alternativeАльтернативная энергетика и экология (ISJAEE)Alternative Energy and Ecology (ISJAEE)1608-8298Международный издательский дом научной периодики "Спейс10.15518/isjaee.2016.13-14.031-037alternative-767Research ArticleВОЗОБНОВЛЯЕМАЯ ЭНЕРГЕТИКАRENEWABLE ENERGYВИБРАЦИОННЫЙ ГЕНЕРАТОР ЭНЕРГИИ ДЛЯ СИСТЕМЫ АВАРИЙНОГО ТОРМОЖЕНИЯ ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИTHE VIBRATION ENERGY GENERATOR FOR WIND TURBINE EMERGENCY BRAKING SYSTEMКоробатовД. В.KorobatovD. V.

канд. тех. наук, доцент кафедры «Электрические станции, сети и системы» Южно-Уральского гос. университета

Ph.D. (engineering), Associate Professor (docent) of “Electric Stations, Grids and Systems” Dept. of South Ural State University

КозловС. В.KozlovS. V.

аспирант кафедры «Электрические станции, сети и системы» Южно-Уральского гос. университета

postgraduate of “Electric Stations, Grids and Systems” of South Ural State University

soninpapa@mail.ruСироткинЕ. А.SirotkinE. A.

аспирант кафедры «Электрические станции, сети и системы» Южно-Уральского гос. университета

postgraduate of “Electric Stations, Grids and Systems” Dept. of South Ural State University

sirotkinea@susu.ruЮжно-Уральский государственный университет (НИУ) д. 76, пр. Ленина г. Челябинск, 454080, Россия тел./факс: +7(912)317-18-05РоссияSouth Ural State University 76 Lenin ave., Chelyabinsk, 454080, Russia ph./fax: +7(912)317-18-05Russian Federation201616082016013-143137Copyright © Международный издательский дом научной периодики "Спейс, 20162016Международный издательский дом научной периодики "СпейсМеждународный издательский дом научной периодики "Спейсhttps://www.isjaee.com/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://www.isjaee.com/jour/article/view/767

В статье обосновывается необхо димость обеспечения ветроэнергетических установок дополнительными источниками генерации электроэнергии для снабжения периферийных систем, в частности системы аварийного торможения. Рассмотрены существующие технические решения и выявлены их недостатки, на основе анализа ко торых предложено собственное решение поставленной задачи. Впервые применен способ генерации электроэнергии за счет использования вибраций, возникающих при работе ветроэнергоустановки. Техническое решение реализовано с помощью устройства, преобразующего виброперемещения ротора в электрическую энергию в режиме генератора (пассивный демпфер) и управляемых электрических сигналов в противодействующие (гасящие) вибрационные колебания в режиме двигателя (активный демпфер).

The paper validates the need of additional energy generation sources for powering peripheral systems, emergency braking systems of wind turbines in particu lar. We consider the existing technical solutions and reveales their disadvantages. On the base of the imperfection analysis we propose a new solution – the approach of electric energy generation using the vibrations generated during wind turbine operation. Technical solution is based on the device converting the vibro displacements of wind rotor into electric energy in generator mode (passive damper) and controlled electrical signals to counteraction damping vibration oscillations in motor mode (active damper).

ветроэнергетическая установкасистема аварийного торможениядублирующее энергообеспечениевибрации.w ind turbineemergency braking systemredundant power supplyvibrationsReferencesСоломин Е.В., Сироткин Е.А. Состояние развития мировой ветроиндустрии // Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» (ISJAEE). 2014. № 5 (145). С. 20–25.Solomin E.V., Sirotkin E.A. Sostoânie razvitiâ mirovoj vetroindustrii. International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology (ISJAEE), 2014, no. 5 (145), pp. 20–25 (in Russ.).ГОСТ Р 511991-2002. Установки ветроэнергетические. Общие технические требования.GOST R 511991-2002. Ustanovki vetroènergetičeskie. Obŝie tehničeskie trebovaniâ (in Russ.).Соломин Е.В., Сироткин Е.А. Состояние малой ветроэнергетике в мире // Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» (ISJAEE). 2014. № 5 (145). С. 26–31.Solomin E.V., Sirotkin E.A. Sostoânie maloj vetroènergetike v mire. International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology (ISJAEE), 2014, no. 5 (145), pp. 26–31 (in Russ.).Соломин Е.В. Перспективы использования малых ветроэнергетических установок в агропромышленном комплексе // Механизация и электрификация сельского хо зяйства. 2011. № 7. С. 12–15.Solomin E.V. Perspektivy ispol’zovaniâ malyh vetroènergetičeskih ustanovok v agropromyšlennom komplekse. Mehanizaciâ i èlektrifikaciâ sel’skogo hozâjstva, 2011, no. 7, pp. 12–15 (in Russ.).Сиро ткин Е.А., Аникин А.С., Козлов С.В. Регулирование частоты вращения ротора вертикально-осевой ветроэнергетической установки // Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и эко логия» (ISJAEE). 2014. № 05. С. 32–36.Sirotkin E.A., Anikin A.S., Kozlov S.V. Regulirovanie častoty vraŝeniâ rotora vertikal’no-osevoj vetro-ènergetičeskoj ustanovki. International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology (ISJAEE),2014, no. 05, pp. 32–36 (in Russ.).Соломин Е.В., Сироткин Е.А., Козлов С.В. Электромеханическая система аварийного торможения ветроэнергетической установки // Электротехнические системы и комплексы. 2016. № 1 (30). С. 19–23.Solomin E.V., Sirotkin E.A., Kozlov S.V. Èlektro mehaničeskaâ sistema avarijnogo tormoženiâ vetroènergetičeskoj ustanovki. Èlektrotehničeskie sistemy i kompleksy, 2016, no. 1 (30), pp. 19–23 (in Russ.).Пат. 155351 Российская Федерация, МПК F03D7/04 (2006.01). Адаптивное комбинированное устройство регулирования частоты вращения ротора ветроэнергетической установки / Соломин Е.В., Сироткин Е.А., Аникин А.С. // Бюл. 31.12.2014.Solomin E.V., Sirotkin E.A., Anikin A.S. Adaptivnoe kombinirovannoe ustrojstvo regulirovaniâ častoty vraŝeniâ rotora vetroènergetičeskoj ustanovki. Patent 155351 RF, MPK F03D7/04 (2006.01) // Bul. 31.12.2014 (in Russ.).Пат. 142083 Российская Федерация, МПК F03D 1/00 (2006.01). Устройство автоматического торможения ротора горизонтально-осевой ветроэнергетической установки / Соломин Е.В., Кирпичникова И.М., Сироткин Е.А. // Бюл. 26.12.2013.Solo min E.V., Kirpičn ikova I.M., Sirotkin E.A. Ustrojstvo avtomatičeskogo tormožen iâ rotora gorizontal’no-osevoj vetroènergetičeskoj ustanovki. Patent 142083 RF, MPK F03D 1/00 (2006.01) // Bul. 26.12.2013 (in Russ.).Со ломин Е.В. Методоло гия разработки и создания вер тикально-осевых ветроэнергетических установок: до кт. дисс. Министерство образования и науки Российской Федерации, Южно-Уральский государственный университет. Челябинск, 2011.Solomin E.V. Metodologiâ razrabotki i sozdaniâ vertikal’no-osevyh vetroènergetičeskih ustanovok: D.Sc. diss. Ministerstvo obrazovaniâ i nauki Rossijskoj Federacii, Ûžno-Ural’skij gosudarstvennyj universitet. Čelâbinsk, 2011 (in Russ.).Кирпичникова И.М., Мар тьянов А.С., Соломин Е.В. Моделирование генератора ветроэнергетической установки // Электротехника. 2013. № 10. С. 46–49.Kirpichnikova I.M., Martyanov A.S., Solomin E.V. Modelirovanie generatora vetroènergetičeskoj ustanovki. Èlektrotehnika, 2013, no. 10, pp. 46–49 (in Russ.).Voronin S.G., Kurnosov D.A., Korobatov D.V., Shaburov P.O., Kulmukhametova A.S. Electromagnetic and resistance torque on a synchronous motor shaft with permanent magnet excitation // Russian Electrical Engineering. 2014. Vol. 83. No 2. P. 61–63.Voronin S.G., Kurnosov D.A., Korobatov D.V., Shaburov P.O., Kulmukhametova A.S. Electromagnetic and re-sistance torque on a synchronous motor shaft with permanent magnet excitation. Russian Electrical Engineering, 2014, vol. 83, no 2, pp 61–63. (in Eng.).Соломин Е.В., Хо лстед Р.Л. Технические особенности и преимущества ветроэнергетических установок // Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» (ISJAEE). 2010. № 1. С. 36–41.Solo min E.V., Ho lsted R.L.Tehničeskie osobennosti i preimuŝestva vetroènergetičeskih ustanovok. International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology (ISJAEE), 2010, no. 1, pp. 36– 41 (in Russ.).Кирпичникова И.М., Соломин Е.В. Виброгасители мачт свер хмалых вертикально- осевых ветроэнергетических установок // Вестник Южно- Уральского государственного университета. Серия: Энергетика. 2010. № 14 (190). С. 78–81.Kirpichnikova I.M., Solomin E.V. Vibrogasiteli mačt sverh malyh vertikal’no- osevyh vetroènergetičeskih ustanovok. Vestnik Ûžno-Ural’skogo gosudarstvennogo universiteta. Seriâ: Ènergetika, 2010, no. 14 (190), pp. 78–81 (in Russ.).Пронин Н.В., Мар тьянов А.С., Соломин Е.В. Разработка математической модели ветроэнергетической установки мощностью 3 кВт производства ООО «ГРЦ-Вер тикаль» в пакете Matlab // Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и эко логия» (ISJAEE). 2011. № 5. С. 41–44.Pronin N.V., Martyanov A.S., Solomin E.V. Razrabotka matematičeskoj modeli vetroènergetičeskoj ustanovki moŝnost’û 3 kVt proizvodstva OOO « GRCVertikal’ » v pakete Matlab. International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology ISJAEE), 2011, no. 5, pp. 41–44 (in Russ.).Кирпичникова И.М., Соломин Е.В. Ветроэнергетическая установка с вертикальной осью вращения // Вестник Южно -Уральского государственного университета. Серия: Энергетика. 2008. № 26(126). С. 32–35.Kirpichnikova I.M., Solomin E.V. Vetroènergetičeskaâ ustanovka s vertikal’noj os’û vraŝeniâ. Vestnik Ûžno-Ural’skogo gosudarstvennogo universiteta. Seriâ: Ènergetika, 2008, no. 26 (126), pp. 32–35 (in Russ.).Kirpichnikova I.M., Martyanov A.S., Solomin E.V. Vertical axis wind turbines. New aspects // Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и э кология» (ISJAEE). 2013. № 1 –2 (118). С. 55–58.Kirpichnikova I.M., Martyanov A.S., Solomin E.V. Vertical axis wind turbines. New aspects. International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology (ISJAEE), 2013, no. 1–2 (118), pp. 55–58 (in Eng.).Мартьянов А.С., Соломин Е.В. Система освещения, основанная на ветроэнергетической установке // Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и эколо гия» (ISJAEE). 2010. № 1. С. 101–105.Martyanov A.S., Solomin E.V. Sistema osveŝeniâ, osnovannaâ na vetroènergetičeskoj ustanovke. International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology (ISJAEE), 2010, no. 1, pp. 101–105 (in Russ.).Соломин Е.В., Кирпичникова И.М., Мартьянов А.С. Итерационный подход в разработке и оптимизации вертикально-осевых ветроэнергетических установок // Электро техника. Электротехно логия. Энергетика. Сборник научных тру дов VII международной научной конференции молодых ученых. Новосибирский государственный технический университет; Межвузовский центр содействия научной и инновационной деятельности студентов и молодых ученых Новосибирской области. 2015. С. 92–95.Solo min E.V., Kirpičn ikova I.M., Martyanov A.S. Iteracionnyj podhod v razrabotke i optimizacii vertikal’no-osevyh vetroènergetičeskih ustanovok. Èlektrotehnika. Èlektrotehnologiâ. Ènergetika. Sbor-nik naučnyh trudov VII meždunarodnoj naučnoj konferencii molodyh učenyh. Novosibirskij gosudarst-vennyj tehničeskij universitet; Mežvuzovskij centr sodejstviâ naučnoj i innovacionnoj deâtel’nosti studentov i molodyh učenyh Novosibirskoj oblasti, 2015, pp. 92–95 (in Russ.).Мартьянов А.С., Соломин Е.В. Контроллер заряда ветроэнергетической установки // Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и эко логия» (ISJAEE). 2010. № 1. С. 106–109.Martyanov A.S., Solomin E.V. Kontroller zarâda vetroènergetičeskoj ustanovki. International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology (ISJAEE), 2010, no. 1, pp. 106–109 (in Russ.).Патент RF 157241 МПК F03D7/04 (2006.01). Гидродинамическая подвеска ротора вертикально- осевой ветроэнергетической установки / Соломин Е.В., Сиро ткин Е.А. и др. // Бюл. 31.12.2014.Solomin E.V., Sirotkin E.A. et al. Gidrodinamičeskaâ podveska rotora vertikal’no-osevoj vetroènergetičeskoj ustanovki. Patent RF 157241 MPK F03D7/04 (2006.01) // Bul. 31.12.2014.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.