MATHEMATICAL MODEL OF THE EMC DISCHARGE PROCESS SOLUTION IN ALONE STATE WIND TURBINE WITH ELECTRODYNAMIC PUMP DRIVER
The unevenness and incidentality of energy from renewable energy sources prompts the development of electropulse units for its use. One of the reasons behind the constraint of the use of such installations is the lack of appropriate mathematical models, which makes it impossible to evaluate the effo...
Gespeichert in:
| Datum: | 2019 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Ukrainisch |
| Veröffentlicht: |
Institute of Renewable Energy National Academy of Sciences of Ukraine
2019
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/201 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Vidnovluvana energetika |
| Завантажити файл: |  |
Institution
Vidnovluvana energetika| _version_ | 1871103249280401408 |
|---|---|
| author | Holovko, V. Kokhanievych, V. Shykhailov, M. Donets, A. Percova, I. |
| author_facet | Holovko, V. Kokhanievych, V. Shykhailov, M. Donets, A. Percova, I. |
| author_institution_txt_mv | [
{
"author": "V. Holovko",
"institution": "Institute of Renewable Energy of NAS of Ukraine, 02094, 20A, Hnat Khotkevich Str., Kyiv, Ukraine"
},
{
"author": "V. Kokhanievych",
"institution": "Institute of Renewable Energy of NAS of Ukraine, 02094, 20A, Hnat Khotkevich Str., Kyiv, Ukraine"
},
{
"author": "M. Shykhailov",
"institution": "Institute of Renewable Energy of NAS of Ukraine, 02094, 20A, Hnat Khotkevich Str., Kyiv, Ukraine"
},
{
"author": "A. Donets",
"institution": null
},
{
"author": "I. Percova",
"institution": "Institute of Renewable Energy of NAS of Ukraine, 02094, 20A, Hnat Khotkevich Str., Kyiv, Ukraine"
}
] |
| author_sort | Holovko, V. |
| baseUrl_str | https://ve.org.ua/index.php/journal/oai |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2026-07-18T06:32:13Z |
| description | The unevenness and incidentality of energy from renewable energy sources prompts the development of electropulse units for its use. One of the reasons behind the constraint of the use of such installations is the lack of appropriate mathematical models, which makes it impossible to evaluate the efforts that arise when operating the operating elements. In known electrodynamic drives, the magnitude of the power pulse is usually defined as a value proportional to the diameter of the coil and equal to the diameter of the conductive disk. However, it has been experimentally established that there is a maximum value of the diameters of the structural elements of the electrodynamic drive, the excess of which significantly decreases its efficiency. Also, the efficiency of the electrodynamic drive is influenced by the thickness of the electric coil, since the efficiency of the process of transferring electric energy from the condenser to the electrodynamic drive of the electrodynamic drive falls at a large thickness of the coil. In addition, without understanding the discharge process in electropulse units, it is often not possible to select the parameters of chargers and capacitive drives. It is desirable to make such an agreement that charging and discharging are interdependent, which relies on the control system of the impulse device. Often the control circuitry turns off the discharge unit from the charger during the discharge process.
The mathematical model of the process of discharging a capacitive drive to the working body of the electrodynamic drive of the pump was developed, which allowed to determine the influence of its parameters on the duration of the discharge pulse. To calculate the inductance of the coil of the actuator, an expression is proposed, the calculation of which gives a satisfactory result. Estimated data coincides with the results of the experimental bench check. Ref. 7, fig. 2. |
| doi_str_mv | 10.36296/1819-8058.2019.2(57).47-53 |
| first_indexed | 2025-07-17T11:37:40Z |
| format | Article |
| fulltext |
ISSN 1819-8058 (Print)
ВІТРОЕНЕРГЕТИКА ISSN 2664-8172 (Online)
© В.М. Головко, В.П. Коханєвич, М.О. Шихайлов, А.М. Донець, І.Ю. Перькова, 2019
Відновлювана енергетика. 2019. № 2 47
УДК 621.548 DOI: https://doi.org/10.36296/1819-8058.2019.2(57).47-53
МАТЕМАТИЧНА МОДЕЛЬ ПРОЦЕСУ РОЗРЯДЖЕННЯ ЄМКІСНОГО
НАКОПИЧУВАЧА В АВТОНОМНІЙ ВІТРОЕЛЕКТРОУСТАНОВЦІ З
ЕЛЕКТРОДИНАМІЧНИМ ПРИВОДОМ НАСОСУ
В.М. Головко, проф., докт. техн. наук, В.П. Коханєвич, канд.техн.наук, М.О. Шихайлов,
А.М. Донець, канд.техн.наук, І.Ю. Перькова, інженер
Інститут відновлюваної енергетики НАН України, 02094, м. Київ, вул. Гната Хоткевича, 20А
Нерівномірність та випадковість надходження енергії від відновлюваних джерел енергії спонукає до розробки електроімпуль-
сних установок для її використання. Одною з причин, що стримують використання таких установок є відсутність
відповідних математичних моделей, що не дає можливості здійснити оцінку зусиль, які виникають при роботі виконавчих
елементів. У відомих електродинамічних приводах величина імпульсу сили зазвичай визначається як величина, пропорційна
діаметру котушки і рівного їй за діаметром електропровідного диску. Однак експериментально встановлено, що існує мак-
симальна величина діаметрів конструктивних елементів електродинамічного приводу, при перевищенні якої помітно зни-
жується його ефективність. Також на ефективність електродинамічного приводу впливає товщина електричної котушки,
оскільки ККД процесу передачі електричної енергії від конденсатора в електропровідний диск електродинамічного приводу
падає при великій товщині котушки. Крім того, без розуміння процесу розрядження в електроімпульсних установках часто
неможливо здійснити вибір параметрів зарядних пристроїв та ємнісних накопичувачів. Бажано здійснювати таке узгоджен-
ня щоб зарядження і розрядження були взаємонезалежними, що покладається на систему керування роботою імпульсного
пристрою. Найчастіше схема керування вимикає розрядний блок від зарядного під час процесу розрядження.
Розроблена математична модель процесу розрядження ємнісного накопичувача на робочий орган електродинамічного
привода насосу,що дозволила визначити вплив його параметрів на тривалість імпульсу розрядження . Для розрахунку ін-
дуктивності котушки виконавчого елементу привода запропоновано вираз, обчислення за яким дає задовільний результат.
Розрахункові дані збігаються з результатами експериментальної стендової перевірки. Бібл. 7, рис. 2.
Ключові слова: автономна вітроелектроустановка, ємнісний накопичувач, електроімпульсна установка, електроди-
намічний привод, розрядження ємкісного накопичувача.
MATHEMATICAL MODEL OF THE EMC DISCHARGE PROCESS SOLUTION IN
ALONE STATE WIND TURBINE WITH ELECTRODYNAMIC PUMP DRIVER
V. Golovko, professor., doctor of technical science, V. Kohanevich, candidate of technical science, M. Shikhailov, A. Donets, can-
didate of technical science, I. Perkova, engineer
Renewable Energy Institute of NAS of Ukraine, 02094, Kyiv, vul. Hnat Khotkevich, 20A
The unevenness and incidentality of energy from renewable energy sources prompts the development of electropulse units for its use.
One of the reasons behind the constraint of the use of such installations is the lack of appropriate mathematical models, which makes
it impossible to evaluate the efforts that arise when operating the operating elements. In known electrodynamic drives, the magnitude
of the power pulse is usually defined as a value proportional to the diameter of the coil and equal to the diameter of the conductive
disk. However, it has been experimentally established that there is a maximum value of the diameters of the structural elements of the
electrodynamic drive, the excess of which significantly decreases its efficiency. Also, the efficiency of the electrodynamic drive is
influenced by the thickness of the electric coil, since the efficiency of the process of transferring electric energy from the condenser to
the electrodynamic drive of the electrodynamic drive falls at a large thickness of the coil. In addition, without understanding the
discharge process in electropulse units, it is often not possible to select the parameters of chargers and capacitive drives. It is desir-
able to make such an agreement that charging and discharging are interdependent, which relies on the control system of the impulse
device. Often the control circuitry turns off the discharge unit from the charger during the discharge process.
The mathematical model of the process of discharging a capacitive drive to the working body of the electrodynamic drive of the
pump was developed, which allowed to determine the influence of its parameters on the duration of the discharge pulse. To calculate
the inductance of the coil of the actuator, an expression is proposed, the calculation of which gives a satisfactory result. Estimated
data coincides with the results of the experimental bench check. Ref. 7, fig. 2.
Keywords: autonomous wind power installation, capacitive drive, electric-pulse unit, electrodynamic drive, discharge capacitance drive.
https://doi.org/10.36296/1819-8058.2019.2(57).47-53
ISSN 1819-8058 (Print)
ВІТРОЕНЕРГЕТИКА ISSN 2664-8172 (Online)
Відновлювана енергетика. 2019. № 2 48
В.М. Головко
V. Holovko
Відомості про автора: провідний науковий
співробітник Інституту відновлюваної енергетики
НАН України.
Освіта: закінчив 1977 р. Українську сільсько-
господарську академію за спеціальністю «Елек-
трифікація сільського господарства».
Наукова сфера: відновлю-вані джерела енергії,
вітроенергетика, вітроустановки малої потуж-
ності, автономні системи енергозабезпечення.
Публікації: 157
ORCID: 0000-0003-0195-9654
Контакти: тел./факс +38-044-206-28-09
e-mail: renewable@ukr.net
Author information: chief researcher at Institute for
Renewable Energy, National Academy of Sciences of
Ukraine.
Education: graduated from the Ukrainian Agricultur-
al Academy in 1977 with the degree of "Electrification
of Agriculture".
Research area: renewable sources of energy, wind
power systems, small capacity wind units, autono-
mous power systems.
Publications: 157.
ORCID: 0000-0003-0195-9654
Contacts: тел./факс +38-044-206-28-09
e-mail: renewable@ukr.net
В.П. Коханєвич
V. Kokhanievych
Відомості про автора: старший науковий
співробітник Інституту відновлюваної енерге-
тики НАН України.
Освіта: закінчив 1979 р. Київський політех-
нічний інститут за спеціальністю «Технологія
машинобудування, метало ріжучі верстати та
інструменти».
Наукова сфера: вітроенергетика, вітроустанов-
ки малої потужності, системи регулювання та
захисту.
Публікації: 129.
ORCID: 0000-0003-0033-1355
Контакти: тел./факс +38-044-206-28-09
e-mail: renewable@ukr.net
Author information: senior researcher at Institute
for Renewable Energy, National Academy of Sci-
ences of Ukraine.
Education: graduated from the Kyiv Polytechnic
Institute in 1979 with the specialization "Technolo-
gy of Machine-Building, Metal Cutting Machines
and Tools".
Research area: power systems, converting types of
energy, automation and modeling processes. wind
power systems, small capacity wind units, control
systems and protect.
Publications: 129.
ORCID: 0000-0003-0033-1355
Contacts: тел./факс +38-044-206-28-09
e-mail: renewable@ukr.net
М.О. Шихайлов
M. Shykhailov
Відомості про автора: науковий співробітник
Інституту відновлюваної енергетики НАН
України.
Освіта: закінчив 1979 р. Київський політех-
нічний інститут за спеціальністю «Гідропнев-
моавтоматика та гидропривод».
Наукова сфера: вітроенергетика, вітроустанов-
ки малої потужності, системи управління.
Публікації: 203
ORCID: 0000-0003-1845-9904
Контакти: тел./факс +38-044-206-28-09
e-mail: renewable@ukr.net
Author information: researcher in at Institute for
Renewable Energy, National Academy of Sciences
of Ukraine.
Education: graduated from the Kyiv Polytechnic
Institute in 1979 with the specialty "Hydropneu-
matic and Hydraulic Drive";
Research area: wind power systems, small capacity
wind units, control systems.
Publications: 203
ORCID: 0000-0003-1845-9904
Contacts: тел./факс +38-044-206-28-09
e-mail: renewable@ukr.net
А.М. Донець
A. Donets
Відомості про автора: науковий співробітник
Інституту відновлюваної енергетики НАН
України.
Освіта: магістр енергетики НТУУ «КПІ ім.
І. Сікорського», факультет електроенерго-
техніки та автоматики, спеціальність: «віднов-
лювані джерела енергії»
Наукова сфера: енергетичні системи, перетво-
рення видів енергії, автоматизація і моделюван-
ня процесів.
Публікації: 10.
ORCID: 0000-0003-4486-5666
Контакти: тел./факс +38-044-206-28-09
e-mail: renewable@ukr.net
Author information: Researcher at Institute for
Renewable Energy, National Academy of Sciences
of Ukraine.
Education: Master of Science, National Technical
University of Ukraine “Kyiv Polytechnic Institute”,
Faculty of Electric Power Engineering and Auto-
mation, Department of Renewable Sources of En-
ergy.
Research area: power systems, converting types of
energy, automation and modeling processes.
Publications: 10.
ORCID: 0000-0003-4486-5666
Contacts: тел./факс +38-044-206-28-09
e-mail: renewable@ukr.net
mailto:renewable@ukr.net
ISSN 1819-8058 (Print)
ВІТРОЕНЕРГЕТИКА ISSN 2664-8172 (Online)
Відновлювана енергетика. 2019. № 2 49
І.Ю. Перькова
I. Percova
Відомості про автора: інженер Інституту
відновлюваної енергетики НАН України.
Освіта: магістр енергетики НТУУ «КПІ
ім.І.Сікорського», факультет електроенерготех-
ніки та автоматики, спеціальність: «відновлю-
вані джерела енергії»
Наукова сфера: вітроенергетика, вітроустанов-
ки малої потужності, системи управління.
Публікації: 6.
ORCID: 0000-0002-9070-1593
Контакти: тел./факс +38-044-206-28-09
e-mail: renewable@ukr.net
Author information: Engineer to the Institute of
Innovative Energy Energetics of the National
Academy of Sciences of Ukraine.
Education: Master of Science, National Technical
University of Ukraine “Kyiv Polytechnic Institute”,
Faculty of Electric Power Engineering and Automa-
tion, Department of Renewable Sources of Energy.
Research area: vietroenergetic, virtual installation
is not enough, system management.
Publications: 6.
ORCID: 0000-0002-9070-1593
Contacts: тел./факс +38-044-206-28-09
e-mail: renewable@ukr.net
Перелік використаних позначень та скорочень:
L1 – індуктивності котушки (першого контуру); RK – опір ключа;
L2 – індуктивність диску (другого контуру); C – ємність конденсатора;
M – взаємоіндуктивність між котушкою та диском; i1 – струм в котушці;
UC – напруга на конденсаторі; i2 – струм в диску;
R1 – опір котушки; μ0 – абсолютна магнітна проникненість;
R2 – опір диску;
Вступ. Розробка електроімпульсних уста-
новок для реалізації енергії, що отримується
від відновлюваних джерел енергії, є одним із
шляхів їх широкого впровадження. Проте
нерівномір-ність та випадковість її надходжен-
ня вимагає застосування різноманітних нако-
пичувачів: хімічних, індуктивних, ємнісних,
механічних та ін. Кожний із них має свою об-
ласть застосування. Для створення коротких
імпульсів доцільно використовувати ємнісні
накопичувачі, так як час видачі енергії з них
складає 10-3…10-6с [1,2].
Одною з причин, що стримують використан-
ня електроімпульсних установок є відсутність
відповідних математичних моделей, що не дає
можливості здійснити оцінку зусиль, які виника-
ють при роботі виконавчих елементів. У відомих
електродинамічних приводах величина імпульсу
сили зазвичай визначається як величина, пропор-
ційна діаметру котушки і рівного їй за діаметром
електропровідного диску. Однак експеримента-
льно встановлено, що існує максимальна величи-
на діаметрів конструктивних елементів електро-
динамічного приводу, при перевищенні якої по-
мітно знижується його ефективність. Також на
ефективність електродинамічного приводу впли-
ває товщина електричної котушки, оскільки ККД
процесу передачі електричної енергії від конден-
сатора в електропровідний диск електродинаміч-
ного приводу падає при великій товщині котуш-
ки. [3, 4] Крім того, без розуміння процесу розря-
дження в електроімпульсних установках часто
неможливо здійснити вибір параметрів зарядних
пристроїв та ємнісних накопичувачів. Бажано
здійснювати таке узгодження щоб зарядження і
розрядження були взаємонезалежними, що пок-
ладається на систему керування роботою імпуль-
сного пристрою. Найчастіше схема керування
вимикає розрядний блок від зарядного під час
процесу розрядження.
Постановка задачі. Розробити математичну
модель процесу розрядження ємнісного накопи-
чувача на робочий орган електродинамічного
привода насосу.
Методи дослідження. Для дослідження ре-
жиму розрядження ємкісного накопичувача на
робочий орган електродинамічного привода
насосу, у складі автономної вітроелектричної
установки проводились шляхом моделювання за
допомогою програмного пакету Mathcad.
Результати дослідження. Заступна схема
для дослідження процесу розрядження ємкісного
накопичувача на електродинамічний привід
насосу наведена на рис. 1.
ISSN 1819-8058 (Print)
ВІТРОЕНЕРГЕТИКА ISSN 2664-8172 (Online)
Відновлювана енергетика. 2019. № 2 50
Рис. 1. Заступна схема розрядження ємкісного накопичувача на електродинамічний привід насосу.
Fig. 1. The following diagram of the discharging of the capacitive drive on the electrodynamic pump drive.
Вихідна система диференціальних рівнянь
має вигляд:
1 2
1 1 1
1
2 1
2 2 2
0
0
k c
c
di di
L M i ( R R ) U ;
dt dt
dU
C i ;
dt
di di
L M i R .
dt dt
(1)
Перепишемо систему (1) у наступному ви-
гляді:
11 2
1
1 1 1
1
2 1 2
2
2 2
1
1
k
c
c
R Rdi diM
i U ;
dt L dt L L
dU
i ;
dt C
di di RM
i .
dt L dt L
(2)
Підставимо перше рівняння в (2) у останнє
рівняння, а вираз для останнього рівняння – в
перше. Результуюча система диференціальних
рівнянь набуде вигляду:
2
11 1 2
2 1
1 2 1 2 1 1
1
2
12 2 2
1 2
1 2 1 2 1 2 2
1
1
k
c
c
k
c
R Rdi di MRM
i i U ;
dt L L dt L L L L
dU
i ;
dt C
M( R R )di di RM M
i U i .
dt L L dt L L L L L
(3)
Приведемо до нормального вигляду та спро-
стимо рівняння (3). В результаті отримаємо:
2 11 2 2
1 22 2 2
1 2 1 2 1 2
12 2 1
1 22 2 2
1 2 1 2 1 2
1
1
k
c
k
c
c
L ( R R )di MR L
i i U ;
dt L L M L L M L L M
M( R R )di R L M
i i U ;
dt L L M L L M L L M
dU
i .
dt C
(4)
В векторній формі система (4) запишеться у
вигляді:
( ) ( ),t t x Ax
де
T
1 2( ) ( ), ( ) , ( )ct i t i t U tx ,.
2 1 2 2
2 2 2
1 2 1 2 1 2
1 2 1
2 2 2
1 2 1 2 1 2
( )
( )
1
0 0
k
k
L R R MR L
L L M L L M L L M
M R R R L M
L L M L L M L L M
C
A .
Rk
ISSN 1819-8058 (Print)
ВІТРОЕНЕРГЕТИКА ISSN 2664-8172 (Online)
Відновлювана енергетика. 2019. № 2 51
Початкові умови наступні:
0
0
0
0
1
2
0
0
0
100
c
t
i
i
U
.
Система диференціальних рівнянь (4) записана в програмному пакеті Mathcad:
t
k 1
i1
k 1
i2
k 1
Uc
k 1
t
k
h
i1
k
M R2
L1 L2 M
2
i2
k
L2 R1 Rk( )
L1 L2 M
2
i1
k
L2
L1 L2 M
2
Uc
k
h
i2
k
M R1 Rk( )
L1 L2 M
2
i1
k
R2 L1
L1 L2 M
2
i2
k
M
L1 L2 M
2
Uc
k
h
Uc
k
1
C1
i1
k
h
Для вирішення системи необхідно визначити
значення індуктивності котушки (L1), індуктив-
ність приводного диску (L2), взаємоіндуктивність
між котушкою та приводним диском (М). Зна-
чення опорів котушки (R1), диску (R2) та ключа
(Rк), а також напруги зарядження ємнісного
накопичувача та ємність конденсатора задаються
згідно технологічних умов.
Котушка електродинамічного привода кон-
струкційно виконана у вигляді плоскої колової
спіралі, для розрахунку індуктивності якої запро-
поновано ряд виразів [5-7], обчислення за ними
не дають задовільних результатів. Якщо скори-
статись залежністю для замкнутого колового
кільця [6]:
L=N-G, N=μ0R(ln8R-2);
0
2
l
G ln q
;
де l – довжина витка; q – середньоквадратична
відстань площ поперечного перетину проводу
самого від себе (q=R).
Тоді вираз для визначення індуктивності
всієї котушки складе:
0 0
1 1
8 2
n n
i i i i
i i
L R (ln R ) R ln R
.
Індуктивність диска визначається за виразом
[7] за α<ρ:
0
2 2 2
2
2 2
4
0 5
3 4
24 4
L R(ln .
ln f f
,
α=a/2R, ρ=r/2R;
де а – товщина диску; r – ширина кільця диску; R
– відстань від центру диску до його середини; f, і,
f2 – довідкові коефіцієнти [7].
Значення взаємоіндукції визначається за ви-
разом [6]:
0
4
M RF
,
де R – радіус контурів; F – довідковий
коефіцієнт [15].
Результат вирішення системи (4) наведено
на рис. 2.
ISSN 1819-8058 (Print)
ВІТРОЕНЕРГЕТИКА ISSN 2664-8172 (Online)
Відновлювана енергетика. 2019. № 2 52
а)
б)
в)
Рис.2. Графіки зміни струмів 1(t)i (а), 2(t)i (б) та напруги UC(t) (в) при розрядженні ємнісного накопичувача.
Fig.2 Charting of currents 1(t)i (a), 2(t)i (б) and voltage UC(t) (в) when discharging a capacitive drive.
ISSN 1819-8058 (Print)
ВІТРОЕНЕРГЕТИКА ISSN 2664-8172 (Online)
Відновлювана енергетика. 2019. № 2 53
Отримані результати збігаються з експери-
ментальною стендовою перевіркою, при цьому
похибка склала в межах 3…5%.
Висновки. Розроблена математична модель
процесу розрядження ємнісного накопичувача на
робочий орган електродинамічного привода
насосу, що дозволила визначити вплив його па-
раметрів на тривалість імпульсу розрядження .
Для розрахунку індуктивності котушки вико-
навчого елементу привода запропоновано вираз,
обчислення за яким дає задовільний результат.
Розрахункові дані збігаються з результатами
експериментальної стендової перевірки.
1. Васильев В.А. Анализ возможности применения ем-
костных накопителей энергии на электрическом подвижном
составе. Современные технологии транспорту. Известия
ПГУПС. 2011. № 1. С. 35-44.
2. Васько П.Ф. Питомі характеристики енергетичного
потенціалу вітру на території України. Энергетика и элек-
трификация. 1997. №4. С. 53-55.
3. Пустынников C.В. Исследование работы индуктив-
но-импульсного генератора. Современные наукоемкие тех-
нологии. 2015. № 3. С. 65-70.
4. Кулыгин В.И., Кирилюк И.О., Корогодский В.А., Ло-
мов С.Г. Электродинамический привод. Патент a2006 05452.
Опубл. 2009.02.27.
5. Зеленский А.В., Макарычев Ю.И. Радиокомпоненты
дискретной и функциональной электроники. Куйбышев.
1986. 58 с.
6. Цейтлин Л.А. Индуктивности проводов и контуров.
Л.-М. Госэнергоиздат. 1950. 230 с.
7. Калантаров П.Л., Цейтлин Л.А. Расчет индуктивно-
стей: Справочная книга. Л. Энергоатомиздат. 1986. 488 с.
REFERENCES
1. Vasylyev V.A. Analiz mozhlyvosti vykorystannya
yemnisnykh nakopychuvachiv enerhiyi na elektrychnomu
rukhomomu skladi. [Analysis of the possibility of using capaci-
tive energy storage devices on electric rolling stock]. Suchasni
tekhnolohiyi transportu. Pratsi PHUPS. 2011. No. 1 Pp. 35-44.
2. Vasko. P.F. Osoblyvosti enerhetychnoho potentsialu en-
erhetyky na terytoriyi Ukrayiny. [Specific characteristics of wind
energy potential in Ukraine]. Energy and Electrification. 1997.
No. 4. Pp. 53-55.
3. Pustynnikov V.V. Doslidzhennya roboty induktyvno-
impulsnoho heneratora. [The study of the inductive-pulse gener-
ator. Modern high technology]. Modern high technologies. 2015.
No. 3. Pp. 65-70.
4. Kulyhin V.I., Kyrylyuk I.O., Korohodskyy V.A., Lomov
S.H. Elektrodynamichnyy pryvid. [Electrodynamic drive]. Patent
a 2006 05452. Publ. 2009.02.27.
5. Zelenskyy A.V., Makarychev Yu.I. Radiokomponenty
dyskretnoyi ta funktsionalnoyi elektroniky. [Radio components
of discrete and functional electronics]. Kuybyshev. 1986. 58 p.
6. Tseytlin L.A. Induktyvnist provodiv i lantsyuhiv. [Induct-
ance of wires and circuits]. L.M. Gosenergoizdat. 1950. 230 p.
7. Kalantarov P.L., Tseytlin L.A. Rozrakhunok induktyv-
nostey: Dovidnyk. [Inductance Calculation]. Reference Book. L.
Enerhoatomizdat. 1986. 488 p.
МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ПРОЦЕССА
РАЗРЯДА ЕМКОСТНОГО НАКОПИТЕЛЯ В
АВТОНОМНОЙ ВЕТРОЭЛЕКТРОУСТАНОВКЕ С
ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКИМ ПРИВОДОМ НАСОСА
В.М. Головко, проф., докт. техн. наук,
В.П. Коханевич, канд.техн.наук, М.О. Шихайлов,
А.М. Донец, канд.техн.наук, И.Ю. Перькова, инженер
Институт возобновляемой энергетики НАН Украины,
02094, г. Киев, ул. Гната Хоткевича, 20А
Неравномерность и случайность поступления энергии от
возобновляемых источников энергии побуждает к разра-
ботке электроимпульсных установок для их использования.
Одной из причин, сдерживающих использование таких
установок является отсутствие соответствующих мате-
матических моделей, не дает возможности осуществить
оценку усилий, которые возникают при работе исполни-
тельных элементов. В известных электродинамических
приводах величина импульса силы обычно определяется как
величина, пропорциональная диаметру катушки и равного
ей по диаметру электропроводящего диска. Однако экспе-
риментально установлено, что существует максимальная
величина диаметров конструктивных элементов электро-
динамического привода, при превышении которо заметно
снижается его эффективность. Также на эффективность
электродинамического привода влияет толщина электри-
ческой катушки, поскольку КПД процесса передачи элек-
трической энергии от конденсатора в электропроводящий
диск электродинамического привода падает при большой
толщине катушки. Кроме того, без понимания процесса
разрядки в электроимпульсных установках часто невоз-
можно осуществить выбор параметров зарядных
устройств и емкостных накопителей. Желательно осу-
ществлять такое согласование чтобы зарядки и разрядки
были взаимонезависимы, что полагается на систему управ-
ления работой импульсного устройства. Чаще всего схема
управления выключает разрядный блок зарядного во время
процесса розрядки.
Разработана математическая модель процесса разрядки
емкостного накопителя на рабочий орган электродинами-
ческого привода насоса, позволила определить влияние его
параметров на длительность импульса разряда. Для рас-
чета индуктивности катушки исполнительного элемента
привода предложено выражение, вычисления по которому
дает удовлетворительный результат. Расчетные данные
совпадают с результатами экспериментальной стендовой
проверки. Библ. 7, рис. 2.
Ключевые слова: ветроэлектроустановка, емкостной
накопитель, имитационное моделирование, электродина-
мический привод, стохастических условиях изменения уров-
ня скорости ветра
Стаття надійшла до редакції 01.02.19
Остаточна версія 10.06.19
https://scholar.google.com.ua/scholar?oi=bibs&cluster=6844846485600113762&btnI=1&hl=ru
https://scholar.google.com.ua/scholar?oi=bibs&cluster=6844846485600113762&btnI=1&hl=ru
|
| id | veorgua-article-201 |
| institution | Vidnovluvana energetika |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2026-07-19T01:05:12Z |
| publishDate | 2019 |
| publisher | Institute of Renewable Energy National Academy of Sciences of Ukraine |
| record_format | ojs |
| resource_txt_mv | veorgua/26/21d174f73c6933ac9451c8157d1c4226.pdf |
| spelling | veorgua-article-2012026-07-18T06:32:13Z MATHEMATICAL MODEL OF THE EMC DISCHARGE PROCESS SOLUTION IN ALONE STATE WIND TURBINE WITH ELECTRODYNAMIC PUMP DRIVER МАТЕМАТИЧНА МОДЕЛЬ ПРОЦЕСУ РОЗРЯДЖЕННЯ ЄМКІСНОГО НАКОПИЧУВАЧА В АВТОНОМНІЙ ВІТРОЕЛЕКТРОУСТАНОВЦІ З ЕЛЕКТРОДИНАМІЧНИМ ПРИВОДОМ НАСОСУ Holovko, V. Kokhanievych, V. Shykhailov, M. Donets, A. Percova, I. autonomous wind power installation, capacitive drive, electric-pulse unit, electrodynamic drive, discharge capacitance drive. автономна вітроелектроустановка, ємнісний накопичувач, електроімпульсна установка, електродинамічний привод, роз-рядження ємкісного накопичувача. The unevenness and incidentality of energy from renewable energy sources prompts the development of electropulse units for its use. One of the reasons behind the constraint of the use of such installations is the lack of appropriate mathematical models, which makes it impossible to evaluate the efforts that arise when operating the operating elements. In known electrodynamic drives, the magnitude of the power pulse is usually defined as a value proportional to the diameter of the coil and equal to the diameter of the conductive disk. However, it has been experimentally established that there is a maximum value of the diameters of the structural elements of the electrodynamic drive, the excess of which significantly decreases its efficiency. Also, the efficiency of the electrodynamic drive is influenced by the thickness of the electric coil, since the efficiency of the process of transferring electric energy from the condenser to the electrodynamic drive of the electrodynamic drive falls at a large thickness of the coil. In addition, without understanding the discharge process in electropulse units, it is often not possible to select the parameters of chargers and capacitive drives. It is desirable to make such an agreement that charging and discharging are interdependent, which relies on the control system of the impulse device. Often the control circuitry turns off the discharge unit from the charger during the discharge process. The mathematical model of the process of discharging a capacitive drive to the working body of the electrodynamic drive of the pump was developed, which allowed to determine the influence of its parameters on the duration of the discharge pulse. To calculate the inductance of the coil of the actuator, an expression is proposed, the calculation of which gives a satisfactory result. Estimated data coincides with the results of the experimental bench check. Ref. 7, fig. 2. Нерівномірність та випадковість надходження енергії від відновлюваних джерел енергії спонукає до розробки електроімпульсних установок для її використання.&nbsp; Одною з причин, що стримують використання таких установок є відсутність відповідних математичних моделей, що не дає можливості здійснити оцінку зусиль, які виникають при роботі виконавчих елементів. У відомих електродинамічних приводах величина імпульсу сили зазвичай визначається як величина, пропорційна діаметру котушки і рівного їй за діаметром електропровідного диску. Однак експериментально встановлено, що існує максимальна величина діаметрів конструктивних елементів електродинамічного приводу, при перевищенні якої помітно знижується його ефективність. Також на ефективність електродинамічного приводу впливає товщина електричної котушки, оскільки ККД процесу передачі електричної енергії від конденсатора в електропровідний диск електродинамічного приводу падає при великій товщині котушки. Крім того, без розуміння процесу розрядження в електроімпульсних установках часто неможливо здійснити вибір параметрів зарядних пристроїв та ємнісних накопичувачів. Бажано здійснювати таке узгодження щоб зарядження і розрядження були взаємонезалежними, що покладається на систему керування роботою імпульсного пристрою. Найчастіше схема керування вимикає розрядний блок від зарядного під час процесу розрядження. Розроблена математична модель процесу розрядження ємнісного накопичувача на робочий орган електродинамічного привода насосу,що&nbsp; дозволила визначити вплив його параметрів на тривалість імпульсу розрядження . Для розрахунку індуктивності котушки виконавчого елементу привода запропоновано вираз, обчислення за яким дає задовільний результат. Розрахункові дані збігаються з результатами експериментальної стендової перевірки. Бібл. 7, рис. 2. Institute of Renewable Energy National Academy of Sciences of Ukraine 2019-06-13 Article Article application/pdf https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/201 10.36296/1819-8058.2019.2(57).47-53 Vidnovluvana energetika ; No. 2(57) (2019): Scientific and Applied Journal Vidnovluvana energetika; 47-53 Возобновляемая энергетика; ##issue.no## 2(57) (2019): Научно-прикладной журнал Возобновляемая энергетика; 47-53 Відновлювана енергетика; № 2(57) (2019): Науково-прикладний журнал Відновлювана енергетика; 47-53 2664-8172 1819-8058 10.36296/1819-8058.2019.2(57) uk https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/201/139 Copyright (c) 2019 V. Holovko, V. Kokhanievych, M. Shykhailov, A. Donets, I. Percova https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0 |
| spellingShingle | autonomous wind power installation capacitive drive electric-pulse unit electrodynamic drive discharge capacitance drive. Holovko, V. Kokhanievych, V. Shykhailov, M. Donets, A. Percova, I. MATHEMATICAL MODEL OF THE EMC DISCHARGE PROCESS SOLUTION IN ALONE STATE WIND TURBINE WITH ELECTRODYNAMIC PUMP DRIVER |
| title | MATHEMATICAL MODEL OF THE EMC DISCHARGE PROCESS SOLUTION IN ALONE STATE WIND TURBINE WITH ELECTRODYNAMIC PUMP DRIVER |
| title_alt | МАТЕМАТИЧНА МОДЕЛЬ ПРОЦЕСУ РОЗРЯДЖЕННЯ ЄМКІСНОГО НАКОПИЧУВАЧА В АВТОНОМНІЙ ВІТРОЕЛЕКТРОУСТАНОВЦІ З ЕЛЕКТРОДИНАМІЧНИМ ПРИВОДОМ НАСОСУ |
| title_full | MATHEMATICAL MODEL OF THE EMC DISCHARGE PROCESS SOLUTION IN ALONE STATE WIND TURBINE WITH ELECTRODYNAMIC PUMP DRIVER |
| title_fullStr | MATHEMATICAL MODEL OF THE EMC DISCHARGE PROCESS SOLUTION IN ALONE STATE WIND TURBINE WITH ELECTRODYNAMIC PUMP DRIVER |
| title_full_unstemmed | MATHEMATICAL MODEL OF THE EMC DISCHARGE PROCESS SOLUTION IN ALONE STATE WIND TURBINE WITH ELECTRODYNAMIC PUMP DRIVER |
| title_short | MATHEMATICAL MODEL OF THE EMC DISCHARGE PROCESS SOLUTION IN ALONE STATE WIND TURBINE WITH ELECTRODYNAMIC PUMP DRIVER |
| title_sort | mathematical model of the emc discharge process solution in alone state wind turbine with electrodynamic pump driver |
| topic | autonomous wind power installation capacitive drive electric-pulse unit electrodynamic drive discharge capacitance drive. |
| topic_facet | autonomous wind power installation capacitive drive electric-pulse unit electrodynamic drive discharge capacitance drive. автономна вітроелектроустановка ємнісний накопичувач електроімпульсна установка електродинамічний привод роз-рядження ємкісного накопичувача. |
| url | https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/201 |
| work_keys_str_mv | AT holovkov mathematicalmodeloftheemcdischargeprocesssolutioninalonestatewindturbinewithelectrodynamicpumpdriver AT kokhanievychv mathematicalmodeloftheemcdischargeprocesssolutioninalonestatewindturbinewithelectrodynamicpumpdriver AT shykhailovm mathematicalmodeloftheemcdischargeprocesssolutioninalonestatewindturbinewithelectrodynamicpumpdriver AT donetsa mathematicalmodeloftheemcdischargeprocesssolutioninalonestatewindturbinewithelectrodynamicpumpdriver AT percovai mathematicalmodeloftheemcdischargeprocesssolutioninalonestatewindturbinewithelectrodynamicpumpdriver AT holovkov matematičnamodelʹprocesurozrâdžennâêmkísnogonakopičuvačavavtonomníjvítroelektroustanovcízelektrodinamíčnimprivodomnasosu AT kokhanievychv matematičnamodelʹprocesurozrâdžennâêmkísnogonakopičuvačavavtonomníjvítroelektroustanovcízelektrodinamíčnimprivodomnasosu AT shykhailovm matematičnamodelʹprocesurozrâdžennâêmkísnogonakopičuvačavavtonomníjvítroelektroustanovcízelektrodinamíčnimprivodomnasosu AT donetsa matematičnamodelʹprocesurozrâdžennâêmkísnogonakopičuvačavavtonomníjvítroelektroustanovcízelektrodinamíčnimprivodomnasosu AT percovai matematičnamodelʹprocesurozrâdžennâêmkísnogonakopičuvačavavtonomníjvítroelektroustanovcízelektrodinamíčnimprivodomnasosu |