Будь ласка, використовуйте цей ідентифікатор, щоб цитувати або посилатися на цей матеріал:
http://elartu.tntu.edu.ua/handle/lib/50423| Назва: | Проектування вертикально-осьової вітротурбіни |
| Інші назви: | Design of a vertical-axis wind turbine |
| Автори: | Яковчук, Андрій Миколайович Yakovchuk, Andrii |
| Бібліографічний опис: | Яковчук А. М. Проектування вертикально-осьової вітротурбіни : робота на здобуття кваліфікаційного ступеня магістра : спец. 141 - електроенергетика, електротехніка та електромеханіка / наук. кер. С. М. Бабюк. Тернопіль : Тернопільський національний технічний університет імені Івана Пулюя, 2025. 85 с. |
| Дата публікації: | тра-2025 |
| Дата внесення: | 17-гру-2025 |
| Видавництво: | Тернопільський національний технічний університет імені Івана Пулюя |
| Країна (код): | UA |
| Місце видання, проведення: | Тернопільський національний технічний університет імені Івана Пулюя |
| Науковий керівник: | Бабюк, Сергій Миколайович Babiuk, Serhii |
| УДК: | 621.3 |
| Теми: | 141 електроенергетика, електротехніка та електромеханіка енергія вітру вітротурбіна савоніуса електроживлення wind energy Savonius wind turbine power supply |
| Кількість сторінок: | 85 |
| Короткий огляд (реферат): | У роботі, на основі проведеного аналізу конструкцій відомих вертикально-осьових вітрогенераторів, запропоновано удосконалити проектовану конструкцію. Наведено основні параметри вітротурбіни та встановлено їх значення, при яких ефективність перетворення енергії вітру є найвищою. Проведено розрахунок конструкції ротора вітрогенератора призначеного для живлення вітро-водонасосної установки для забезпечення 100 людей водою. Отримано залежності частоти обертання турбіни, крутного моменту, вихідної потужності, коефіцієнта потужності, коефіцієнта крутного моменту від швидкості вітру для проектованої вітротурбіни. Побудовано залежність необхідної площі вітрогенератора від швидкості вітру для отримання потужності, необхідної для живлення навантаження (водяний насосу, потужністю 18,8 Вт). Based on the analysis of the designs of well-known vertical-axis wind turbines, the paper proposes improvements to the proposed design. The main parameters of the wind turbine are given and their values are established at which the efficiency of wind energy conversion is highest. The design of the wind turbine rotor intended to power a wind-water pumping unit to provide water for 100 people is calculated. The dependencies of the turbine rotation speed, torque, output power, power coefficient, and torque coefficient on wind speed for the designed wind turbine are obtained. The dependence of the required area of the wind generator on the wind speed to obtain the power necessary to power the load (water pump with a power of 18.8 W) was constructed. |
| Опис: | Проведено аналіз відомих конструкцій вертикально-осьових установок. Встановлено, що вони мають рід переваг перед горизонтально-осьовими. Вертикально-осьові вітроустановки ефективні в умовах нестабільних і турбулентних потоків вітру. Вертикально-осьові турбіни створюють менше шуму, мають нижчу швидкість обертання лопатей та менш небезпечні для птахів і кажанів. На основі проведеного аналізу конструкцій відомих вертикально-осьових вітрогенераторів, запропоновано удосконалити проектовану конструкцію. Наведено основні параметри вітротурбіни та встановлено їх значення, при яких ефективність перетворення енергії вітру є найвищою. Проведено розрахунок конструкції ротора вітрогенератора призначеного для живлення вітро-водонасосної установки для забезпечення 100 людей водою. Визначено необхідну площу вітротурбіни та геометричні розміри усіх його елементів конструкції. Поведено розрахунок сили та моменту, які діють на вал вітротурбіни, що дало можливість визначити діаметр валу, при якому вітрогенератор буде здатний працювати при швидкостях вітрів 15 м/с. |
| Зміст: | ВСТУП 1 АНАЛІТИЧНИЙ РОЗДІЛ 10 1.1 Історія вітроенергетики 10 1.2 Енергія вітру 10 1.3 Швидкість вітру 11 1.4 Аналіз конструкцій вертикально-осьових вітротурбін 13 1.5 Процес проєктування вітроустановок 14 1.6 Висновки до розділу 16 2 РОЗРАХУНКОВО-ДОСЛІДНИЦЬКИЙ РОЗДІЛ 18 2.1 Теорія вітроенергетичних установок 18 2.1.1 Підйомна сила і сила опору 19 2.1.2 Потужність вітру 20 2.1.3 Енергія вітру 20 2.1.4 Характеристики лопатей 22 2.2 Класифікації конструкцій вітрогенераторів 24 2.2.1 Горизонтально-осьові вітрогенератори 24 2.2.2 Вітрогенератори з вертикальною віссю 26 2.3 Вітрогенератор з вертикальною віссю Савоніуса 29 2.4 Удосконалення конструкції ротора Савоніуса 31 2.4.1 Модернізація турбіни 31 2.4.2 Оптимальні параметри вітрогенератора 32 2.5 Висновки до розділу 35 3 ПРОЕКТНО-КОНСТРУКТОРСЬКИЙ РОЗДІЛ 36 3.1 Особливості проектування 36 3.2 Вимоги до конструкції 36 3.3 Конструкція вітротурбіни 37 3.3.1 Конструкція ротора 37 3.3.2 Розрахунок валу 41 3.3.3 Розрахунок підшипників 44 3.3.4 Конструкція рами вежі 45 3.4 Випробування продуктивності 50 3.4.1 Засоби вимірювання для випробування 50 3.4.2 Методика випробуваня 52 3.4.3 Отримані дані 52 3.4.4 Результати розрахунків 54 3.5 Результати вимірювань та розрахунків 62 3.6 Висновки до розділу 65 4 ОХОРОНА ПРАЦІ ТА БЕЗПЕКА В НАДЗВИЧАЙНИХ СИТУАЦІЯХ 67 4.1 Допомога при ураженні електричним струмом в електроустановках напругою до 1000 В 67 4.2 Теоретичні основи безпеки життєдіяльності 71 4.3 Пожежі та вибухи 72 ЗАГАЛЬНІ ВИСНОВКИ 74 ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ 75 |
| URI (Уніфікований ідентифікатор ресурсу): | http://elartu.tntu.edu.ua/handle/lib/50423 |
| Власник авторського права: | © Яковчук А.М., 2025 |
| Перелік літератури: | 1. Білевич В.Р. Вплив кількості лопатей на енергоефективність вітротурбіни // В.Р. Білевич; А.М.Яковчук; В.П.Коваль / Фундаментальні та прикладні проблеми сучасних технологій: Матеріали Міжнародної науково-технічної конференції ''Фундаментальні та прикладні проблеми сучасних технологій'', присвячена 180-річчю з дня народження Івана Пулюя та 65-річчю з дня заснування Тернопільського національного технічного університету імені Івана Пулюя, 28-29 травня 2025 року – Тернопіль. ТНТУ ім.І.Пулюя, 2025. – С. 11-12. 2. Коваль В.П. Методичні вказівки до виконання кваліфікаційної роботи магістра для здобувачів другого рівня вищої освіти за ОПП Електроенергетика, електротехніка та електромеханіка/ В.П. Коваль, М.Г. Тарасенко, О.А. Буняк, Л.Т. Мовчан – Тернопіль: ТНТУ, 2024. – 51 с. 3. Sharpe, D., Burton, T., Jenkins, N., & Bossanyi, E. (2013). Wind energy handbook (Vol. 355). Wiley. 4. Рудик А.І. Енергоефективність двороторної вітроенергетичної установки // А.І.Рудик, В.П.Коваль /Актуальні задачі сучасних технологій : зб. тез доповідей ХІ міжнар. наук.-практ. конф. Молодих учених та студентів, (Тернопіль, 7–8 груд. 2022.) / М-во освіти і науки України, Терн. націон.техн. ун-т ім. І. Пулюя [та ін.]. – Тернопіль: ФОП Паляниця В. А., 2022. – С. 70. 5. Енергоощадна інтелектуальна система керування механічною системою / Богдан Оробчук, Іван Сисак, Ярослав Осадца, Вадим Коваль, Сергій Бабюк // МММТЕС, 22-23 листопада 2022 року. — Т. : ФОП Паляниця В. А., 2022. — С. 128–130. 6. Hansen, M. (2015). Aerodynamics of wind turbines. Routledge. 7. Phelps, C., & Singleton, J. (2011). Wind turbine blade design. Cornell University, M. Eng. Report. 8. Робота фотоелектричної станції на основі гібридного інвертора з різною ємністю системи накопичення електроенергії. Коваль, В., Оробчук, Б., Буняк, О., Гетманюк, В. Вісник Хмельницького національного університету. Серія: технічні науки. 343(6(1), (2024). С. 208-214. 9. Коваль В.П. Вплив ємності акумулятора на ефективність роботи фотоелектричної станції//В.П.Коваль / Інноваційні технології в світлотехніці та електроенергетиці : матеріали Міжнар. наук.-практ. конф., Харків, 16–17 трав. 2024 р. / Нац. акад. наук вищ. освіти України, Харків. нац. ун-т міськ. госп-ва ім. О. М. Бекетова, Нац. наук. центр «Ін-т метрології» [та ін.]. – Харків : ХНУМГ ім. О. М. Бекетова, 2024. – С. 75-77. 10. Коваль В.П. Фотоелектрична станція для забезпечення власних потреб // В.П. Коваль, Д.Ф.Паловці, Abul Kalam Azad / Світлотехніка й електроенергетика: історія, проблеми, перспективи: матеріали VIІ Міжнародної науково-технічної конференції, (Тернопіль, 29-31 травня 2024) / М-во освіти і науки України, Терн. націон. техн. ун-т ім. І. Пулюя [та ін.]. – Тернопіль: ФОП Паляниця В. А., 2024. 11. Стельмах С.С. Енергоефективність гідроакумулюючих установок малої потужності // С.С.Стельмах, В.П.Коваль /Актуальні задачі сучасних технологій : зб. тез доповідей ХІ міжнар. наук.-практ. конф. Молодих учених та студентів, (Тернопіль, 7–8 груд. 2022.) / М-во освіти і науки України, Терн. націон.техн. ун-т ім. І. Пулюя [та ін.]. – Тернопіль: ФОП Паляниця В. А., 2022. – С. 71. 12. Керея Ю.Б. Роль системи накопичення енергії у електроенергетичній системі //Ю.Б.Керея, В.П.Коваль /Актуальні задачі сучасних технологій : зб. тез доповідей ХІ міжнар. наук.-практ. конф. Молодих учених та студентів, (Тернопіль, 7–8 груд. 2022.) / М-во освіти і науки України, Терн. націон.техн. ун-т ім. І. Пулюя [та ін.]. – Тернопіль: ФОП Паляниця В. А., 2022. – С. 68. 13. Білоус П.В. Енергоефективність генерування тепла та електроенергії на міні-тес //П.В. Білоус, В.П.Коваль /Актуальні задачі сучасних технологій : зб. тез доповідей ХІ міжнар. наук.-практ. конф. Молодих учених та студентів, (Тернопіль, 7–8 груд. 2022.) / М-во освіти і науки України, Терн. націон.техн. ун-т ім. І. Пулюя [та ін.]. – Тернопіль: ФОП Паляниця В. А., 2022. – 105-106 с. 14. Orobchuk B. Development and research of Wi-Fi network for receiving and transmitting telemechanical information in the training laboratory / Bogdan Orobchuk, Vadym Koval // Scientific Journal of TNTU. — Tern. : TNTU, 2020. — Vol 99. — No 3. — P. 124–132. 15. Creation and substantiation of the matrix for model series of tubular propeller turbines for small hydropower plants / Myroslav Zin, Vadym Koval, Mykola Tarasenko, Ivan Sysak // Scientific Journal of TNTU. — Tern. : TNTU, 2023. — Vol 109. — No 1. — P. 24–31. 16. Manwell, J. F., McGowan, J. G., & Rogers, A. L. (2010). Wind energy explained: theory, design and application. John Wiley & Sons. 17. Mganilva, Z. M. (2002). Development of a Savonius wind turbine water pumping system. In International Conference On Water 4th-6th December (pp. 1-10). 18. Ushiyama, I., & Nagai, H. Optimum design configurations and performance of Savonius rotors. Wind Engineering, 59-75. 19. Modi, V. J., & Fernando, M. S. U. K.. On the performance of the Savonius wind turbine. 20. Akwa, J. V., Vielmo, H. A., & Petry, A. P. (2012). A review on the performance of Savonius wind turbines. Renewable and sustainable energy reviews, 16(5), 3054-3064. 21. Коваль В. П. Підвищення ефективності використання вітрового потоку у вітрових енергоустановках / В. П. Коваль // Матеріали Міжнародної науково-технічної конференції „Фундаментальні та прикладні проблеми сучасних технологій“ до 60-річчя з дня заснування Тернопільського національного технічного університету імені Івана Пулюя та 175-річчя з дня народження Івана Пулюя, 14-15 травня 2020 року. — Т. : ТНТУ, 2020. — С. 204. 22. Жидецький В.Ц. Основи охорони праці. Підручник/ В.Ц.Жидецький, В.С Джигирей, О.В.Мельников. – Вид. 5-те, доповнене. – Львів: Афіша, 2000. – 350 с. 23. Стручок В.С. Безпека в надзвичайних ситуаціях. Методичний посібник для здобувачів освітнього ступеня «магістр» всіх спеціальностей денної та заочної (дистанційної) форм навчання / В.С.Стручок. — Тернопіль: ФОП Паляниця В. А., 2022. — 156 с. |
| Тип вмісту: | Master Thesis |
| Розташовується у зібраннях: | 141 — електроенергетика, електротехніка та електромеханіка |
Файли цього матеріалу:
| Файл | Опис | Розмір | Формат | |
|---|---|---|---|---|
| Кваліфікаційна робота_Яковчук А.М..pdf | Кваліфікаційна робота магістра_Яковчук А.М. | 1,97 MB | Adobe PDF | Переглянути/відкрити |
Усі матеріали в архіві електронних ресурсів захищені авторським правом, всі права збережені.
Інструменти адміністратора