ANALYSIS OF EXISTING WIND TURBINES

Authors

S.D. Umetaliev Kyrgyz State Technical University named after I. Razzakov, Bishkek, Kyrgyz Republic; Institute of Machine Science and Automation of the National Academy of Sciences of the Kyrgyz Republic

Keywords:

wind energy installation, wind turbine rotor, electric generator, tip-speed ratio, frequency stabilization, power converter, vertical axis, magnetic unloading, magnetic bearing

Abstract

An engineering and analytical review of existing and prospective wind power installations is presented. The material is organized by type of rotation axis, aerodynamic operating principle of the rotor, type of electric generator, power conversion topology, method of frequency stabilization, and installation conditions. It is shown that the design of a wind power installation should not be selected solely by rotor diameter or rated power, but should take into account the wind regime at the site, mechanical losses, and requirements for control, maintenance, and electrical matching with the load. The paper refines calculation relationships for power, tip-speed ratio, rotational speed, torque, and preliminary blade geometry. For vertical-axis installations, magnetic unloading is considered separately as a way to reduce the axial load on the supports, starting torque, and the mechanical component of noise.

References

1. Уметалиев С. Д. Ветроэнергетические установки юрточного типа с вертикальной осью вращения // Известия. - 2025.

2. Уметалиев С. Д. Особенности работы ВЭУ // Известия. - 2023.

3. Безруких П. П. Ветроэнергетика: справочно-методическое издание / под общ. ред. П. П. Безруких. - М.: Интехэнерго-Издат; Теплоэнергетик, 2014. - 304 с.

4. Степанов В. С., Старикова Н. В. Ветроэнергетика: учебное пособие. - Иркутск: ИРНИТУ, 2018. - 142 с.

5. Янсон Р. А. Ветроустановки: учебное пособие / под ред. М. И. Осипова. - М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2007. - 36 с.

6. Каргиев В. М., Мартиросов С. Н., Муругов В. П., Пинов А. Б., Сокольский А. К., Харитонов В. П. Ветроэнергетика. Руководство по применению ветроустановок малой и средней мощности. - М.: Интерсоларцентр, 2001.

7. Фатеев Е. М. Ветродвигатели и ветроустановки. - М.: ОГИЗ-Сельхозгиз, 1948.

8. ГОСТ Р 51237-98. Нетрадиционная энергетика. Ветроэнергетика. Термины и определения. - М.: Госстандарт России, 1999.

9. ГОСТ Р 55589-2013. Международный электротехнический словарь. Часть 415. Установки ветроэнергетические. Системы генерирования электроэнергии. - М.: Стандартинформ, 2014.

10. ГОСТ Р 54418.1-2023 (МЭК 61400-1:2019). Ветроэнергетика. Установки ветроэнергетические. Часть 1. Технические требования. - М.: Российский институт стандартизации, 2024.

11. Скороходов В. И., Шкандюк Д. О., Киселев Г. Ю., Жиленко Д. М. Использование магнитных подвесов в ветроэнергетических установках // Молодой ученый. - 2016. - № 28.2 (132.2). - С. 79-81.

12. Де Рензо Д. Ветроэнергетика / пер. с англ. - М.: Энергоатомиздат, 1982.

13. Елистратов В. В., Кузнецов М. В., Лыков С. Е. Ветроэнергоустановки. Автономные ветроустановки и комплексы: учебное пособие. - СПб.: Изд-во Политехнического университета, 2008. - 100 с.

14. Марьяндышев П. А., Кангаш А. И., Любов В. К. Ветроэнергетические установки и перспективы их использования в Арктической зоне РФ: учебное пособие. - Архангельск: САФУ, 2018. - 67 с.

15. Шерьязов С. К., Шелубаев М. В. Ветроэлектрические установки в системе электроснабжения сельскохозяйственных потребителей: монография. - Челябинск: Южно-Уральский ГАУ, 2018. - 184 с.

16. Бабина Л. В. Анализ ветроустановок для электростанций малой мощности // Научный журнал КубГАУ. - 2012. - № 78(04). - С. 27-36.

17. Жарков В. Я. Малая ветроэнергетика: проблемы и пути решения // Вестник аграрной науки Дона. - 2013. - № 3(23). - С. 45-52.

18. Соломин Е. В. Основы методологии разработки вертикально-осевых ветроэнергетических установок // Альтернативная энергетика и экология. - 2011. - № 1(93). - С. 18-28.

19. Соломин Е. В. Сравнительные характеристики вертикально-осевых ветроэнергетических установок // Альтернативная энергетика и экология. - 2010. - № 1. - С. 48-53.

20. Соломин Е. В., Холстед Р. Л. Технические особенности и преимущества ветроэнергетических установок // Альтернативная энергетика и экология. - 2010. - № 1. - С. 36-41.

21. Кирпичникова И. М., Мартьянов А. С., Соломин Е. В. Преобразование энергии в ветроэнергетических установках // Альтернативная энергетика и экология. - 2010. - № 1. - С. 93-97.

22. Киндряшев А. Н., Соломин Е. В. Методы торможения и регулирования частоты ветроэнергетических установок // Альтернативная энергетика и экология. - 2011. - № 5. - С. 38-40.

23. Грахов Ю. В., Матвеенко О. В., Соломин Е. В. Инженерный метод и математическое моделирование в проектировании ветроэнергетических установок // Вестник ЮУрГУ. Серия «Математика. Механика. Физика». - 2010. - № 9(185), вып. 2. - С. 45-52.

24. Котов А. А., Неустроев Н. И. Применение генератора двойного питания для ветроэнергетических установок малой, средней и большой мощности // Вестник ЮУрГУ. Серия «Энергетика». - 2017. - Т. 17, № 4. - С. 80-89.

25. Бубенчиков А. А., Артамонова Е. Ю., Дайчман Р. А., Файфер Л. А., Катеров Ф. В., Бубенчикова Т. В. Проблемы применения ветроэнергетических установок в регионах с малой ветровой нагрузкой // Международный научно-исследовательский журнал. - 2015. - № 5-2(36). - С. 39-43.