الملخص

نتيجة لتزايد الأعطاب بمولدات توربينات الرياح نجد أن نظام مراقبة حالتها التشغيلية يلعب دوراً هاماً في التغلب على هذه الاعطاب الناجمة عن عملها في ظروف قاسية. يمكن الاستفادة من نماذج التحليل الرياضي والحراري والكهربائي للكشف عن العيوب الخاصة بمولدات طاقة الرياح عن طريق رصد التغيرات في الخصائص التشغيلية تحت ظروف مختلفة. دراسة السلوك الدوراني للمجال المغناطيس الخاص بهذه المولدات يمكن أن يوضح الحالة التشغيلية العامة للنظام. فعلى سبيل المثال يتأثر عزم دوران المجال المغناطيسي الدائم للمولد بالتذبذب في درجة الحرارة الخاصة بهذا المجال المغناطيسي وبالتالي فإن مراقبة عزم الدوران المغناطيسي وفقاً لمعدل التغير في درجة حرارة هذا المجال المغناطيسي يمكن أن يحدد الحالة الصحية لمولدات توربينات الرياح. بالإضافة إلى ذلك، فإن معدل التغير في درجة حرارة المولد تعتبر مؤشراً إضافياً لتحديد الحالة الصحية لمولدات الرياح أثناء العمل وفقاً للعزم الكهربائي الناتج. وذلك بسبب التأثير السلبي لارتفاع درجة حرارة المولد على هذا العزم الكهربائي. في هذا البحث تم اعتماد نهجاً مختلفاً لتنفيذ نظام مراقبة للحالة التشغيلية لمولدات توربينات الرياح بشكل دقيق وذلك من خلال تقدير معدل التغير في درجة حرارة المولد وفقاً للتغير في العزم المغناطيسي الناجم تحت ظروف تشغيل مختلفة. أُجريت دراسة معملية تستند على بيانات تم جمعها من أجل إظهار مدى ملاءمة النموذج المقترح للعمل تحت ظروف تشغيل مختلفة.

ABSTRACT

Due to the increased rate of failure of wind generators, condition-monitoring system plays a significant role in overcoming failures resulting from the harsh operation conditions. The mathematical, thermal, and electrical analyses may be utilized to detect the faults of wind generators by monitoring the changes in their characteristics under different operation conditions. The behavior of the rotating permanent magnet of the generator can indicate the wind generator’s condition. For instance, the torque of the permanent magnet of the generator is affected by the oscillation of the magnet temperature. Therefore, monitoring the torque of the permanent magnet with respect to the rate of change in the permanent magnet temperature defines the generator health. Furthermore, the rate of change in the generator temperature is considered an additional indicator to define the health of the wind generators with respect to the induced electrical torque. That is because of the negative effect of the elevated generator temperature on the induced electrical torque. In this study, a different methodology has been adopted to implement a proper condition monitoring system on the wind generators by evaluating the rate of change in the generator temperature and permanent magnet temperature with respect to the induced electrical torque and the driving torque of the rotating permanent magnet under different operation conditions. A case study, which is based upon collected data from actual measurements, is presented in this work in order to demonstrate the adequacy of the proposed model.