CONVERTIZOR ELECTROGAZODINAMIC DE ENERGIE EOLIANA - OPTIMIZAREA PUTERII DEBITATE DE CONVERTIZORUL ELECTROGAZODINAMIC

Convertizor electrogazodinamic de energie eoliana - Optimizarea puterii debitate de convertizorul electrogazodinamic

Fig. 6.1. Schema generatorului EGD:

emitor de particule coloidale încarcate; 2-colectorul de sarcini electrice; 3-sursa de înalta tensiune; 4-sistem de reglare; 5-consuma-tor de energie electrica.

Fig. 6.2 Prezentarea grafica a relatiei (6.5)

Dat fiind faptul, ca in spatiul interelectrodic intensitatea câmpului electric este negativa, atunci fluxul de sarcini pozitive va fi frânat si, prin urmare, miscarea acestora se va face sub actiunea fortelor vântului, ceea ce explica esenta fizica a conversiei EGD a energiei eoliene.

Daca corona este negativa , atunci, cum s-a mentionat si mai sus,I<0,insasi graficul E(x) prezinta imaginea in oglinda a partii de jos a fig.6.2.

Vom stabili puterea generatorului EGD, exprimând intensitatea câmpului electric la emiter Ee. Pentru aceasta din (6.5) considerând >0, obtinem

(6.7)

,   (6.8)

in care u=->0.

Din (6.7) , pentru intensitatea curentului I, tensiunea U, rezistenta R=U/I si puterea W=IU a generatorului EGD, obtinem:

(6.9)

in care s-a notat:

;

(6.10)

observând ca .

Stabilind din formula (6.8) pentru R marimea si substituind-o in celelalte formule, vom exprima parametrii caracteristici ai procesului prin rezistenta R, in particular, puterea:

(6.11)

Din (6.11) se observa ca si , adica functia W(R) are un maximum, care se determina din conditia dW/dR=0:

, (6.12)

iar in corespundere cu (6.10), maximul puterii generatorului se va stabili pentru m=0, adica pentru Ec=0.

Graficul E(x) optimal este prezentat in fig. 6.2 cu linie intermitenta. In procesul de variatie a regimului de lucru al generatorului, dreapta E(x) se roteste in jurul punctului M, in caz general odata cu deplasarea ei pe verticala .

In pozitia (E=const.), m=1 si I=0 , W=0. pe masura scaderii m pana la 0, puterea creste pana la valoarea D, apoi descreste iar , aratând ca I creste. Atunci când punctul K' trece in domeniul valorilor pozitive [E(x)>0], regimul de functionare al generatorului EGD este mixt: in domeniul E(x)>0-regim de pompa, iar in domeniul E(x)<0-regim de generator. Prin aceasta se explica solutia optimala a regimului de generare pentru e=0 (punctul K se situeaza la intersectia axelor OX si x=L.

Curba W(R) are un punct de inflexiunii pentru R=2C , dupa care începe caderea asimptotica a puterii generatorului EGD. In fig. 6.3 este prezentat graficul dependentei W(R) pentru datele numerice corespunzatoare indicate in figura.

Fig.6.3. Dependenta puterii si a tensiunii a generatorului EGD de rezistenta R a consumatorului de energie electrica pentru:

F/m ; m/s ; ; V/m ; L=1m.

In aceeasi figura este trasata dependenta diferentei de potentiale u(R) , obtinute prin substituirea ecuatiei (6.10) in (6.8):

  (6.13)

Aceasta relatie monoton crescatoare tinde asimptotic catre valoarea

(6.14)

Prin urmare, au fost determinate caracteristicile principale ale generatorului EGD de conversie a energiei eoliene. S-au stabilit existenta regimului optimal de functionare a generatorului EGD si criteriile numerice ale acestui regim sub forma egalitatilor (6.12).

In baza acestui calcul poate fi realizata proiectarea si realizarea modelului de functionare a generatorului EGD de energie eoliana.