Wind turbine’s aerodynamic multiplication parameters for different types of generators

Abstract

Energy transition is impossible without wind power development. The need for a mechanical multiplier to match the speeds of a wind turbine and generator leads to deterioration of the technical system's indicators. Refusal of a mechanical multiplier is possible with the help of aerodynamic multi-plication. Despite the presence of work in this direction, there is still no coverage of the influence of aerodynamic multiplication parameters on the choice of a generator. Main objectives of the study – analyze the requirements that a generator makes to wind turbine’s aerodynamic multiplication parame-ters. How these objectives were achieved: construction of regression models for existing wind turbines describing the dependence of the rotor diameter and the angular velocity of the wind turbine on the power; optimization of secondary wind velocity by the power of the wind turbine; proof of maximum of the secondary wind does not depend on the fixing radius of the secondary wind turbine; obtaining the dependence of the fixing radius of the secondary wind turbine on the angular velocity of the gener-ator. The most important results are the calculation of the upper power limit, at which the use of aero-dynamic multiplication is appropriate; obtaining recommendations for the selection of the secondary wind turbine fixing radius for different types of generators. The significance of the obtained results is in the systematization of experience foundations for selection of aerodynamic multiplication parame-ters; the formation of tasks for the optimization of wind power plant parameters according to strength parameters and the development of special generators.

Tranziția energetică este imposibilă fără dezvoltarea energiei eoliene. Necesitatea unui multiplicator mecanic care să se potrivească cu vitezele unei turbine eoliene și ale generatorului duce la deteriorarea indicatorilor sistemului tehnic. Refuzul unui multiplicator mecanic este posibil cu ajutorul multiplicării aerodinamice. În ciuda prezenței muncii în această direcție, nu există încă o acoperire a influenței parametrilor de multiplicare aerodinamică asupra alegerii unui generator. Obiectivele principale ale studiului – analiza cerințelor pe care un generator le face față de parametrii de multiplicare aerodinamică ai turbinei eoliene. Cum au fost atinse aceste obiective: construirea unor modele de regresie pentru turbinele eoliene existente care descriu dependența diametrului rotorului și viteza unghiulară a turbinei eoliene de putere; optimizarea vitezei vântului secundar prin puterea turbinei eoliene; dovada maximului vântului secundar nu depinde de raza de fixare a turbinei eoliene secundare; obţinându-se dependenţa razei de fixare a turbinei eoliene secundare de viteza unghiulară a generatorului. Cele mai importante rezultate sunt calculul limitei superioare de putere, la care este adecvată utilizarea înmulțirii aerodinamice; obţinerea de recomandări pentru selecţia razei de fixare a turbinei eoliene secundare pentru diferite tipuri de generatoare. Semnificația rezultatelor obținute este în sistematizarea bazelor experienței pentru selectarea parametrilor de multiplicare aerodinamică; formarea sarcinilor de optimizare a parametrilor centralei eoliene în funcție de parametrii de rezistență și dezvoltarea de generatoare speciale.

Энергетический переход невозможен без развития ветроэнергетики. Потребность в наличии механического мультипликатора для согласования скоростей ветротурбины и генератора приводит к ухудшению технико-экономических показателей системы. Отказ от механического мультипликатора возможен с помощью аэродинамического мультиплицирования. Несмотря на наличие робот в этом направлении, до сих пор отсутствует освещение влияния параметров аэродинамического мультиплицирования на выбор генератора. Основные цели исследования – анализ требований, которые предъявляет генератор к параметрам аэродинамического мультиплицирования ветротурбины. Для достижения поставленных целей были решены следующие задачи: построение регрессионных моделей для существующих ветротурбин, описывающих зависимость диаметра ротора и угловую скорость ветротурбины от мощности оборудования; оптимизация скорости вторичного ветрового потока по мощности ветротурбины; доказательство тезиса, что максимум вторичного ветрового потока не зависит от радиуса закрепления вторичной ветротурбины; получение зависимости радиуса закрепления вторичной ветротурбины от угловой скорости генератора. Наиболее важными результатами является расчет верхнего предела мощности, при котором использование аэродинамического мультиплицирования целесообразно; получение рекомендаций по выбору радиуса закрепления вторичной ветротурбины для генераторов разных типов. Значимость полученных результатов заключается в систематизации опыта и теоретических основ для выбора параметров аэродинамического мультиплицирования; формирование задач для оптимизации параметров ветроэнергетических установок по прочностным параметрам и разработки специальных генераторов.