Как устроен ветрогенератор?
К основным компонентам системы, без которых работа ветряка невозможна, относят следующие элементы:
1. Генератор – необходим для заряда аккумуляторных батарей. От его мощности зависит как быстро будут заряжаться ваши аккумуляторы. Генератор вырабатывает трех фазный переменный ток с частой от 0 до 60 Hz. Сила тока и напряжение генератора зависит от скорости и стабильности ветра.
2. Лопасти – приводят в движение вал генератора благодаря кинетической энергии ветра.
3. Мачта – обычно, чем выше мачта, тем стабильнее и сильнее сила ветра. Отсюда следует – чем выше мачта, тем больше выработка генератора. Мачты бывают разных форм и высот.
Список дополнительных необходимых компонентов:
1. Контроллер – управляет многими процессами ветроустановки, такими, как поворот лопастей, заряд аккумуляторов, защитные функции и др. Он преобразовывает переменный ток, который вырабатывается генератором в постоянный пригодный для заряда аккумуляторных батарей.
2. Аккумуляторные батареи – подбираться по напряжению и общей емкости рекомендованным производителем ветряка и составляют аккумуляторную станцию для накапливании электроэнергии и ее последующего использования. Также они выравнивают и стабилизируют выходящее напряжение из генератора. Благодаря им вы получаете стабильное напряжение без перебоев даже при порывистом ветре. Питание вашего объекта идёт от аккумуляторной станции.
3. Анемоскоп и датчик направления ветра – отвечают за сбор данных о скорости и направлении ветра в установках средней и большой мощности.
4. АВР – автоматический переключатель источника питания. Производит автоматическоепереключение между несколькими источниками электропитания за промежуток в 0,5 секунды при исчезновении основного источника. Позволяет объединить ветроустановку, общественную электросеть, дизель-генератор и другие источники питания в единую автоматизированную систему. АВР не позволяет работать сети одного объекта одновременно от двух разных источников питания!
5. Инвертор – преобразовывает ток из постоянного, который накапливается в аккумуляторной станции, в переменный, который потребляет большинство электроприборов. Инверторы бывают разных типов:
- Модифицированная синусоида – преобразовывает ток в переменный с напряжением 220 В с модифицированной синусоидой (ещё одно название: квадратная синусоида). Пригоден только для оборудования, которое не чувствительно к частотным характеристикам: освещение, нагревательные, зарядные устройства и т.п. · Чистая синусоида - преобразовывает ток в переменный с напряжением 220 В с чистой синусоидой. Необходим при использовании оборудования оснащенного асинхронными электродвигателями: холодильники, насосы, кондиционеры и др.
- Все вышесказанное относится и к трех фазным инверторам с напряжением 380 В.
Типы ветродвигателей
1. Ветродвигатели с вертикальной осью вращения (карусельные: лопастные и ортогональные).
2. Ветродвигатели с горизонтальной осью вращения (крыльчатые - типы крыльчатых ветродвигателей отличаются только количеством лопастей);
Традиционная компоновка ветряков – с горизонтальной осью вращения – неплохое решение для агрегатов малых размеров и мощностей. Когда же размахи лопастей выросли, такая компоновка оказалась неэффективной, так как на разной высоте ветер дует в разные стороны. В этом случае не только не удается оптимально ориентировать агрегат по ветру, но и возникает опасность разрушения лопастей. Коэффициент использования энергии ветра у крыльчатых ветродвигателей намного выше, чем у карусельных. В то же время, у карусельных ветродвигателей намного больше момент вращения. Он максимален для карусельных лопастных агрегатов при нулевой относительной скорости ветра.
Карусельные - при увеличении скорости ветра они быстро наращивают силу тяги, после чего скорость вращения стабилизируется. Карусельные ветродвигатели тихоходны и это позволяет использовать простые электрические схемы, например, с асинхронным генератором, без риска потерпеть аварию при случайном порыве ветра. Еще более важным преимуществом карусельной конструкции стала ее способность без дополнительных ухищрений следить за тем “откуда дует ветер”, что весьма существенно для приземных рыскающих потоков. Недостаток который сводит на нет все преимущества данного вида ветродвигателя это вес установки на кВт производимой энергии. Например: ветрогенератор карусельного типа на 2 кВт весит 200 кг, традиционный ветряк – 50 кг … это сказывается не только на цене установки, но и на стоимости монтажа и обслуживания.
Ортогональные ветроагрегаты - как полагают специалисты, перспективны для большой энергетики. Сегодня перед ветропоклонниками ортогональных конструкций стоят определенные трудности. Среди них, в частности, проблема запуска. В ортогональных установках используется тот же профиль крыла, что и в дозвуковом самолете. Самолет, прежде чем “опереться” на подъемную силу крыла, должен разбежаться. Так же обстоит дело и в случае с ортогональной установкой. Сначала к ней нужно подвести энергию – раскрутить и довести до определенных аэродинамических параметров, а уже потом она сама перейдет из режима двигателя в режим генератора.
МАЧТЫ / ВЫШКИ / БАШНИ: Мачты с растяжками наиболее дешевый вид мачт, позволяющий самостоятельно опускать и поднимать ветроустановку за счет применения автомобиля или лебедки. Недостаток – требуется много места для размещения креплений под тросовые растяжки мачты, каждая растяжка должна крепиться на расстоянии равном половине длины мачты от ее основания.
Конические мачты цельносварные мачты устанавливаемые краном … и обслуживание тоже требует применения спецмашин.
Гидравлические мачты сборные или цельносварные конструкции имеющие в основании шарнирный узел, позволяющий поднимать и опускать установку за счет гидроцилиндра. Насосы для создания давления в гидроцилиндре бывают ручными или с электрическим двигателем.
Сборные мачты-фермы сварные или сборные конструкции, требующие применения спецтехники, и отличающиеся высокой ценой.
СИГНАЛЬНАЯ ОКРАСКА На ствол мачты, по согласованию с заказчиком, может быть нанесено полимерное покрытие красного и белого цвета, выполняющее также защитнуюфункцию.
