Научные основы проектирования оптимальных конструкций тихоходных синхронных генераторов с постоянными магнитами для ветроэнергетических установок

Аннотация

В работе под научными основами проектирования тихоходных синхронных генераторов на постоянных магнитах (СГПМ) в составе ветроэнергетических установок (ВЭУ) понимается система научных знаний, которая составляет теоретическую базу практики конструирования сложного объекта, каким является ВЭУ, состоящая из взаимосвязанного оборудования и сооружений, предназначенных для преобразования энергии ветра в электрическую энергию. В настоящее время разработке перспективных конструкций ВЭУ во всем мире уделяется повышенное внимание, например, в Российской Федерации перспективным направлением является создание автономных ВЭУ с тихоходными СГПМ средней и малой мощности, имеющими максимальный спектр сфер применения по виду деятельности и климатических зон на всей территории. Однако инженерные подходы к проектированию отдельных компонентов ВЭУ свидетельствуют о сложностях разработки научно обоснованной методологии оптимизации параметров ВЭУ как единого целого, учитывающей взаимовлияние отдельных компонентов друг на друга. При этом под методологией оптимизации параметров ВЭУ понимается инструментальный аппарат научных основ конструирования, учитывающий показатели качества и критерии оптимальности,  энергетические и технические характеристики, а также этапы проектирования с результатами предварительных и поверочных расчетов. Для стадии поверочных расчетов параметров ВЭУ научные основы конструирования определяются построением математических моделей и их исследований с помощью пакетов прикладных программ для ПК, тогда как для стадии предварительных расчетов имеет значение развитие аналитических методов анализа. В данной статье рассматриваются научные основы проектирования СГПМ в составе ВЭУ на стадии предварительных расчетов, сформулирована задача оптимизации параметров тихоходных ВЭУ, предложены уравнения взаимосвязи конструктивных параметров с энергетическими показателями работы ВЭУ, обеспечивающие максимум КПД синхронных генераторов с учетом заданных технических условий.