ТЕХНІЧНА МЕХАНІКА
ISSN 1561-9184 (друкована версія), ISSN 2616-6380 (електронна версія)

ГОЛОВНА    ПРО ЖУРНАЛ    РЕДКОЛЕГІЯ    АВТОРАМ    ПОТОЧНИЙ ВИПУСК    АРХІВ    КОНТАКТИ

УДК 681.51

Технічна механіка, 2024, 2, 92- 105

СТАБІЛІЗАЦІЯ ОБЕРТАННЯ РОТОРА ДАР'Є СУМІСНИМИ ЗМІНАМИ ДОВЖИНИ ЛОПАТЕЙ І ТРАВЕРС

DOI: https://doi.org/10.15407/itm2024.02.092

Тарасов С. В., Молотков О. Н.

Тарасов С. В.
Інститут транспортних систем і технологій Національної академії наук України,
Україна

Молотков О. Н.
Інститут транспортних систем і технологій Національної академії наук України,
Україна

      В умовах постійно зростаючих цін, зростаючої потреби у традиційних видах палива та зниження їх доступності відновлювані джерела енергії, такі як енергія вітру, набувають величезної популярності. Насамперед ця галузь "зеленої" енергетики екологічно чиста. У всьому світі спостерігається значне зростання використання вітрових електростанцій. Сучасні вітроенергетичні установки (ВЕУ) можуть бути двох типів: вертикально- або горизонтально-осьовими. Вертикально-осьові ВЕУ, на відміну від горизонтально-осьових, мають низку специфічних конструктивних переваг, таких як, наприклад, нечутливість до змін напряму вітру, що суттєво спрощують конструкцію і підвищують надійність ВЕУ. Експлуатація вертикально-осьових ВЕУ тісно пов’язана із необхідністю стабілізації режимів їх роботи, серед яких головною є забезпечення стабільного виробництва електроенергії при змінах швидкості вітру, яка здійснюється відповідними системами стабілізації (СС). При розробці СС широко застосовуються різноманітні алгоритми керування, що створюють підґрунтя для залучення фізичних принципів побудови СС. Останнім часом серед СС широке розповсюдження набули системи, що будуються на змінах площі, яка охоплюється лопатями турбіни. Такі системи, на відміну від систем, що побудовані на змінах, наприклад, навантаження генератора, фактично використовують адаптацію ВЕУ до змін швидкості вітру, не пов’язані із необхідністю механічного розсіяння надлишкової енергії за рахунок сил опору, а також в меншій мірі пов’язані із необхідністю її передачі на опору. Останнє суттєво зменшує навантаження на системи передачі енергії від ротора до генератора, а в ВЕУ, розташованих на плавучих платформах, зменшує вимоги до якірних систем. За конструкцією реалізація способу стабілізації шляхом зміни площі, що омітається при обертах ротора вертикально-осьових ВЕУ, може бути виконана трьома способами: шляхом зміни довжини лопатей; шляхом зміни довжини траверс кріплення лопатей до осі обертання ротора; шляхом одночасної зміни довжини лопатей і траверс – зміною конфігурації ротора ВЕУ. Розвиток підходів для розробки алгоритмів стабілізації вертикально-осьових вітроенергетичних установок, керованих змінами конфігурації ротора, представляється задачею важливою та перспективною. Метою статті є розробка ефективних алгоритмів стабілізації швидкості обертів ротора ВЕУ змінної конфігурації, що забезпечують стійкість та працездатність каналів змін довжини лопатей і траверс при їх сумісній роботі. Методами вирішення задачі є методи класичної теорії автоматичного управління і математичного моделювання. Новизна отриманих результатів полягає в розповсюджені концепції регулювання шляхом зміни площі, що омітається, на вертикально-осьові вітроенергетичні установки із ротором Дар’є, синтезі ефективних алгоритмів стабілізації швидкості обертів ротора вертикально-осьових ВЕУ із ротором Дар’є, керованих зміною конфігурації ротора, визначенні умов їх стійкості та працездатності. Розроблені алгоритми та підхід для забезпечення працездатності можуть бути використані при обґрунтуванні конструктивних рішень під час проєктування вертикально-осьових вітроенергетичних установок із ротором Дар’є.
     

вітроенергетичні установки, ротор Дар'є, стабілізація обертання, стійкість, працездатність, математичне моделювання

1. Дзензерский В. А., Тарасов С. В., Костюков И. Ю. Ветроустановки малой мощности. К.: Наук. думка, 2011. 592 с.

2. Pande J., Nasikkar P., Kotecha K., Varadarajan V. A Review of Maximum Power Point Tracking Algorithms for Wind Energy Conversion Systems. J. Mar. Sci. Eng. 2021. V. 9. Р. 1187. https://doi.org/10.3390/jmse9111187

3. Тарасов С. В., Редчиць Д. О., Тарасов А. С., Дорош О. В. Модель динаміки ротора Дар’є змінної конфігурації. Матеріали Міжнародної науково-технічної конференції «Інформаційні технології в металургії та машинобудуванні» (ІТММ-2023), 22 березня 2023 р. Зб. наук. праць. Дніпро: Український державний університет науки і технологій. 2023. С. 208–211. https://doi.org/10.34185/1991-7848.itmm.2023.01.057

4. Тарасов С. В., Молотков О. Н. Алгоритми стабілізації швидкості обертів ротора Дар’є вітроенергетичної установки, керованого змінами довжини лопатей. Технічна механіка. 2023. № 4. С. 50–59. https://doi.org/10.15407/itm2023.04.050

5. Тарасов С. В., Молотков О. Н., Тарасов А. С., Чернявський Є. Ю. Аналіз показників якості системи стабілізації обертів ротора Дар’є ВЕУ. Матеріали 14-ї Міжнародної науково-практичної конференції «Сучасні енергетичні установки на транспорті, технології та обладнання для їх обслуговування» (СЕУТТОО-2023) 16–18 березня 2023 р. Зб. наук. праць. Херсон: Херсонська державна морська академія. 2023. С. 284–286.

6. Тарасов С. В., Молотков О. Н. Моделювання перехідних процесів в системі стабілізації обертів ротора Дар’є вітрової турбіни. Матеріали Міжнародної науково-технічної конференції «Інформаційні технології в металургії та машинобудуванні» (ІТММ-2023) 22 березня 2023 р. Зб. наук. праць. Дніпро: Український державний університет науки і технологій. 2023. С. 204–207. https://doi.org/10.34185/1991-7848.itmm.2023.01.056

7. Тарасов С. В., Молотков О. Н. Модель динаміки ротора Дар’є, керованого змінами довжини траверс. Матеріали 15-ї Міжнародної науково-практичної конференції «Сучасні енергетичні установки на транспорті і технології та обладнання для їх обслуговування» (СЕУТТОО-2024) 13–15 березня 2024 р. Зб. наук. праць. Херсон: Херсонська державна морська академія. 2024. С. 224–226.

8. Бесекерский В. А., Попов Е. Н. Теория систем автоматического управления. СПб.: Изд-во «Професия», 2003. 752 с. (Серия: Специалист).

Copyright (©) 2024 Тарасов С. В., Молотков О. Н.

Copyright © 2014-2024 Технічна механіка