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Integrated Turbine With Pm Generator For Small Hydro

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(2$4#1 %0 2&&)%N +)$,2-" &) ("-(2-"&# &# 3#& #+6(#%(. !)%& )+ &# !$)&)&.!# &2$3%#1 1⎤ ⎡ ⎛ D ⎛ H ⎞0.5 ⎞ 5 ⎥ ⎢ ηT = 1 − (1 − ηM ) ⎢0.3 + 0.7 ⎜ M ⋅ ⎜ m ⎟ ⎟ ⎥ ⎜ DT ⎝ H P ⎠ ⎟ ⎥ ⎢ ⎝ ⎠ ⎢⎣ ⎥⎦ GQH 106 where: ηT        ηM        DM      DT – real turbine diameter.            ηT = ηM ηTMAX (2) ηM MAX 1,400 P [kW] 0,700 η 1,200 1,000 0,800 0,600 0,400 0,200 0,000 0 200 400 600 800 η - model = f(n) η - prototype = f(n) P = f(n) 1000 n [rpm]           !""  #    $ %  &' "    $ % *  #  +  *,#  107  0#%#$"&)$ '" /#0%#/ % )-"%/ +)$  3.   G)-"%/H "%/ &#& "4# 3##% ("$$#/ )2& "& &# %&&2&# )% -#(&$),#("%("- %#$0. )%4#$)% "& $"()' %4#$&. )+ #(%)-)0.1  0#%#$"&)$ $"&#/ /"&"8 PN ^ RR 9M UN ^ XLL Y IN ^ RX M f ^ XL : nN ^ V`X $!,1 # 4)-&"0# ("$"(&#$&( +)$ /-# $2%%%0 0#%#$"&)$  )'% % 01 QL1 # !##/ " 3##% ("%0#/ +$), QQL $!, 2! &) \QL $!, "%/ "& $"&#/ !##/ V`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"((#!&"3-# 3. &"%/"$/ G ^ \1\~H1 )'#4#$ % (),,#$("- "!!-("&)% "% )2&!2& 6-&#$ )2-/ 3# "!!-#/#/1 110 GENERATOR - PHASE CURRENTS [A] 5 0 -5 0 0.002 0.004 0.006 0.008 0.01 0.012 0.014 0.016 0.018 0.02 0.014 0.016 0.018 0.02 t [s] GRID - PHASE CURRENTS [A] 6 4 2 0 -2 -4 -6 0 0.002 0.004 0.006 0.008 0.01 0.012 t [s] Fig. 15. Time domain waveforms of phase currents of the PM generator and the grid (high load: n = 462.7 rpm, fg = 61.7 Hz)                  !n = 462,7 rpm, fg = 61,7 Hz) GENERATOR - PHASE CURRENTS [A] 3 2 1 0 -1 -2 -3 0 0.002 0.004 0.006 0.008 0.01 t [s] 0.012 0.014 0.016 0.018 0.02 0.014 0.016 0.018 0.02 GRID - PHASE CURRENTS [A] 5 0 -5 0 0.002 0.004 0.006 0.008 0.01 t [s] 0.012 Fig. 16. Time domain waveforms of phase currents of the PM generator and the grid (low load at n = 394.5 rpm, fg = 52.6 Hz)  "                !n = 394,5 rpm, fg = 52,6 Hz) 111 6. Conclusions # ./$)2%& /#($3#/ % &# !"!#$ " ,"%. "/4"%&"0# % (),!"$)% &) (-"("- ./$)0#%#$"&)$ '& "!-"% &2$3%#1 # ,#("%("- !"$& )+ &"& ./$)2%&  ##%&"--. ,!-6#/8 " "+& /)# %)& #7& " &$"%,)% 0#"$  %)& %#(#"$. "%/ 3-"/# $)&"&)% ()%&$)- .&#,  #-,%"&#/1 -- &## +"(& 3#"$ 0%6("%& ,!"(& )% %4#&,#%& ()& "%/ $#-"3-&. )+ &# ')-# 1 # ()%&$)- )+ &# !)'#$ W)' +$), '"&#$ &) &# #-#(&$( 0$/  !$)4/#/ 3. " !)'#$ #-#(&$)%( ()%4#$&#$1 ) /) & &#  0#%#$"&)$ " &) 3# ("$#+2--. /#0%#/1 & !"$",#&#$ )2-/ 3# ()#% ()%/#$%0 ')-# !)'#$ &$"%,)% -%# 1#1 3)& /,#%)% )+ &# !$)!#--#$ &2$3%# " '#-- " !"$",#&#$ "%/ ()%&$)- &$"�. )+ &# !)'#$ #-#(&$)%( ()%4#$&#$1  !"!#$ )' &"& 3"#/ )% " $)!#--#$ &2$3%# %�$"&#/ '& "  0#%#$"&)$ "%/ " !)'#$ #-#(&$)%( ()%4#$&#$ ,"-- ./$)!)'#$ -"%& ("% #++#(&4#-. &$"%+#$ "4"-"3-# '"&#$ #%#$0. &) &# #-#(&$( 0$/ '& 2+6(#%& #+6(#%(.1 #+#$#%(# PQT  - # , ) % 11       ! 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