Generatory synchroniczne z magnesami trwałymi dedykowane dla małych elektrowni wodnych

• Autorzy: Pistelok P. , Rossa R.

Warianty tytułu

EN

Permanent magnet synchronous generators dedicated to small hydropower stations

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule zaprezentowano koncepcję nowych wysokosprawnych zespołów prądotwórczych przeznaczonych do małych i mini hydroelektrowni. Istotnymi cechami nowego rozwiązania zespołu prądotwórczego są możliwość regulacji prędkości obrotowej turbiny wodnej stosownie do zmian warunków hydrologicznych w miejscu jej pracy oraz wyeliminowanie przekładni mechanicznej między turbiną a generatorem. Przeprowadzono analizę pracy hydrozespołów obecnie stosowanych w małych elektrowniach wodnych. Przedstawiono korzyści zastosowania wysokosprawnych zespołów prądotwórczych z generatorami wzbudzanymi magnesami trwałymi. Zaprezentowano model obliczeniowy do obliczeń elektromagnetycznych oraz wyniki tych obliczeń dla modelowego hydrogeneratora o mocy 20 kW. Pokazano m.in. rozkład linii ekwipotencjalnych pola magnetycznego na przekroju poprzecznym maszyny oraz obwodowy rozkład przestrzenny indukcji magnetycznej w szczelinie powietrznej maszyny. Przedstawiono charakterystyki napięcia międzyfazowego na zaciskach generatora i prądu fazowego w funkcji mocy obciążenia, przy rożnych wartościach współczynnika mocy obciążenia cos ϕ.

EN

This paper deals with the new concept of the highly efficient hydroelectric generating sets dedicated to application in small hydropower stations. The main features of a new hydroelectric generating set solution are a variable speed operation of water turbine according to actual hydrological conditions in the hydropower station and no need for gearbox between turbine and generator. The operating conditions of generating sets which are currently used in small hydroelectric power plants are analyzed. The benefits resulting from the use of modern high efficiency generating sets with permanent magnet generators in small hydropower stations are discussed. The computational model for electromagnetic calculations and the results of these calculations carried out for a model of permanent magnet hydro generator with nominal power of 20 kW are shown. The distribution of equipotential lines of the magnetic field over the cross-section of generator is shown, as well as a spatial distribution of magnetic flux density in the air gap of generator. The characteristic curves of output voltage and phase current vs. output power are shown for a variety of values of load power factor.

Słowa kluczowe

PL

elektrownia wodna; generator z magnesami trwałymi; magnesy trwałe; energetyka wodna; odnawialne źródła energii

EN

hydro power plant; permanent magnet synchronous generator; permanent magnets; water energy; renewable power sources

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Górnośląski Instytut Technologiczny
• Czasopismo: Maszyny Elektryczne : zeszyty problemowe
• Rocznik: 2015
• Tom: Nr 2 (106)
• Strony: 195--202
• Opis fizyczny: Bibliogr. 10 poz., rys.

Twórcy

autor

Pistelok P.

• Instytut Napędów i Maszyn Elektrycznych KOMEL, 40-203 Katowice Al. Roździeńskiego 188

autor

Rossa R.

• Instytut Napędów i Maszyn Elektrycznych KOMEL, 40-203 Katowice Al. Roździeńskiego 188

Bibliografia

• [1]. Lewandowski W. M.: „Proekologiczne źródła energii odnawialnej”, Wydawnictwo Naukowo Techniczne, Warszawa 2002.
• [2]. Borkowski D., Węgiel T.: „Analiza sprawności toru przetwarzania energii małej elektrowni wodnej ze zintegrowaną turbiną pracującą przy zmiennej prędkości obrotowej”, Maszyny Elektryczne – Zeszyty Problemowe, nr 3/2013, Katowice 2013.
• [3]. Glinka T.: „Maszyny elektryczne wzbudzane magnesami trwałymi”, Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice 2002.
• [4]. Bernatt J.: „Obwody elektryczne i magnetyczne maszyn elektrycznych wzbudzanych magnesami trwałymi”, Wydawnictwo KOMEL, Katowice 2010.
• [5]. Pistelok P., Rossa R.: „Generator z magnesami trwałymi do pracy w agregacie prądotwórczym”, Prace Naukowe Instytutu Maszyn, Napędów i Pomiarów Elektrycznych Politechniki Wrocławskiej, nr 66, Studia i Materiały nr 33, str. 176-181, tom 1.
• [6]. Rossa R., Pistelok P., Dąbrowski A.: „Projekt prądnicy synchronicznej z magnesami trwałymi do odnawialnych źródeł energii”, Maszyny Elektryczne - Zeszyty Problemowe, nr 3/2012, Katowice 2013.
• [7]. Rossa R., Wolnik T.: „Obliczenia charakterystyk obciążenia prądnic synchronicznych z magnesami trwałymi – porównanie wyników szybkiej metody polowo-obwodowej z wynikami analizy MES dla stanów przejściowych”, Prace Naukowe Instytutu Maszyn, Napędów i Pomiarów Elektrycznych Politechniki Wrocławskiej, nr 66, Studia i Materiały nr 32, Wrocław 2012.
• [8]. Rahman M.A., Zhou P.: “Determinatiom of Saturated Parameters of PM Motors Using Loading Magnetic Fields”, IEEE Trans. on Magnetics, Vol. MAG-27, No. 5, pp. 3947-3950, Sep. 1991.
• [9]. Rahman M.A., Zhou P.: “Field-Based Analysis for Permanent Magnet Motors”, IEEE Trans. On Magnetics, Vol. MAG-30, No. 5, pp. 3664-3667, Sep. 1994.
• [10]. Rahman M.A., Zhou P., Jabbar M.A.; “Field Circuit Analysis of Permanent Magnet Synchronous Motors”, IEEE Trans. on Magnetics, Vol. MAG-30, No. 4, pp. 1350-1359, July 1994.