Типы ветряков: Основы ветроэнергетики. Типы ветротурбин • Ваш Солнечный Дом

Виды ветрогенераторов

Существуют классификации ветрогенераторов по количеству лопастей, по материалам, из которых они выполнены, по оси вращения и по шагу винта.

По количеству лопастей

• Двухлопастные и трёхлопастные ветрогенераторы
• Многолопастные ветрогенераторы

Многолопастные ветряки действительно начинают вращаться на меньших скоростях, чем двух- и трёхлопастные, но для выработки электроэнергии требуется важен не сам факт фращения, а выход на нужные обороты. Каждая дополнительная лопасть увеличивает общее сопротивление ветроколеса, а это усложняет выход на рабочие обороты генератора, увеличивая необходимую рабочую скорость ветра. Таким образом многолопастные действительно будут начинать вращаться при меньших скоростях, но они больше применимы, где важен сам факт вращения, то есть для перекачки воды или других подобных действий. При применении же для выработки электроэнергии многолопастных ветряков, они создают лишь видимость работы.

Установление же редукторов не рекомендуется, так как, во-первых, усложняет конструкцию ветрогенератора, делает его менее надёжным, и, во-вторых, редуктор будет забирать мощность.

По материалам лопастей

• Жёсткие лопасти ветрогенератора
• Парусные ветрогенераторы

Парусные лопасти действительно стоят значительно меньше жёстких стеклопластиковых и металических, проще в изготовлени. Но это дешивизна может обернуться большими расходами. При диаметре ветроколеса в 3 метра на рабочих оборотах генератора (400-600 оборотов в минуту) конец лопасти движется со скоростями в 500 км/ч. Даже в идеальных условиях это серъёзное испытание, а если учеть что в востухе постоянно есть пыль и песок, то даже для жёстких лопастей требуются ежегодное обслуживание (замена антикорозийной плёнки на концах лопастей). Без обслуживания жёсткая лопасть продолжит работать, чуть потеряв в своих характеристиках. Для парусной же лопасти может потребоваться полная замена не через год, а уже после первых сильных ветров.

Поэтому для автономного электроснабжения, где требуется значительная наджность компонентов системы, применение парусных лопастей не рекомендуется.

По рабочей оси вращения

• Горизонтальные ветрогенераторы
• Вертикальные ветрогенераторы

Вертикальные ветрогенераторы действительно учитывают порывы, не требует ориентирования по ветру, но любой вертикальный ветрогенратор обладает рабочей площадью поверхности в два раза меньшей, чем у классического горизонтального ветрогенератора с такой же площадью ветроколеса. Это значит, чтобы получить такую же мощность потребуется ветряк в два раза больший. Кроме того большое количество лопаток, а также часть ветроколеса в каждый момент времени часть ветроколеса движется против ветра. Это значительно увеличивает сопротивление ветроколеса, что увеличивает рабочую скорость ветра. С учётом что для ориентирования горизонтального ветрогенератора достачно флюгера, то вертикальный ветрогенератор для автономного электроснабжения теряет все преимущества.

По шагу винта

• Фиксированый шаг винта
• Изменяемый шаг винта

Изменяемый шаг винта безусловно позволяет увеличить диапазон эффективных скоростей работы. Но внедрение этого механзма неизбежно ведёт к усложнению конструкции лопасти, уменьшению общей надёжности ветрогенратора, утяжелению ветроколеса, а значит будут требоваться дополнительные усиления конструкции. Всё это приводит к удоражанию всей системы, как при покупке, так и при эксплуатации. Поэтому мы выбираем фиксированный шаг лопастей.

Ветрогенераторы с горизонтальной и вертикальной осью Статьи о ветряных установках

Ветрогенераторы с горизонтальной и вертикальной осью Статьи о ветряных установках

Главная   Статьи   Типы ветрогенераторов

« Назад Классификация установок с приводом от ветра Классификация типов ветрогенераторов начинается с положения их оси: Установки с горизонтальной осью или горизонтальные. Высокая скорость вращения обеспечивает достаточно высокий к.п.д. Большинство энергетических генераторов строят по этой схеме. Бывают несколько разновидностей. Все используют лопасти с поперечным профилем, аналогичным профилю крыла. Однолопастные – вместо второй лопасти установлен небольшой обтекаемый противовес. Могут развивать высокую скорость и за счет этого уменьшить вес и габариты установки. Двухлопастные – от предыдущих почти не отличаются. Трехлопастные – подавляющее большинство промышленных мощных установок. Мощность может достигать 5 – 8 МВт. Многолопастные – до 50 лопастей. Тихоходные, с большой силой вращения. В ХХ веке использовались для водяных насосов. Установки требуют флюгерный механизм. На сильном ветре нужно торможение или флюгирование лопасти, т. е. ее поворота для уменьшения скорости. С вертикальной осью, т. е. вертикальные ветрогенераторы. Ветрогенераторы с вертикальной осью вращения Вращение начинается при малейшем движении ветра. Его направление не имеет значения. Наиболее известные конструкции ветрогенераторов с вертикальной осью вращения: С роторами Савониуса. Роторы по горизонтали имеют S-образную форму. Характеризуются небольшой скоростью и большим моментом. Бывают двух- и многолопастные конструкции.Разновидностью является щелевой ротор Савониуса, в котором между лопастями в зоне оси механизма имеется щелевой зазор, который увеличивает эффективность вращения. С ротором Дарье. Несколько узких лопастей полукруглой или треугольной формы с профилем крыла. Малый момент в начале движения компенсируется большой скоростью. Удельная мощность по отношению к массе достаточно велика. С ротором на эффекте Магнуса. Подъемная сила возникает при вращении цилиндра. Разновидностями являются роторы Флетшера и Мадараса. При обтекании цилиндра потоком воздуха и его вращении возникает сила, перпендикулярная направлению потока. Ортогональные ветродвигатели или малые ветрогенераторы. Несколько лопастей параллельных оси установки, размещенных на небольшом расстоянии от оси. Эффективность снижается движением лопастей против ветра на нерабочей части. Число лопаток – от трех до десятка. Многолопастные роторные ветрогенераторы с направляющим аппаратом. Снаружи установлено несколько неподвижных поворачивающихся плоскостей, направляющих поток воздуха на вращающиеся лопасти. Поток воздуха подается под самым оптимальным углом, повышая энергоэффективность устройства.

Определение, типы, конструкция и компоненты

Ветряная мельница — это машина, преобразующая кинетическую энергию ветра в механическую энергию. Вращение лопастей ветряной мельницы всегда происходит по часовой стрелке. Даниэль Халладей, житель США, сконструировал первую ветряную мельницу в 1854 году. Она может получать энергию ветра с помощью парусов, закрепленных на вращающемся валу. Установка этих парусов производится под углом, чтобы сила ветра, действующая на них, разделялась на две части. Одна из этих частей сообщает вращение парусам.

Ветряные мельницы были одними из первых двигателей, использовавшихся в качестве источника энергии для замены человека. Они были очень популярны в Европе в 12 веке, и их популярность продолжала расти до начала 19 века. После того, как была изобретена паровая энергия, ее популярность стала снижаться. Этот спад особенно заметен после Первой мировой войны, когда был изобретен двигатель внутреннего сгорания.

Типы ветряных мельниц

Возможно, вам интересно, какие бывают ветряные мельницы. В зависимости от их оси вращения существует два основных типа ветряных мельниц — ветряные мельницы с вертикальной осью и ветряные мельницы с горизонтальной осью.

1. Ветряные мельницы с вертикальной осью

Они были довольно популярны на ранней стадии разработки и широко использовались. Конструкция такова, что лезвия находятся под прямым углом к ​​земле. Они в основном использовались для перекачивания воды или измельчения зерна. Однако из-за своей некомпетентности эти типы ветряных мельниц позже были заменены ветряными мельницами с горизонтальной осью.

Другое название ветряков с вертикальной осью — горизонтальный ветряк. Поэтому вы должны внимательно прочитать имя; в противном случае вы в конечном итоге перепутаете его с ветряком с горизонтальной осью (если вы пропустите слово ось).

2. Ветряные мельницы с горизонтальной осью

Они стали еще более популярными, чем ветряные мельницы с вертикальной осью, завоевав сердца многих людей своей производительностью и эффективностью. Ветряные мельницы с горизонтальной осью известны своей эластичностью, что позволяет им использовать больше ветра, и оператор может легко менять их направление в зависимости от потока ветра. Иногда их также называют вертикальными ветряными мельницами.

Ветряные мельницы с горизонтальной осью можно также разделить на различные типы: блочная мельница, вентиляторная мельница, столбовая мельница и башенная мельница. Давайте узнаем о каждом из этих типов подробно.

3. Почтовая мельница

Почтовая мельница была старейшим типом ветряной мельницы с горизонтальной осью. Он имеет уникальную характеристику: он установлен на одной подвижной вертикальной стойке. Его название было установлено после наиболее значимой его части — поста. Первоначально пост прятался на базе. Позже его заменил деревянный компонент, известный как эстакада, которая служила опорой. Поскольку эстакада деревянная, она требует защиты и поэтому окружена развязкой. Столбовые мельницы далее делятся на различные типы, такие как открытая эстакада, раковина, полые, композитные и столбовые мельницы с разворотом. Популярность постмиллов начала снижаться в 19го века, когда появились более мощные ветряные мельницы, такие как блочные мельницы и башенные мельницы.

4. Шарнирная мельница

Эти типы мельниц с горизонтальной осью имеют от шести до восьми сторон. Их название происходит от формы их тел, которые выглядят как халат. Эта часть мельницы имеет круглую форму и покрыта соломой. Его главная особенность в том, что его верхняя часть гибкая. Следовательно, его можно вращать в зависимости от направления ветра, в то время как другая часть остается неподвижной. Поскольку его основной корпус неподвижен, он намного выше. Известно, что количество собранного ветра зависит от высоты башни. Следовательно, чем выше башня, тем выше производительность.

5. Башенная мельница

Этот тип ветряной мельницы идентичен шаровой мельнице, основное отличие состоит в том, что корпус башенной мельницы состоит из камней или кирпичей, что делает ее чрезвычайно прочной и устойчивой. Как и в блузке, единственной гибкой частью является колпачок. Это очень высокая продолжительность, а также эффективность. Поскольку материал, из которого он состоит, — кирпичи или камни, его корпус можно построить любой высоты.

6. Вентиляторная мельница

Это небольшие ветряные мельницы с горизонтальной осью, предназначенные в основном для одноразового использования. Вентиляторные мельницы в основном используются для перекачивания воды, и они имеют от 4 до 20 лопастей.

Как работают ветряные мельницы?

Было использовано множество методов проб и ошибок, чтобы определить количество лопастей, которое должно быть у ветряной мельницы. Наконец, после изучения того, как работают ветряные мельницы, было установлено, что лучше всего для них подходят три лопасти. Так у них появилось три лезвия. Основным источником энергии, приводящей в движение ветряную мельницу, является ветер. Когда его лопасти обращены к ветру, они двигаются так, что вал начинает вращаться, производя электричество. Преобразование механической энергии в электрическую осуществляется генератором.

Компоненты ветряной мельницы

Ниже приведены компоненты ветряной мельницы:

Лопасти: Это очень важные компоненты ветряной мельницы, поскольку они регулируют скорость рабочего ротора.

Ротор или пропеллер 

Анемометр: Его функция заключается в измерении скорости ветра.

Башня: Этот компонент действует как система поддержки, которая удерживает винт и лопасти вместе.

Использование ветряной мельницы

Хотя мы знаем, что такое ветряная мельница и для чего она нужна, сообщите нам об этом подробнее. Основная функция ветряной мельницы заключается в преобразовании энергии ветра в электрическую энергию, когда эта электрическая энергия производится, она используется следующими способами:

• Для получения масла из семян.
• Для откачки грунтовых вод.
• Для помола зерна.

Цель эксперимента

Изготовьте модель ветряной мельницы для своего сада или подоконника и на практике изучите основы использования энергии ветра. Электрическая энергия вырабатывается ветряными турбинами за счет использования естественной энергии ветра для привода генератора. Энергия ветра считается одним из самых устойчивых источников энергии.

Необходимые материалы

• Карандаш
• Клейкая шпаклевка Scotch
• Соломинка или тонкая палочка
• Прецизионные ножницы Scotch
• Металлическая застежка для бумаги или канцелярская кнопка
• Линейка или компас
• Плотная плотная бумага

Процедура сборки ветряной мельницы 

• Возьмите один дюйм клейкой массы в руки и скатайте ее в шар, затем держите его на одной стороне.
• Возьмите плотную бумагу и вырежьте из нее квадрат.
• Сложите квадратный лист бумаги пополам по диагонали, чтобы получился треугольник. Разверните его.
• Снова сложите бумагу в противоположном направлении, чтобы получился еще один треугольник.
• Снова откройте бумагу. Мы заметим, что складки образовали букву X.
• Отмерьте один дюйм от центра X с помощью циркуля или линейки и отметьте точку карандашом со всех четырех сторон.
• Разрежьте бумагу по отмеченной линии.
• Теперь потяните четыре угла бумаги к их центру и сложите кончики треугольников лицом друг к другу.
• Надежно зафиксируйте центр бумаги с помощью канцелярской кнопки или металлической застежки. Убедитесь, что он закрывает все четыре угла и выходит сзади.
• Покройте верхнюю часть соломенной палочки шариком пластилина, который вы сделали в первом шаге. Затем зафиксируйте конец металлической застежки или штифта в замазке.
• Ваш ветряк готов. Подуй на него и смотри, как он вращается!

Заключение

Ветряные мельницы были усовершенствованы, и день ото дня появляются новые и более эффективные формы ветряных мельниц. Однако меняется только сырье. Основная конструкция ветряной мельницы такая же, как и в 18 веке, когда она была впервые изобретена.

Несмотря на то, что конструкция ветряных мельниц не претерпела значительных изменений, их назначение значительно изменилось. Древние ветряные мельницы теперь превратились в ветряные турбины, которые эффективно используют энергию ветра для производства электроэнергии. У него большое будущее, поскольку это один из самых чистых и устойчивых видов энергии. В связи с чрезмерной эксплуатацией невозобновляемых ресурсов существует острая необходимость в поиске более эффективных способов использования возобновляемой энергии, и использование ветряных мельниц может стать решением многих таких проблем.

Часто задаваемые вопросы

1. Для чего используется электроэнергия, получаемая от ветряной мельницы?

Электрическая энергия, полученная от ветряной мельницы, используется для выработки электроэнергии для снабжения городов, промышленности и т. д.

2. Сколько лет работает ветряная мельница?

Современный ветряк хорошего качества может прослужить до двадцати лет. Если соблюдаются надлежащие процедуры технического обслуживания и благоприятны условия окружающей среды, срок службы ветряной мельницы может быть увеличен даже до 25 лет.

3. Какие основные виды ветра существуют?

Основные типы ветра

• Первичный ветер
• Вторичный ветер
• Третичный ветер

4. Чем отличается ветряк от ветряка?

Несмотря на то, что эти термины часто используются взаимозаменяемо, ветряная мельница и ветряная турбина имеют разные конструкции и функции. Это очень старое изобретение, в котором ветер используется для приведения в действие механизмов, движения воды или измельчения зерна в муку. Вращая турбину, ветряная турбина преобразует энергию ветра в электричество.

Типы ветряных турбин: объяснение и сравнение 2023

Ветер — это возобновляемый источник энергии, вызванный неравномерным нагревом поверхности земли солнцем. Устройства, известные как ветряные турбины, были изобретены для преобразования энергии ветра в электричество. Есть много типов ветряных турбин . Турбины экологически безопасны, поскольку при выработке электроэнергии в окружающую среду не выбрасываются вредные химические вещества. Ветряные турбины, состоящие из лопастей, подключены к генератору, производящему электричество после вращения ветром.

Плюсы и минусы солнечной энергии 2023

Пожалуйста, включите JavaScript

Плюсы и минусы солнечной энергии 2023

Типы ветряных турбин:

Горизонтальная ось и вертикальная ось — два основных типа турбин. Другими типами ветряных турбин являются, среди прочего, диффузорные, многороторные и коаксиальные ветряные турбины.

Типоразмеры ветряных турбин

Пожалуйста, включите JavaScript

50 Важные преимущества и недостатки угольной энергетики – всесторонний анализ 2023

Ветряные турбины различаются по размеру. Длина лезвия является определяющим фактором количества вырабатываемой электроэнергии. Самый большой ветряк может генерировать мощность до 10 000 киловатт. Один дом может использовать 10 киловатт электроэнергии, вырабатываемой небольшими ветряными турбинами. Многие турбины объединяются для создания ветряной электростанции или ветряной электростанции для обеспечения электросетей.

 

Ветряные турбины с горизонтальной осью (HAWT)

 

Что такое ветряные турбины с горизонтальной осью?

Ветряная турбина с горизонтальной осью является наиболее используемым типом турбины. Его компоненты включают вал, генератор и лопасти. Лопасти выполнены обращенными к ветру. Лопасти ударяются ветром, заставляя вал вращаться. Генератор включается шестерней, соединенной с валом, и начинается выработка электроэнергии, которая отправляется в электросеть.

Включите JavaScript

50 Плюсы и минусы ядерной энергетики – всесторонний анализ 2023

Горизонтальные ветряные турбины Ключевые элементы

Чтобы повысить эффективность турбины, ветряная турбина имеет несколько ключевых элементов. В гондоле, также известной как голова, есть флюгер, анемометр и контроллер, который считывает скорость и направление ветра. В случае изменения направления намотки двигатель поворачивает гондолу, чтобы лопасти смотрели по ветру. При сильном ветре на турбине есть перерыв, чтобы замедлить скорость вращения вала. Тормоз предотвращает повреждение турбин в тяжелых условиях.

Турбины с горизонтальной осью имеют самолетные пропеллеры с тремя лопастями. Самый большой из них — почти 20-этажное здание с лопастями длиной 100 футов. Чем выше турбина, тем больше электроэнергии вырабатывается. Горизонтальный тип используется почти во всех турбинах.

Пожалуйста, включите JavaScript

Плюсы и минусы безрезервуарных водонагревателей

 

Ветряная турбина с горизонтальной осью Преимущества и недостатки

 

Преимущества

• Лопасти расположены сбоку от центра для обеспечения устойчивости.
• Имеет возможность обтекания крыла, придавая лопастям угол атаки
• Имеет возможность наклона лопастей несущего винта в случае шторма, что сводит к минимуму возможные повреждения
• Высокая башня обеспечивает легкий доступ к более сильным ветрам
• Высокая башня может быть размещена на неровной поверхности или в открытом море
• Ее можно установить в лесу среди высоких деревьев
• Большинство из них являются самостоятельными

Недостатки

• Трудно работать на наземных ветрах
• Трудно, чтобы транспортировать
• , чтобы установить, с тех пор, как он требует Skilled Operators и Craines
• , чтобы установить, с тех пор, как он требует Skiled Operators и Craines
• , чтобы установить, с тех пор, как он требует Skiled Operators и Craines
• . Близость влияет на радар

Ветряные турбины с вертикальной осью (VAWT)

Пожалуйста, включите JavaScript

50 Интенсивные плюсы и минусы биотехнологии 2023

 

Что такое ветряная турбина с вертикальной осью?

В турбине с вертикальной осью вал и лопасть соединены с землей вертикально. Все основные компоненты расположены близко к земле. Ветряки вертикального находятся у земли, в отличие от горизонтального. Ветряные турбины с вертикальной осью бывают двух типов: подъемные и тормозные. Конструкция подъемника более эффективна, чем конструкция с тягой или лопастями. Турбины с вертикальной осью имеют форму взбивалки, а лопасти прикреплены вверху и внизу к ротору, расположенному вертикально.

Ветряная турбина Дарье

Пожалуйста, включите JavaScript

Энергия ветра Видео (технология возобновляемой энергии)

Ветряная турбина Дарье — еще один распространенный тип турбины с вертикальной осью, названный в честь французского инженера Жоржа Дарье. Он запатентовал конструкцию в 1931 году, похожую на гигантскую взбивалку для яиц с двумя лопастями. Некоторые из используемых версий представляют собой турбины с вертикальной осью высотой 100 и 50 футов. Эти турбины редко используются, потому что горизонтальные работают лучше.

Вертикальная ось Ветровые турбины. проходы

 

Недостатки

• Менее эффективный
• Лопасти вращаются против ветра, вызывая сопротивление
• Работа при слабом и более турбулентном ветре
• Имеет низкий пусковой крутящий момент и требует энергии для работы.

 

Прочие конструкции ветряных турбин

 

Ветряная турбина с диффузором

Ветряная турбина с диффузором, модифицированная для повышения эффективности ветровой энергии с диффузором. Диффузор увеличивает скорость; таким образом, повышается эффективность. В традиционных голых турбинах лопасти ротора установлены вертикально на опорном валу или башне. В ветряной турбине с диффузором лопасти ротора установлены в диффузоре. Затем он размещается наверху шахты или опорной башни. Для повышения эффективности устройства были проведены дополнительные модификации диффузора.

 

Ротор с двумя лопастями

Почти все современные ветряные турбины используют ротор с тремя лопастями, но есть модели с двумя лопастями. GROYWAN представлял собой двухлопастную установку, которая находилась в стадии эксперимента в компании Kaiser-Wilhelm-Koog в Германии с 1983 по 1987 год. Двухлопастные турбины использовались в ветропарке Eemmeerdijk Wind Park, расположенном в Зевольде, Нидерланды. Производителем двухлопастных турбин была Nordic Windpower, которая разработала такую ​​​​модель, как N 100. NedWind также производила другие турбины.

 

Ротор с подветренной стороны

Почти все ветряные турбины имеют ротор, расположенный в передней части гондолы, когда дует ветер. В некоторых турбинах ротор расположен за гондолой. Конструкция выгодна тем, что турбины выравниваются с ветром, что снижает стоимость. Недостатком является изменение нагрузки на лопатку по мере ее прохождения за башней, что увеличивает усталостную нагрузку и резонанс в других конструкциях турбины.

 

Коаксиальный, мультироторный

На приводной вал можно установить более трех роторов. Они объединяются, когда ветер проходит через каждый ротор на расстоянии между углами от направления ветра. Исследования Дугласа Селсама в 2004 году доказали, что коаксиальный мультикоптер производит значительную мощность. Первый использовался в Калифорнии с расстоянием между винтами 12 футов. За счет нового несущего винта диаметр составил 2,1 метра. Среди прочего, аэрокосмические инженеры из Государственного университета Лоуа оптимизировали турбины. Турбина показала увеличение мощности на 10–20% и была менее эффективной, чем конструкция с противоположным вращением.

 

Горизонтальная ось, вращающаяся в противоположных направлениях

Когда масса ускоряется в одном направлении, это вызывает пропорцию, но в противоположном направлении. Имеет место значительное количество вращательного воздуха. В одном роторе слишком много тангенциального потока воздуха теряется. Чтобы сделать его более полезным, добавляется дополнительный ротор для увеличения производства дополнительной мощности. Еще одним преимуществом встречного вращения является отсутствие редуктора и автоцентровка на турбинах.

Турбины на горизонтальной оси встречного вращения расположены с одной стороны, а расположенные установлены спереди под углом, чтобы не задеть задние. Всякий раз, когда лезвие находится на противоположной стороне башни, лезвия сзади должны быть меньше, чем лезвия спереди. При небольшом числе общих кратных турбины должны вращаться в соотношении 7:3, чтобы уменьшить вибрацию. Это позволяет генератору работать даже в широком диапазоне скоростей.

 

Ветряная турбина Савониуса

Турбина имеет аэродинамические крылья, установленные вертикально на валу и заземленные на станции. Сверху турбина имеет S-образную форму и медленно вращается.