Обґрунтування магнітоелектричного вертикальноосьового генератора для вітроустановки енергозабезпечення автодорожньої інфраструктури

Abstract

Стаття присвячена дослідженням зі створення електромагнітних систем генерації електричної енергії, що використовують вітрові потоки дорожньої інфраструктури. Аеродинамічна модель повітряного потоку рухомого автотранспорту оцінюється на підставі відомих моделей, виконаних на основі рівнянь аеродинаміки.. Для побудови електромагнітної системи електрогенератора вертикально-осьової вітроустановки, призначеної для енергозабезпечення автодорожньої інфраструктури, необхідно врахувати особливі вимоги до ефективності використання різнонаправлених повітряних потоків від рухомого автотранспорту та одночасно вітрової активності з будь-якого напряму. Проведено експериментальні дослідження швидкості вітрових потоків, що утворюються рухом транспорту на автострадах, які підтвердили можливість використання їх енергії вітроагрегатами з вертикальною віссю. Проведено аналіз наукових джерел розробок генераторів для сумісного використання з вертикальноосьовими турбінами. Розглянуто декілька типів вже існуючих генераторів та детально описано конструктивну схожість із запропонованим прототипом, а також наявний ряд принципових недоліків. Результатом розробки стало створення системи зі збільшеною вертикальною силою магнітного підвісу з механічною передачею її на вітрову турбіну, мінімізацією пульсацій вертикальних сил магнітного підвісу та зменшенням потоків розсіювання, спрощення процесів виготовлення і ремонту обмоток. / The article is devoted to research on the creation of electromagnetic systems of electricity generation using wind flows of road infrastructure. The aerodynamic model of the air flow of a moving vehicle is evaluated on the basis of known models made on the basis of the equations of aerodynamics. For the construction of the electromagnetic system of the electric generator of a vertical-axial wind turbine intended for the energy supply of road infrastructure, it is necessary to take into account special requirements for the efficiency of the use of multidirectional air flows from moving vehicles and wind activity from any direction. Experimental studies of the speed of wind flows generated by traffic on highways were conducted and confirmed the possibility of using their energy by wind turbines with a vertical axis. An analysis of scientific sources of generator development for compatible use with vertical-axis turbines was carried out. Several types of existing generators are considered and the structural similarity with the proposed prototype is described in detail, as well as a number of fundamental shortcomings. The result of the development was the creation of a system with increased vertical force of the magnetic suspension with its mechanical transmission to the wind turbine, minimizing the pulsations of the vertical forces of the magnetic suspension and reducing scattering fluxes and simplifying the manufacture and repair of windings.