Μελέτη των επιπτώσεων της αύξησης της ονομαστικής ισχύος τοπικά κατασκευασμένων μικρών ανεμογεννητριών με χρήση διαφόρων μεθόδων βελτιστοποίησης

Μαρκόπουλος, Πέτρος; Markopoulos, Petros

dc.contributor.author	Μαρκόπουλος, Πέτρος	el
dc.contributor.author	Markopoulos, Petros	en
dc.date.accessioned	2016-03-23T09:06:29Z
dc.date.available	2016-03-23T09:06:29Z
dc.date.issued	2016-03-23
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/42235
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.11661
dc.rights	Default License
dc.subject	Μικρές ανεμογεννήτριες	el
dc.subject	Μόνιμοι μαγνήτες	el
dc.subject	Βελτιστοποίηση απόδοσης κόστους-μάζας	el
dc.title	Μελέτη των επιπτώσεων της αύξησης της ονομαστικής ισχύος τοπικά κατασκευασμένων μικρών ανεμογεννητριών με χρήση διαφόρων μεθόδων βελτιστοποίησης	el
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Hλεκτρική ισχύς	el
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2015-09-11
heal.abstract	Σε αυτή την εργασία μελετώνται τοπικά κατασκευασμένες γεννήτριες αξονικής ροής ως μέρη μικρών ανεμογεννητριών σε αυτόνομα συστήματα. Η απόπειρα αύξησης της ισχύος των γεννητριών αυτών φέρει σημαντικές προκλήσεις που κυρίαρχα σχετίζονται με τη βέλτιστη διαστασιολόγησή τους αλλά και την αύξηση της μάζας και όγκου που συνεπάγεται η αυξημένη ισχύς. για το λόγο αυτό διερευνώνται τα περιθώρια βελτίωσης των χρησιμοποιούμενων αλγορίθμων βελτιστοποίησης αλλά και οι συνέπειες της αύξησης της ισχύος και τρόποι αντιμε΄τωπισής τους. Στην αρχή της εργασίας γίνεται μια εισαγωγή στις έννοιες της τεχνολογίας ανοιχτού κώδικα και της ενδιάμεσης τεχνολογίας και στο ρόλο που μπορούν να έχουν οι μικρές ανεμογεννήτριες στην κάλυψη των αναγκών σε ενέργεια με σεβασμό στο περιβάλλον και τις τοπικές κοινότητες. Στη συνέχεια αναλύονται βασικές έννοιες αεροδυναμικής και η λειτουργία των μηχανών αξονικής ροής μονίμων μαγνητών. Πραγματοποιείται σύγκριση δύο διαφορετικών μεθόδων βελτιστοποίησης αφού πρώτα στην αντικειμενική συνάρτηση και των δύο προστεθεί ως κριτήριο και ημ μάζα της γεννήτριας εκτός των ήδη υπαρχόντων (κόστος και απόδοση) και αφού συγκεκριμένα ο αλγόριθμος ολικής βελτιστοποίησης PSO προσαρμοστεί ώστε να βελτιστοποιεί τις διαστάσεις του μαγνήτη. Σχεδιάζονται και προσομοιώνονται γεννήτριες με τέσσερις διαφορετικούς βαθμούς μαγνητών νεοδυμίου (Ν40,Ν42, Ν45 και Ν50) για έξι διαφορετικές ακτίνες φτερωτής και για δύο διαφορετικά πάχη μαγνήτη. Γίνεται σύγκριση του πάχους μαγνήτη αλλά και των διαφορετικών βαθμών μαγνήτη. Αφού βρεθούν οι βέλτιστοι μαγνήτες για κάθε γεννήτρια αναζητείται και ο βέλτιστος καθολικός μαγνήτης που θα μπορεί να χρησιμοποιηθεί ικανοποιητικά για γεννήτριες σε όλο το εύρος ακτινών φτερωτής που μελετάμε. Ο καθολικός συγκρίνεται με τους βέλτιστους μαγνήτες ανά ακτίνα φτερωτής. Τέλος κατασκευάζεται μια γεννήτρια 5 kW για πτερύγια ακτίνας 3m και οι επιδόσεις της συγκρίνονται πειραματικά με τις αντίστοιχες τιμές που βρέθηκαν από τις προσομοιώσεις.	el
heal.abstract	In this work axial flux permanent magnet rotors are studied as parts of small wind turbines in off-grid systems. Trying to increase the power of such turbines brings significant challenges which are mainly connected to the best possible dimensioning of the generators and the following increase of mass and volume. This is why we try to improve the optimization algorithms and study and tackle the consequences of power increase. At the beginning of the work there is an introduction to the concepts of open source technology and intermediate technology, as well as to the role small wind turbines can have in meeting energy needs with respect to the environment and the local communities. A comparison between different optimization methods is carried out. To do that we first add mass as an additional criterion to the objective function which already contains cost and efficiency and we also adjust the PSO algorithm to optimize the magnet’s dimensions. Generations are designed and simulated with four different Neodymium magnet degrees (N40, N42, N45, N50) for six different radii (2.4 to 3.9 meters with 0.3 meter step) and for two different magnet heights (10 and 20 mm). A comparison of the different heights and the different magnet degrees is carried out. Having found the optimal magnets for each generator we seek the optimal universal magnet which can be satisfactorily used for generators throughout the whole radius spectrum that we study. The universal magnet is then compared with the optimal magnets per rotor radius. Finally, a 5kW generator – designed to operate with a 3 meter diameter turbine – is manufactured, and its performance is compared in the lab with the simulation results	en
heal.advisorName	Χατζηαργυρίου, Νικόλαος	el
heal.committeeMemberName	Παπαθανασίου, Σταύρος	el
heal.committeeMemberName	Γεωργιλάκης, Παύλος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών. Τομέας Ηλεκτρικής Ισχύος	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	146 σ.	el
heal.fullTextAvailability	true