Determination of parameters and basic dimensions of the generator for low power tidal plants (up to 1000 kW)
The increasing energy needs give rise to a steady interest innew sources of energy, in particular, in the energy of the WorldOcean: tides, surf, waves, water temperature difference betweenthe surface and deep layers of the ocean, and flows.The use of the naturally renewable energy of the sea tidesto...
Gespeichert in:
| Datum: | 2017 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russisch |
| Veröffentlicht: |
Institute of Renewable Energy National Academy of Sciences of Ukraine
2017
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/42 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Vidnovluvana energetika |
| Завантажити файл: |  |
Institution
Vidnovluvana energetika| _version_ | 1871103089413455872 |
|---|---|
| author | Permynov, Y. Kokhanevych, V. Shykhaylov, M. Permynova, S. |
| author_facet | Permynov, Y. Kokhanevych, V. Shykhaylov, M. Permynova, S. |
| author_institution_txt_mv | [
{
"author": "Y. Permynov",
"institution": "Institute of Renewable Energy, NAS of Ukraine"
},
{
"author": "V. Kokhanevych",
"institution": "Institute of Renewable Energy, NAS of Ukraine"
},
{
"author": "M. Shykhaylov",
"institution": "Institute of Renewable Energy, NAS of Ukraine"
},
{
"author": "S. Permynova",
"institution": "Institute for Environmental Management and Balanced Nature"
}
] |
| author_sort | Permynov, Y. |
| baseUrl_str | https://ve.org.ua/index.php/journal/oai |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2026-07-18T06:32:07Z |
| description | The increasing energy needs give rise to a steady interest innew sources of energy, in particular, in the energy of the WorldOcean: tides, surf, waves, water temperature difference betweenthe surface and deep layers of the ocean, and flows.The use of the naturally renewable energy of the sea tidesto transform it into other forms of energy, mainly electrical, liesat the heart of the work of tidal power plants (TPP).Despite a number of advantages of using TPP (significantreserves of the used type of energy; the invariance of its magnitudein the monthly (seasonal and multi-year) periods during thethe entire lifetime of the TPP; independence from the water volumeduring the year, etc.), the energy of tides is still not used to thefull, due to its relatively high cost and limited availability ofplaces with fairly high tides.The analysis of the peculiarities of the tidal power plants,found that one possible way to improve their efficiency, it is touse in synchronous generators with excitation from permanentmagnets with high specific energy, which will simplify the designof capsular units, thereby increasing their efficiency.The replacement of electromagnetic excitation by the useof magnetic systems with permanent magnets makes it possibleto simplify the rotor design, to exclude sliding contacts, to reducelosses by eliminating them in the rotor winding.The results and proposed evaluation algorithms can be usedto determine the PTT parameters and its aggregate part, as wellas the main dimensions of the generators with the specified construction(with excitation from permanent magnets used in theaggregates). |
| first_indexed | 2025-07-17T11:37:05Z |
| format | Article |
| fulltext |
ГІДРОЕНЕРГЕТИКА ISSN 1819-8058
Відновлювана енергетика. 2017. № 3 66
УДК 621.311.212
Ю.Н.Перминов1, канд.техн.наук, В.П.Коханевич2, канд.техн.наук, Н.А.Шихайлов3 (Институт возобнов-
ляемой энергетики НАН Украины, Киев), С.Ю.Перминова4 (Институт экологического управления и сбалан-
сированного природопользования, Киев)
Определение параметров и основных размеров генератора для прилив-
ных электростанций малой мощности (до 1000 кВт)
На основе анализа особенностей работы приливных электростанций определены возможные конструкции синхронных
генераторов с возбуждением от постоянных магнитов и приведен расчет их основных геометрических соотношений.
Библ. 20, рис. 4.
Ключевые слова: гидроэнергетика, приливные электростанции, генераторы, капсульные гидроагрегаты, постоянные магниты.
Orcid: 10000-0001-5604-8327; 20000-0003-0033-1355; 30000-0000-0003-1845-9904; 40000-0003-0550-6548.
Постоянно увеличивающиеся энергетические
потребности настоящего времени обусловливают
устойчивый интерес к новым источникам энер-
гии, в частности, к энергии мирового океана:
приливов, прибоя, волн, разности температур во-
ды поверхностных и глубинных слоев океана,
течений [1].
Особенностью приливных электростанций
(ПЭС) является использование естественно во-
зобновляемой энергии морских приливов для
преобразования ее в другие формы энергии, пре-
имущественно в электрическую [2, 3].
Перспективность использования ПЭС может
быть обусловлена рядом факторов, среди которых׃
существенные запасы приливной энер-
гии планеты, которые способны обеспечить до
15% современного энергопотребления [4];
устойчивая динамика величины прилив-
ной энергии во времени (энергия приливов во-
зобновляема и неизменна в помесячном (сезон-
ном и многолетнем) периодах на весь срок экс-
плуатации и не зависит от водности года) [5];
возможность совместного использования
с электростанциями других типов в энергосисте-
мах [6, 7];
благоприятные экологические характе-
ристики работы приливных электростанций
(возможность постройки в труднодоступных
местах в прибрежной зоне, где они не загрязняют
атмосферу вредными выбросами, в отличие теп-
ловых станций; отсутствие необходимости зато-
пления территорий, в отличие от гидроэлектро-
станций; отсутствие потенциальной опасности,
характерной для атомных станций) [4, 8].
Несмотря на ряд вышеописанных преиму-
ществ, энергия приливов и отливов все еще мало
используется по причине ее относительно высо-
кой стоимости и ограниченной доступности мест
с достаточно высокими приливами [9, 10]. Тем не
менее, усовершенствование технологий и улуч-
шение конструкции приливных электростанций
способны повысить их эффективность и снизить
стоимость вырабатываемой ими энергии [3–5].
В данной статье проведен анализ особенностей
работы приливных электростанций с целью опре-
деления возможных конструкций синхронных ге-
нераторов с возбуждением от постоянных магнитов
для использования в гидроагрегатах ПЭС.
Природа приливов, являющихся источником
энергии для рассматриваемого типа электростан-
ций, связана с приливообразующей силой, возни-
кающей при гравитационном взаимодействии
Земли с Луной и Солнцем. На побережьях морей
и океанов наиболее часто встречается так назы-
ваемый полусуточный прилив, у которого за
лунные сутки (24 ч 50 мин) максимальная волна
прилива приходит дважды (рис. 1а).
© Ю.Н.Перминов, В.П.Коханевич, Н.А.Шихайлов, С.Ю.Перминова, 2017
ГІДРОЕНЕРГЕТИКА ISSN 1819-8058
Відновлювана енергетика. 2017. № 3 67
Рис. 1. Характеристики приливов: а) полусуточный
прилив; б) месячное изменение величины прилива.
Величина прилива А определяется разностью
уровня воды z при максимальном подъеме и ми-
нимальном снижении за период прилива. Макси-
мальное отклонение от среднего уровня моря на-
зывают амплитудой прилива, равной 0,5А.
Неравномерность приливных колебаний в те-
чение лунного месяца (29,53 суток) отображена на
рис. 1б, где Аmax и Аmin – максимальная и мини-
мальная величина прилива соответственно [3, 15].
Закономерность изменения приливов в тече-
ние месяца, вызванная движением Луны и Солн-
ца, остается неизменной для всех лунных меся-
цев года. Среднее значение величины прилива
для всех одноименных суток лунного месяца
также является практически неизменным в годо-
вом и многолетнем разрезах [5, 11]. Т.е., будучи
функцией от величины прилива, энергия прилив-
ной волны имеет неизменную величину средне-
месячной энергии для любого года, что пред-
ставляет ее важную отличительную особенность
с точки зрения потенциала использования в гид-
роэнергетике [12].
Амплитуды и формы приливо-отливных
волн на разных побережьях мирового океана су-
щественно различаются, что связано с такими
факторами, как глубины, конфигурация берего-
вой линии и др. Различными являются и величи-
ны приливов на разных морских побережьях: так,
максимальная величина прилива Аmax, состав-
ляющая 19,5 м, наблюдалась в Канаде, в заливе
Фанди на побережье Атлантического океана [12].
Для создания приливных электростанций не-
обходимы благоприятные природные условия,
которые включают:
приливы (А > 3-5 м);
контур береговой линии (желательно с
образованием залива), позволяющий отделить от
моря бассейн для работы ПЭС при минимальной
длине и высоте перегораживающей плотины (а
также наличие благоприятных геологических ус-
ловий для ее основания).
Энергетические параметры ПЭС с полусу-
точным приводом определяются как:
21,97 срЭ = А F , (1)
6 2 225·10 ·cp FАN , (2)
где Э – выработка энергии в год, кВтч; N – сред-
няя мощность, кВт; Аср – среднеквадратичная
амплитуда за лунный месяц; F – средняя площадь
поверхности бассейна в пределах приливных ко-
лебаний уровня, м2 [3].
В настоящее время эксплуатируются: с
1967 г. ПЭС Ранс (Франция) мощностью
240 МВт; с 1968 г. Кислогубская ПЭС (Россия)
мощностью 0,4 МВт; с 1984 г. ПЭС Аннаполис
(Канада) мощностью 20 МВт; пять небольших
ПЭС в Китае общей мощностью 4,3 МВт, в том
числе построенная в 1985 г. ПЭС Цзянсянь мощ-
ностью 3 МВт [6].
В состав ПЭС входят здания ПЭС, водопро-
пускное сооружение и глухая плотина. Для ПЭС
могут использоваться однобассейновая схема (с
одно- и двухсторонним действием) и схема с
двумя или несколькими бассейнами. Выполнен-
ные исследования и проектные проработки со
сравнением схем ПЭС показали преимущества
однобассейновой схемы [12].
Однобассейновая схема предусматривает,
что в начале прилива опущенные затворы отде-
ляют бассейн от моря. При достижении необхо-
димого минимального напора (между уровнями
моря и бассейна) начинают работать турбины,
используя поток воды из моря, и происходит на-
ГІДРОЕНЕРГЕТИКА ISSN 1819-8058
Відновлювана енергетика. 2017. № 3 68
полнение бассейна. Когда перепад между морем
и бассейном достигает минимума, отключаются
турбины, поднимаются затворы и происходит
выравнивание уровней в море и бассейне, после
чего затворы закрываются, отделяя бассейн от
моря. В период отлива при достижении необхо-
димо напора (между уровнями бассейна и моря)
включаются турбины, и происходит опорожнение
бассейна. Затем цикл повторяется (рис. 2) [6, 12].
Основной эффект такой работы достигается
за счет лучшего вписывания цикла работы ПЭС в
график нагрузки энергосистемы. По такой схеме
работает ПЭС Ранс (Франция) [5]. При однобас-
сейновой схеме одностороннего действия упро-
щается цикл работы ПЭС, и ее работа происходит
в одном направлении при опорожнении или на-
полнении бассейна, причем более эффективной
является работа турбин с опорожнением бассейна.
Рис. 2. Схемы ПЭС: а) ПЭС одним бассейном; б) график работы ПЭС двухстороннего действия; 1 – уровень моря;
2 – уровень бассейна; tp – период выдачи мощности; Н – напор; t0 – период открытия затворов
для выравнивания уровней в бассейне и море.
Недостатком работы ПЭС является прерыви-
стость выдачи мощности и несоответствие графику
нагрузки. Использование насосной подкачки в цик-
ле ПЭС позволяет сдвинуть его во времени относи-
тельно приливов и отливов, обеспечивая наиболее
эффективное использование вырабатываемой элек-
троэнергии для покрытия пиковой части графика
нагрузок энергосистемы при одновременном уве-
личении выработки электроэнергии.
Существует оптимальное соотношение пло-
щади бассейна и длины створа, при котором ока-
зывается возможным в данном створе располо-
жить агрегаты и водопропускные отверстия так,
что они обеспечат возможность высокой степени
потенциала бассейна и не потребуется сооруже-
ние глухой плотины [3]. Однако глухая плотина в
не очень широких створах составляет небольшую
стоимость сооружения (около 10%) и нет необ-
ходимости стремиться к выбору створа, исклю-
чающего необходимость ее возведения. Стои-
мость гидроэнергетического оборудования со-
ставляет около 50% капитальных вложений [13].
Работа гидроагрегатов ПЭС происходит при
малых напорах – от 0,5 до 2,7 м при величине
прилива 1-4 м и при наибольших величинах при-
лива – от 1 до 11 м [12].
Применение вертикальной турбины приво-
дит к большим потерям напора, поэтому получи-
ли распространение агрегаты капсульного ис-
полнения горизонтального расположения [3, 14].
Примером может служить агрегат Кислогуб-
ской ПЭС (Россия), показанный на рис. 3 (напор
на турбину изменяется от 0,5 до 2,7 м), где ис-
пользован асинхронизированный синхронный
генератор, который обеспечивает возможность
генерирования напряжения стандартной частоты
на статоре машины при несинхронной частоте
вращения ротора. Недостаток такого генератора
– сложная конструкция ротора за счет наличия
трехфазной фазной обмотки, сложная система
возбуждения, представляющая тиристорный пре-
образователь частоты, ограничение диапазона
регулирования частоты вращения в диапазоне
±30%: 50,4-93,6 об/мин – по турбине и через
мультипликатор, 420-790 об/мин – по электриче-
ской машине [3].
ГІДРОЕНЕРГЕТИКА ISSN 1819-8058
Відновлювана енергетика. 2017. № 3 69
Рис. 3. Горизонтальный капсульный гидроагрегат: 1 –
подводящая камера; 2 – капсула; 3 – гидрогенератор; 4 –
рабочее колесо гидротурбины; 5 – отсасывающая труба.
В данной работе предлагается использовать в
ПЭС синхронные генераторы с возбуждением от
постоянных магнитов с высокой удельной энер-
гией, что позволит упростить агрегаты капсуль-
ного исполнения. На рис. 4а и 4б представлены
две возможные конструкционные схемы.
На рис. 4а показана схема возможного кап-
сульного агрегата "кассетного" типа, энергетиче-
ская часть которого выполнена в виде кассеты с
отверстиями, равномерно расположенными по
окружности, в которых закреплены генераторы
одинаковой мощности. Предполагается, что эти
синхронные генераторы с возбуждением от по-
стоянных магнитов, изготовленные на базе се-
рийных асинхронных двигателей, с нетрудоем-
кой переделкой, заключающейся в том, что в ро-
торе вместо пакета с короткозамкнутой обмоткой
("беличья клетка") используется магнитная сис-
тема с постоянными магнитами.
Для того чтобы получить те параметры гене-
ратора, которые указаны для асинхронного дви-
гателя, необходимо выполнить два условия: ин-
дукция в рабочем зазоре должна быть на уровне
0,72-0,8 Тл и частота вращения должна соответ-
ствовать частоте вращения асинхронного двига-
теля. Удовлетворение этих условий возможно за
счет применения магнитов с высокой удельной
энергией (NdFeB, SmCo) и мультипликатора.
Применение группы генераторов позволяет
отслеживать изменение напора в рабочем режиме
станции, и отключением необходимого числа ге-
нераторов (по мере уменьшения напора) обеспе-
чивается работа оставшихся генераторов в номи-
нальном режиме.
Рис. 4. Капсульные гидроагрегаты: а) схема воз-
можного капсульного агрегата "кассетного" типа; б) агре-
гат капсульного типа с одним синхронным генератором;
1 – генераторы; 2 – герметичные камеры; 3 – мультипли-
катор; 4 – герметичная камера в зоне турбины;
5 – капсула; 6 – поток воды.
На рис 4б показан агрегат капсульного типа,
в котором энергетическая часть выполнена в ви-
де одного синхронного генератора с возбуждени-
ем от постоянных магнитов с высокой удельной
энергией. Выбор той или иной конструкции, ве-
роятно, определяется конструкторско-технологи-
ческими и экономическими причинами.
Замена электромагнитного возбуждения
применением магнитных систем с постоянными
магнитами позволяет существенно упростить
конструкцию ротора, исключить скользящие
контакты и уменьшить потери, устранив их в об-
мотке возбуждения ротора.
Т.к. капсульные агрегаты работают в потоке
воды, их обслуживание затруднено, поэтому в
предлагаемом к рассмотрению варианте сложная
система смазки, используемая в традиционных
агрегатах, может быть заменена заключением
энергетической части в герметичные камеры, за-
полненные, например, трансформаторным мас-
лом (в целях охлаждения и электроизоляции). В
целом, разумеется, требуется серьезная конст-
рукторско-технологическая проработка агрегата.
Алгоритм расчета параметров ПЭС и гео-
метрии генератора.
1. Выбирается контур береговой линии
(желательно с образованием залива), позво-
ляющей отделить от моря бассейн для работы
ПЭС при минимальной длине и высоте перего-
раживающей плотины.
ГІДРОЕНЕРГЕТИКА ISSN 1819-8058
Відновлювана енергетика. 2017. № 3 70
2. Определяется средняя площадь поверхно-
сти бассейна (в пределах приливных колебаний
уровня), м 2.
3. Определяется средняя мощность ПЭС,
кВт, по формуле (2):
6 2 225·10 ·cp FАN .
4. Определяется выработка электроэнергии
в год с полусуточным приливом, кВт·ч, по
формуле (1):
21,97 срЭ = А F .
6. Определяется число гидроагрегатов в за-
висимости от ширины створа и установленная
мощность одного агрегата, кВт.
7. Определяется тип агрегата: в малых ПЭС с
небольшими приливами (1~4 м – является мини-
мально возможной высотой прилива для исполь-
зования агрегата) наиболее часто применяются
капсульные агрегаты.
8. Определяется ориентировочный диаметр
входного отверстия камеры, в котором размеща-
ется агрегат (около 3,5 ~ 4 м для малых ПЭС).
9. Определяется диаметр турбины, м (около
0,8~0,9 от диаметра входного отверстия).
10. Определяется диаметр капсулы, Dкапс:
0,8 0,86 капс
турб
D
D . (3)
Это соотношение является важным показате-
лем гидравлических качеств современного кап-
сульного агрегата. Наличие препятствия в виде
капсулы с генератором за турбиной в некоторых
режимах может привести к усиленной кавитации
и вибрации и вызвать разрушения в проточной
части [3].
Пример расчета.
1. Имеется бассейн площадью F (1000 м ×
× 1000 м).
2. Среднеквадратичная амплитуда прилива за
месяц Аср = 1,35 м.
3. Установленная мощность агрегата
Nуст, кВт:
6 6262 =225·10 · 225· 1,3510 10 410уст cpN FА
Принимаем 3 450 кВт 450 10 Вт
уст
N .
4. Принятый диаметр входного отверстия
камеры D1 = 3,75 м.
5. Диаметр турбины Dтурб = 0,88·D1 =
= 0,88·3,75 = 3,3 м.
6. Диаметр капсулы Dкапс = 0,8·Dтурб =
= 0,8·3,3 = 2,64 м.
7. Скорость рабочего потока V:
3
33
2 2 4,88 м/с
1020 0,89 8, 54
450 1 ,0уст
турб
N
V
S
(4)
где ρ = 1020 кг/м3 – удельный вес морской воды
[16]; k = 0,85-0,89 – КПД турбины; Sтурб – пло-
щадь омываемой поверхности турбины:
2 2= 0,785 0,785 3,3 = 8,54 м= .
ту урбб тр
S D (5)
8. Расчетная величина расхода Q:
3 8,54 4,88 41,67 м /с.
турб
Q S V (6)
9. Расчетная величина напора H:
450
1, 24 м.
9,8 9,8 41,67 0,89
устH
Q
N
(7)
10. Угловая скорость по турбине ω
(капсульные агрегаты имеют горизонтальный
вал; в этом случае используется кинетическая
энергия потока, проходящего через турбину, и
его линейная скорость преобразуется в
угловую скорость турбины):
турб
V z
R
, (8)
где V – скорость потока; Rтурб – радиус турбины;
z – коэффициент быстроходности турбины, кото-
рый определяет число оборотов такой подобной
модели турбины, которая при напоре Н = 1 м
развивает мощность N = 0,75 кВт, поэтому тур-
бины разных конструкций имеют различные зна-
чения этого коэффициента.
Вероятно, корректно перейти от линейной
скорости потока к угловой скорости вращения
турбины, используя условия применения, конст-
рукцию и параметры агрегата, близкого к рас-
сматриваемому. Таким агрегатом может быть
приведенный в [3], а именно – агрегат в низкона-
порной ПЭС, использованный в Кислогубской
ПЭС. Частота вращения в этом агрегате по тур-
бине – 75 об/мин (7,85 рад/с) и 790 об/мин
ГІДРОЕНЕРГЕТИКА ISSN 1819-8058
Відновлювана енергетика. 2017. № 3 71
(90 рад/с) – по электрической машине, благодаря
применению мультипликатора.
Принимаем ω =90 рад/с.
11. Электромагнитный момент генератора по
мощности Мэ:
450000 5000
90
уст
э
N
М
Нм. (9)
12. Электромагнитный момент генератора:
3
э i б pМ A B D , (10)
где αi – коэеффициент полюсного перекрытия,
αi = 0,72; A – линейная нагрузка, А = 10·103 А/м;
Bб – индукция в рабочем зазоре, Bб = 0,82 Тл; λ –
отношение активной длины ротора la к его диа-
метру Dp:
0,3a
p
l
D
. (11)
13. Диаметр ротора, м:
3
3
3
5000 1 м.
0,72 10 10 0,72 3,14 0,3
р
i б
MэD
A B
(12)
14. Активная длина ротора:
0,3 1 0,3 м.pа
l D (13)
Далее расчет генератора ведется по методи-
ке, изложенной в [17–20].
Выводы. Оценка энергетического потенциа-
ла приливов демонстрирует перспективность ис-
пользования приливных электростанций для по-
лучения энергии при условии повышения эффек-
тивности их работы. На основе проведенного
анализа особенностей работы приливных элек-
тростанций в качестве одного из способов пред-
ложено использовать в ПЭС синхронные генера-
торы с возбуждением от постоянных магнитов с
высокой удельной энергией, что позволит упро-
стить их конструкцию и повысить КПД. Резуль-
таты и предложенные алгоритмы расчетов могут
быть использованы для определения параметров
ПЭС, их агрегатной части и основных размеров
генераторов указанных конструкций.
1. Васько П.Ф. Мала гідроенергетика України: реалії
сьогодення та аспекти подальшого розвитку / Відновлювана
енергетика. – 2008. – №2.
2. Ландау Ю., Сиренко Л. Гидроэнергетика и окру-
жающая среда, Киев, 2004 г., С. 36–39.
3. Бернштейн Л.Б. Приливные электростанции. –М.,
Энергоатомиздат, 1987. – С. 38, 39.
4. Усачов І.М. Економічна оцінка приливних
електростанцій з урахуванням екологічного ефекту // Праці
XXI Конгресу Сігбі. – Монреаль, Канада, 16-20 червня 2003.
5. Вершинский Н.В. Энергия океана. – М., Наука,
1986 г. – 149 с.
6. Бернштейн Л. Б, Силаков В. Н., Усачев И. Н. и др.
Приливные электростанции. – М. : АО "Институт Гидропро-
ект", – 1994.
7. Магомедов Абук Магомедович Нетрадиционные возоб-
новляемые источники энергии. – Махачкала: Издательско-
полиграфическое объединение "Юпитер", 1996. – С. 362.
8. Haven K. Green Electricity: 25 Green Technologies That
Will Electrify Your Future Santa Barbara, Califirnia, Denver,
Colorado, Oxford, England: Libraries Unlimited An Imprint of
ABC-CLIO, LLC, 2011. 192 p.
9. Аршеневский Н.Н. Гидроэлектростанции. – М.,
1987. – С. 455.
10. Вихорев Ю.О. Вирішення проблем розвитку малої
гідроенергетики України // Відновлювана енергетика. –
2013.– №1. – С. 69.
11. Lyatkher V. Tidal Power: Harnessing Energy from Water
Currents – John Wiley & Sons, Inc. Hoboken, New Jersey, and
Scrivener Publishing LLC, Salem, Massachusetts., 2014. – 289 p.
12. Усачов І.М. Припливні електростанції. – М.:
Енергія, 2002.
13. Голованов І.М. Методика розрахунку техніко-
економічної ефективності спорудження та експлуатації ма-
лих ГЕС // Відновлювана енергетика. – 2007.– №2.
14. Усачов І.М., Прудівський А.М., Історик Б.Л., Шпо-
лянський Ю.Б. Застосування ортогональної турбіни на при-
пливних електростанціях / / Гідротехнічне будівництво. –
1998. – №12.
15. Multon B. Marine Renewable Energy Handbook ISTE
Ltd., John Wiley & Sons, Inc., 2012. XX, 643 p.
16. Charlier R.H., Finkl C.W. Ocean Energy: Tide and
Tidal Power Springer, 2009. – 262 Pages.
17. Кудря С.А., Перминов Ю.Н. Некоторые особенности
расчета насыщенной магнитной цепи синхронного генера-
тора// Возобновляемая энергетика. – 2006. – №4.
18. Мхитарян Н.М., Кудря С.А., Перминов Ю.Н., Бу-
денный В.Ф. Проектирование синхронных генераторов для-
ветроустановок малой мощности // Возобновляемая энерге-
тика. – 2006. – №1.
19. Кудря С.А., Перминов Ю.Н. О методах расчета маг-
нитных систем с постоянными магнитами // Возобновляемая
энергетика. – 2009. – №4.
20. Кудря С.А., Перминов Ю.Н. Оптимизация системы
возбужения электрических машин // Возобновляемая энер-
гетика. – 2012. – №4.
ГІДРОЕНЕРГЕТИКА ISSN 1819-8058
Відновлювана енергетика. 2017. № 3 72
REFERENCES
1. Vasko P.F. Small hydropower of Ukraine: the realities of
the present and aspects of further development / Renewable
energy. – 2008.– №2
2. Landau Yu., Sirenko L. Hydroenergetics and the envi-
ronment, Kiev, 2004, p. 36–39
3. Bernstein L. B. Tidal power plants. –M., Energoa-
tomizdat, 1987. –s. 38, 394.
4. Usachov I.M. Economic estimation of tidal power plants
taking into account the ecological effect // Proceedings of the
XXI Congress of Sigbi. – Montreal, Canada, June 16-20, 2003.
5. Vershinsky N.V. Ocean energy. –M., Science, 1986
– 149 p.
6. Bernstein L. B., Silakov V. N., Usachev I. N. and others.
Tidal power plants. – M.: JSC "Institute Hydroproject" – 1994.
7. Magomedov A.M. Unconventional Renewable Energy
Sources. – Makhachkala: Publishing and Printing Association
"Jupiter", 1996.– p.362
8. Haven K. Green Electricity: 25 Green Technologies That
Will Electrify Your Future Santa Barbara, Califirnia, Denver,
Colorado, Oxford, England: Libraries Unlimited An Imprint of
ABC-CLIO, LLC, 2011. 192 p.
9. Arshenevsky N.N. Hydroelectric power stations. –M.,
1987. –s. 455
10. Vykhorev Yu.O. Solving problems of small hydropower
development in Ukraine // Renewable energy. – 2013.– №1. – p. 69
11. Lyatkher V. Tidal Power: Harnessing Energy from Water
Currents – John Wiley & Sons, Inc. Hoboken, New Jersey, and
Scrivener Publishing LLC, Salem, Massachusetts., 2014. — 289 p.
12. Usachov I.M. Tidal power plants. – M .: Energy, 2002;
13. Golovanov I.M. Method of calculation of technical and
economic efficiency of construction and operation of small hy-
droelectric plants // Renewable energy. – 2007.– №2.
14. Usachov I. M., Prudivsky AM, Historik BL, Shpoly-
ansky Yu.B. Application of an orthogonal turbine at tidal power
plants // Hydrotechnical construction. – 1998. – № 12.
15. Multon B. Marine Renewable Energy Handbook ISTE
Ltd., John Wiley & Sons, Inc., 2012. XX, 643 p.
16. Charlier R.H., Finkl C.W. Ocean Energy: Tide and
Tidal Power Springer, 2009. – 262 Pages.
17 Kudrya S.A., Perminov Y.N. Some features of calcula-
tion of the saturated magnetic circuit of a synchronous generator
// Renewable energy. – 2006.– №4
18 Mkhitaryan N. M., Kudrya S.A., Perminov Yu.N., Bu-
denny V.F. Design of synchronous generators for low-power
installations of low power // Renewable energy. – 2006. №1
19. Kudrya S.A., Perminov Yu.N. Methods of calculation of
magnetic systems with permanent magnets // Renewable energy.
– 2009.– №4
20. Kudrya S.A., Perminov Yu.N. Optimization of the excita-
tion system of electric machines// Renewable energy. – 2012.– №4
Ю.М.Пермінов, канд.техн.наук, В.П.Коханєвич,
канд.техн.наук, М.О.Шихайлов (Інститут відновлюваної
енергетики НАН України, Київ), С.Ю.Пермінова (Інститут
екологічного управління та збалансованого природокорис-
тування, Київ)
Визначення параметрів та основних розмірів генератора для
припливних електростанцій малої потужності (до 1000 кВт)
На основі аналізу особливостей роботи припливних елект-
ростанцій визначені можливі конструкції синхронних гене-
раторів зі збудженням від постійних магнітів для викорис-
тання в капсульних гідроагрегатах і наведено розрахунок їх
основних геометричних співвідношень / характеристик.
Бібл. 20, рис. 4.
Ключові слова: гідроенергетика, мала гидроенергетика,
припливні електростанції, генератори, капсульні гідроагре-
гати, постійні магніти.
Permynov Y., candidate of technical sciences, Kokhanevich V.,
candidate of technical sciences., Shikhailov N. (Institute of Re-
newable Energy, National Academy of Scinces of Ukraine,
Kyiv), Permynova S. (Institute for Environmental Management
and Sustainable usage of Natural Resources, Kyiv)
Determination of parameters and basic dimensions of the
generator for low power tidal plants (up to 1000 kW)
On the basis of the analysis of the tidal power plants operation
features, possible designs of synchronous generators with excita-
tion from permanent magnets for use in capsule hydrounits are
determined, as well as and their basic geometric geometric pro-
portions / characteristics. References 20, figures 4.
Keywords: hydropower, small hydropower, tidal power stations,
tidal power plants, generators, capsular hydraulic unit, perma-
nent magnets.
SYNOPSES
The increasing energy needs give rise to a steady interest in
new sources of energy, in particular, in the energy of the World
Ocean: tides, surf, waves, water temperature difference between
the surface and deep layers of the ocean, and flows.
The use of the naturally renewable energy of the sea tides
to transform it into other forms of energy, mainly electrical, lies
at the heart of the work of tidal power plants (TPP).
Despite a number of advantages of using TPP (significant
reserves of the used type of energy; the invariance of its magni-
tude in the monthly (seasonal and multi-year) periods during the
entire lifetime of the TPP; independence from the water volume
during the year, etc.), the energy of tides is still not used to the
full, due to its relatively high cost and limited availability of
places with fairly high tides.
The analysis of the peculiarities of the tidal power plants,
found that one possible way to improve their efficiency, it is to
use in synchronous generators with excitation from permanent
magnets with high specific energy, which will simplify the de-
sign of capsular units, thereby increasing their efficiency.
The replacement of electromagnetic excitation by the use
of magnetic systems with permanent magnets makes it possible
to simplify the rotor design, to exclude sliding contacts, to re-
duce losses by eliminating them in the rotor winding.
The results and proposed evaluation algorithms can be used
to determine the PTT parameters and its aggregate part, as well
as the main dimensions of the generators with the specified con-
struction (with excitation from permanent magnets used in the
aggregates).
Стаття надійшла до редакції 29.06.17
Остаточна версія 30.08.17
|
| id | veorgua-article-42 |
| institution | Vidnovluvana energetika |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | Russian |
| last_indexed | 2026-07-19T01:02:39Z |
| publishDate | 2017 |
| publisher | Institute of Renewable Energy National Academy of Sciences of Ukraine |
| record_format | ojs |
| resource_txt_mv | veorgua/f9/06a66ecfdadca4a6a8f099f3064ec7f9.pdf |
| spelling | veorgua-article-422026-07-18T06:32:07Z Determination of parameters and basic dimensions of the generator for low power tidal plants (up to 1000 kW) Определение параметров и основных размеров генератора для прилив- ных электростанций малой мощности (до 1000 кВт) Визначення параметрів та основних розмірів генератора для припливних електростанцій малої потужності (до 1000 кВт) Permynov, Y. Kokhanevych, V. Shykhaylov, M. Permynova, S. hydropower small hydropower tidal power stations tidal power plants generators capsular hydraulic unit permanent magnets гідроенергетика мала гидроенергетика припливні електростанції генератори капсульні гідроагрегати постійні магніти гидроэнергетика приливные электростанции генераторы капсульные гидроагрегаты постоянные магниты The increasing energy needs give rise to a steady interest innew sources of energy, in particular, in the energy of the WorldOcean: tides, surf, waves, water temperature difference betweenthe surface and deep layers of the ocean, and flows.The use of the naturally renewable energy of the sea tidesto transform it into other forms of energy, mainly electrical, liesat the heart of the work of tidal power plants (TPP).Despite a number of advantages of using TPP (significantreserves of the used type of energy; the invariance of its magnitudein the monthly (seasonal and multi-year) periods during thethe entire lifetime of the TPP; independence from the water volumeduring the year, etc.), the energy of tides is still not used to thefull, due to its relatively high cost and limited availability ofplaces with fairly high tides.The analysis of the peculiarities of the tidal power plants,found that one possible way to improve their efficiency, it is touse in synchronous generators with excitation from permanentmagnets with high specific energy, which will simplify the designof capsular units, thereby increasing their efficiency.The replacement of electromagnetic excitation by the useof magnetic systems with permanent magnets makes it possibleto simplify the rotor design, to exclude sliding contacts, to reducelosses by eliminating them in the rotor winding.The results and proposed evaluation algorithms can be usedto determine the PTT parameters and its aggregate part, as wellas the main dimensions of the generators with the specified construction(with excitation from permanent magnets used in theaggregates). На основе анализа особенностей работы приливных электростанций определены возможные конструкции синхронныхгенераторов с возбуждением от постоянных магнитов и приведен расчет их основных геометрических соотношений. На основі аналізу особливостей роботи припливних елект-ростанцій визначені можливі конструкції синхронних гене-раторів зі збудженням від постійних магнітів для викорис-тання в капсульних гідроагрегатах і наведено розрахунок їхосновних геометричних співвідношень /характеристик. Institute of Renewable Energy National Academy of Sciences of Ukraine 2017-09-11 Article Article application/pdf https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/42 Vidnovluvana energetika ; No. 3 (50) (2017): Scientific and Applied Journal Vidnovluvana energetika; 66-72 Возобновляемая энергетика; ##issue.no## 3 (50) (2017): Научно-прикладной журнал Возобновляемая энергетика; 66-72 Відновлювана енергетика; № 3 (50) (2017): Науково-прикладний журнал Відновлювана енергетика; 66-72 2664-8172 1819-8058 ru https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/42/31 Copyright (c) 2017 Y. Permynov, V. Kokhanevych, M. Shykhaylov, S. Permynova https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0 |
| spellingShingle | hydropower small hydropower tidal power stations tidal power plants generators capsular hydraulic unit permanent magnets Permynov, Y. Kokhanevych, V. Shykhaylov, M. Permynova, S. Determination of parameters and basic dimensions of the generator for low power tidal plants (up to 1000 kW) |
| title | Determination of parameters and basic dimensions of the generator for low power tidal plants (up to 1000 kW) |
| title_alt | Определение параметров и основных размеров генератора для прилив- ных электростанций малой мощности (до 1000 кВт) Визначення параметрів та основних розмірів генератора для припливних електростанцій малої потужності (до 1000 кВт) |
| title_full | Determination of parameters and basic dimensions of the generator for low power tidal plants (up to 1000 kW) |
| title_fullStr | Determination of parameters and basic dimensions of the generator for low power tidal plants (up to 1000 kW) |
| title_full_unstemmed | Determination of parameters and basic dimensions of the generator for low power tidal plants (up to 1000 kW) |
| title_short | Determination of parameters and basic dimensions of the generator for low power tidal plants (up to 1000 kW) |
| title_sort | determination of parameters and basic dimensions of the generator for low power tidal plants (up to 1000 kw) |
| topic | hydropower small hydropower tidal power stations tidal power plants generators capsular hydraulic unit permanent magnets |
| topic_facet | hydropower small hydropower tidal power stations tidal power plants generators capsular hydraulic unit permanent magnets гідроенергетика мала гидроенергетика припливні електростанції генератори капсульні гідроагрегати постійні магніти гидроэнергетика приливные электростанции генераторы капсульные гидроагрегаты постоянные магниты |
| url | https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/42 |
| work_keys_str_mv | AT permynovy determinationofparametersandbasicdimensionsofthegeneratorforlowpowertidalplantsupto1000kw AT kokhanevychv determinationofparametersandbasicdimensionsofthegeneratorforlowpowertidalplantsupto1000kw AT shykhaylovm determinationofparametersandbasicdimensionsofthegeneratorforlowpowertidalplantsupto1000kw AT permynovas determinationofparametersandbasicdimensionsofthegeneratorforlowpowertidalplantsupto1000kw AT permynovy opredelenieparametroviosnovnyhrazmerovgeneratoradlâprilivnyhélektrostancijmalojmoŝnostido1000kvt AT kokhanevychv opredelenieparametroviosnovnyhrazmerovgeneratoradlâprilivnyhélektrostancijmalojmoŝnostido1000kvt AT shykhaylovm opredelenieparametroviosnovnyhrazmerovgeneratoradlâprilivnyhélektrostancijmalojmoŝnostido1000kvt AT permynovas opredelenieparametroviosnovnyhrazmerovgeneratoradlâprilivnyhélektrostancijmalojmoŝnostido1000kvt AT permynovy viznačennâparametrívtaosnovnihrozmírívgeneratoradlâpriplivnihelektrostancíjmaloípotužnostído1000kvt AT kokhanevychv viznačennâparametrívtaosnovnihrozmírívgeneratoradlâpriplivnihelektrostancíjmaloípotužnostído1000kvt AT shykhaylovm viznačennâparametrívtaosnovnihrozmírívgeneratoradlâpriplivnihelektrostancíjmaloípotužnostído1000kvt AT permynovas viznačennâparametrívtaosnovnihrozmírívgeneratoradlâpriplivnihelektrostancíjmaloípotužnostído1000kvt |