INCREASING THE POWER OF THE WINDOW GENERATOR FOR THE DECREASE OF AIR LENGTH BETWEEN THE STATOR AND THE ROTOR
Increasing wind power with minimal structural changes has always been a priority in wind power research. The rigid dependence of the power on the rotor shaft of the wind turbine on the aerodynamic characteristics of the blade is known and embodied in engineering solutions. The electrical part of the...
Saved in:
| Date: | 2020 |
|---|---|
| Author Affiliations: |
|
| Keywords: | keywords |
| Main Authors: | , , |
| Format: | Article |
| Language: | Ukrainian |
| Published: |
Institute of Renewable Energy National Academy of Sciences of Ukraine
2020
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/242 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Vidnovluvana energetika |
| Download file: |
|
Institution
Vidnovluvana energetika| _version_ | 1871103319702765568 |
|---|---|
| author | Holovko, V. Dubchak, E. Zamoroka, O. |
| author_facet | Holovko, V. Dubchak, E. Zamoroka, O. |
| author_institution_txt_mv | [
{
"author": "V. Holovko",
"institution": "Institute of Renewable Energy of NAS of Ukraine, 02094, 20A, Hnat Khotkevich Str., Kyiv, Ukraine"
},
{
"author": "E. Dubchak",
"institution": "National Technical University of Ukraine «Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute», 03056, 37 Peremohy Av., Kyiv, Ukraine."
},
{
"author": "O. Zamoroka",
"institution": "National Technical University of Ukraine «Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute», 03056, 37 Peremohy Av., Kyiv, Ukraine."
}
] |
| author_sort | Holovko, V. |
| baseUrl_str | https://ve.org.ua/index.php/journal/oai |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2026-07-18T06:32:14Z |
| description | Increasing wind power with minimal structural changes has always been a priority in wind power research. The rigid dependence of the power on the rotor shaft of the wind turbine on the aerodynamic characteristics of the blade is known and embodied in engineering solutions. The electrical part of the wind farm is equipped with a common industrial design of synchronous or asynchronous generators, the advantages and disadvantages of which are well known. It is also found that the ratio of power in the generator mode to the power of the machine in the motor mode, becomes greater than one depending on the number of pairs of poles and the power of the machine.
The work is devoted to determining the increase in power of an asynchronous machine in the generator mode due to the influence on the magnetic flux of the maximum allowable reduction of the air gap between the stator and the rotor. In this work we have used advanced methods of calculation of parameters and characteristics of asynchronous machines with short-circuited rotor based on refined T-shaped alternating circuits. In such alternate circuits, one alternating inductive resistance associated with the resultant field of induction and several alternating active resistors, whose values are related to changes in the main and additional (surface and ripple) losses in the stator magnetic circuits, are connected in parallel to the magnetization circuit. . In the calculations performed by this method, the air gap was reduced within 0.05 mm, but did not reach the maximum permissible value of 0.25 mm. The power of the machine was taken from 1.1 to 4.0 kW as the most suitable for small wind turbines for the conditions of our country, with the number of pairs of poles 1.2 and 3. Comparison of the results with known data for the power range of 1.1… 4 kW shows an increase in the utilization rate for: 2p = 2 to 7%, 2p = 4 to 18%, and for 2p = 6 to 23%. Ref. 6, tab. 1, fig. 2. |
| doi_str_mv | 10.36296/1819-8058.2020.1(60).36-41 |
| first_indexed | 2025-07-17T11:37:56Z |
| format | Article |
| fulltext |
ISSN 1819-8058 (Print)
ВІТРОЕНЕРГЕТИКА ISSN 2664-8172 (Online)
© В.М. Головко, Є.М. Дубчак, О.Ю. Заморока, 2020
Відновлювана енергетика. 2020. № 1 36
УДК 621.548 DOI: https://doi.org/10.36296/1819-8058.2020.1(60).36-41
ПІДВИЩЕННЯ ПОТУЖНОСТІ ГЕНЕРАТОРА ВІТРОУСТАНОВКИ ЗА РАХУНОК
ЗМЕНШЕННЯ ПОВІТРЯНОГО ПРОМІЖКУ МІЖ СТАТОРОМ І РОТОРОМ
В.М. Головко1, докт. техн. наук, проф., Є.М. Дубчак2, ст. викл., О.Ю. Заморока2, магістрант
1Інститут відновлюваної енергетики НАН України,
02094, вул. Гната Хоткевича, 20А, м. Київ, Україна.
2Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»,
03056, пр. Перемоги, 37, м. Київ, Україна.
Збільшення потужності вітроустановки при мінімальних конструкційним змінах завжди було пріоритетним напрямком
досліджень у вітроенергетиці. Жорстка залежність потужності на валу ротора вітроустановки від аеродинамічних ха-
рактеристик лопаті відомі і втілені в інженерні рішення. Електромашинна частина вітроустановки комплектується за-
гальнопромисловим виконанням синхронних або асинхронних генераторами, переваги та недоліки застосування яких всебіч-
но відомі. Також встановлено, що відношення потужності в генераторному режимі до потужності машини в двигунному
режимі, стає більше одиниці в залежності від числа пар полюсів та потужності машини.
Робота присвячена визначенню підвищення потужності асинхронної машини в генераторному режимі за рахунок впливу на
магнітний потік гранично припустимим зменшенням повітряного проміжку між статором і ротором. В даній роботі
використана вдосконалена методики розрахунку параметрів і характеристик асинхронних машин с короткозамкненим
ротором на базі уточнених Т-подібних заступних схем. В таких заступних схемах в контурі намагнічування паралельно
приєднані один змінний індуктивний опір, що пов’язаний з результуючим полем взаємоіндукції, та декілька змінних актив-
них опорів, значення яких пов’язані із змінами основних та додаткових (поверхневих та пульсаційних) втрат в магнітопро-
водах статора і ротора. При розрахунках, що були проведені за даною методикою, повітряний проміжок був зменшений в
межах 0,05мм, але, не досягав гранично допустимого значення 0,25мм. Потужність машини приймалась від 1,1 до 4,0 кВт,
як найбільш доцільною для малих вітроустановок для умов нашої країни, з числом пар полюсів 1,2 та 3. Порівняння резуль-
татів з відомими даними, для діапазону потужності 1,1…4 кВт показує збільшення коефіцієнта використання для: 2р=2
до 7%, 2р=4 до 18%, а для 2р=6 до 23%. Бібл. 6, табл.1, рис. 2.
Ключові слова: вітроустановка, асинхронний генератор, енергетичні характеристики вітроустановки.
INCREASING THE POWER OF THE WINDOW GENERATOR FOR THE DECREASE
OF AIR LENGTH BETWEEN THE STATOR AND THE ROTOR
V. Golovko1, doctor of technical science, professor, E. Dubchak2, senior lecturer, O. Zamoroka2, undergraduate
1Institute of Renewable Energy of the National Academy of Sciences of Ukraine,
02094, 20А Hnata Khotkevycha St., Kyiv, Ukraine.
2National Technical University of Ukraine «Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute»,
03056, 37 Peremohy Av., Kyiv, Ukraine.
Increasing wind power with minimal structural changes has always been a priority in wind power research. The rigid dependence of
the power on the rotor shaft of the wind turbine on the aerodynamic characteristics of the blade is known and embodied in engineer-
ing solutions. The electrical part of the wind farm is equipped with a common industrial design of synchronous or asynchronous
generators, the advantages and disadvantages of which are well known. It is also found that the ratio of power in the generator mode
to the power of the machine in the motor mode, becomes greater than one depending on the number of pairs of poles and the power
of the machine.
The work is devoted to determining the increase in power of an asynchronous machine in the generator mode due to the influence on
the magnetic flux of the maximum allowable reduction of the air gap between the stator and the rotor. In this work we have used
advanced methods of calculation of parameters and characteristics of asynchronous machines with short-circuited rotor based on
refined T-shaped alternating circuits. In such alternate circuits, one alternating inductive resistance associated with the resultant
field of induction and several alternating active resistors, whose values are related to changes in the main and additional (surface
and ripple) losses in the stator magnetic circuits, are connected in parallel to the magnetization circuit. . In the calculations per-
formed by this method, the air gap was reduced within 0.05 mm, but did not reach the maximum permissible value of 0.25 mm. The
power of the machine was taken from 1.1 to 4.0 kW as the most suitable for small wind turbines for the conditions of our country,
with the number of pairs of poles 1.2 and 3. Comparison of the results with known data for the power range of 1.1… 4 kW shows an
increase in the utilization rate for: 2p = 2 to 7%, 2p = 4 to 18%, and for 2p = 6 to 23%. Ref. 6, tab. 1, fig. 2.
Keywords: wind turbine, asynchronous generator, wind turbine power characteristics.
https://doi.org/10.36296/1819-8058.2020.1(60).36-41
ISSN 1819-8058 (Print)
ВІТРОЕНЕРГЕТИКА ISSN 2664-8172 (Online)
Відновлювана енергетика. 2020. № 1 37
В.М. Головко
V. Holovko
Відомості про автора: провідний науковий
співробітник Інституту відновлюваної енерге-
тики НАН України.
Освіта: закінчив 1977 р. Українську сільсько-
господарську академію за спеціальністю
«Електрифікація сільського господарства».
Наукова сфера: відновлювані джерела енер-
гії, вітроенергетика, вітроустановки малої
потужності, автономні системи енергозабез-
печення.
Публікації: 162.
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 Agri-
cultural Academy in 1977 with the degree of
"Electrification of Agriculture".
Reasearch area: renewable sources of energy,
wind power systems, small capacity wind units,
autonomous power systems.
Publications: 162.
ORCID: 0000-0003-0195-9654
Contacts: tel./fax: +38-044-206-28-09
e-mail: renewable@ukr.net
Є.М. Дубчак
E. Dubchak
Відомості про автора: старший викладач
кафедри електромеханіки Національного тех-
нічного університету України «Київський
політехнічний інститут імені Ігоря Сікорсь-
кого».
Освіта: закінчив 1979 р. Київський політех-
нічний інститут за спеціальністю «Електричні
машини і апарати».
Наукова сфера: електромашинно-
напівпровідникові перетворювачі, системи
збудження, машини подвійного живлення.
Публікації: 26.
ORCID: 0000-0001-7654-7908
Контакти: тел./факс: +38-044-285-23-68
e-mail: edubchak@ukr.net
Author information: senior lecturer in the De-
partment of Electromechanics, National Tech-
nical University of Ukraine "Igor Sikorsky Kyiv
Polytechnic Institute".
Education: graduated in 1979 from the Kiev
Polytechnic Institute, majoring in Electrical Ma-
chines and Apparatus.
Research area: electromachine-semiconductor
converters, excitation systems, dual-power ma-
chines.
Publications: 26.
ORCID: 0000-0001-7654-7908
Contacts: Phone / Fax + 38-044-285-23-68
E-mail: edubchak@ukr.net
О.Ю. Заморока
O. Zamoroka
Відомості про автора: магістрант Національ-
ного технічного університету України «Київ-
ський політехнічний інститут імені Ігоря Сі-
корського».
Освіта: отримав 2018 р. у Київському
політехнічному інституті освітню ступінь
бакалавр за спеціальністю «Електричні маши-
ни і апарати».
Наукова сфера: відновлювані джерела
енергії, вітроенергетика, вітроустановки малої
потужності, автономні системи енергозабез-
печення.
Публікації: 0.
ORCID: 0000-0001-7349-6666
Контакти: тел./факс: +38-050-011-83-37
e-mail: zamoroka777333@gmail.com
Author information: undergraduate of National
Technical University of Ukraine "Igor Sikorsky
Kyiv Polytechnic Institute".
Education: obtained bachelor's degree in 2018 in
Kiev Polytechnic Institute, majoring in Electrical
Machines and Apparatus.
Research area: renewable sources of energy,
wind power systems, small capacity wind units,
autonomous power systems.
Publications: 0.
ORCID: 0000-0001-7349-6666
Contacts: тел./факс: +38-050-011-83-37
e-mail: zamoroka777333@gmail.com
Перелік використаних позначень та скорочень:
xm – індуктивний опір взаємоіндукції;
kμ – коефіцієнт насичення магнітопроводу;
km – коефіцієнт насичення;
Imr – струм контура намагнічування.
Вступ. Задача збільшення кількості утилі-
зації енергії вітру завжди є актуальною. Тради-
ційно вона вирішується за рахунок зміни аероди-
намічних параметрів ротора вітроустановки. Так
для збільшення величини потужності на валу ро-
тора збільшують його діаметр. Але підвищення
потужності в два рази призводить до збільшення
діаметра ротора в чотири рази. Такий результат
викликає подальше зростання розмірів, а значить
і маси інших складових вітроагрегата, тобто пи-
тома матеріалоємність конструкції зростає і зни-
жується економічна доцільність використання
даної установки. Іншим шляхом є застосування
більш досконалих профілів лопатей. В [1] наве-
дений аналіз рішень при виборі типу профілю в
залежності від коефіцієнта використання енергії
вітру (коефіцієнт потужності) та модуля швид-
кохідності. Встановлено, що перевагу необхідно
надавати профілям, що мають високі вимоги до
шорсткості поверхні та точності виготовлення
(ламінізовані профілі). Застосування таких
профілів дозволяє отримати значення коефіцієнта
використання енергії вітру більше 0,5.
mailto:renewable@ukr.net
mailto:renewable@ukr.net
mailto:edubchak@ukr.net
mailto:renewable@ukr.net
mailto:zamoroka777333@gmail.com
ISSN 1819-8058 (Print)
ВІТРОЕНЕРГЕТИКА ISSN 2664-8172 (Online)
Відновлювана енергетика. 2020. № 1 38
Другою складовою вітроелектроустановки є
електромашинна частка. Переваги та недоліки
застосування синхронних та асинхронних машин
в генераторному режимі всебічно висвітлені в
роботах [2,3,4,5]. Останнім часом детально
розглядається можливість застосування асин-
хронної машини для автономних вітроелектро-
установок. В роботі [5] встановлено, що відно-
шення потужності в генераторному режимі до
потужності машини в двигунному режимі, стає
більше одиниці в залежності від числа пар по-
люсів та потужності машини (рис.1). Слід
відмітити, що з ростом кількості пар полюсів по-
чаток перевищення одиниці зсувається вправо,
що практично виключає застосування відносно
тихохідних машин (1000 об./хв.) малої потуж-
ності (до 7,5 кВт) як генераторів для вітроустано-
вок. Одним із шляхів вирішення такої задачі є
вплив на величину cosφ шляхом зменшення зазо-
ру між статором і ротором в допустимих техно-
логічних межах.
Рис. 1. Залежність коефіцієнта співвідношення потужності асинхронної машини
в генераторному та двигунному режимах від її потужності.
Fig. 1. Dependence of the ratio of the power ratio of the asynchronous machine
in the generator and motor modes on its power.
Постановка завдання. Метою роботи є
підвищення потужності асинхронної машини в
генераторному режимі за рахунок впливу на маг-
нітний потік гранично припустимим зменшенням
повітряного проміжку.
Результати досліджень. Методика розрахун-
ку характеристики асинхронної машини у режимі
двигуна та генератора має доволі громіздкий
формат, але дає можливість отримати повний
набір реальних параметрів заступної схеми для
номінального режиму роботи двигуна та задаю-
чись діапазоном зміни ковзання, отримати реаль-
ні значення робочих характеристик: потужно-
стей, струмів, усіх складових суми втрат, енерге-
тичних параметрів двигуна, у тому числі у
номінальному режимі. Після цього, змінюючи
знак та значення ковзання отримують робочі ха-
рактеристики машини в генераторному режимі
роботи. Обмеженням є номінальне значення
струму обмотки статора. При цьому відбувається
зміна значення та фази результуючої електро-
рушійної сили (ЕРС) від результуючого поля в
повітряному проміжку та зміна параметрів кон-
туру намагнічування.
На кафедрі електромеханіки НТУУ КПІ було
проведено вдосконалення методики розрахунку
параметрів і характеристик асинхронних машин с
короткозамкненим ротором (АМ), що подане в
[6], на базі уточнених Т-подібних заступних
схем. В таких заступних схемах в контурі намаг-
ISSN 1819-8058 (Print)
ВІТРОЕНЕРГЕТИКА ISSN 2664-8172 (Online)
Відновлювана енергетика. 2020. № 1 39
нічування паралельно приєднані один змінний
індуктивний опір, що пов’язаний з результуючим
полем взаємоіндукції, та декілька змінних актив-
них опорів, значення яких пов’язані із змінами
основних та додаткових (поверхневих та пульса-
ційних) втрат в магнітопроводах статора і ротора.
Значення змінного індуктивного опору
взаємоіндукції xm залежить від насичення маг-
нітопроводу, що змінюється при зміні режиму
роботи асинхронної машини.
Алгоритм розрахунку індуктивного опору
взаємоіндукції xm реалізовано в середовищі
МАТHСАD з урахуванням змін індукції та
напруженості магнітного поля у відповідності до
таблиць намагнічування зубців та ярем магніто-
проводів статора і ротора. При задаванні змін
ЕРС Eδ в діапазоні від 0 до 1,5 Un розраховується
значення магнітного потоку Фδ, індукції в зубцях
та ярмах статора і ротора, знаходиться відповідне
значення напруженості магнітного поля та маг-
ніторушійної сили (МРС) на усіх ділянках маг-
нітопроводу, сумарну МРС та коефіцієнт наси-
чення магнітопроводу kμ, реактивну складову
струму контуру намагнічування. За відношенням
ЕРС Eδ від результуючого поля у повітряному
проміжку до реактивної складової струму намаг-
нічування визначають значення змінного індук-
тивного опору взаємоіндукції xm та коефіцієнт
насичення km для будь-якого значення ЕРС Eδ.
Значення активних опорів контуру намаг-
нічування розраховують за алгоритмом, в якому
також вхідною величиною є ЕРС Eδ при частоті
напруги живлення 50 Гц, а також масі заліза зуб-
ців та ярем статора і ротора. Для данного значен-
ня ЕРС Eδ розраховують основні та додаткові
(поверхневі та пульсаційні) втрати в магнітопро-
водах статора і ротора. За відношенням квадрату
ЕРС до втрат в залізі магнітопроводу ri50 =
mEδ2/pi50, визначають значення змінних актив-
них опорів контуру намагнічування, що пара-
лельно з’єднані між собою. Таким чином отри-
мується активна складова струму контуру намаг-
нічування для частоти напруги живлення 50 Гц.
Робочі характеристики машини в режимі
двигуна і генератора розраховують при задаван-
ні значення ковзання в діапазоні від -0,1 до+0,1
з кроком, що забезпечує достатню точність. При
цьому задають перше - максимальне можливе
значення ЕРС Eδ для генераторного режима.
Для кожного значення ЕРС визначають величи-
ну опору xm, коефіцієнт насичення km та реак-
тивну складову струму контуру намагнічування
Imr, що дає можливість визначити частоту ко-
взання та частоту перемагнічування ротора та
складові змінних активних опорів контуру
намагнічуван-ня. Таким чином отримують зна-
чення активної складової струму в контурі
намагнічування Imа. За коефіцієнтом насичення
km вираховують зміну індуктивного опору роз-
сіювання обмотки ротора, що дозволяє визначи-
ти струми ротора та статора та значення напруги
на обмотці статора. Мінімізація різниці цієї ве-
личини з напругою мережі, отримують значення
робочої характеристики (суму втрат, ККД, фаз-
ний струм статора та коефіцієнт потужності) для
будь-якого режиму роботи асинхронної машини.
При розрахунках, що були проведені за да-
ною методикою, повітряний проміжок був змен-
шений в межах 0,05 мм, але, не досягав гранично
допустимого значення 0,25 мм. Потужність ма-
шини приймалась від 1,1 до 4,0 кВт, як найбільш
доцільною для малих вітроустановок для умов
нашої країни, з числом пар полюсів 1,2 та 3. Ре-
зультати розрахунку залежності коефіцієнта ви-
користання асинхронної машини в генераторно-
му режимі наведені в табл.1 та на рис. 2.
Таблиця 1. Порівнянні розрахункові показники асинхронних машин в двигунному та генераторному режимах.
Table 1. Comparative calculation of asynchronous machines in engine and generator modes.
Число пар
полюсів, p
P2d, кВт
δ1,
мм
δ2, мм ηd cosφd ηg cosφg d
cos
cos g
K
1
1,1 0,35 0,3 0,787 0,918 0,79 0,737 0,803 1,020
2,2 0,35 0,3 0,845 0,906 0,85 0,8 0,883 1,045
4 0,45 0,4 0,867 0,897 0,87 0,794 0,885 1,021
2
1,1 0,25 0,25 0,787 0,833 0,75 0,549 0,659 0,837
2,2 0,25 0,25 0,806 0,846 0,805 0,684 0,809 1,003
4 0,3 0,25 0,853 0,868 0,86 0,8 0,922 1,080
3
1,1 0,25 0,25 0,748 0,746 0,72 0,507 0,680 0,909
2,2 0,3 0,25 0,827 0,785 0,82 0,671 0,855 1,034
4 0,3 0,25 0,798 0,869 0,8 0,713 0,820 1,028
ISSN 1819-8058 (Print)
ВІТРОЕНЕРГЕТИКА ISSN 2664-8172 (Online)
Відновлювана енергетика. 2020. № 1 40
Зменшення повітряного проміжку призвело
до невеликого збільшення коефіцієнтів потуж-
ності генератора та двигуна cosφg і cosφd та їх
відношення за рахунок зменшення струму намаг-
нічування, що незначно вплинуло на ККД двигу-
на, в основному за рахунок збільшення додатко-
вих втрат від пульсацій магнітного поля в зубцях
та на поверхні магнітопроводів.
Рис. 2. Залежність коефіцієнта співвідношення потужності модернізованої асинхронної машини
в генераторному та двигунному режимах від її потужності.
Fig. 2. Dependence of the power ratio of the modernized asynchronous machine in the generator
and motor modes on its power.
Порівняння цих результатів з даними, що
наведені на рис.1 для діапазону потужності
1,1…4 кВт, показує збільшення коефіцієнта ви-
користання для: 2р=2 до 7%, 2р=4 до 18%, а для
2р=6 до 23%. Тобто при застосуванні більш ти-
хохідних машин зберігається тенденція, що от-
римана в [5] із збільшенням відносних показ-
ників.
Висновки. При проведенні модернізації
асинхронної машини за рахунок зменшення по-
вітряного проміжку між статором та ротором ро-
зрахунково встановлено, що це дає збільшення
потужності в генераторному режимі від 7 до 23%
в залежності від кількості пар полюсів машини.
1. Головко В.М., Коханєвич В.П., Шихайлов М.О., Зін-
ченко Т.В. Аналіз характеристик параметрів лопаті ротора
автономної вітроенергетичної установки. Відновлювана енер-
гетика. 2013. №3. С. 49-53.
2. Кривцов В.С., Олейников А.М., Яковлев А.И. Неис-
черпемая энергия. Кн. 1. Ветроэелетрогенераторы. Учебник.
Харков. Нац. Аэрокосм. ун-т Харьк. авиац. ин-т. Севаст.
2003. 400 с.
3. Брыль А.А., Васько П.Ф., Пекур П.П. Система гене-
рирования электрической энергии на основе асинхронных
машин с короткозамкнутым ротором для автономных ветро-
электрических установок. Регулируемые асинхронные дви-
гатели. сб. науч. трудов. К. Ин-т электродинамики АН
Украины. 1992. С. 39-44.
4. Мхитарян Н.М., Кудря С.А., Перминов Ю.Н., Буден-
ный В.Ф. Анализ некоторых особенностей синхронных и
асинхронных генераторов, используемых в качестве авто-
номных источников энергии. Відновлювана енергетика.
2010. № 2. С. 7-9.
5. Мазуренко Л.И., Лищенко А.И. Асинхронные гене-
раторы с вентильным и вентильно-емкостным возбуждени-
ем для автономныхэнергоустановок. К. Наукова думка.
2011. 272 с.
6. Галиновский А.М., Дубчак Е.М., Могелюк С.О. Ха-
рактеристики асинхронных машин с короткозамкнутым
ротором в режимах двигателя и генератора. К. 2017. [Елек-
тронний ресурс]. URL:
http://jour.fea.kpi.ua/article/view/130953/126684.
REFERENCES
1. Golovko V.M., Kokhanevich V.P., Shikhaylov M.O.,
Zinchenko T.V. Analiz kharakteristik parametriv lopati rotora
avtonomnoi vitroyenergetichnoi ustanovki. [Analysis of the
characteristics of the rotor blades parameters of the autonomous
wind power installation]. Vidnovluvana energetika. 2013. No. 3.
Pp. 49-53. [in Ukrainian].
http://www.irbis-nbuv.gov.ua/cgi-bin/irbis_nbuv/cgiirbis_64.exe?Z21ID=&I21DBN=REF&P21DBN=REF&S21STN=1&S21REF=10&S21FMT=fullwebr&C21COM=S&S21CNR=20&S21P01=0&S21P02=0&S21P03=A=&S21COLORTERMS=1&S21STR=%D0%9C%D1%85%D0%B8%D1%82%D0%B0%D1%80%D1%8F%D0%BD%20%D0%9D$
http://www.irbis-nbuv.gov.ua/cgi-bin/irbis_nbuv/cgiirbis_64.exe?Z21ID=&I21DBN=REF&P21DBN=REF&S21STN=1&S21REF=10&S21FMT=fullwebr&C21COM=S&S21CNR=20&S21P01=0&S21P02=0&S21P03=TJ=&S21COLORTERMS=1&S21STR=%D0%92%D1%96%D0%B4%D0%BD%D0%BE%D0%B2%D0%BB%D1%8E%D0%B2%D0%B0%D0%BB%D1%8C%D0%BD%D0%B0%20%D0%B5%D0%BD%D0%B5%D1%80%D0%B3%D0%B5%D1%82%D0%B8%D0%BA%D0%B0
http://jour.fea.kpi.ua/article/view/130953/126684
ISSN 1819-8058 (Print)
ВІТРОЕНЕРГЕТИКА ISSN 2664-8172 (Online)
Відновлювана енергетика. 2020. № 1 41
2. Krivtsov V.S., Oleynikov A.M., Yakovlev A.I.
Neischerpemaya energiya. [Wind power generators]. Book 1.
Vetroeyeletrogeneratory. Textbook. Kharkov. Nats. Aerokosm.
un-t. Khark. aviats. in-t. Sevast. 2003. 400 p. [in Russian].
3. Bryl A.A., Vasko P.F., Pekur P.P. Sistema generirovani-
ya elektricheskoy energii na osnove asinkhronnykh mashin s
korotkozamknutym rotorom dlya avtonomnykh vetroelektrich-
eskikh ustanovok. Reguliruyemyye asinkhronnyye dvigateli. [A
system for generating electrical energy based on asynchronous
machines with short-circuited rotor for autonomous wind farms.
Adjustable induction motors]. sat. scientific works. K. In-t. el-
ektrodinamiki AN Ukrainy. 1992. Pp. 39-44. [in Russian].
4. Mkhitaryan N.M., Kudrya S.A., Perminov Yu.N., Buden-
nyy V.F. Analiz nekotorykh osobennostey sinkhronnykh i asink-
hronnykh generatorov, ispolzuyemykh v kachestve avtonom-
nykh istochnikov energii. [Analysis of some features of synchro-
nous and asynchronous generators used as stand-alone energy
sources]. Vidnovluvana energetika. 2010. No. 2. Pp. 7-9.
[in Russian].
5. Mazurenko L.I., Lishchenko A.I. Asinkhronnyye genera-
tory s ventilnym i ventilno-yemkostnym vozbuzhdeniyem dlya
avtonomnykhenergoustanovok. [Asynchronous generators with
valve and valve-capacitive excitation for autonomous power
plants]. K. Naukova dumka, 2011. 272 p. [in Russian].
6. Galinovskiy A.M., Dubchak Ye.M., Mogelyuk S.O. Kha-
rakteristiki asinkhronnykh mashin s korotkozamknutym rotorom
v rezhimakh dvigatelya i generatora. [Characteristics of asyn-
chronous machines with short-circuited rotor in engine and gen-
erator modes]. K. 2017. [Electronic resource]. URL:
http://jour.fea.kpi.ua/article/view/130953/126684. [in Russian].
ПОВЫШЕНИЕ МОЩНОСТИ ГЕНЕРАТОРА
ВЕТРОУСТАНОВКИ ЗА СЧЕТ УМЕНЬШЕНИЯ
ВОЗДУШНОГО ЗАЗОРА МЕЖДУ СТАТОРОМ И
РОТОРОМ
В.М. Головко1, докт. техн. наук, проф., Е.М. Дупчак2, ст.
препод., А.Ю. Заморока2, магистрант
1Институт возобновляемой энергетики НАН Украины,
02094, ул. Гната Хоткевича, 20А, г. Киев, Украина.
2Национальный технический университет Украины «Киев-
ский политехнический институт им. Игоря Сикорского»,
03056, пр. Победы, 36, г. Киев, Украина.
Увеличение мощности ветроустановки при минимальных
конструкционных изменениях всегда было приоритетным
направлением исследований в ветроэнергетике. Жесткая
зависимость мощности на валу ротора ветроустановки от
аэродинамических характеристик лопасти известны и во-
площены в инженерные решения. Электромашинная часть
ветроустановки комплектуется общепромышленным ис-
полнением синхронных или асинхронных генераторов, пре-
имущества и недостатки применения которых всесторон-
не известны. Также установлено, что отношение мощно-
сти в генераторном режиме к мощности машины в двига-
тельном режиме становится больше единицы в зависимо-
сти от числа пар полюсов и мощности машины.
Работа посвящена определению повышения мощности
асинхронной машины в генераторном режиме за счет влия-
ния на магнитный поток предельно допустимого уменьше-
ния воздушного зазора между статором и ротором. В дан-
ной работе использована усовершенствованная методика
расчета параметров и характеристик асинхронных машин
с короткозамкнутым ротором на базе уточненных Т-
образных схем замещения. В таких схемах замещения в
контуре намагничивания параллельно присоединены одно
переменное индуктивное сопротивление, связанное с ре-
зультирующим полем взаимоиндукции и несколько перемен-
ных активных сопротивлений, значения которых связаны с
изменениями основных и дополнительных (поверхностных и
пульсационных) потерь в магнитопроводах статора и ро-
тора. При расчетах, проведенных по данной методике, воз-
душный промежуток был уменьшен в пределах 0,05мм, но
не достигал предельно допустимого значения 0,25мм. Мощ-
ность машины принималась от 1,1 до 4,0 кВт, как наиболее
целесообразной для малых ветроустановок для условий
нашей страны, с числом пар полюсов 1,2 и 3. Сравнение
результатов с известными данными, для диапазона мощно-
сти 1, 1 ... 4 кВт показывает увеличение коэффициента
использования для: 2р = 2 до 7%, 2р = 4 до 18%, а для 2р = 6
до 23%. Библ. 6, табл. 1, рис. 2
Ключевые слова: ветроустановка, асинхронный генератор,
энергетические характеристики ветроустановки.
Стаття надійшла до редакції 26.11.19
Остаточна версія 17.03.20
http://jour.fea.kpi.ua/article/view/130953/126684
|
| id | veorgua-article-242 |
| institution | Vidnovluvana energetika |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2026-07-19T01:06:19Z |
| publishDate | 2020 |
| publisher | Institute of Renewable Energy National Academy of Sciences of Ukraine |
| record_format | ojs |
| resource_txt_mv | veorgua/57/aa6c200e8bca458c21f5928168bc0a57.pdf |
| spelling | veorgua-article-2422026-07-18T06:32:14Z INCREASING THE POWER OF THE WINDOW GENERATOR FOR THE DECREASE OF AIR LENGTH BETWEEN THE STATOR AND THE ROTOR ПІДВИЩЕННЯ ПОТУЖНОСТІ ГЕНЕРАТОРА ВІТРОУСТАНОВКИ ЗА РАХУНОК ЗМЕНШЕННЯ ПОВІТРЯНОГО ПРОМІЖКУ МІЖ СТАТОРОМ І РОТОРОМ Holovko, V. Dubchak, E. Zamoroka, O. wind turbine, asynchronous generator, wind turbine power characteristics. вітроустановка, асинхронний генератор, енергетичні характеристики вітроустановки. Increasing wind power with minimal structural changes has always been a priority in wind power research. The rigid dependence of the power on the rotor shaft of the wind turbine on the aerodynamic characteristics of the blade is known and embodied in engineering solutions. The electrical part of the wind farm is equipped with a common industrial design of synchronous or asynchronous generators, the advantages and disadvantages of which are well known. It is also found that the ratio of power in the generator mode to the power of the machine in the motor mode, becomes greater than one depending on the number of pairs of poles and the power of the machine. The work is devoted to determining the increase in power of an asynchronous machine in the generator mode due to the influence on the magnetic flux of the maximum allowable reduction of the air gap between the stator and the rotor. In this work we have used advanced methods of calculation of parameters and characteristics of asynchronous machines with short-circuited rotor based on refined T-shaped alternating circuits. In such alternate circuits, one alternating inductive resistance associated with the resultant field of induction and several alternating active resistors, whose values are related to changes in the main and additional (surface and ripple) losses in the stator magnetic circuits, are connected in parallel to the magnetization circuit. . In the calculations performed by this method, the air gap was reduced within 0.05 mm, but did not reach the maximum permissible value of 0.25 mm. The power of the machine was taken from 1.1 to 4.0 kW as the most suitable for small wind turbines for the conditions of our country, with the number of pairs of poles 1.2 and 3. Comparison of the results with known data for the power range of 1.1… 4 kW shows an increase in the utilization rate for: 2p = 2 to 7%, 2p = 4 to 18%, and for 2p = 6 to 23%. Ref. 6, tab. 1, fig. 2. Збільшення потужності вітроустановки при мінімальних конструкційним змінах завжди було пріоритетним напрямком досліджень у вітроенергетиці. Жорстка залежність потужності на валу ротора вітроустановки від аеродинамічних характеристик лопаті відомі і втілені в інженерні рішення. Електромашинна частина вітроустановки комплектується загальнопромисловим виконанням синхронних або асинхронних генераторами, переваги та недоліки застосування яких всебічно відомі.  Також встановлено, що відношення потужності в генераторному режимі до потужності машини в двигунному режимі, стає більше одиниці в залежності від числа пар полюсів та потужності машини. Робота присвячена визначенню підвищення потужності асинхронної машини в генераторному режимі за рахунок впливу на магнітний потік гранично припустимим зменшенням повітряного проміжку між статором і ротором. В даній роботі використана вдосконалена методики розрахунку параметрів і характеристик асинхронних машин с короткозамкненим ротором на базі уточнених Т-подібних заступних схем. В таких заступних схемах в контурі намагнічування паралельно приєднані один змінний індуктивний опір, що пов’язаний з результуючим полем взаємоіндукції, та декілька змінних активних опорів, значення яких пов’язані із змінами основних та додаткових (поверхневих та пульсаційних) втрат в магнітопроводах статора і ротора. При розрахунках, що були проведені за даною методикою, повітряний проміжок був зменшений в межах 0,05мм, але, не досягав гранично допустимого значення 0,25мм. Потужність машини приймалась від 1,1 до 4,0 кВт, як найбільш доцільною для малих вітроустановок для умов нашої країни, з числом пар полюсів 1,2 та 3. Порівняння результатів з відомими даними, для діапазону потужності 1,1…4 кВт показує збільшення коефіцієнта використання для: 2р=2 до 7%, 2р=4 до 18%, а для 2р=6 до 23%. Бібл. 6, табл.1, рис. 2. Institute of Renewable Energy National Academy of Sciences of Ukraine 2020-03-30 Article Article application/pdf https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/242 10.36296/1819-8058.2020.1(60).36-41 Vidnovluvana energetika ; No. 1(60) (2020): Scientific and Applied Journal Vidnovluvana energetika; 36-41 Возобновляемая энергетика; ##issue.no## 1(60) (2020): Научно-прикладной журнал Возобновляемая энергетика; 36-41 Відновлювана енергетика; № 1(60) (2020): Науково-прикладний журнал Відновлювана енергетика; 36-41 2664-8172 1819-8058 10.36296/1819-8058.2020.1(60) uk https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/242/171 Copyright (c) 2020 V. Holovko, E. Dubchak, O. Zamoroka https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0 |
| spellingShingle | wind turbine asynchronous generator wind turbine power characteristics. Holovko, V. Dubchak, E. Zamoroka, O. INCREASING THE POWER OF THE WINDOW GENERATOR FOR THE DECREASE OF AIR LENGTH BETWEEN THE STATOR AND THE ROTOR |
| title | INCREASING THE POWER OF THE WINDOW GENERATOR FOR THE DECREASE OF AIR LENGTH BETWEEN THE STATOR AND THE ROTOR |
| title_alt | ПІДВИЩЕННЯ ПОТУЖНОСТІ ГЕНЕРАТОРА ВІТРОУСТАНОВКИ ЗА РАХУНОК ЗМЕНШЕННЯ ПОВІТРЯНОГО ПРОМІЖКУ МІЖ СТАТОРОМ І РОТОРОМ |
| title_full | INCREASING THE POWER OF THE WINDOW GENERATOR FOR THE DECREASE OF AIR LENGTH BETWEEN THE STATOR AND THE ROTOR |
| title_fullStr | INCREASING THE POWER OF THE WINDOW GENERATOR FOR THE DECREASE OF AIR LENGTH BETWEEN THE STATOR AND THE ROTOR |
| title_full_unstemmed | INCREASING THE POWER OF THE WINDOW GENERATOR FOR THE DECREASE OF AIR LENGTH BETWEEN THE STATOR AND THE ROTOR |
| title_short | INCREASING THE POWER OF THE WINDOW GENERATOR FOR THE DECREASE OF AIR LENGTH BETWEEN THE STATOR AND THE ROTOR |
| title_sort | increasing the power of the window generator for the decrease of air length between the stator and the rotor |
| topic | wind turbine asynchronous generator wind turbine power characteristics. |
| topic_facet | wind turbine asynchronous generator wind turbine power characteristics. вітроустановка асинхронний генератор енергетичні характеристики вітроустановки. |
| url | https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/242 |
| work_keys_str_mv | AT holovkov increasingthepowerofthewindowgeneratorforthedecreaseofairlengthbetweenthestatorandtherotor AT dubchake increasingthepowerofthewindowgeneratorforthedecreaseofairlengthbetweenthestatorandtherotor AT zamorokao increasingthepowerofthewindowgeneratorforthedecreaseofairlengthbetweenthestatorandtherotor AT holovkov pídviŝennâpotužnostígeneratoravítroustanovkizarahunokzmenšennâpovítrânogopromížkumížstatoromírotorom AT dubchake pídviŝennâpotužnostígeneratoravítroustanovkizarahunokzmenšennâpovítrânogopromížkumížstatoromírotorom AT zamorokao pídviŝennâpotužnostígeneratoravítroustanovkizarahunokzmenšennâpovítrânogopromížkumížstatoromírotorom |