Файл: Кіріспе здіксіз даму ымына органикалы шикізатты мнай, газ жне т.docx

ЖЭҚ генераторын таңдауға үш негізгі фактор әсер етеді:

1) Шығу қуаты (кВт) тек инвертордың қуатымен анықталады және жел ағынына, батарея сыйымдылығына байланысты емес. Шығу қуаты параметрі электрмен жабдықтау жүйесіне бір уақытта қосылуы мүмкін электр құрылғыларының максималды санын анықтайды. Инвертор қуатына қарағанда бір уақытта көп электр энергиясын тұтыну мүмкін емес. Шығу қуатын арттыру үшін бір уақытта бірнеше инверторларды қосуға болады [4, 8, 10].

2) жел болмаған кезде немесе әлсіз жел кезінде үздіксіз жұмыс істеу уақыты Аккумуляторлық батареяның сыйымдылығымен (АБ) айқындалады және қуат пен тұтыну ұзақтығына байланысты болады. Егер электр энергиясын тұтыну сирек болса, бірақ көп мөлшерде болса, онда сыйымдылығы үлкен АБ таңдау қажет [10].

3) АБ зарядының жылдамдығы генератордың қуатына байланысты. Сондай-ақ, бұл көрсеткіш желдің жылдамдығына, мачтаның биіктігіне, рельефке байланысты. Генератор неғұрлым қуатты болса, АБ тезірек зарядталады, яғни батареялардан электр қуаты тезірек тұтынылады. Егер орнату орнында жел әлсіз болса немесе тұтынушылар электр энергиясын үнемі, бірақ аз мөлшерде тұтынса, неғұрлым қуатты генераторды қабылдау керек [10]. Жел доңғалақтарындағы шектеуші факторлардың бірі-генератордың дизайны. Ғалымдар арасында ЖЭҚ үшін генераторлардың ең жақсы дизайны туралы консенсус жоқ [15-17]. ЖЭҚ-да қолданылатын генераторлардың үш негізгі түрі бар. Оларды әртүрлі жел қозғаушы жүйелер үшін пайдалануға болады. Негізінде, генераторлардың құрылымдық нұсқаларының әрқайсысы белгіленген немесе ауыспалы жылдамдықта жұмыс істей алады. Жел энергетикасы қондырғыларында оларды пайдалану кезінде генераторлардың осы түрлерін қолдану ерекшелігін салыстырайық.

а) Параллель қозуы бар тұрақты ток генераторында магниттелетін ток, демек, магнит ағынының мөлшері жел доңғалағының айналу жылдамдығына байланысты. Бұл жағдайда тұрақты ток машинасының роторының нақты жылдамдығы жел мен тежегіш жүктеме моменті арасындағы тепе-теңдікпен анықталады. Жүктеменің жоғарылауымен магнит ағынының мәні төмендейді, бұл өндірілген ЭҚК мөлшерінің төмендеуіне әкеледі. Тұрақты ток генераторының тағы бір маңызды кемшілігі-коллекторлық щетка аппараттарының болуы. Тұрақты ток генераторын пайдалану кезінде щеткаларды үнемі күтіп ұстау және ауыстыру қажет. Сондықтан тұрақты ток генераторлары коммутаторлар мен щеткалардың болуына байланысты салыстырмалы түрде қымбат. Жалпы алғанда, жел генераторларының құрамында тұрақты ток генераторларын қолдану іс жүзінде мүмкін емес. Ерекшелік электр қуаты аз қабылдағыштар болуы мүмкін. Мысалы, бұл батареяларды зарядтау құрылғылары немесе жеке ғимараттың автономды жылыту жүйесінің қуат көздері.

---

б) Электр машиналарының бұл түрі көбінесе электр станцияларында және әсіресе жел диірмендерінде генератор ретінде қолданылады. Олардың басты артықшылығы-Белсенді ғана емес, реактивті қуатты да құру мүмкіндігі. Синхронды генераторлардың дизайны әртүрлі: айқын және анық емес полюсті. Олар қозу жүйесінде де ерекшеленеді. Жел диірмендері үшін Тұрақты ток көзінен қозуды қолдану перспективалы емес. Бұл жағдайда бізде байланыс сақиналары мен щеткалары бар жүйенің барлық кемшіліктері болады. Тұрақты магниттердегі генератор тізбектерін немесе байланыссыз электромагниттік қозуы бар тізбектерді қолданған дұрыс.

Соңғы онжылдықтарда тұрақты магниттердегі синхронды генераторлар (СГПМ) жел генераторларында жиі қолданылады. Неодимдік тұрақты магниттер (неодимий – сирек кездесетін металл) бүгінгі таңда нарықтағы ең күшті тұрақты магниттер болып табылады. Сонымен қатар, жел генераторында өзін-өзі қоздыру жүйелерін (электромагнит) қолданудың қажеті жоқ. Роторда тұрақты неодим магниттері орнатылады, олар желдің күшіне қарамастан үнемі қосылады. Шамалы желде жел диірмені электр қуатын өндіріп, батареяларды зарядтай бастайды.

Ол жоғары тиімділікке байланысты жоғары өнімділікті қамтамасыз ететіндіктен, көп қуат алу мүмкіндігі бар, құрылымы берік және тұрақты, өйткені роторда магниттер бар және щеткалар жоқ. GGPM құрылымы салыстырмалы түрде қарапайым. Тұрақты магниттер роторға тұрақты магнит өрісін құру үшін орнатылады және өндірілген электр қуаты коллекторлық, байланыс сақиналарын пайдалану арқылы якорьден (статордан) алынады. Шығындарды азайту үшін тұрақты магниттерді алюминийден жасалған цилиндрлік роторға орнатуға болады. Тұрақты магниттік генераторлардың жұмыс принципі синхронды генераторға ұқсас, тек тұрақты магниттік генераторлар асинхронды жұмыс істей алады [35, 42] GGPM артықшылығы-олардың коллекторы, байланыс сақиналары мен щеткалары жоқ, сондықтан машиналар берік, сенімді және қарапайым.

Бұл тұрақты магниттік машиналарды жел қондырғысында тікелей қолдану үшін қолданған жөн. СГПМ үйкеліске минималды шығындарға, ұзақ қызмет ету мерзіміне, жұмыс кезінде шу мен дірілдің болмауына ие. Бұл жағдайда тұрақты магниттердегі синхронды генераторды ЖЭҚ үшін пайдалану тиімді екені анық.

в) Асинхронды генератор қарапайым дизайнға ие, техникалық қызмет көрсету сенімділігі, СГПМ-ге қатысты төмен құны бар. ЖЭҚ-да асинхронды генераторды (АГ) қолдану генератордың қозуын және жүктеменің реактивті қуатының өтелуін қамтамасыз ететін шағын габаритті конденсаторлардың болмауына, сондай-ақ шығу кернеуін тұрақтандырудың күрделілігіне байланысты бұрын аз таралған болатын. Неғұрлым ықшам конденсаторлар мен кернеуді тұрақтандырудың жаңа жүйелерінің пайда болуымен бұл мәселелер шешілді [46]

---

Генераторлардың бұл түрін жоғары бастапқы токтары жоқ және кернеудің шамалы өзгеруіне төзімді құрылғылармен ғана қолдануға болады. Мұндай генераторлар синхрондыға қарағанда арзан және сыртқы жағдайлардан қорғаудың жоғары класына ие.

Орам түріне байланысты қысқа тұйықталу және фазалық роторлар бар. Статордың көмекші орамасынан пайда болатын айналмалы магнит өрісі роторда магнит өрісін тудырады, ол ротормен бірге айналады, статордың жұмыс орамасындағы ЭМӨ-ні, сонымен қатар синхронды генератордағы принципті тудырады. Айналмалы магнит өрісі әрдайым өзгеріссіз қалады және реттелмейді, сондықтан генератордың шығысындағы жиілік пен кернеу ротордың айналу жиілігіне байланысты, бұл өз кезегінде жел электр станциясының қозғалтқышының тұрақтылығына байланысты.

АГ-ның қысқаша түйықталуға сезімталдығы төмен және сыртқы әсерлерден қорғаудың жоғары дәрежесі бар. Осы типтегі генераторлардың бағасы төмен, бұл плюс асинхронды генератордың кемшіліктері: генератор магниттелетін токты едәуір күшті тұтынады, сондықтан оны іске қосу үшін конденсаторлар қажет; төтенше жағдайларда жұмыстың сенімсіздігі; кернеу мен ток жиілігінің қозғалтқыштың тұрақтылығына тәуелділігі.

Тиісті генератор схемасын таңдау электр генераторының Желіге қосылу түріне байланысты болады. Аккумуляторлық батареяларды зарядтау үшін генератор шығаратын энергия пайдаланылатын автономды жел жағдайында тұрақты магниттердегі генераторларды пайдалану тиімді болады, өйткені олар қосымша қымбат түзеткіштер мен кернеу тұрақтандырғыштарын қолдануды қажет етпейді. Жел қондырғысын желіге тікелей қосқан жағдайда тұрақты магниттерде генераторларды қолдану жоғары қуатты инверторларды орнату қажеттілігін тудырады, бұл өз кезегінде құрылымның айтарлықтай қымбаттауына әкеледі және іс жүзінде мүмкін емес. Осы қосылым түрімен, әдетте, арзан асинхронды генераторлар қолданылады.

Генератор түрін таңдау негізінен жел қондырғысын желіге қосу түрін таңдауға байланысты. Жел қондырғысын тікелей желіге қосқан кезде қосымша ток түрлендіретін құрылғыларды қажет етпейтін асинхронды генераторды қолданған дұрыс, алайда егер жел қондырғысын желіге қосу аккумуляторлық батареялардың массивтерін қолдана отырып пайдаланылса, генераторлардың бұл түрін қолдану айнымалы токты тұрақты токқа айналдыру үшін қажет жоғары қуатты түзеткіштердің қымбаттығына байланысты мүмкін болмайды [47].

---

Екі генератордыңда да тиімділігі бірдей, бірақ егер біз генераторды бөлек механизм ретінде емес, жел қондырғысының бөлігі ретінде қарастыратын болсақ, онда GGPM тиімді, өйткені қалыпты жұмыс істеуі үшін қажет тұрақтандырғыш GGPM үшін қажет редукторға қарағанда тиімділікті төмендетеді. Егер АГ-ның кейбір түрлері тек тұрақтандырғышты ғана емес, редукторды да пайдалануды талап ететінін ескеретін болсақ, онда пәк-тің одан да көп төмендеуі көзделеді [46].

Зерттеу нәтижелері бойынша жобалау үшін де, жел энергетикасы қондырғысында пайдалану үшін де ең танымал болып оның жоғары сипаттамаларына байланысты тұрақты магниттердегі синхронды генератор табылады деп айта аламыз.

---

2.6 Тұрақты магниті бар синхронды генераторды есептеу
Тұрақты магниттердегі синхронды генератор (GPM-мен) тұрақты айналу жиілігі n=250 айн/мин бар реттелетін жетектен басқарылады және таңдалған жел генераторының техникалық талаптарынан алынған бастапқы мәліметтерге ие (кесте.3.1): белсенді қуат Р=5000 Вт; шығу кернеуі U=220 В; Айнымалы кернеу жиілігі f= 50 Гц; фазалар саны m=1 (m=3 ауысу резервімен ).

СГПМ-мен негізгі өлшемдер – D ішкі диаметр және есептелген ұзындық . Бұл параметрлер электр машинасының негізгі теңдеуінен анықталады. Арнольдтың машина тұрақтысы:

(2.18)

мұндағы P-есептелген қуат;

- полюсті жабынның есептік коэффициенті ;

- өріс пішінінің коэффициенті ;

- статор орамасының коэффициенті ;

- статордың сызықтық жүктемесі ;

- номиналды жүктеме кезінде ауа саңылауындағы индукцияның максималды мәні

Есептелген қуатты формула бойынша анықтауға болады:

(2.19)

мұндағы -зәкір орамасының ішкі ЭМӨ сипаттайтын коэффициент,

ЖГПМ үшін есептелген деректерге сәйкес 1,2-ге тең деп қабылдаймыз.

Негізгі өлшемдер үш фазалы қуат қуаты негізінде есептеледі. Бір фазалы және үш фазалы қуат арасындағы қатынасты есептейміз:

,

(2.20)

---