Розрахунок малопотужного вітроелектрогенератора для домогосподарств

Abstract

UK: В статті виконано аналіз існуючих малопотужних ВЕГ (до 10 кВт) і виявлені їх конструктивні недоліки. При усуненні виявлених недоліків розроблено малопотужний ВЕГ зі здвоєним дводисковим ротором спрощеної конструкції з використанням неодимових магнітів, що відрізняється надійністю та підвищеним ККД. Доведено недоцільність використання методики розрахунку синхронного генератора з постійними магнітами при розрахунку ВЕГ на неодимових магнітах. Запропоновано методику розрахунку ВЕГ на неодимових магнітах, яка відрізняється простотою та практичністю, при використанні якої можна розрахувати основні параметри ВЕГ при різній швидкості вітру, кількості полюсів та якірних котушок. RU: В статье выполнен анализ существующих маломощных ВЭГ (до 10 кВт) и выявлены их конструктивные недостатки. При устранении выявленных недостатков разработан маломощный ВЭГ со сдвоенным двухдисковым ротором упрощенной конструкции с использованием неодимовых магнитов, что привело к повышению надежности и КПД генератора. Доказана нецелесообразность использования методики расчета синхронного генератора с постоянными магнитами при расчете ВЭГ на неодимовых магнитах. Предложена методику расчета ВЭГ на неодимовых магнитах, которая отличается простотою и практичностью, при использовании которой можно рассчитать основные параметры ВЭГ при разной скорости ветра, количестве полюсов и якорных катушек. EN: The article analyses the existing low-power WEG (up to 10 kW) and reveals their design flaws. During the elimination of the identified shortcomings, the low-power WEG with a dual two-disc rotor of a simplified design using neodymium magnets was developed. It has the following advantages: the execution of a multi-pole rotor ensures an increase of a frequency of a generated EMF, which eliminates the use of a multiplier; uniform fixation in a circle on the periphery of the first rotor disk of neodymium permanent magnets provides reliable excitation of the magnetic field and frequency stability of the generated EMF in the armature windings; the implementation of the second rotor disk in the form of a steel plate provides a simplification of the construction, reduction of the number of magnets, dimensions and cost of the construction; the implementation of the stator plastic disk eliminates the loss on heat of the disk, reduces the shift moment, which extends the range of operating wind speed; the arrangement of the windings on a fixed stator avoids moving contacts, and thus increases the efficiency and reliability of the generator; the implementation of stator coils without core and steel magnetic circuit ensures the reduction of the moment of displacement of the generator, and therefore its start at low wind speed; the manufacture of stator coils with flat trapezoidal shape improves the stator compactness, increases the stator volume utilization factor, and thus contributes to the reduction of the size and the mass of the generator; the use of powerful neodymium magnets reduces the size and the mass of the generator. It is proved inappropriate to use the method of calculation of a synchronous generator with permanent magnets in the calculation of WEG on neodymium magnets. The method of calculation of WEG on neodymium magnets is offered. The method is simple and practical, using which it is possible to calculate the basic parameters of WEG under different wind speed, number of poles and armature coils.