Ветроустановки

Малые ветроустановки. Выбор типа, мощности и места установки ветряка.

Генераторы ветроустановок

Принцип действия любого ветрогенератора достаточно прост, все различия в их устройстве и связанные с этим трудности обусловлены стремлением повысить эффективность их работы.

Действие любого промышленного электрогенератора используемого в ветроустановках, основано на эффекте Фарадея, состоящем в том, что магнитное поле, пересекающее с некоторой скоростью проводник, индуцирует в нём электрический ток. Генератор состоит из двух основных элементов — статора и ротора. Обмотка одного из них (например, статора) является тем проводником, в котором наводится электрический ток, а другой (ротор) состоит из постоянных магнитов или заменяющей их обмотки, создающей магнитное поле.

Особенности ветрогенераторов

Использование ветроустановок для производства электроэнергии является наиболее эффективным способом утилизации энергии ветра. Эффективность преобразования механической энергии в электрическую в ветрогенераторе составляет обычно 95%, а потери электрической энергии при передаче не превышают 10%. Предъявляемые при этом требования к частоте и напряжению вырабатываемой электроэнергии зависят от особенностей потребителей этой энергии.

Мощность ветрогенератора и емкость аккумуляторных батарей

Мощность ветрогенератора и ёмкость аккумуляторных батарей определяются после выбора типа и схемы использования ветроустановки. Необходимо стремиться к наилучшему соотношению расчётной мощности генератора и ёмкости батареи. При этом генератор не следует перегружать зарядным током батареи даже при сильном ветре и разряженных батареях. В то же время необходимо полностью использовать мощность ветроустановки.

Системы регулирования двигателей ветроустановок

При увеличении скорости ветра мощность развиваемая двигателем ветроустановки, растёт, поэтому, чтобы двигатель не перегружался, необходимо каким-то образом ограничить эту мощность. Кроме того, если бы допустить неограниченное возрастание мощности, то при холостом ходе или небольшой нагрузке и при больших скоростях ветра чрезмерно возрастёт число оборотов ветроколеса, то небезопасно по условиям прочности.

Место установки ветряка

На скорость ветрового потока большое влияние оказывают различные препятствия и рельеф местности. Для эффективной работы ветроустановки и наилучшего использования ветровых условий района необходимо правильно выбрать место для установки ветродвигателя, смонтировать его в соответствии с заводской инструкцией и оборудовать ветроустановку по типовому проекту.

Выбор схемы ветроустановки

Генератор ветроэлектрической установки работает обычно вместе с аккумуляторной батареей, включённой буфером (параллельно с генератором и нагрузкой), и в ней запасается избыточная энергия, получаемая при сильных ветрах и малых нагрузках. Эта энергия отдаётся потребителям при малых скоростях ветра и больших нагрузках.

В зависимости от рельефа местности и препятствий на ней не всегда удаётся расположить ветроустановку непосредственно возле объекта, а требуется вынести её на открытое или возвышенное место. Однако при увеличении расстояния для установки, работающей на низком напряжении и большом токе, требуется иметь провода большого сечения, что не всегда целесообразно.

Элементы ветроустановок

Все ветроустановки имеют следующие общие конструктивные элементы:

Быстроходность ветроустановки

Чем выше быстроходность ветроустановки, тем выше её мощность. Однако этот теоретический вывод ведет к более узким лопастям. При высокой окружной скорости нет необходимости в большой хорде профиля для создания необходимой силы. Однако этот вывод ведет к статическим и динамическим проблемам. Узкие лопасти будут также и тонкими. Несушее поперечное сечение станет слишком маленьким, фактически уже не остается материала для обеспечения необходимой жесткости. Стройные лопасти склонны к изгибу, а убегающая от аэродинамики лопасть не может быть построена даже с использованием самого лучшего углепластика.

Конструктор должен искать и находить компромисс.

Удельная мощность ветроустановки

Один из конструктивных параметров ветроустановки -- удельная мощность, или установленная мощность ветроустановки, приходящаяся на ометаемую лопастями окружность. При этом конструктор должен решить, каков будет характер ожидаемой и получаемой мощности. Хочет ли потребитель в течение всего года по возможности получать постоянный уровень мощности (см. диаграмму), или подключенная к сети установка должна укрощать все скорости ветра до самых больших величин? Это означало бы, что установка оптимизируется для получения максимального энергодохода. При желании иметь постоянный уровень получаемой энергии, следует выбирать низкую удельную мощность. Рекомендуется несколько десяток ватт на квадратный метр ометаемой площади.

Количество лопастей пропеллерa ветроустановки

При выборе количества лопастей ветряка следует учитывать, что каждая новая лопасть добавляет мощности не пропорционально. Кроме того, надо обращать внимание на рост влияния трения при увеличении быстроходности. Наибольшая мощность достигается увеличением аэродинамического качества профиля К, а не увеличением числа лопастей (см. диаграмму).

Страницы

Подписка на RSS - Ветроустановки