Порівняння синхронних генераторів для автономної бензинової установки

Автор(и)

  • Вадим Чумак Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського", Україна https://orcid.org/0000-0001-8401-7931
  • Михайло Коваленко Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського", Україна https://orcid.org/0000-0002-5602-2001
  • Ігор Ткачук Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського", Україна https://orcid.org/0000-0002-5717-2458
  • Ірина Коваленко Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського", Україна https://orcid.org/0000-0003-1097-2041

DOI:

https://doi.org/10.20998/2079-3944.2022.2.06

Ключові слова:

синхронний генератор, електромагнітне збудження, генератор з постійними магнітами, бензинова установка

Анотація

Існує багато електростанцій, таких як теплові, сонячні, гідро-, атомні тощо, але вони мають певні недоліки, такі як забруднення викидами СО2, проблема глобального потепління, вартість палива тощо. Щоб уникнути таких факторів, розроблено систему, яка відповідає експлуатації автономних електростанцій на біомасі. Потреби в електроенергії та навколишньому середовищі стосуються щоденного зростання цін на паливо, що спонукає до використання відновлюваної енергії. Біомаса є відновлюваною за своєю природою, вуглецево-нейтральною та має потенціал для забезпечення великої продуктивної особливо в сільській місцевості. Вона розглядається як одне з перспективних джерел генерації електроенергії/енергії з використанням комерційно доступних технологій термічного та біологічного перетворення. Викопне паливо виснажується дуже швидко, тому дуже важливо замінити викопне паливо найкращими альтернативними видами палива, які будуть доступні для потреб у великій кількості одночасно, якщо вони будуть наявні у розпорядженні – це сприяє позитивному балансу для навколишнього середовища. Основна перевага електростанції на біомасі є паливо, яке утворюється в результаті сільськогосподарської діяльності – відходи (рисове лушпиння, деревина тощо), яке доступне незліченними кількостями по всьому світу. Дуже важливо використовувати це для перетворення такої енергії в електричну, враховуючи контекст ситуації в країні. Також виявлено, що вміст сірки в біомасі набагато менший порівняно з вугіллям. Деревне паливо містить дуже мало золи (-1% або менше), тому збільшення частки деревини в сумішах вугілля з біомаси може зменшити кількість золи, яку потрібно утилізувати. На електростанціях, що працюють на біомасі, відходи деревини або інші відходи спалюються для виробництва пари, яка запускає турбіни для виробництва електроенергії, або забезпечує тепло для промисловості та будинків. Нові технології, включаючи контроль забруднення та інженерію спалювання, просунулися настільки, що будь-які викиди від спалювання біомаси на промислових підприємствах, як правило, менші, ніж викиди, створені при використанні викопного палива (вугілля, природного газу, нафти), біомаса спалюється в камері згоряння або печі для отримання гарячого газу, який подається в котел для отримання пари, яка розширюється через парову турбіну або паровий двигун для виробництва механічної або електричної енергії. У цій роботі проведено порівняння традиційного синхронного генератора з електромагнітним збудженням і генератора з постійними магнітами для автономної бензинової установки.

Посилання

Wang W., H. Mi, Longbo M.Studyand Optimal Design of a Direct-Driven Stator Coreless Axial Flux Permanent Magnet Synchronous Generator with Improved Dynamic Performance. Energies, 2018, no.11, p. 3162. doi: 10.3390/en11113162.

Radwan-Pragłowska N., Wegiel T., Borkowski D. Modeling of Axial Flux Permanent Magnet Generators. Energies, 2020, no.13 (21), p. 5741. doi: 10.3390/en13215741.

Radwan-Pragłowska N. Parameters identification of coreless axial flux permanent magnet generator / Natalia Radwan-Pragłowska, Tomasz Wegiel, Dariusz Borkowski //Archives Of Electrical Engineering, 2018, vol. 67(2), pp. 391-402. doi: 10.24425/119648.

Eldoromi M. Improved design of axial flux permanent magnet generator for small-scale wind turbine / Mojtaba Eldoromi, Sajjad Tohidi, Mohammad Reza Feyzi//Turkish Journal of Electrical Engineering & Computer Sciences, 2017, no. 26, pp. 3084-3099. doi: 10.3906/elk-1711-402.

Dehghanzadeh A., BehjatV., Banaei M. Dynamic modeling of wind turbine based axial flux permanent magnetic synchronous generator connected to the grid with switch reduced converter / Ali Reza Dehghanzadeh, Vahid Behjat, Mohamad Reza Banaei // Ain Shams Engineering Journal, 2018, vol. 9(1), pp. 125-135. doi: 10.1016/j.asej.2015.11.002.

Janon A. Making a case for a Non-standard frequency axial-flux permanent-magnet generator in an ultra-low speed direct-drive hydrokinetic turbine system / Akraphon Janon, Krittattee Sangounsak, Warat Sriwannarat // AIMS Energy, 2019, № 8(2, pp. 156-168. doi: 10.3934/energy.2020.2.156.

Zhang Z. Design Optimization of ironless multi-stage axial-flux permanent magnet generators for offshore wind turbines / Zhaoqiang Zhang, Robert Nilssen, S. M. Muyeen, Arne Nysveen, Ahmed Al-Durra // Engineering Optimization, 2017, vol. 49, pp. 815-827. doi: 10.1080/0305215X.2016.1208191.

Mehmet Recep Minaz, Mehmet Çelebi Design and analysis of a new axial flux coreless PMSG with three rotors and double stators. Results in Physics, 2017, vol. 7, pp. 183-188. doi: 10.1016/j.rinp.2016.10.026.

Sahib Khan, Syed Sabir Hussain Bukhari, Jong-Suk Ro Design and Analysis of a 4-kW Two-Stack Coreless Axial Flux Permanent Magnet Synchronous Machine for Low-Speed Applications. IEEE Access, 2019, vol. 7, pp. 173848 – 173854. doi: 10.1109/ACCESS.2019.2957046.

Chumack, V., Tsyvinskyi, S., Kovalenko, M., Ponomarev, A., Tkachuk, I. 2020. Mathemathical modeling of a synchronous generator with combined excitation. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. 1, 5 (103) (Feb. 2020), 30–36. doi: 10.15587/1729-4061.2020.193495.

Chumack V., Bazenov V., Tymoshchuk O., Kovalenko M., Tsyvinskyi S., Kovalenko I., Tkachuk I. Voltage stabilization of a controlled autonomous magnetoelectric generator with a magnetic shunt and permanent magnet excitation (December 21, 2021). Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6, 5 (114), 56–62. doi:10.15587/1729-4061.2021.246601, Available at SSRN: https://ssrn.com/abstract=3993765.

Ostroverkhov, M., Chumack, V., Kovalenko, M., & Kovalenko, I. (2022). Development of the control system for taking off the maximum power of an autonomous wind plant with a synchronous magnetoelectric generator. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4(2(118), 67–78. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.263432.

##submission.downloads##

Опубліковано

2022-12-27

Як цитувати

Чумак, В., Коваленко, М., Ткачук, І., & Коваленко, І. (2022). Порівняння синхронних генераторів для автономної бензинової установки. Вісник НТУ «ХПІ». Серія: Проблеми удосконалювання електричних машин I апаратiв. Теорiя I практика, (2 (8), 32–38. https://doi.org/10.20998/2079-3944.2022.2.06

Номер

№ 2 (8) (2022): Вісник Національного технічного університету «ХПІ». Серія: Проблеми удосконалювання електричних машин і апаратів. Теорія і практика

Розділ

Електричні машини

Ліцензія

Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:

1. Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.

2. Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.

3. Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи.