Использование магнитных коробок передач в ветротурбинах
- Подробности
- Опубликовано 20.08.2015 20:55
Турбины должны быть надежными и способными выдержать динамические нагрузки. Но даже лучшие из них нуждается в обслуживании время от времени. Особенно опасны для ветротурбин сильные порывы ветра.
Неожиданный порыв может разогнать механическую коробку передач турбины до такой степени, что крутящий момент превысит конструктивные параметры и произойдет поломка. Для ремонта коробка передач должна быть отделена от гондолы, опущена с помощью крана, а затем отремонтирована на месте или на ближайшем заводе изготовителе. Это дорого и будет означать, что турбина будет простаивать в течение нескольких дней или даже недель.
Если бы был способ захвата энергии ветра турбиной без необходимости механической коробкой передач. Или с коробкой передач, где нет физической связи между зубчатыми передачами. Для этого можно использовать явление магнетизма, когда вращающий момент передается за счет взаимодействия магнитного потока, создаваемого на роторах.
Если крутящий момент на входе превышает максимальные уровни проектирования, то магнитные передачи просто будут проскальзывать, не будет выбитых зубьев или пожаров.
Исследование магнитных передач является одним из основных направлений развития ветроэнергетики. Одним из таких мест является Техасский университет электрических машин и силовой электроники. Профессор Хамид А. Толият возглавляет команду, работающую над различными типами магнитных передач.
Существуют три наиболее перспективных технологии магнитных передач:
• Осевая. Конструкция состоит из двух дисков, каждый из которых содержит пары полюса магнитов. Передаточное отношение является функцией числа пар полюсов и воздушного зазора. Такая технология является наиболее сложной и дорогостоящей.
• Радиальная. Эти магнитные передачи имеют конфигурацию, аналогичную синхронному двигателю. Типичная технология использует высокоскоростной внутренний ротор и низкоскоростной внешний ротор. Два ротора отделены друг от друга статором, который состоит из электрических стальных стержней. Статор проводит поток между постоянными магнитами на входном и выходном роторе.
• Роторные. В данной технологии происходит преобразования линейного движения во вращательное движение, и наоборот, по средствам использования приводного вала, содержащего магниты, ориентированные по спирали, как у винтовой резьбы. Оба ротора сделаны с ферромагнитными железными сердечниками, на которых чередуются магнитные полюса, расположенные в специальных пазах . Передаточное отношение зависит от числа полюсов. Чтобы повысить передаточное число, конструкторы уменьшили количество полюсов и сделали более узкими магниты.
Ученые постоянно изучают конструкции, стремясь к практическому изготовлению магнитных передач и повышению эффективности их работы. Исследователи считают, что радиальные конструкции магнитных редукторов имеют потенциал для работы в ветряных турбинах, более 1 МВт.
Рекомендуем: