Особенности конструктивного исполнения и проектирования синхронных гидрогенераторов для микро-ГЭС

  • Сергей [Sergey] Павлович [P.] Курилин [Kurilin]
  • Валерий [Valeriy] Николаевич [N.] Денисов [Denisov]
Ключевые слова: синхронный гидрогенератор, микро-ГЭС, проектирование

Аннотация

Развитие малой энергетики — одна из приоритетных задач, сформулированных в Энергетической стратегии России. Техническими средствами ее решения в области малой гидроэнергетики служат мини- и микро-ГЭС.

Структурный состав современной микро-ГЭС включает в себя приводной механизм, синхронный гидрогенератор (СГГ), звено постоянного тока, кабель и нагрузку. К СГГ предъявляются следующие основные требования: минимальные габариты и масса, возможность длительной работы на максимальной мощности, повышенный класс пыле- и влагозащиты, отсутствие необходимости проведения технического обслуживания в период активного использования в течение года, возможность работы при низких частотах вращения вала гидравлической турбины, низкое значение момента трогания.

Проанализированы особенности конструктивного исполнения СГГ. Выделены группы СГГ быстроходного и тихоходного исполнения. Конструктивные типы СГГ для микро-ГЭС традиционны для специальных синхронных электрических машин с когтеобразными полюсами, а также машин с постоянными магнитами. Тихоходные СГГ обладают рядом особенностей, связанных с многополюсным исполнением. Особое внимание уделено конструктивным типам тихоходных генераторов. Изучены СГГ с внешним статором, внешним ротором барабанного типа, внешним ротором на консоли.

Приведены результаты расчета главных размеров для трёх тихоходных СГГ мощностью 5, 10 и 15 кВт. Во всех случаях для СГГ характерны малые полюсные деления и проблемная зона пазов и зубцов статора. Это относится как к технологическому выполнению мелкой пазово-зубцовой структуры, так и к размещению на ней мощной обмотки статора. Изготовление тихоходных СГГ для микро-ГЭС ориентировано на высокотехнологичные производства.

Сведения об авторах

Сергей [Sergey] Павлович [P.] Курилин [Kurilin]

доктор технических наук, профессор кафедры электромеханических систем Смоленского филиала НИУ «МЭИ», e-mail: sergkurilin@gmail.com

Валерий [Valeriy] Николаевич [N.] Денисов [Denisov]

доктор технических наук, заведующий кафедрой высшей математики Смоленского филиала НИУ «МЭИ», e-mail: dvalnik@mail.ru

Литература

1. Распоряжение Правительства РФ N 1715-р от 13 ноября 2009 г. «Об Энергетической стратегии России на период до 2030 г.» [Электрон. ресурс] http:// energoeducation.ru/wp-content/uploads/2015/11/LAW94054_0_20151002_142857_54007.pdf (дата обращения 17.07.2018).
2. Weswen [Офиц. сайт] http://weswen.ru/ (дата обращения 17.07.2018).
3. ООО «АЭнерджи» [Офиц. сайт] http://aenergy.ru/ miniges (дата обращения 17.07.2018).
4. Микро-ГЭС [Электрон. ресурс] https://alter220. ru/ (дата обращения 17.07.2018).
5. ИНСЭТ [Офиц. сайт] http://www.inset.ru/r/predm. htm (дата обращения 17.07.2018).
6. CINK Hydro-Energy [Офиц. сайт] http:// cink-hydro-energy.com/ru/home/ (дата обращения 17.07.2018).
7. Micro Hydro Power [Офиц. сайт] http://www. micro-hydro-power.com/index.htm (дата обращения 17.07.2018).
8. Инженерно-техническая фирма «Гидропоника» [Офиц. сайт] http://energyservice.sitecity.ru/index. phtml (дата обращения 17.07.2018).
9. НПО «Инверсия» [Офиц. сайт] http://www. inversiya.com/ (дата обращения 17.07.2018).
10. Alibaba [Офиц. сайт] https://russian.alibaba.com/ (дата обращения 17.07.2018).
11. Кацман М.М. Справочник по электрическим машинам. М.: Академия, 2005.
12. Электротехнический справочник. Т. 4. Использование электрической энергии / под ред. А.И. Попова. М.: Изд-во МЭИ, 2004.
13. Иванов-Смоленский А.В. Электрические машины. М.: Энергия, 1980.
14. Вольдек А.И. Электрические машины. М.: Альянс, 2017.
15. Копылов И.П. Электрические машины. М.: Высшая школа, 2004.
16. Беспалов В.Я., Котеленец Н.Ф. Электрические машины. М.: Академия, 2006.
17. Копылов И.П. и др. Проектирование электрических машин. М.: Альянс, 2016.
18. Гольдберг О.Д., Макаров Л.Н., Хелемская С.П. Инженерное проектирование электрических машин. М.: Издат. дом «Бастед», 2016.
19. Абрамов А.И., Иванов-Смоленский А.В. Проектирование гидрогенераторов и синхронных компенсаторов. М.: Высшая школа, 2001.
20. Осин И.Л. Синхронные электрические двигатели малой мощности. М.: Издат. дом МЭИ, 2006.
21. Лукутин Б.В. Способы стабилизации параметров электроэнергии автономных микрогидроэлектростанций // Механизация и электрификация сельского хозяйства. 1987. № 8. С. 42—44.
22. Лукутин Б.В. Стабилизация напряжения автономных микрогидроэлектростанций // Техника в сельском хозяйстве. 1989. № 2. С. 22—24.
23. Стребков Д.С. Проблемы развития возобновляемой энергетики // Механизация и электрификация сельского хозяйства. 1997. № 6. С. 4—8.
24. Бояринов Г.И., Курилин С.П., Максимкин В.Л, Мартынов В.Ф. Электромашинные источники питания. М.: Изд-во МЭИ, 1994.
25. Бояринов Г.И., Курилин С.П., Талюко В.В. Динамические процессы при запуске асинхронного двигателя от генератора соизмеримой мощности // Известия высших учеб. заведений. Серия «Электромеханика». 1991. № 10. С. 66—67.
26. Макаричев Ю.А., Ануфриев А.С. Критериальный анализ параметров генераторов малой мощности // Известия высших учеб. заведений. Серия «Электромеханика». 2018. Т. 61. № 2. С. 42—46.
27. Мустафаев Р.И., Гасанова Л.Г., Мусаев М.М. Моделирование и исследование гидроагрегатов малых ГЭС с частотно-управляемыми синхронными генераторами с постоянными магнитами // Известия высших учеб. заведений и энергетических объединений СНГ. Серия «Энергетика». 2016. Т. 59. № 2. С. 106—121.
28. Волковой М.С., Хижняков Ю.Н., Южаков А.А. Статическая устойчивость в системе малой энергетики // Электротехника. 2012. № 11. С. 2—5.
29. Дергачёв П.А., Курбатов П.А., Молоканов О.Н. Магнитный мультипликатор с регулируемым передаточным отношением для ветровых и малых гидравлических электростанций // Электротехника. 2013. № 4. С. 33—38.
30. Мустафаев Р.И., Гасанова Л.Г. Использование регулируемой асинхронной машины двойного питания в синхронном режиме // Электричество. 2017. № 10. С. 60—68.
31. Мустафаев Р.И., Гасанова Л.Г., Мусаев М.М. Применение регулируемых электрических машин в гидроагрегатах малых ГЭС, работающих на энергосистему // Электротехника. 2018. № 5. С. 38—44.
--
Для цитирования: Курилин С.П., Денисов В.Н. Особенности конструктивного исполнения и проектирования синхронных гидрогенераторов для микро-ГЭС // Вестник МЭИ. 2019. № 4. С. 78—84. DOI: 10.24160/1993-6982-2019-4-78-84.
#
1. Rasporyazhenie Pravitel'stva RF N 1715-r ot 13 Noyabrya 2009 g. «Ob Energeticheskoy Strategii Rossii na Period do 2030 g.» [Elektron. Resurs] http:// energoeducation.ru/wp-content/uploads/2015/11/LAW94054_0_20151002_142857_54007.pdf (Data Obrashcheniya 17.07.2018). (in Russian).
2. Weswen [Ofits. Sayt] http://weswen.ru/ (Data Obrashcheniya 17.07.2018). (in Russian).
3. OOO «AEnerdzhi» [Ofits. Sayt] http://aenergy.ru/ miniges (Data Obrashcheniya 17.07.2018).
4. Mikro-GES [Elektron. Resurs] https://alter220.ru/ (Data Obrashcheniya 17.07.2018). (in Russian).
5. INSET [Ofits. Sayt] http://www.inset.ru/r/predm. htm (Data Obrashcheniya 17.07.2018). (in Russian).
6. CINK Hydro-Energy [Ofits. sayt] http://cink-hydro- energy.com/ru/home/ (Data Obrashcheniya 17.07.2018). (in Russian).
7. Micro Hydro Power [Ofits. Sayt] http://www. micro-hydro-power.com/index.htm (Data Obrashcheniya 17.07.2018).
8. Inzhenerno-tekhnicheskaya Firma «Gidroponika» [Ofits. Sayt] http://energyservice.sitecity.ru/index. phtml (Data Obrashcheniya 17.07.2018). (in Russian).
9. NPO «Inversiya» [Ofits. Sayt] http://www.inversiya. com/ (Data Obrashcheniya 17.07.2018). (in Russian).
10. Alibaba [Ofits. Sayt] https://russian.alibaba.com/ (Data Obrashcheniya 17.07.2018). (in Russian).
11. Katsman M.M. Spravochnik po Elektricheskim Mashinam. M.: Akademiya, 2005. (in Russian).
12. Elektrotekhnicheskiy Spravochnik. T. 4. Ispol'zovanie Elektricheskoy Energii. Pod red. A.I. Popova. M.: Izd-vo MEI, 2004. (in Russian).
13. Ivanov-Smolenskiy A.V. Elektricheskie Mashiny. M.: Energiya, 1980. (in Russian).
14. Vol'dek A.I. Elektricheskie Mashiny. M.: Al'yans, 2017. (in Russian).
15. Kopylov I.P. Elektricheskie Mashiny. M.: Vysshaya shkola, 2004. (in Russian).
16. Bespalov V.Ya., Kotelenets N.F. Elektricheskie Mashiny. M.: Akademiya, 2006. (in Russian).
17. Kopylov I.P. i dr. Proektirovanie Elektricheskikh Mashin. M.: Al'yans, 2016. (in Russian).1
8. Gol'dberg O.D., Makarov L.N., Khelemskaya S.P. Inzhenernoe Proektirovanie Elektricheskikh Mashin. M.: Izdat. Dom «Basted», 2016. (in Russian).
19. Abramov A.I., Ivanov-Smolenskiy A.V. Proektirovanie Gidrogeneratorov i Sinkhronnykh Kompensatorov. M.: Vysshaya Shkola, 2001. (in Russian).
20. Osin I.L. Sinkhronnye Elektricheskie Dvigateli Maloy Moshchnosti. M.: Izdat. Dom MEI, 2006. (in Russian).
21. Lukutin B.V. Sposoby Stabilizatsii Parametrov Elektroenergii Avtonomnykh Mikrogidroelektrostantsiy. Mekhanizatsiya i Elektrifikatsiya Sel'skogo Khozyaystva. 1987;8:42—44. (in Russian).
22. Lukutin B.V. Stabilizatsiya napryazheniya Avtonomnykh Mikrogidroelektrostantsiy. Tekhnika v Sel'skom Khozyaystve. 1989;2:22—24. (in Russian).
23. Strebkov D.S. Problemy Razvitiya Vozobnovlyaemoy Energetiki. Mekhanizatsiya i Elektrifikatsiya Sel'skogo Khozyaystva. 1997;6:4—8. (in Russian).
24. Boyarinov G.I., Kurilin S.P., Maksimkin V.L, Martynov V.F. Elektromashinnye Istochniki Pitaniya. M.: Izd-vo MEI, 1994. (in Russian).
25. Boyarinov G.I., Kurilin S.P., Talyuko V.V. Dinamicheskie Protsessy pri Zapuske Asinkhronnogo Dvigatelya ot Generatora Soizmerimoy Moshchnosti. Izvestiya Vysshikh Ucheb. Zavedeniy. Seriya «Elektromekhanika». 1991;10:66—67. (in Russian).
26. Makarichev Yu.A., Anufriev A.S. Kriterial'nyy Analiz Parametrov Generatorov Maloy Moshchnosti. Izvestiya Vysshikh Ucheb. Zavedeniy. Seriya «Elektromekhanika». 2018;61;2:42—46. (in Russian).
27. Mustafaev R.I., Gasanova L.G., Musaev M.M. Modelirovanie i Issledovanie Gidroagregatov Malykh GES s Chastotno-upravlyaemymi Sinkhronnymi Generatorami s Postoyannymi Magnitami. Izvestiya Vysshikh Ucheb. Zavedeniy i energeticheskikh Ob′edineniy SNG. Seriya «Energetika». 2016;59;2:106—121. (in Russian).
28. Volkovoy M.S., Khizhnyakov Yu.N., Yuzhakov A.A. Staticheskaya Ustoychivost' v Sisteme Maloy Energetiki. Elektrotekhnika. 2012;11:2—5. (in Russian).
29. Dergachev P.A., Kurbatov P.A., Molokanov O.N. Magnitnyy Mul'tiplikator s Reguliruemym Peredatochnym Otnosheniem dlya Vetrovykh i Malykh Gidravlicheskikh Elektrostantsiy. Elektrotekhnika. 2013;4:33—38. (in Russian).
30. Mustafaev R.I., Gasanova L.G. Ispol'zovanie Reguliruemoy Asinkhronnoy Mashiny Dvoynogo Pitaniya v Sinkhronnom Rezhime. Elektrichestvo. 2017;10:60—68. (in Russian).
31. Mustafaev R.I., Gasanova L.G., Musaev M.M. Primenenie Reguliruemykh Elektricheskikh Mashin v Gidroagregatakh Malykh GES, Rabotayushchikh na Energosistemu. Elektrotekhnika. 2018;5:38—44. (in Russian).
--
For citation: Kurilin S.P., Denisov V.N. Specific Features of Embodiment and Designing of Synchronous Hydrogenerators for Micro Hydroelectric Power Plants. Bulletin of MPEI. 2019;4:78—84. (in Russian). DOI: 10.24160/1993-6982-2019-4-78-84.
Опубликован
2018-08-29
Раздел
Электромеханика и электрические аппараты (05.09.01)