ADVANCED MATHEMATICAL MODEL OF THE CENTRIFUGAL REGULATOR OF THE WIND ROTOR WITH FLUGE CONTROL
Centrifugal regulators have become widespread in various fields of mechanical engineering and instrumentation for regulating and measuring the speed of mechanisms and motors. The most fundamental studies in this field are the works of N.E. Zhukovsky, I.O. Vyshegradsky, A. Stodola, and others. In the...
Збережено в:
| Дата: | 2021 |
|---|---|
| Автори: | , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Ukrainian |
| Опубліковано: |
Institute of Renewable Energy National Academy of Sciences of Ukraine
2021
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/300 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Vidnovluvana energetika |
Репозиторії
Vidnovluvana energetika| id |
veorgua-article-300 |
|---|---|
| record_format |
ojs |
| institution |
Vidnovluvana energetika |
| collection |
OJS |
| language |
Ukrainian |
| topic |
wind power wind turbine centrifugal regulator of the rotor of the wind turbine. вітроенергетика вітроустановка відцентровий регулятор ротора вітроустановки. |
| spellingShingle |
wind power wind turbine centrifugal regulator of the rotor of the wind turbine. вітроенергетика вітроустановка відцентровий регулятор ротора вітроустановки. Golovko, V. Kokhanievych, V. Shykhailov, M. Marchenko, N. ADVANCED MATHEMATICAL MODEL OF THE CENTRIFUGAL REGULATOR OF THE WIND ROTOR WITH FLUGE CONTROL |
| topic_facet |
wind power wind turbine centrifugal regulator of the rotor of the wind turbine. вітроенергетика вітроустановка відцентровий регулятор ротора вітроустановки. |
| format |
Article |
| author |
Golovko, V. Kokhanievych, V. Shykhailov, M. Marchenko, N. |
| author_facet |
Golovko, V. Kokhanievych, V. Shykhailov, M. Marchenko, N. |
| author_sort |
Golovko, V. |
| title |
ADVANCED MATHEMATICAL MODEL OF THE CENTRIFUGAL REGULATOR OF THE WIND ROTOR WITH FLUGE CONTROL |
| title_short |
ADVANCED MATHEMATICAL MODEL OF THE CENTRIFUGAL REGULATOR OF THE WIND ROTOR WITH FLUGE CONTROL |
| title_full |
ADVANCED MATHEMATICAL MODEL OF THE CENTRIFUGAL REGULATOR OF THE WIND ROTOR WITH FLUGE CONTROL |
| title_fullStr |
ADVANCED MATHEMATICAL MODEL OF THE CENTRIFUGAL REGULATOR OF THE WIND ROTOR WITH FLUGE CONTROL |
| title_full_unstemmed |
ADVANCED MATHEMATICAL MODEL OF THE CENTRIFUGAL REGULATOR OF THE WIND ROTOR WITH FLUGE CONTROL |
| title_sort |
advanced mathematical model of the centrifugal regulator of the wind rotor with fluge control |
| title_alt |
УДОСКОНАЛЕНА МАТЕМАТИЧНА МОДЕЛЬ ВІДЦЕНТРОВОГО РЕГУЛЯТОРА РОТОРА ВІТРОУСТАНОВКИ ПРИ ФЛЮГЕРНОМУ РЕГУЛЮВАННІ |
| description |
Centrifugal regulators have become widespread in various fields of mechanical engineering and instrumentation for regulating and measuring the speed of mechanisms and motors. The most fundamental studies in this field are the works of N.E. Zhukovsky, I.O. Vyshegradsky, A. Stodola, and others. In the further development and generalization of the theory of centrifugal regulators acquired in the work of L.M. Tsukernik. For wind turbines, G.H. Sabinin proposed a centrifugal regulator scheme for weather vane control ГС-4 and was implemented in a number of installations, namely BЭ-2, BЭ-3, BЭ-5. A number of studies of such control systems were conducted at the Storm Design Bureau at NTUU KPI, and later at the Institute of Electrodynamics of the National Academy of Sciences of Ukraine.
The Institute of Renewable Energy proposed an improved scheme of the ГС-4 regulator and a corresponding mathematical model, namely, a variable angle between the blade chord and the axis of moment of inertia of centrifugal weights was introduced (in the ГС-4 regulator it was constant and was 90°).
If at the beginning of the development of wind power, technological capabilities made it possible to obtain a trapezoidal blade shape without geometric twisting of the chord (or with insignificant up to 4°...5°), then in mathematical models it was legitimate to assume that the direction of the moment of inertia of the blade coincides with the chord of the blade. Today, the trend in the manufacture of a blade is aimed at obtaining the maximum utilization of wind energy by the rotor and, accordingly, the maximum approximation of the real blade profile to the calculated one. That is, in modern blades, blade expansion from end to butt is used in the range from 1:2 to 1:4, and the twisting of the chordi of the blade reaches 30°. Considering all this, it can be stated that the deviation of the direction of the moment of inertia of the blade from the chord of the blade can be up to 20°. Therefore, without taking into account this angle, the mathematical models of the centrifugal controller are not perfect enough.
In this paper we propose a mathematical model of the centrifugal regulator of the wind turbine rotor taking into account the angle between the vector of the moment of inertia of the blade and its chord, which allowed to obtain a refined expression for the static characteristics of the regulator speed of the wind turbine rotor. Bibl. 11, fig. 1. |
| publisher |
Institute of Renewable Energy National Academy of Sciences of Ukraine |
| publishDate |
2021 |
| url |
https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/300 |
| work_keys_str_mv |
AT golovkov advancedmathematicalmodelofthecentrifugalregulatorofthewindrotorwithflugecontrol AT kokhanievychv advancedmathematicalmodelofthecentrifugalregulatorofthewindrotorwithflugecontrol AT shykhailovm advancedmathematicalmodelofthecentrifugalregulatorofthewindrotorwithflugecontrol AT marchenkon advancedmathematicalmodelofthecentrifugalregulatorofthewindrotorwithflugecontrol AT golovkov udoskonalenamatematičnamodelʹvídcentrovogoregulâtorarotoravítroustanovkipriflûgernomuregulûvanní AT kokhanievychv udoskonalenamatematičnamodelʹvídcentrovogoregulâtorarotoravítroustanovkipriflûgernomuregulûvanní AT shykhailovm udoskonalenamatematičnamodelʹvídcentrovogoregulâtorarotoravítroustanovkipriflûgernomuregulûvanní AT marchenkon udoskonalenamatematičnamodelʹvídcentrovogoregulâtorarotoravítroustanovkipriflûgernomuregulûvanní |
| first_indexed |
2024-06-01T14:34:08Z |
| last_indexed |
2024-06-01T14:34:08Z |
| _version_ |
1800669703543193600 |
| spelling |
veorgua-article-3002021-06-28T09:55:30Z ADVANCED MATHEMATICAL MODEL OF THE CENTRIFUGAL REGULATOR OF THE WIND ROTOR WITH FLUGE CONTROL УДОСКОНАЛЕНА МАТЕМАТИЧНА МОДЕЛЬ ВІДЦЕНТРОВОГО РЕГУЛЯТОРА РОТОРА ВІТРОУСТАНОВКИ ПРИ ФЛЮГЕРНОМУ РЕГУЛЮВАННІ Golovko, V. Kokhanievych, V. Shykhailov, M. Marchenko, N. wind power, wind turbine, centrifugal regulator of the rotor of the wind turbine. вітроенергетика, вітроустановка, відцентровий регулятор ротора вітроустановки. Centrifugal regulators have become widespread in various fields of mechanical engineering and instrumentation for regulating and measuring the speed of mechanisms and motors. The most fundamental studies in this field are the works of N.E. Zhukovsky, I.O. Vyshegradsky, A. Stodola, and others. In the further development and generalization of the theory of centrifugal regulators acquired in the work of L.M. Tsukernik. For wind turbines, G.H. Sabinin proposed a centrifugal regulator scheme for weather vane control ГС-4 and was implemented in a number of installations, namely BЭ-2, BЭ-3, BЭ-5. A number of studies of such control systems were conducted at the Storm Design Bureau at NTUU KPI, and later at the Institute of Electrodynamics of the National Academy of Sciences of Ukraine. The Institute of Renewable Energy proposed an improved scheme of the ГС-4 regulator and a corresponding mathematical model, namely, a variable angle between the blade chord and the axis of moment of inertia of centrifugal weights was introduced (in the ГС-4 regulator it was constant and was 90°). If at the beginning of the development of wind power, technological capabilities made it possible to obtain a trapezoidal blade shape without geometric twisting of the chord (or with insignificant up to 4°...5°), then in mathematical models it was legitimate to assume that the direction of the moment of inertia of the blade coincides with the chord of the blade. Today, the trend in the manufacture of a blade is aimed at obtaining the maximum utilization of wind energy by the rotor and, accordingly, the maximum approximation of the real blade profile to the calculated one. That is, in modern blades, blade expansion from end to butt is used in the range from 1:2 to 1:4, and the twisting of the chordi of the blade reaches 30°. Considering all this, it can be stated that the deviation of the direction of the moment of inertia of the blade from the chord of the blade can be up to 20°. Therefore, without taking into account this angle, the mathematical models of the centrifugal controller are not perfect enough. In this paper we propose a mathematical model of the centrifugal regulator of the wind turbine rotor taking into account the angle between the vector of the moment of inertia of the blade and its chord, which allowed to obtain a refined expression for the static characteristics of the regulator speed of the wind turbine rotor. Bibl. 11, fig. 1. Для регулювання та вимірювання обертів механізмів і двигунів у різних галузях машинобудування та приладобудування широкого розповсюдження набули відцентрові регулятори. Найбільш фундаментальними дослідженнями в даній галузі є праці Н.Є. Жуковського, І.О. Вишнеградського, А. Стодоли та ін. Подальший розвиток й удосконалення вивчення цього питання відображено в праці Л.М. Цукерника. Для вітроустановок Г.Х. Сабініним була запропонована схема відцентрового регулятора для флюгерного регулювання ГС-4, що була реалізована в ряді установок, а саме ВЭ-2, ВЭ-3, ВЭ-5. Дослідження подібних систем регулювання було проведено в КБ «Шторм» при НТУУ «КПІ», а в подальшому – в Інституті електродинаміки НАН України. В Інституті відновлюваної енергетики була запропонована удосконалена схема регулятора ГС-4 і відповідна математична модель, а саме був введений змінний кут між хордою лопаті та віссю моменту інерції відцентрових тягарців (у регуляторі ГС-4 він був постійний і становив 90°). Якщо на початку розвитку вітроенергетики технологічні можливості дозволяли отримати трапецієподібну форму лопаті без геометричного закруту хорди (або з незначним закрутом – до 4°…5°), то в математичних моделях було правомірним допущення, що направлення моменту інерції лопаті збігається з хордою лопаті. Сучасна тенденція отримання максимального коефіцієнта використання енергії вітру ротором вимагає виготовлення лопаті, реальний профіль якої максимально наближений до розрахункового. Тобто в сучасних лопатях використовують розширення лопаті від кінця до комеля в межах від 1:2 до 1:4 і закрут лопаті сягає 30°. Враховуючи все це, можна констатувати, що відхилення направлення моменту інерції лопаті від хорди лопаті може складати до 20°. Тому без урахування даного кута математичні моделі відцентрового регулятора не є достатньо досконалими. В даній роботі запропонована математична модель відцентрового регулятора ротора вітроустановки з урахуванням кута між вектором моменту інерції лопаті та її хордою, що дозволило отримати уточнений вираз для статичної характеристики регулятора, а також уточнити вирази для визначення параметрів відцентрового регулятора, які використовуються при його налаштуванні для отримання необхідних номінальних обертів ротора вітроустановки. Бібл. 11, рис. 1. Institute of Renewable Energy National Academy of Sciences of Ukraine 2021-06-28 Article Article application/pdf https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/300 10.36296/1819-8058.2021.2(65).53-60 Возобновляемая энергетика; № 2(65) (2021): Научно-прикладной журнал Возобновляемая энергетика; 53-60 Відновлювана енергетика; № 2(65) (2021): Науково-прикладний журнал Відновлювана енергетика; 53-60 Vidnovluvana energetika ; No. 2(65) (2021): Scientific and Applied Journal Vidnovluvana energetika; 53-60 2664-8172 1819-8058 10.36296/1819-8058.2021.2(65) uk https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/300/221 Copyright (c) 2021 Vidnovluvana energetika |