ВКР: Ветрогенератор

ВКР содержит расчетно-пояснительную записку объемом 101 страница машинописного текста, включая 38 рисунков, 15 таблиц, список используемых источников из 26 наименований.

Ключевые слова: МАГНИТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ГЕНЕРАТОР, ВЕТРОУСТАНОВКА, ОБМОТКИ, МАГНИТНОЕ ПОЛЕ.
Объектом исследования является магнитоэлектрический бесконтактный генератор для ветроэнергетической установки как вспомогательного источника питания.
Цели и задачи работы: разработка магнитоэлектрического бесконтактного генератора для ветроэнергетической установки, экспериментальные исследования опытного образца.
Методы проведения работы: в ВКР используется инженерная методика электромагнитного и теплового расчетов генератора. Расчет характеристик проводился с использованием пакетов Mathcad, Excel. Моделирование магнитного поля с помощью программного комплекса Elcut.
Полученные результаты: в результате работы над ВКР спроектирован магнитоэлектрический генератор для использования в качестве аварийного источника питания в совокупности с ветоустановкой.
Рекомендации по внедрению результатов работы: рекомендуется использовать при разработке ветроустановок для питания удаленных потребителей.
Область применения и предложения о применении результатов: результаты работы могут быть использованы организациями занимающимися проектированием и изготовлением автономных электростанций небольшой мощности.




СОДЕРЖАНИЕ
Введение ...............................................................................….............................4
1. Актуальность темы............................................................................................4
1.1. Степень разработанности темы.................................................………..…..8
1.2. Принцип построения ветрогенераторной установки.................................11
1.3. Расчет ветрогенераторной установки и необходимой мощности..............15
1.4. Выбор типа генератора.........…………………………….........................…19
1.4.1. Синхронный генератор...............................................................................19

1.4.2. Асинхронный генератор.............................................................................20

1.4.3. Коллекторный генератор переменного тока.............................................21

1.4.4. Безредукторный генератор.........................................................................21

2. Электромагнитный расчет................................................................................22
2.1. Расчет магнитного поля генератора в режиме холостого хода..................26
2.2. Проектирование обмотки якоря....................................................................29
2.3. Расчет параметров обмотки якоря................................................................30
2.4. Расчет магнитной цепи..................................................................................36
2.5. Расчет индуктора............................................................................................38
2.6. Определение индуктивных сопротивлений реакции якоря по продольной и поперечной осям.................................................................................................38
2.7. Расчет магнитного напряжения ротора........................................................43
2.8. Определение угла между векторами тока и ЭДС холостого хода.............44
2.9. Расчет потерь и КПД......................................................................................47
3. Тепловой и вентиляционный расчет...............................................................48
4. Определение характеристик генератора.........................................................52
4.1. Внешние характеристики ..............................................................................52
4.2. Токоскоростная характеристика ..................................................................54
5. Система управления ветрогенератором..........................................................55
5.1 Классификация системы управления ветрогенераторов.............................62
5.2. Стратегии управления ветрогенератора.......................................................65
5.2.1 Фиксированная скорость и фиксированный угол атаки..........................66
5.2.2 Фиксированная скорость и переменный угол атаки................................71
6. Технология изготовления сердечника статора...............................................77
7. Экономическая часть………………………....................................................88
7.1. Расчёт себестоимости....................................................................................88
7.2. Расчёт точки безубыточности.....................................................................95
7.3. Показатели эффективности.........................................................................95
8. Охрана труда и безопасность жизнедеятельности.......................................104
Заключение……………………………………………………………………...125
Список используемой литературы.....................................................................126

ВВЕДЕНИЕ

1.Актуальность темы исследования
В последнее десятилетие в мировом научном сообществе ведутся жаркие споры о путях развития современной энергетики. Среди них консерваторы считают, что углеводородная энергетика на основе угля, нефти и газа будет оставаться основным источником тепла и электричества для экономически развитых стран. Для такой точки зрения есть свои причины. Запасы углеводородов на планете все еще достаточно велики. В углеводородной отрасли существует сложившаяся инфраструктура. Есть компании, которые производят необходимое оборудование, есть компании, которые строят и обслуживают энергетические объекты, ведутся научные исследования, направленные на повышение эффективности этого способа получения энергии. Но, несмотря на все эти преимущества, традиционная энергетика на основе углеводородов сталкивается с рядом проблем и противоречий. Эти противоречия усиливаются с каждым годом и могут привести к кризису традиционной энергетики, если не будут предприняты усилия по развитию альтернативных источников энергии. Одной из причин этого является рост стоимости добычи углеводородов. Прибыльные нефть, газ и уголь уже используются. Ископаемое топливо приходится добывать с морского дна, расположенного далеко под поверхностью, и осваивать труднодоступные северные регионы. Как следствие, это экономически нецелесообразно. Вторая причина - экологические проблемы. Природа миллионы лет пыталась стабилизировать содержание углекислого газа в атмосфере. Углеводородная энергетика нарушает этот баланс, и последствия этого нарушения еще не до конца осознаны человечеством. Этот кризис может повлиять на дикую природу так же, как и изменение климата, и в конечном итоге создаст проблемы для человеческого общества. Кроме того, мало что говорится о низкой эффективности традиционной энергетики. По разным оценкам, максимальный КПД тепловых электростанций составляет около 30 процентов, а их доля в мировом энергетическом балансе - от 60 до 70 процентов. Эти цифры показывают, что традиционная энергетика не только обогревает планету, но и способствует загрязнению окружающей среды за счет производственных выбросов. Этот процесс не будет продолжаться долго. Одним из вариантов решения этой давно назревшей проблемы является изменение баланса производства энергии в пользу более широкого использования возобновляемых источников (ВИЭ) [12–14, 15–22, 23–25].