Тюменский индустриальный

ЛОСЕВ Д.Я., КОКОРИН И.Н.
 
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ОПТИМАЛЬНОЙ КОНСТРУКЦИИ 
ВЕТРОГЕНЕРАТОРА ДЛЯ ЭЛЕКТРИФИКАЦИИ НЕФТЯНЫХ 
МЕСТОРОЖДЕНИЙ 
Лосев Д.Я., бакалавр, [e-mail] 
Кокорин И.Н., ассистент, [e-mail] 
г. Тюмень, Тюменский индустриальный университет 
Аннотация.
На сегодняшний день Россия экспортирует в основном углеводородное 
сырьё (нефть, газ, и прочие нефтепродукты) Проблема отсутствия электрификации 
нефтяных месторождений тюменской области остро сказывается на качестве и темпе 
добычи нефтяных ресурсов, следовательно делая проблему актуальной в наше время. 
Целью стоит обеспечить электроэнергией нефтяные месторождения для увеличения 
214 

---

темпа и качества добычи. За счёт проектирования и в будущем создания модели 
ветрогенератора для решения данной проблемы. 
Ключевые слова:
ветрогенераторы, проектирование, энергетика, источники энергии. 
Электричество-это то, без чего нельзя представить наш мир сегодня. 
Несомненно, человек нашел применение электричеству в разных аспектах 
жизни, начиная от простой лампы накаливания, заканчивая 
электрификацией целых городов. Гораздо интереснее то, как человек 
научился добывать электроэнергию в промышленных масштабах. Для этой 
цели были изобретены Тепловые, атомные и гидроэлектростанции, 
которые способны электрифицировать города, а то и несколько. Плюсы 
этаких сооружений велики, но есть один большой минус-это загрязнение 
окружающей среды. Громоздкие, работающие на полную мощность ТЭЦ, 
АЭС колоссально загрязняют атмосферу нашей земли и непосредственно 
наносят вред человеческому здоровью. К тому же количество нынешнего 
запаса 
органического 
топлива, 
при 
стремительно 
растущем 
электропотреблении, хватит примерно на 100-130 лет. Изучив карту-схему 
электропередачи энергосистемы Тюменской области была выявлена 
проблема электрификации в северо-восточной части области, где 
находятся около 20-ти нефтяных месторождений. 
Рис. 1. Карта энергосистемы и полезных ископаемых 
Зная, что Тюменская область занимает лидирующие позиции по 
нефтедобычи в стране и от работоспособности прилегающих к ней 
месторождений зависит инфраструктура страны, но проблема 
электрификации снижает темп и качество добычи нефтяных ресурсов. 
Рабочие вынуждены добывать энергию и тепло, путём сжигания 
энерготопливных ресурсов, тем самым загрязняя окружающую среду. 
Достоинства и недостатки ветрогенераторов приведены в таблице 1. 
215 

---

Таблица 1 
Сравнение типов ветрогенераторов 
Ветрогенераторы 
Вертикальная ось 
вращения 
Горизонтальная ось 
вращения 
Устойчивость
+ 
- 
Требовательность к техническому обслуживанию 
- 
+ 
Необходимость ориентации на ветер 
- 
+ 
Запуск при малых порывах ветра 
+ 
- 
Устойчивость к низким температурам и их 
перепадам
+ 
- 
Простота в обслуживании 
+ 
- 
Дешевизна постройки
+ 
- 
Тени и отрицательный визуальный эффект 
- 
+ 
КПД 
20-25% 
30-35% 
Для реализации этой идеи больше подойдут ветрогенераторы с 
вертикальной осью вращения т.к. они более устойчивы к низким 
температурам, а так же к их резким перепадам, что свойственно 
территориям северного расположения. Так же на таких ветрогенераторах 
не нужно менять направление турбины, что в свою очередь уменьшит 
нагрузку на подшипники и на саму вышку. Ветрогенераторы работают 
независимо от того, с какой стороны дует ветер, занимают гораздо меньше 
места, запускаются даже при малых порывах ветра, более устойчивы и 
менее требовательны к техническому обслуживанию.
В ходе поиска оптимального ветрогенератора для решения проблемы 
была сконструирована модель, которая оптимизирована под условия 
крайнего севера. В конструкцию установки введена система, работающая 
на принципе планетарной передачи. Принцип её действия прост- 
увеличение входящего крутящего момента. С помощью формулы(1) 
удалось увеличить отношение выходящего крутящего момента к 
входящему, за счёт увеличения радиусов сателлитов, солнечной и 
корончатой шестерни, а также соединением нескольких планетарных 
механизмов в последовательную цепь. 
𝑉
=
𝜔𝑅
(1) 
Непосредственно уже при постройке тестовой модели будет 
регулироваться напряжение(2.1), за счёт изменения кол-ва витков в 
повышающем трансформаторе для выработки тока с высоким 
напряжением, чтобы минимизировать потери тока при передачи его по 
линиям электропередачи. 
𝑈
1
𝑈
2
=
𝑁
1
𝑁
2
(2) 
Также будет проработана оптимальная геометрия лопастей, для 
максимального увеличения КПД. 
216 

---

Рис. 2. Схема ветрогенератора 
1) 
Лопасти 
2) Тормозной Механизм 
3) 
Кабели для передачи переменного тока к трансформатору 
4) 
Повышающий трансформатор 
B
) Генератор переменного тока. 
А) 
1.Солнечное колесо 
2.Сателлиты
3.Корончатое колесо 
Н.Водило 
Рис. 3. Редуктор с системой планетарных механизмов 
В 
перспективном 
будущем 
планируется 
дальнейшее 
усовершенствования данного типа ветрогенератора для условий крайнего 
217 

---

севера. Также планируется изготовка пробной модели уменьшенного 
масштаба и проведение тестовых испытаний. 
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 
1. 
Безруких, П. П. Ветроэнергетика: справочное и методическое 
пособие / П. П. Безруких. – Москва : Энергия, 2010. - 665 c
2. 
Земсков, В. И. Возобновляемые источники энергии в АПК : 
учебное пособие / В. И. Земсков. – Москва : Лань, 2014. - 368 c.
3. 
Гребенкин, В. З. Техническая механика : учебник и практикум для 
СПО / В. З. Гребенкин, Р. П. Заднепровский, В. А. Летягин. – Москва : 
Издательство Юрайт, 2018. — 390 с. 
Научный руководитель: Кокорин И.Н., ассистент. 
УДК 62-2