схем енергоустаткування з неповним перетворенням потужності. Запропоновано сталу траєкторію регулювання вітроелектрогенерувальної системи, яка дає змогу знизити встановлену потужність електрообладнання надсинхронного вентильного каскаду (НКВ). Розроблено оптимізаційну математичну модель вибору робочого ковзання, а також методику розрахунку механічних характеристик НКВ з урахуванням впливу ефекту витискування струму на процеси комутації роторного випрямляча. Запропоновано спосіб регулювання НКВ у складі ВЕУ та структурну схему системи керування, що його реалізує. Шляхом дослідження математичної моделі електромеханічної системи підтверджено працездатність запропонованого способу регулювання та структурної схеми системи керування. Наведено методику розрахунку електромеханічної системи ВЕУ на базі НВК та некерованої вітротурбіни.

  Скачати повний текст

На підставі системи диференційних рівнянь асинхронних машин (АМ), з урахуванням активного опору обмотки статора та додаткових активних опорів, введених у коло статора, одержано аналітичні залежності ударних струмів і моментів від її параметрів. Одержано аналітичні залежності, які дозволяють описати почергове підмикання фаз генератора до мережі у заданий момент часу, за заданих початкових фаз напруги. Встановлено найбільш раціональну послідовність підмикання фаз обмотки асинхронних генераторів до мережі, визначено оптимальні початкові фази напруги. Досліджено вплив коливань швидкості вітру на потужність, яку віддає вітротурбіна. Визначено розбіжність між зазначеною потужністю та потужністю, встановленою заводом-виготовачем. У систему диференційних рівнянь введено функцію, що встановлює безпосередній зв'язок між гармонійними складовими швидкості вітру та моментом на валу генератора, що дозволяє вірно розрахувати генеровану потужність залежно від умов на конкретній площині установки вітроелектроагрегата та знижує імовірність помилки в процесі вибору вітроплощадки для будівництва вітроелектростанції.

  Скачати повний текст

Розроблено стохастичні математичні моделі динамічних навантажень вітроелектричних установок (ВЕУ) з асинхронними генераторами для визначення імовірнісних характеристик параметрів навантажувального режиму роботи. Вдосконалено стохастичну модель турбулентності повітряного потоку у приземному шарі атмосфери. Одержано аналітичний вираз та кількісні оцінки електромеханічної сталої часу ВЕУ. Обгрунтовано використання квазістатичного методу для визначення та дослідження імовірнісних характеристик ВЕУ. Розроблено стохастичні математичні моделі потужності та сили лобового тиску на ротор ВЕУ, визначено імовірнісні характеристики.

  Скачати повний текст

Визначено закони і параметри керування експлуатаційними нестаціонарними режимами роботи вітроелектричних установок (ВЕУ) промислових вітроелектростанцій (ВЕС), які зменшують аеромеханічні та електричні навантаження на основні елементи конструкції. Розроблено математичну модель вітроустановки як об'єкта керування у довільних діапазонах зміни швидкості вітру, кута повороту та частоти обертання лопатів на підставі кубічних сплайнів аеродинамічних характеристик. Досліджено динаміку аеромеханічних та електричних навантажень складових частин ВЕУ за різних способів керування генерованою потужністю (флюгерного, антифлюгерного, автостабілізації та керованої автостабілізації) та у процесі пуску і зупинення. Узагальнено результати стосовно установок різної потужності у діапазоні 100 - 1 000 кВт шляхом побудови номограм динамічних навантажень у функції параметрів керування та інерційної сталої часу ВЕУ. Визначено раціональні способи зменшення перенапруги ВЕУ та компенсації реактивної енергії ВЕС.

  Скачати повний текст

Розроблено науково-методичне забезпечення для створення комбінованої електроводопостачальної вітроустановки у вигляді сформульованих принципів побудови, розробленої математичної й імітаційної моделей дослідження електромагнітних та електромеханічних процесів у електротехнічному комплексі на базі магнітоелектричного лінійного генератора зворотно-поступального руху з урахуванням режимів електроводоспоживання та стохастичного надходження енергії вітру.

  Скачати повний текст

Розроблено математичну модель і одержано статистичні характеристики стохастичного процесу споживання реактивної потужності вітроелектричної установки (ВЕУ) та вітроелектричних станцій (ВЕС) з асинхронними генераторами з урахуванням пульсацій швидкості вітру та напруги електросистеми, а також технічних рішень обладнання компенсації реактивної потужності ВЕС. Розроблено нову математичну модель процесу генерування та споживання реактивної потужності ВЕУ. Визначено кількісні значення кореляційних зв'язків між потужностями складових частин станції. Одержано емпіричну функціональну залежність реактивної потужності компенсації ВЕС від кількості установок в її складі. Розроблено та виготовлено партію компенсаторів реактивної потужності для вітроелектричних модулів вітчизняних ВЕС.

  Скачати повний текст

Вперше розроблено закон керування для регулятора струму збудження вітрового електротехнічного комплексу (ВЕТК) з прямим перетворенням енергії вітру в електричну, що забезпечує його роботу у точці максимального відбору потужності вітрового колеса. Вдосконалено математичну модель цього колеса з вертикальною віссю обертання в динаміці, що дозволяє формувати закони керування вітровою електричною установкою та забезпечує можливість оптимізації її функціонування. Вдосконалено математичну модель системи керування ВЕТК з вертикальною віссю обертання вітрового колеса з застосуванням теорії нескінчених множин, що дозволяє покращити якість напруги на виході ВЕТК. Одержав подальшого розвитку підхід до побудови комбінованого регулятора збудження ВЕТК, що полягає у поєднанні переваг чіткого та нечіткого законів керування та дозволяє забезпечити максимально ефективне керування в широкому діапазоні зміни швидкостей вітру.

  Скачати повний текст

Запропоновано систему автоматичного регулювання частоти обертів вітроколеса вітроелектроустановки, яка дозволяє підвищити коефіцієнт використання енергії вітру. На основі дрібно-лінійної апроксимації створено кусково-лінійну апроксимацію вольт-амперної характеристики фотобатареї. Розроблено математичну модель процесу заряду електрохімічного акумулятора від фотобатареї та показано необхідність використання пристрою узгодження в системі електрохімічний акумулятор - фотобатарея. Розглянуто методику розрахунку пристою узгодження, який забезпечує роботу системи фотобатарея - електрохімічний акумулятор у точці максимальної потужності. Наведено пристрій для моделювання вольт-амперної характеристики фотобатареї. Проведено статистичний аналіз параметрів вітрового потоку та установлено, що періоди відсутності вітру мають експоненційний розподіл. На основі закону розподілу періодів відсутності вітру розроблено методику визначення ємності системи акумулювання для автономних енергосистем з вітроустановками.

  Скачати повний текст

Запропоновано нові методи, а саме: оцінювання просторової репрезентативності інформаційного покриття території регіону з використанням джерел довгострокових даних стосовно характеристик вітру; математичного моделювання характеристики потужності вітрової енергетичної установки (ВЕУ) з системою управління потужністю комбінованого (пасивно-активного) типу; уточненого розрахунку виробітку електроенергії ВЕУ за даними первісної реєстрації швидкості вітру на метеостанціях; оцінювання точності даного розрахунку за даними щодо швидкості вітру, агрегованими відповідно до методики Всесвітньої метеорологічної організації; оцінювання виробітку електроенергії ВЕУ за умов часткового затінення давачів швидкості вітру на метеостанції. Розроблені методи та моделі застосовано для рішення даної проблеми для Криму. Одержано відповідні карти довгострокового прогнозу вітрового енергетичного потенціалу Криму з урахуванням ступеня інформаційного покриття його території джерелами даних довгострокових спостережень характеристик вітру. Розроблено прогноз розвитку вітроенергетики Криму з урахуванням вітрового енергетичного потенціалу його територій і перспектив розвитку електромережевої системи півострова.

  Скачати повний текст

Обгрунтовано концепцію вибору форм профілів лопатей вертикально-осьових ВУ середньої швидкохідності та відповідно до неї запропоновано конкретні профілі. Розроблено та експериментально підтверджено результати фізичної моделі процесу обтікання лопатей типу КН (з криловим незамкнутим профілем) і двохелементних лопатей запропонованої форми. Доведено правильність обраної робочої гіпотези, в основу якої покладено принцип адаптивності лопатей до особливостей робочого процесу у вертикально-осьових вітроколесах. Одержано характеристики потужності високоефективних вертикально-осьових роторів середньої швидкохідності, що самозапускаються. Наведено рекомендації щодо прогнозування експлуатаційних характеристик і проектування вітроустановок.

  Скачати повний текст

Розв'язано науково-технічну задачу функціонального діагностування асинхронних електродвигунів. Наведено результати теоретичних і експериментальних досліджень теплових процесів в асинхронному електродвигуні з короткозамкненим ротором за умов перевантаження. Одержано залежності для визначення параметрів теплової схеми асинхронного електродвигуна як гетерогенної системи, що складається з обмотки статора, ротора та сталі, на підставі результатів досліджень, здійснених за умов холостого ходу. Обгрунтовано параметри функціонального діагностування, а саме: температуру сталі та силу струму статора двигуна. Запропоновано модель функціонального діагностування теплових процесів асинхронного електродвигуна. Наведено результати експериментальної перевірки адекватності даної моделі. За результатами досліджень розроблено мікропроцесорну систему функціонального діагностування та захисту асинхронних електродвигунів. Здійснено впровадження розробленого пристрою діагностування та захисту у виробництво. Наведено дані щодо його економічної ефективності.

  Скачати повний текст

Проведено дослідження вітрових ресурсів Аравійського півоострова з залученням полів вітру об'єктивного аналізу Британської метеослужби. На підставі вивчення одержаних середньомісячних полів характеристик вітру біля поверхні землі виявлено, що одержані розподіли добре відповідають фізико-географічним особливостям півострова та циркуляційним - сезонів. Наведено оцінку вітрових умов на рівні вітроколеса шляхом відновлення вертикального профілю вітру в приземному шарі до рівнів 50 та 100 м за допомогою теорії подібності Моніна - Обухова. На підставі статистичного аналізу показано, що найкраще узгодження повторюваності фактичних і розрахованих швидкостей вітру на рівні 50 м одержано у разі використання вітру на рівнях не менше 10 м і врахування температурної стратифікації - у приземному шарі 50 - 2 м. Одержано поля середніх значень та вірогідності швидкостей вітру на висоті 50 м та встановлено, що режимні характеристики вітру на даному рівні вже дозволяють використовувати його енергію.

  Скачати повний текст

Наведено рівняння зміни швидкості повітря та напрямку потоку за працюючим вітроколесом, що дозволяє здійснювати оптимальне керування кутовим положенням лопатей і орієнтацію ротора вітроустановки на вітер для підвищення виробництва електроенергії. Запропоновано схеми оптимального регулювання кутового положення лопатей і алгоритм обчислення швидкості вітру за швидкістю повітря за лопатями. Порівняння теоретичних результатів досліджень з дослідними даними свідчить, що розбіжність не перевищує 5 %, що вказує на їх достовірність.

  Скачати повний текст

Проведено оцінку, кількісне картування й аналіз просторово-часового розподілу геліо- та вітроенергетичних ресурсів рівнинної території України для конкрентних типів сонячних і вітроенергетичних установок. На прикладі природних умов м.Харкова та даних функціонування гібридної геліовітроенергетичної системи Харківського університету розглянуто природні передумови для спільного використання геліо- та вітроенергетичних ресурсів. Доведено, що мінливість місячних і добових сум комплексних геліо- та вітроенергетичних ресурсів значно зменшуються (до 50 % для місячних сум). На підставі кількісної залежності використання ресурсів від установлених потужностей відповідних енергетичних установок запропоновано дві моделі оптимізації комплексного використання зазначених ресурсів. Розраховано оптимальні співвідношення встановлених потужностей сонячних і вітроенергетичних установок у гібридних системах для фізико-географічних областей України.

  Скачати повний текст

З'ясовано величину впливу рельєфу місцевості, а також взаємного затінення вітроагрегатів на зміну їх продуктивності та рівень надійності несучої конструкції башти. Для визначення раціональної висоти башти вітроелектричних установок (ВЕУ) запропоновано враховувати зміну вартості баштової конструкції та зміну виробітку вітроагрегату. Установлено закономірності зміни частоти власних коливань башти вітроустановки залежно від її конструктивних особливостей. Обгрунтовано періодичність обтягування болтів у вузлах башти ВЕУ на підставі одержаних залежностей "зовнішній вплив - розболчуваність". Експериментально доведено ефективність застосування демпферних опор з похилим розташуванням елементів армування у разі установки їх у рівні бази баштових конструкцій.

  Скачати повний текст

Висвітлено проблеми підвищення ефективності вітроенергетичних установок (ВЕУ) з асинхронізованим синхронним генератором (АСГ) за умов максимуму аеродинамічного ККД і стабільності частоти генерування. Розроблено математичну модель, яка дозволяє проаналізувати режими роботи ВЕУ з АСГ у разі змінної швидкості обертання ротора та визначити припустимі межі ковзання. Удосконалено методики узгодження параметрів вітротурбіни й АСГ та розроблено алгоритм керування. Запропоновано методику вітрового діапазону роботи вітротурбіни без використання аеродинамічного обмеження обертів шляхом введення додаткового активного резистора в ланцюг статора.

  Скачати повний текст