Программа для расчета математической модели ветроэнергетической установки мощностью 5 кВт

Окно пользовательского интерфейса программы регистрации и обработки сигналов датчиков угловых и линейных перемещений комплекса

Для начала регистрирования сигналов необходимо нажать кнопку «Начать запись». Кнопка «Остановить запись» останавливает регистрацию сигналов и сохраняет их в оперативной памяти ЭВМ. Кнопка «Экспорт» экспортирует данные в MS Excel для удобного редактирования и просмотра. Реализованный модуль обработки сигналов позволяет умножать на коэффициент, суммировать коэффициент либо дифференцировать массив данных сигнала. После обработки исходный сигнал остается без изменений, но создается новый сигнал, порожденный от исходного. Реализо-

вана возможность просмотра графиков полученных или обработанных данных.

Рассмотренный программно-аппаратный комплекс может быть использован в виде учебно-научно -исследовательской установки при проведении лабораторных работ по курсу «Теория механизмов и машин», а также при выполнении научно-исследовательских работ магистрантов по направлению «Технологические машины и оборудование» и аспирантов по специальности «Машиноведение, системы приводов и детали машин».

A. A. Kazancev, S. P. Eresko Siberian State Aerospace University named after academician M. F. Reshetnev, Russia, Krasnoyarsk

А. S. Eresko, S. М. Shevcov Siberian Federal University, Russia, Krasnoyarsk

THE RESEARCH OF THE PLANAR LINKAGE OF SPECIAL SYSTEMS

A hardware-software system of studying of the plane lever mechanisms kinematics and dynamics is presented. The complex can synthesize the mechanisms of the 4 groups of Assyrians. These sensors are removed by angular and linear movement with the subsequent transfer and processing by computer.

© Казанцев А. А., Ереско С. П., Ереско А. С., Шевцов С. М., 2010

УДК 620.9

И. И. Кравченко, Д. В. Вавилов Сибирский федеральный университет, Россия, Красноярск

ПРОГРАММА ДЛЯ РАСЧЕТА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИ МОЩНОСТЬЮ 5 КВТ

Описана программа для расчета математической модели ветроэнергетической установки.

Поскольку программа предназначена для численного исследования работы различных предполагаемых вариантов ВЭУ, то в модель ВЭУ включены элементы, которые могут не войти в состав реальной установки.

Для более гибкого использования программа имеет блочную структуру. Каждый блок моделирует отдельную подсистему ВЭУ, описываемую своей математической моделью (рис. 1).

Для расчетной проверки конструктивных решений, разработки и апробации возможных алгоритмов управления работой ветроэнергетической установки (ВЭУ) была разработана математическая модель ВЭУ и реализующая ее программа для электронно-вычислительной машины. Программа может быть использована для исследования нестационарных режимов вращения [1; 2].

Механизмы специальных систем

Рис. 1. Структурная схема ВЭУ

Рис. 2. Кинематическая схема привода лопасти ветроколеса

Вращение двухлопастного ветроколеса происходит под действием аэродинамических моментов, тормозящего момента трения, пропорционального угловой скорости, и момента нагрузки со стороны электрогенератора.

Программа проводит расчет аэродинамических сил и моментов, действующих на каждую лопасть ветроколеса по отдельности и на все ветроколесо в целом. Аэродинамические силы и моменты вычисляются в зависимости от скорости ветра, имеющей систематическую и случайную составляющие, скорости вращения и угла поворота ветроколеса [2]. При определении аэродинамических сил, действующих на каждую лопасть, учитываются возмущения набегающего на нее потока, вносимые другими лопастями в виде поправок к скорости набегающего потока - индуктивных скоростей.

Механизм изменения угла установки лопасти включает в себя общий для всех лопастей эксцентрик с регулируемым смещением относительно оси ветро-колеса, вилку, качающуюся под действием эксцентрика вокруг оси, закрепленной на штанге ветроколеса, и тягу, передающую качание от вилки к лопасти [3]. Величина смещения эксцентрика с оси ветроколе-

са задается в зависимости от скорости ветра. Направление смещения эксцентрика перпендикулярно направлению ветра (рис. 2).

Таким образом, угол установки каждой лопасти зависит от скорости ветра и ориентации штанги, несущей лопасть, относительно направления ветра.

На одном валу с ветроколесом закреплен ротор электрогенератора. Генератор является многополюсной, синхронной электрической машиной со смешанным возбуждением. Магнитный поток в воздушном зазоре генератора создается постоянными магнитами и обмоткой подвозбуждения, расположенными на статоре генератора. Для регулирования выходного напряжения генератор снабжен регулятором напряжения, управляющим током обмотки подвозбу-ждения.

Для предотвращения раскрутки ветроколеса более заданных пределов, например при отказе системы управления балластной нагрузкой, в конструкции ВЭУ предусмотрена система аэродинамического ограничения скорости вращения. Она состоит из аэродинамических поверхностей, разворачиваемых поперек потока в случае превышения заданной скорости вращения. Разворот аэродинамических щитков происходит при перемещении грузов-маятников

под действием центробежной силы и возвратной пружины.

Библиографические ссылки

1. Фатеев Е. М. Ветродвигатели и ветроустанов-ки. М. : Сельхозгиз, 2001.

2. Оборудование нетрадиционной и малой энергетики : справочник-каталог / АО «ВИЭН». М., 2000.

3. Reeves K. The design and Implementation of a 6kW wind turbine simulator / University of Cape Town. Cape Town, South Africa. 2004.

1.1. Kravchenko, D. V. Vavilov Siberian Federal University, Russia, Krasnoyarsk

PROGRAMME FOR CALCULATING MATHEMATICAL MODEL OF WIND POWER PLANT OF 5 KW CAPACITY

The programme to calculate mathematical model of a wind power plant is described.

© Кравченко И. И., Вавилов Д. В., 2010

УДК 629-01

А. В. Лукьянов, Н. Ю. Лебедева, Д. А. Лукьянов Иркутский государственный университет путей сообщения, Россия, Иркутск

ДИНАМИКА ПНЕВМАТИЧЕСКОЙ ВИБРОЗАЩИТНОЙ СИСТЕМЫ ОБЪЕКТОВ НА ПОДВИЖНОМ ОСНОВАНИИ

Рассмотрены преимущества пневматических виброзащитных систем. Предложена математическая модель пневматической системы виброзащитных объектов на подвижном основании. Даны рекомендации по повышению их эффективности.

Одним из наиболее перспективных типов виброзащитных систем, позволяющих одновременно эффективно работать при переменных статических, вибрационных и ударных нагрузках, являются пневматические системы стабилизации и виброударозащиты. Авторами рассмотрен вариант такой системы, построенный на основе двухкамерных пневмоэлемен-тов рукавного типа. Для объектов, движущихся с большими линейными ускорениями, система стабилизации и виброударозащиты должна содержать подсистемы стабилизации (активного типа) и вибро-ударозащиты (активного, полуактивного или пассивного типа). Предлагаемый вариант подсистемы виб-роударозащиты состоит из нескольких (4-8) пневмо-элементов с нелинейными упругодиссипативными характеристиками.

Использование возможности управления параметрами пневматических виброизоляторов существенно расширяет диапазон их эффективной работы. Простейшим способом регулирования этих параметров является подключение через дроссель переменного сечения к основному деформируемому объему пнев-моэлемента дополнительного объема. При подборе площади проходного сечения дросселя можно добиться наибольшего демпфирования свободных и резонансных колебаний в зарезонансной зоне. При изменении собственной частоты системы с нелинейными характеристиками жесткости в случае движения

основания с линейным ускорением оптимальное сечение дросселя, обеспечивающее наибольшее рассеяние энергии, изменяется.

Разработана математическая модель пневматической системы виброударозащиты объектов на подвижном основании. Проведен расчет динамических характеристик системы в широком спектре статических, вибрационных и ударных нагрузок. Получены аналитические зависимости для рационального монтажа системы виброзащиты. С использованием метода гармонической линеаризации создана методика расчета динамических характеристик системы на основе двухкамерных пневоэлементов рукавного типа с дроссельным регулированием перетекания воздуха между основным и дополнительным объемами пнев-моэлементов. Аналитически определена зависимость оптимального сечения дросселя в зависимости от изменения статической нагрузки на пневмоэлементы при движении основания с линейным ускорением. На основе численных методов разработана программа расчета динамических характеристик системы вибро-ударозащиты. Проведено численное моделирование динамики пневматической системы подвески объектов при одновременном воздействии всех видов нагрузок. Предложены методы подавления свободных колебаний системы за счет релейного управления дросселем. Даны рекомендации по повышению эффективности системы виброударозащиты.