Ветрогенератор принцип работы: Ветрогенераторы: принцип действия, типы, применение, эффективность работы

Содержание

Принцип работы ветрогенератора и его комплектующие

Содержание раздела:

  1. Компоненты ветроустановки
  2. Комплектация наших ветроустановок
  3. Подбор ветряка
  4. Примеры подбора компонентов установки
  5. Схемы работы ветрогенератора

1. Компоненты ветроустановки

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 необходим для выработки переменного тока. 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 для заряда аккумуляторных батарей.
  2. Аккумуляторные батареи – накапливают электроэнергию для использования в безветренные часы. 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 аккумуляторных батарей.
  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 автоматическое переключение 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. Внимание: АВР не позволяет работать сети одного объекта одновременно от двух разных источников питания!
  5. Инвертор – преобразовывает ток из постоянного, который накапливается в аккумуляторных батареях, в переменный, который потребляет большинство электроприборов.
  6. Инверторы бывают четырёх типов:
    1. Модифицированная синусоида – преобразовывает ток в переменный с напряжением 220В с модифицированной синусоидой (ещё одно название: квадратная синусоида). Пригоден только для оборудования, которое не чувствительно к качеству напряжения: освещение, обогрев, заряд устройств и т.п.
    2. Чистая синусоида - преобразовывает ток в переменный с напряжением 220В с чистой синусоидой. Пригоден для любого типа электроприборов: электродвигатели, медицинское оборудование и др.
    3. Трехфазный – преобразовывает ток в трехфазный с напряжением 380В. Можно использовать для трехфазного оборудования.
    4. Сетевой – в отличие от предыдущих типов позволяет системе работать без аккумуляторных батарей, но его можно использовать только для вывода электроэнергии в общественную электросеть. Их стоимость, обычно, в несколько раз превышает стоимость несетевых инверторов. Иногда они стоят дороже, чем все остальные компоненты ветроустановки вместе взятые.

2. Комплектация наших ветроустановок

В комплект наших ветроэнергетических установок входит:

  1. Турбина
  2. Мачта (не входит в комплект EuroWind 300L)
  3. Лопасти
  4. Крепления
  5. Тросы мачты
  6. Поворотный механизм (только с ветрогенераторами EuroWind 3 и старше)
  7. Контроллер
  8. Анемоскоп и датчик ветра (только с ветрогенераторами EuroWind 3 и старше)
  9. Хвост (только с ветрогенераторами EuroWind 2 и младше)

Аккумуляторы, инвертор и дополнительно оборудование подбираются индивидуально и в базовую комплектацию не входят. Независимо от комплектации ветрогенератор всегда автоматически позиционируется по ветру.


Комплектующие ветрогенератора EuroWind 10

3. Подбор ветряка

Первый вопрос, на который вы должны дать ответ и который поможет вам ответить на остальные вопросы:

Для чего вам нужен ветрогенератор и какие задачи он должен выполнять?

Ответив на главный вопрос, вы можете без проблем ответить на остальные вопросы и решить какой набор оборудования вам необходим и сколько это будет стоить.

Итак, три основные величины, которые определяют работу всего комплекса:

  1. Выходная мощность ветроустановки (кВт), определяется только мощностью преобразователя (инвертора) и не зависит от скорости ветра, емкости аккумуляторов. Ещё её называют «пиковой нагрузкой». Этот параметр определяет максимальное количество электроприборов, которые могут быть одновременно подключены к вашей системе. Вы не сможете одновременно потреблять больше электроэнергии, чем позволяет мощность вашего инвертора. Если вы потребляете электроэнергию редко, но в больших количествах, то обратите внимание на более мощные инверторы. Для увеличения выходной мощности возможно одновременное подключение нескольких инверторов.
  2. Время непрерывной работы при отсутствии ветра или при слабом ветре определяется емкостью аккумуляторных батарей (Ач или кВт) и зависит от мощности и длительности потребления. Если вы потребляете электроэнергию редко, но в больших количествах, обратите внимание на аккумуляторы с большой емкостью.
  3. Скорость заряда аккумуляторных батарей (кВт/час) зависит от мощности самого генератора. Также этот показатель прямо зависит от скорости ветра, а косвенно от высоты мачты и рельефа местности. Чем мощнее ваше генератор, тем быстрее будут заряжаться аккумуляторные батареи, а это значит, что вы сможете быстрее потреблять электроэнергию из батарей и в больших объемах. Более мощный генератор следует брать в том случае, если ветра в месте установки слабые или вы потребляете электроэнергию постоянно, но в небольших количествах. Для увеличения скорости заряда аккумуляторов возможна установка нескольких генераторов одновременно и подключение их к одной аккумуляторной батарее.

Исходя из перечисленных выше факторов, для подбора ветрогенератора и сопровождающего оборудования вам необходимо ответить на три вопроса:

  1. Количество электроэнергии, необходимое вашему объекту ежемесячно
    (измеряется в киловаттах). Эти данные необходимы для подбора генератора. Их можно взять из коммунальных счетов на оплату электроэнергии или рассчитать самостоятельно, если объект находится в стадии строительства.
  2. Желаемое время автономной работы вашей энергосистемы в безветренные периоды или периоды, когда ваше потребление энергии из аккумуляторов будет превышать скорость зарядки аккумуляторных батарей генератором. Данный параметр определяет количество и емкость аккумуляторных батарей.
  3. Максимальная нагрузка на вашу сеть в пиковые моменты (измеряется в киловаттах). Необходимо для подбора инвертора переменного тока.

4. Примеры подбора компонентов установки

Рассмотрим несколько общих примеров подбора оборудования ветроустановки. Более точный расчёт может быть произведён нашими специалистами и включает в себя гораздо больше необходимых деталей.

Пример расчёта ветряка №1

Описание:

Частный дом в Киевской области находится в стадии строительства. По предварительным расчётам жильцы дома будут потреблять не больше 300 400 кВт электроэнергии ежемесячно. Затраты электроэнергии не очень высокие, т.к. хозяева будут использовать для отопления и нагрева воды твердотопливный котёл, а ветрогенератор необходим только для полного обеспечения бытовых приборов электроэнергией.

Хозяева проводят основную часть дня на работе, а пик потребления электроэнергии припадает на утренние и вечерние часы. В этот момент могут быть включены электроприборы суммарной мощностью до 4 киловатт.

Дом находится на возвышенности и есть открытое пространство вокруг будущего места установки ветрогенератора.

Общественной электросети нет.

Задача:

Полностью обеспечить 300-400 кВт электроэнергии ежемесячно с пиковыми нагрузками до 4 кВт.

Решение:
Генератор:

Чтобы понять как быстро должны заражаться аккумуляторы при расходе электроэнергии 400 кВт в месяц, мы должны разделить 400 кВт/мес на 30 дней (получим ежедневное потребление), а затем полученное число разделить на 24 часа (400/30/24 = 0,56 кВт/час – среднее ежечасное потребление). Скорость заряда аккумуляторных батарей генератором должна составить как минимум 560 Ватт в час.

В Киевской области низкая среднегодовая скорость ветра, но открытое пространство и возвышение объекта позволит ветрогенератору работать как минимум на 30-40% от номинальной мощности. Для более точных показателей можно произвести замер скорости ветра в месте установки.

Для того, чтобы обеспечить заряд аккумуляторных батарей генератором при этих условиях со скоростью 560 Ватт в час, нужно взять генератор, номинальная мощность которого будет как минимум в три раза больше необходимой, т. к. генератор будет работать всего на 30-35% от номинальной мощности (560Вт/ч*3=1680Вт/ч). Для этих нужд нам подходит генератор EuroWind 2 с номинальной мощностью 2000 Ватт.

Аккумуляторы:

Проводя 8-9 часов на работе в будние дни, хозяева отсутствуют, и энергопотребление их дома сведено к минимуму. В ночное время потребление также сведено к минимуму. Основное потребление происходит утром и вечером. Между этими основными пиками существует интервал в 8-9 часов.

При среднем уровне заряда аккумуляторных батарей 560 Вт/ч за интервал 8-9 часов ветровой генератор сможет выработать около 5000 Ватт. В ветреные дни этот показатель может увеличиться как минимум в два раза, поэтому за тот же период времени может быть выработано 10000 Ватт электроэнергии.

Генератор EuroWind 2 имеет напряжение 120 Вольт, поэтому ему необходимо 10 аккумуляторов с напряжением 12 Вольт (12В*10=120В). Одна аккумуляторная батарея 12В 100Ач способна сохранить до 1,2 кВт электроэнергии. Десять таких батарей могут сохранить до 12 кВт (1200Вт*10=12000Вт). Для запаса 10000 Ватт электроэнергии нам отлично подойдут 10 аккумуляторных батарей 12В с емкостью 100Ач.

Инвертор:

Для максимального потребления электроэнергии в пиковые моменты до 4 кВт, можно установить инвертор 5 кВА. Он сможет обеспечить постоянную нагрузку 4 кВт и пусковые токи до 6 кВт (150% нагрузка). Таблицу совместимости инверторов вы найдёте в разделе Инверторы.

Дополнительное оборудование:

АВР в данном случае не нужен, т.к. нет основной сети, а коммутацию с дизельным генератором (или бензиновым) можно производить посредством перекидного рубильника.

А вот дизельный генератор на 5 кВт в нашем случае не помешает – его можно использовать как резервное питание при полном отсутствии ветра.

ИТОГО:

Для полного энергообеспечения объекта нам необходим генератор EuroWind 2, 10 аккумуляторных батарей 12В с емкостью 100Ач, инвертор 5 кВА, дизельная электростанция на 5 кВт.


Пример расчёта ветряка №2

Описание:

Небольшой отель на 8 номеров вместе с рестораном расположены на трассе в открытом поле. Среднегодовая скорость ветра в месте установки была замерена предварительно и составляет 6,8 м/с. Расходы электроэнергии на бытовые приборы и освещение составляют 60 кВт на один номер в месяц и около 2500 кВт в месяц на ресторан. Ресторан и отель обогреваются, кондиционируются и круглый год обеспечивают себя горячей водой с помощью трехфазного геотермального теплонасоса инверторного типа мощностью 14 кВт. Потребление электроэнергии данного теплонасоса составляет 3,5 кВт/час, а пусковые токи - всего 2,8 кВт.

В ресторане и отеле используются энергосберегающие лампы для освещения. Пиковая нагрузка при использовании электроприборов и освещения объекта составляет около 7,5 кВт (не считая 3,5 кВт теплонасоса).

Есть общественная электросеть, но она не может обеспечить потребности, т.к. выделена линия мощностью только 4 кВт. Большую мощность не может обеспечить местная подстанция.

Задача:

Полное обеспечение объекта независимой электроэнергией, отоплением и резервным питанием от основной сети.

Решение:
Генератор:

Ежемесячный расход электроэнергии на содержание номеров составит 60 кВт * 8 номеров = 480 кВт в месяц. Общий расход электроэнергии на содержание отеля и ресторана без учёта отопления составит 2980 кВт в месяц (480 кВт + 2500 кВт = 2980 кВт). Отсюда следует, что среднее ежечасное потребление на все электроприборы и освещение без учёта обогрева составит 4,14 кВт/час (2980 кВт / 30 дней / 24 часа = 4,14 кВт/час). К этому числу необходимо прибавить 3,5 кВт/час, которые будет потреблять теплонасос. В итоге мы получаем, что генератор должен обеспечивать нас как минимум 7,64 киловаттами электроэнергии ежечасно (4,14 кВт/час + 3,5 кВт/час = 7,64 кВт/час).

Среднегодовая скорость ветра 6,8 м/с позволяет генератору работать как минимум на 40% от номинальной мощности. Отсюда следует, что номинальная мощность генератора должна составлять как минимум 19,1 кВт/час (7,64 кВт/час / 40% = 19,1 кВт/час)

Для этих целей отлично подошёл бы генератор EuroWind 20, но он рассчитан на более высокие средние скорости ветра, как и другие мощные генераторы (EuroWind 15, 20, 30, 50). Поэтому мы отдадим предпочтение двум генераторам EuroWind 10, которые будут работать в одной системе, вместо одного генератора EuroWind 20. Тем более, что свободное место для установки ветрогенератора в данном случае не критично – есть свободная площадь вокруг отеля и ресторана.

Аккумуляторы:

В этом комплексе практически отсутствуют большие перерывы в использовании электроэнергии, а постоянные ветра поддерживают равномерный уровень заряда аккумуляторов.

В этом случае необходимы аккумуляторы, которые будут являться своеобразным «буфером» между генератором и инвертором. Их главная задача будет состоять в стабилизации и выпрямлении напряжения, а не накоплении электроэнергии.

Генератор EuroWind 10 имеет напряжение 240 Вольт, поэтому ему необходимо 20 аккумуляторов с напряжением 12 Вольт (12В*20=240В). Одна аккумуляторная батарея 12В 150Ач способна сохранить до 1,8 кВт электроэнергии. Двадцать таких батарей могут сохранить до 36 кВт (1800Вт*20=36000Вт). Запаса электроэнергии в 36 кВт должно хватить всему комплексу почти на 5 часов непрерывной работы при средней нагрузке при полном отсутствии ветра. Для этого нам подойдут 20 аккумуляторных батарей 12В с емкостью 150Ач.

Инвертор:

Для максимального потребления электроэнергии в пиковые моменты до 7,5 кВт, можно установить инвертор 10 кВА. Он сможет обеспечить постоянную нагрузку 8 кВт и пусковые токи до 12 кВт (150% нагрузка).

А для обеспечения теплонасоса мощностью 3,5 кВт нам необходим трехфазный инвертор, т.к. этот теплонасос требует трехфазный ток с напряжением 380В. В этом случае возьмём ещё один инвертор – трехфазный 5 кВА, который обеспечит нас напряжением 380В и постоянной мощностью 4 кВт.

Дополнительное оборудование:

Можно установить АВР, который будет автоматически переключать питание отеля и ресторана с ветрогенератора на общественную электросеть в случае полного безветрия и разряда аккумуляторных батарей. Среднее потребление отеля и ресторана (4,14 кВт) практически равно мощности общественной линии электропередач, которая была выделена объекту (4 кВт), поэтому резервное питание будет обеспечено.

Для резервного обеспечения теплового насоса можно установить трехфазную бензиновую или дизельную электростанцию мощностью 3,5 4 кВт, т.к. общественная электросеть не сможет обеспечить трехфазный ток для резервного питания теплонасоса.

ИТОГО:

Для полного энергообеспечения этого объекта нам необходимы два генератор EuroWind 10, 20 аккумуляторных батарей 12В с емкостью 150Ач, однофазный инвертор 10 кВА, трехфазный инвертор 5 кВА, АВР, бензиновая или дизельная электростанция на 3,5-4 кВт.

5. Схемы работы ветрогенератора

Приводим несколько популярных схем работы ветрогенераторных систем с потребителем. Это всего лишь некоторые примеры, поэтому возможны и другие схемы работы. В каждом случае составляется индивидуальный проект, который способен решить поставленную перед нами задачу.


Автономное обеспечение объекта (с аккумуляторами).
Объект питается только от ветроэнергетической установки.


Ветрогенератор (с аккумуляторами) и коммутация с сетью.
АВР позволяет переключить питание объекта при отсутствии ветра и полном разряде аккумуляторов на электросеть. Эта же схема может использоваться и наоборот – ветрогенератор, как резервный источник питания. В этом случае АВР переключает вас на аккумуляторные батареи ветрогенератора при потери питания от электросети.


Ветрогенератор (с аккумуляторами) и резервный дизель-(бензо-)генератор.
В случае отсутствия ветра и разряде аккумуляторных батарей происходит автоматический запуск резервного генератора.


Ветрогенератор (без аккумуляторов) и коммутация с сетью.
Общественная электросеть используется вместо аккумуляторных батарей – в неё уходит вся выработанная электроэнергия и из неё потребляется. Вы платите только за разницу между выработанной и потреблённой электроэнергией. Такая схема работы пока-что не разрешена в Украине и во многих других странах.


Гибридная автономная система – солнце-ветер
Возможно подключение солнечных фотомодулей к ветрогенераторной системе через гибридный контроллер или с помощью отдельного контроллера для солнечных систем.


Увеличение производительности системы.
Возможно установить два и более генератора, инвертора и комплекта аккумуляторов для увеличения мощности системы.

Также возможны другие схемы работы и коммутации ветрогенераторов.

принцип работы и получения энергии

Приводим несколько популярных схем работы ветрогенераторных систем с потребителем. Это всего лишь некоторые примеры, поэтому возможны и другие схемы работы. В каждом случае мы составляем индивидуальный проект, который способен решить поставленную перед нами задачу.

Автономное обеспечение объекта (с аккумуляторами)

Объект питается только от ветряной электростанции.

Ветрогенератор (с аккумуляторами) и коммутация с сетью

АВР позволяет переключить питание объекта при отсутствии ветра или в случае полной разрядки аккумуляторов на электросеть. Эта же схема может использоваться и наоборот – ветрогенератор, как резервный источник питания. В этом случае АВР переключает вас на аккумуляторные батареи ветрогенератора при потери питания от электросети.

Ветрогенератор (с аккумуляторами) и резервный дизель-(бензо-)генератор

В случае отсутствия ветра и разряде аккумуляторных батарей происходит автоматический запуск резервного генератора, работающего на бензине или солярке.

Ветрогенератор (без аккумуляторов) и коммутация с сетью

Общественная электросеть используется вместо аккумуляторных батарей – в неё уходит вся выработанная электроэнергия ветряком и из неё же потребляется. Вы платите только за разницу между выработанной и потреблённой электроэнергией из сети. Такая схема работы пока-что не разрешена в Украине и во многих других странах.

Гибридная автономная система – солнце-ветер

Возможно подключение солнечных фотомодулей к ветровой электростанции через гибридный контроллер или с помощью отдельного контроллера для солнечных систем.

Увеличение производительности системы

Возможно установить два и более генератора, инвертора и комплекта аккумуляторов для увеличения общей мощности системы.

Также возможны другие схемы работы и коммутации ветрогенераторов.

Типы ветрогенератов - Новые Системы и Альтернативы

Получать энергию от ветра научились многим раньше, чем были изобретены первые вентиляторы, потребляющие энергию для создания воздушного потока. Собственно, курица родилась вперед яйца.

В наши дни показатели суммарной мощности ветряных электроустановок (ВЭУ) значительно превосходят показатели той же суммарной мощности атомных энергосистем (АЭС).

Определение и принцип работы ветряной электроустановки

Ветроэлектростанция – автономная установка, работа которой направлена на генерацию электричества из кинетической энергии – массы и модуля движения ветра.

В основе работы ветроэлектростанции находится ветрогенератор. Его второе название - ветряк. Ветрогенератор отвечает за преобразование механической энергии в электроэнергию, необходимую для поддержания человеческой жизнедеятельности.

Кинетическая энергия ветра заставляет лопасти ветряной установки вращаться в заданном направлении. Лопасти и воздействуют на генераторный вал, тем самым приводя его во вращательное движение. Так образуется механическая энергия (энергия движения объекта), которая затем поступает в генератор и преобразуется в электричество.

Виды ветрогенераторов (ветряков)

Принцип работы генератора ветряной электростанции мало чем отличается от принципа работы дизель- и бензогенераторов. Устройство преобразует механическую энергию в электричество подобно тому, как генерирует его из бензина и дизельного топлива. Но разновидностей ветрогенераторов существует несколько.

Ветрогенераторы различаются положением ведущего вала ротора, или крыльчатки, относительно земли. То есть, осью вращения. Разберем основные виды генераторов, применяемых в ветряных установках.

Ветрогенераторы с горизонтальной осью вращения

Такие ветряные установки можно встретить чаще всего. Лопасти в таких установках соединены в одной точке и взаимодействуют с сердечником генератора при помощи специального общего соединения. В горизонтальных ветрогенераторах вал ротора турбины располагается параллельно земле.

Сам ротор при этом может крепиться к башне (опоре ветряной установки) спереди или сзади. Впереди опоры находится наветренный ротор, сзади – подветренный.

Отличия горизонтальных ветрогенераторов могут состоять не только в положении ротора, но также в количестве лопастей. Их может быть одновременно 2, 3 или 4. Чаще всего встречаются ветряные установки с 3 лопастями, реже – с 2 и 4 лопастями.

Ветрогенераторы с 3 лопастями вынуждены вращаться очень быстро, чтобы успеть захватить весь поток кинетической энергии ветра.

Установлено, что 3 лопасти работают эффективнее всего. Хотя сегодня можно встретить монолитные лопастные конструкции в виде дисков. Они отличаются большим количеством объединенных между собой лопастей. Такие ветряные установки вращаются с заниженной скоростью.

Несмотря на то, что ветрякам с 3 лопастями необходимо прикладывать больше усилий и скорости для захвата ветра, а монолитным дискам с множеством лопастей того не требуется, 3-лопастные установки являются наиболее эффективными в плане выработки механической энергии. Секрет в том, что лопасти в большом количестве мешают друг другу.

Тем не менее, горизонтальные ветрогенераторы не самые эффективные, поскольку «ловят» ветер только в определенном направлении.

Ветрогенераторы с вертикальной осью вращения

Такие генераторы отличаются вертикальным расположением вала – вращающей оси ротора турбины, и креплением лопастей, которые располагаются также вертикально земле и имеют опору, к которой крепятся в двух точках – нижней и верхней. Опора соединяется с валом ротора и по мере вращения лопастей под воздействием ветра приводит ротор в движение.

Принцип работы ветрогенератора не зависит от направления вращающейся оси. Но по степени эффективности вертикальные установки являются более мощными. Такие ветрогенераторы улавливают ветер, движущийся в любом направлении и с любой скоростью.

Способы крепления лопастей ветрогенераторов

Лопасти ветряных установок бывают подвижные и неподвижные. Это означает, что подвижные лопасти могут изменять угол крепления. Неподвижные лопасти зафиксированы без возможности изменения угла.

Ветряки с подвижными лопастями более эффективные, так как более точно «подстраиваются» под направление ветра. Тогда как неподвижные лопасти вращаются только в двух направлениях. Но! У подвижных лопастей есть недостаток. Они быстрее всего подвержены поломке, поскольку в их конструкции есть подшипники, которые довольно часто подлежат замене. Тогда как в ветряке с неподвижными лопастями подшипников нет. Поэтому такие установки ломаются значительно реже.

Если у вас возникли вопросы по поводу выбора и покупки генератора для автономной ветряной установки, обратитесь к специалисту, который даст вам грамотную консультацию, нежели искать ответы самостоятельно.

В компании «НСиА» вам дадут исчерпывающие ответы профессионалы высокого уровня. Пожалуйста, обращайтесь к нам.

Ветрогенератор - как выбрать ветряк

С целью экономии расходов на электроснабжение на производствах и в частных домах устанавливают ветрогенераторы. В данной статье рассмотрим основные характеристики, разновидности и принцип работы ветрогенераторов.

Оглавление:

  1. Устройство и принцип работы ветрогенератора
  2. Разновидности ветряков
  3. Рекомендации по выбору ветрогенератора
  4. Обзор производителей ветрогенераторов

Устройство и принцип работы ветрогенератора

Основные составляющие ветрогенератора:

1. Генератор - преобразователь механической энергии в электрическую. Генератор заряжает аккумуляторные батареи. Чем выше скорость ветра, тем быстрее заряжаются батареи.

2. Лопасти ветрогенератора - часть ветрогенератора, которая подвергается силе ветра, а затем воздействует на генераторный вал.

3. Мачта - устройство на котором крепится генератор и лопасти. От высоты мачты зависит скорость и устойчивость работы ветрогенератора.

Дополнительные компоненты ветрогенератора:

1. Контроллеры - устройство управления ветрогенератором, отвечающее за направление лопастей, особенности заряда аккумулятора, защиту ветрогенератора. Основной функцией контроллера является преобразование переменной энергии в электрическую постоянную.

2. Батареи аккумулятора - приборы для накапливания энергии, которую используют в то время когда отсутствует ветер. Еще одной функцией аккумулятора выступает выравнивание и стабилизация энергии, вырабатываемой генератором. Аккумуляторные батареи обеспечивают электропитание.

3. Анемоскопы или устройства измерения направления ветра - собирают и обрабатывают данные о скорости, направлении и порывах ветра. Анемоскопы устанавливают на более мощных ветрогенераторах, предназначенных для переработки большого количества энергии.

4. Автоматические регуляторы питания предназначены для объединения ветрогенератора, электросети, дизельного генератора или других источников энергии.

5. Инверторы - устройства для переработки постоянного тока в переменный, предназначенный для работы бытовой и электротехники.

При попадании ветра на лопасти ветрогенератора происходит вращение устройства. Во время работы ветрогенератора вырабатывается переменный ток, который попадает в контроллер и перерабатывается в постоянный. Постоянный ток заряжает аккумуляторы, которые обеспечивают электричеством частный дом или большое предприятие. Но, для работы большинства электроприборов необходим переменный однофазный или трехфазный ток, который образуется в инверторе.

Варианты использования ветрогенератора в системе электроснабжения:

  • работа ветряка с аккумулятором в автономном режиме;
  • параллельная работа ветрогенератора на аккумуляторах и солнечных батареях;
  • работа ветрогенератора с параллельным использованием резервного (дизельного, бензинового или газового) генератора;
  • параллельная работа ветрогенератора и обычной электросети.

Преимущества использования ветрогенератора:

  • получение экологически чистой, безопасной и надежной электроэнергии,
  • снижение расходов оплаты за электричество;
  • бесшумность работы устройства;

  • наибольшее количество энергии ветрогенератор производит осенью или зимой, во время большей востребованности электричества для обогрева помещений;
  • цена на ветрогенераторы намного ниже, чем стоимость альтернативных источников получения электроэнергии;
  • возможность ветрогенератора параллельно работать с другими источниками электроэнергии;
  • возможность выбора мощности ветроустановки, в зависимости от типа местности и количества необходимой электроэнергии;
  • возможность использования ветрогенераторов на яхтах или кораблях;
  • потратившись один раз на ветроустановку, обеспечивается электроснабжение минимум на 20 лет.

Разновидности ветряков

В зависимости от размещения турбин выделяют ветрогенераторы:

  • вертикального типа,
  • горизонтального типа.

Ветрогенератор вертикального типа имеет вертикально размещенную турбину, по отношению к поверхности земли, а горизонтальный наоборот. Вертикальный ветрогенератор легко улавливает самые малейшие дуновения ветерка, а горизонтальный - более мощный, по преобразованию энергии.

Разновидности вертикальных ветрогенераторов:

1. Изобретение вертикального ветрогенератора принадлежит шведскому изобретателю Савониусу. Вертикальный ветряк состоит из двух цилиндров, которые имеют вертикальную ось вращения. Независимости от силы и направления ветра вертикальный ветряк постоянно вращается вокруг своей оси. Основным недостатком вертикального ветрогенератора является неполное использование ветровой энергии. Во время исследований было выявлено, что вертикальный ветряк использует только третью часть ветровой энергии.

2. Вертикальный ветряк с наличием ротора Дарье был изобретен на несколько десятков лет позже обычного. Роторный ветрогенератор имеет две или три лопасти и ротор. Ветрогенераторы с ротором просты в изготовлении и легки в монтаже. Главным недостатком такого ветрогенератора является то, что ротор нужно запускать вручную.

3. Ветрогенератор с вертикальной осью вращения и с наличием геликоидного ротора - имеет закрученные лопасти. которые обеспечивают равномерное вращение ветрогенератора. Преимущество: уменьшение нагрузки на подшипники, тем самым увеличение срока службы устройства. Недостатки: высокая стоимость, сложность монтажа.

4. Вертикальный ветрогенератор с наличием многопластного ротора - самое эффективное устройство по переработке ветровой энергии. Имеет сложный ротор, который состоит из большого количества лопастей.

5. Ортогональные ветрогенераторы не требуют большой скорости ветра. Для работы такого устройства подойдет скорость ветра от 0,7 м/с. Ортогональные вертикальные ветроустановки имеют высокие технические характеристики, бесшумное вращение мотора и интересный дизайн. Устройство ортогонального ветрогенератора основывается на вертикальной оси вращения и на нескольких лопастях, которые удалены от оси на определенном расстоянии. Несмотря на большое количество преимуществ, ортогональная ветроустановка имеет недостатки:

  • небольшой строк службы опорных узлов;
  • лопасти более массивные, чем у обычных ветрогенераторов;
  • большой вес установки затрудняет монтаж устройства.

Горизонтальные ветрогенераторы имеют более высокий коэффициент полезного действия. Главным недостатком горизонтальных ветрогенераторов является необходимость в постоянном поиске ветра при помощи флюгеля, который устанавливается отдельно от устройства.

Горизонтальные ветрогенераторы разделяют на:

  • устройства однолопастного типа - характеризуются высокими оборотами вращения, имеют небольшой вес и легкую конструкцию;
  • ветрогенераторы двухлопастного типа - по устройству схожи с однолопастными, только отличаются количеством лопастей;
  • ветряки трехлопастного типа имеют наибольшую мощность около 7 мВт, считаются одними из самых популярных среди ветрогенераторов, предназначенных для дома;
  • многолопастные ветрогенераторы имеют от четырех до пятидесяти лопастей, данные устройства используют для обеспечения работы водяных установок.

В соотношении с количеством лопастей все ветрогенераторы подразделяются на:

  • однолопастные,
  • двухлопастные,
  • трехлопастные,
  • многолопастные.

По материалам, из которых состоит ветрогенераторная установка выделяют:

  • ветрогенераторы парусного типа,
  • ветрогенераторы жесткого типа, изготовлены из стекловолокна или металла.

В зависимости от шагового признака винта ветрогенераторы разделяют на:

  • устройства измеряемого шага,
  • устройства фиксированного шага.

Ветрогенератор на основе изменяемого шага имеет довольно сложную конструкцию, но в то же время увеличенную скорость вращения. Ветрогенератор с фиксированный шагом отличается надежностью и простотой.

Все ветрогенераторы условно разделяют на два вида:

  • ветрогенераторы промышленного типа;
  • домашние ветрогенераторы.

Промышленные ветряки используют для получения большого количества электроэнергии. Для устройства ветрового парка, состоящего из нескольких десятков или сотен ветрогенераторов требуется тщательное обследование местности, которое проводят на протяжении года или двух. Промышленные ветрогенераторы позволяют получать электроэнергию для обеспечения электричеством нескольких десятков домов или определенного производства.

Ветрогенератор для дома - позволяет значительно снизить расходы на электроснабжение и обеспечивает независимость от работы общей электросети.

Рекомендации по выбору ветрогенератора

1. Перед выбором ветрогенератора следует определиться с мощностью и функциональным назначением данного устройства.

2. Внимательно изучите разновидности ветряков и ознакомьтесь с климатическими условиями данного региона, в котором планируется установка ветрогенератора.

3. Определите выходную мощность ветряка, которая напрямую зависит от мощности преобразователя (инвертора). Второе название выходной мощности - пиковая нагрузка - совокупность количества приборов, которые одновременно будут работать с ветрогенератором. То есть, выходная мощность определяется как общая мощность ветряка. Даже при редком, но большом потреблении электроэнергии следует выбирать ветрогенератор с большой мощностью. Чтобы увеличить выходную мощность, следует установить несколько инверторов.

4. Время на непрерывную работу устройства - определяют мощностью аккумулятором, которые устанавливаются на ветряк. При безветренной погоде аккумуляторы обеспечивают помещение электричеством.

5. Темпы заряда аккумулятора определяются мощностью устройства, скоростью ветра, высотой установки и рельефом территории, на которой установлен ветрогенератор. Чем выше мощность ветрогенератора, тем быстрее происходит заряд батарей. При постоянном потреблении электроэнергии или при слабом ветре выбирайте более мощные модели ветряков. Чтобы увеличить скорость заряда батарей, следует подключить несколько генераторов к ветроустановке.

6. Не следует покупать много аккумуляторных батарей, при слабой силе ветра, так как ветрогенератор не успеет заряжать все батареи. Если батареи не до конца заряжаются это приводит к быстрому выходу их строя, поэтому количество батарей следует рассчитывать из потребляемой мощности всех электроприборов в доме.

7. Чтобы ветряк купить, следует обратить внимание на главный фактор - вырабатываемую энергию устройства. Этот критерий указан в технических характеристиках ветрогенератора.

8. Чтобы определить потребляемую мощность дома, в котором будет производиться установка ветряка, следует просмотреть счета за электричество за последние 12 месяцев, и вывести минимальный, средний и максимальный коэффициент потребления энергии.

9. С помощью исследований ближайшей метеорологической станции, узнайте о среднегодовой скорости ветра на предполагаемом участке установки ветряка. Оптимальная работа ветрогенератора обеспечивается при ветре 5 м/с.

10. Лучше устанавливать ветрогенератор как дополнительный источник питания в паре с дизельным или бензиновым генератором.

11. Испытайте ветрогенератор в работе, обратите внимание на уровень шума и необходимость в техническом обслуживании ветряка. Некоторые мощные ветрогенераторы имеют достаточно высокий уровень шума, что приводит к дискомфорту и проблемам с соседями.

12. Средний срок эксплуатации ветрогенератора составляет шесть-семь лет.

13. Лучше отдать предпочтение ветрогенератору, лопасти которого изготовлены из твердых материалов: стекловолокна или металла.

14. Обратите внимание на оптимальную работу ветрогенератора при средней скорости ветра, которая характерна для данного региона.

15. Безредукторные ветрогенераторы намного проще в установке, легко собираются и не требуют дополнительного техобслуживания, в то время как редукторные несмотря на сложность монтажа обеспечивает большую мощность и лучшее качество работы ветряка.

16. Не следует обращать внимание на такие рекламные лозунги о том, что ветрогенератор имеет улучшенную конструкцию, магнитную левитацию или большой контроллер, в большинстве случаи такая реклама, направлена на то, чтобы за обычный ветрогенератор получить больше денег.

17. При покупке ветрогенератора, потребуйте гарантию и выполнение всех обязательств производителя ветрогенераторов перед покупателем. Например, наличие креплений - комплект ветрогенератора, который включает все комплектующие: инверторы, генераторы, аккумуляторы. При покупке данных устройств у разных производителей, риск неправильной работы ветрогенератора увеличивается.

18. Формула расчета мощности ветрогенератора: Р = 0,5 * rho * S * Ср * V3 * ng * nb. Р - мощность ветрогенератора, rho - величина обозначения плотности воздуха, S - величина площади метания ротора, Ср - коэффициент аэродинамического действия, V - величина скорости ветра, ng - радиаторный коэффициент полезного действия, nb - при наличии редуктора. КПД редуктора.

19. Стоимость ветрогенератора напрямую зависит от таких факторов:

  • количество лопастей,
  • мощность аккумуляторов,
  • мощность генератора,
  • количество инверторов,
  • материал изготовления лопастей,
  • наличие редуктора,
  • номинальная мощность ветряка,
  • тип ветрогенератора: горизонтальный, вертикальный,
  • материал, из которого изготовлена установка,
  • наличие дополнительных комплектующих.

Обзор производителей ветрогенераторов

Чтобы ветрогенератор купить, нужно предварительно рассчитать мощность ветрогенератора и потребляемое электричество. После проведения расчетов обратите внимание на стоимость ветряка.

Первые позиции по производству ветрогенераторов занимает Германия, Дания и Франция. Несколько десятков лет назад началось изготовление российских ветрогенераторов, которые, по сравнению с зарубежными моделями, требуют усовершенствования.

Рассмотрим основных популярных производителей ветрогенератовор для дома:

1. AEOLOS (Дания)

Особенности ветрогенераторов AEOLOS:

  • компания занимается разработкой ветрогенераторов более 35 лет;
  • мощность вертикальных ветрогенераторов составляет от 500 Вт до 500 кВт;
  • мощность горизонтальных ветряков - 300-10000 Вт;
  • сфера применения ветрогенераторов: частный сектор, фермерское хозяйство, обеспечение электричеством поселков и школ;
  • высокий уровень выработки электроэнергии;
  • использование генератора без редуктора обеспечивает высокий уровень надежности ветроустановки;
  • небольшая стоимость технического обслуживания;
  • высокий уровень безопасности обеспечивает функция контроля положения устройства ветрогенератора;
  • наличие электронной системы торможения.

Технические характеристики AEOLOS Н 1кВт:

  • величина номинальной мощности: 1 кВт;
  • величина максимальной мощности: 1,5 кВт;
  • выходное напряжение: 48 В;
  • характеристика лопастей: 3 штуки, материал - стекловолокно;
  • особенности генератора: генератор трехфазного магнитноэлектрического типа, который обеспечивает постоянный ток;
  • коэффициент полезного действия: менее 0,95;
  • гарантийный строк: 5лет;
  • максимальный строк эксплуатации: 20 лет.

2. ENERCON (Германия)

Особенности:

  • мощность ветрогенераторов компании ENERCON от 330 Вт до 7,58 мВт;
  • наличие кольцевого генератора;
  • отсутствие трансмиссии;
  • выполнение мировых стандартов качества: надежность и долговечность.

Технические особенности ENERCON Е80:

  • величина номинальной мощности: 80 кВт;
  • величина высоты башни: 53 м;
  • величина номинальной скорости ветра: 12 м/с;
  • минимальная скорость ветра: 3 м/с;
  • максимальная скорость ветра: 30 м/с;
  • количество лопастей: 3 штуки;
  • величина диаметра ротора: 18 м.

3. AMPAIR (Великобритания)

Характеристика сферы использования:

  • катера;
  • лодки;
  • удаленные автономные системы питания.

Особенности:

  • небольшой размер;
  • легкий монтаж;
  • возможность установки на ограниченном пространстве;
  • высокое качество и надежность.

Технические особенности Ampair 100:

  • величина номинальной мощности: 100 Вт;
  • величина напряжения генератора: 12 Вт;
  • характеристика лопастей: 6 штук;
  • необходимая скорость ветра: от 3 м/с;
  • стоимость: 2700 $.

4. Fair Wind (Бельгия)

Особенности:

  • возможность использования в частном доме, отеле, АЗС, на ферме;
  • высокий уровень европейского качества;
  • изготовление лопастей - бельгийское;
  • происхождение генераторов - финское;
  • производством инверторов и контроллеров занимается немецкая компания;
  • произведение тестирования и проверки каждой ветроустановки;
  • максимальные порывы ветра 55 м/с;
  • система безопасности имеет полную автоматизацию;
  • присутствует пассивное аэродинамическое торможение;
  • ветроустановки Fair Wind используют вместе с установками солнечных батарей;
  • большая вариация мощностей поможет подобрать ветроустановку для каждого участка индивидуально.

Технические особенности Fair Wind F16:

  • величина номинальной мощности: 10 кВт;
  • величина диаметра ветроколеса: 4 м;
  • величина номинальной скорости ветра: 15 м/с;
  • минимальная скорость ветра: 3 м/с;
  • количество лопастей: 3 штуки, выполнены из авиационного алюминия;
  • величина диаметра ротора: 18 м;
  • стоимость: 20000 $.

5. Fuller Wind (США)

Особенности:

  • полное отсутствие лопастей;
  • компактность использования;
  • небольшая стоимость, по сравнению с классическими ветрогенераторами;
  • основа ветрогенератора - Турбина Теслы, которая состоит из большого количества металлических дисков, которые разделены кольчатыми прокладками;
  • высокий уровень производительности электроэнергии.

6. Fortiss (Нидерланды)

Особенности:

  • использование: электроснабжение домов, снабжение телекоммуникационного оборудования, водоочистительные системы;
  • обеспечение полной независимости от промышленных источников электроэнергии;
  • возможно совместное использование ветроустановок и традиционных источников электропитания;
  • стабильное электроснабжение и понижение расходов на электричество;
  • простота конструкции и легкость монтажа ветрогенераторов;
  • возможность использования солнечных батарей или дизельных генераторов;
  • низкий уровень шума;
  • высокий уровень безопасности.

Технические особенности Fortiss Montana 5,8:

  • характеристика генератора: генератор синхронного магнитного типа;
  • максимальная скорость ветра: 55 м/с;
  • количество лопастей: 3 штуки;
  • необходимая скорость ветра: от 2,5 м/с;
  • варианты системы торможения: механический, электрический;
  • стоимость: 20000 $.

как работает, достоинства и недостатки

Как работает вертикальный ветрогенератор

Данные установки преобразуют кинетическую энергию ветра в механическую энергию вращения приводного вала. Вертикальная ось ветровой турбины соединена с ротором, работающим также в вертикальном положении. Ротор и генератор расположены в нижней части башни.

Лопасти ветряка присоединены прямо к центральной оси, соединенной с ротором генератора. Генератор располагается в нижней части установки, иногда даже на уровне земли.

Таким образом, при вращении лопастей винта ротор генератора также приходит в движение и, следовательно, появляется возможность выработки электроэнергии.

Видео: работа генератора с вертикальной осью вращения

Рассматриваемые ветряки не нуждаются в дополнительном оборудовании, которое определяет направление ветра и корректирует положение ветряка в соответствие с ним. На ветрогенераторах с горизонтальной осью вращения в качестве подобного устройства выступает специальная хвостовая лопасть.

Кроме того, эти турбины более устойчивы к турбулентности, чем стандартные горизонтальные.

Перечислим некоторые из доступных на сегодняшний день моделей таких генераторов: Giromill, ротор Дарье, ветряные мельницы с вращающимися парусами и турбины Савониуса.

Преимущества

  • Основным достоинством является ортогональное расположение оси ротора, позволяющее размещать устройство вблизи поверхности земли. Соответственно, ветрогенератор и передаточный механизм расположены на этой же высоте и не требуют сооружения высоких конструкций для их установки.

  • Кроме того, турбина не обязательно должна быть ориентирована по направлению ветра, что делает её очень простой в эксплуатации.

  • Применение вертикальных ветрогенераторов даёт высокий эффект при их установке на верхней части холмов, столовых гор, по линии горных хребтов и в других местах, где вблизи поверхности земли присутствуют турбулентные потоки воздуха.

  • В местах, где запрещено размещение высотных ветровых турбин, могут быть расположены вертикальные. При этом, вы сэкономите денежные средства и время, которые потребовались бы вам для получения соответствующих согласований для разработки и монтажа высоких башенных установок ветряков с горизонтальным расположением вала.

  • Также, неоспоримым преимуществом устройств с вертикальным валом является их возможность поворота в любом направлении вместе с ветром.

Недостатки

  • Одним из недостатков вертикальных турбин является их низкая эффективность в зоне постоянных ветров. Это происходит из-за высокой силы сопротивления, действующей с противоположной стороны, при попытке захватить движущийся поток воздуха.

    Поэтому, на равнинах и других местах с преобладающими постоянными ветровыми потоками наилучшим вариантом являются горизонтальные ветроустановки. Они позволяют наиболее полно использовать энергию ветра в данных районах.

    При наличии же турбулентных потоков у поверхности земли рекомендуется применять ортогональные ветроустановки.

  • Другим минусом вертикальных ветроустановок является возможность разрушения лопастей винта. Это вызвано тем, что при вращении вокруг главной оси, на них постоянно воздействуют центробежные силы. То есть, со временем, лопасти сгибаются, трескаются и разрушаются. При их поломке вся машина выходит из строя.
  • Если разместить ветряк рядом со зданием, то он не будет работать, так как находится в мертвом воздушном пространстве.
Вывод

Вертикальные ветроустановки существуют в течение тысяч лет, но из-за плохой надежности и эффективности они не пользуются популярностью. Однако, их продолжают выпускать и по сей день.

Производители утверждают, что данные устройства могут уловить ветер любого направления, что, по сути, также верно и для горизонтальных турбин.

По сравнению с горизонтальными установками, рассматриваемые модели обладают меньшим коэффициентом полезного действия.

Ветрогенераторы бытовые

Принцип работы бытовой ветряной электростанции прост: воздушный поток вращает лопасти ротора, насаженного на вал генератора и создает в его обмотках переменный ток. Полученное электричество запасается в аккумуляторах и по мере необходимости расходуется бытовыми приборами. Конечно, это упрощенная схема работы домашнего ветряка. В практическом плане он дополняется устройствами, выполняющими преобразование электричества.

Сразу за генератором в энергоцепочке стоит контроллер. Он преобразует трехфазный переменный ток в постоянный и направляет его на зарядку аккумуляторов. Большинство бытовых приборов не может работать от постоянного тока, поэтому за аккумуляторами ставится другое инвертор для преобразования в переменный ток. Он выполняет обратную операцию: превращает постоянный ток в бытовой переменный напряжением 220 Вольт. Понятно, что эти преобразования не проходят бесследно и забирают от исходной энергии довольно приличную часть (15-20%). Если ветряк работает в паре с солнечной батареей или другим генератором электричества (бензиновым, дизельным), то схема дополняется автоматическим выключателем (АВР). При отключении основного источника тока, он активирует резервный.

Для получения максимальной мощности ветряной генератор должен располагаться вдоль ветрового потока. В простых системах реализуется принцип флюгера. Для этого на противоположном конце генератора закрепляется вертикальная лопасть, разворачивающая его навстречу ветру. В более мощных установках стоит поворотный электромотор, управляемый датчиком направления.

Существует две разновидности ветрогенераторов:

  • С горизонтальным расположением ротора.
  • С вертикальным ротором.

Первый тип – самый распространенный. Он характеризуется высоким КПД (40-50%), но имеет повышенный уровень шума и вибрации. Кроме этого, для его установки требуется большое свободное пространство (100 метров) или высокая мачта (от 6 метров).

Генераторы с вертикальным ротором энергетически менее эффективны (КПД почти в 3 раза ниже, чем у горизонтальных).

К их преимуществам можно отнести простой монтаж и надежность конструкции. Низкая шумность позволяет ставить вертикальные генераторы на крышах домов и даже на уровне земли. Эти установки не боятся обледенения и ураганов. Они запускаются от слабого ветра (от 1,0-2,0 м/с) в то время, как горизонтальному ветряку нужен воздушный поток средней силы (3,5 м/с и выше). По форме рабочего колеса (ротора) вертикальные ветрогенераторы весьма разнообразны.

Роторные колеса вертикальных ветряков

Благодаря малой частоте вращения ротора (до 200 об/мин), механический ресурс таких установок существенно превышает показатели горизонтальных ветрогенераторов. 

Как рассчитать и подобрать ветрогенератор?

Ветер это не природный газ, качаемый по трубам и не электроэнергия, бесперебойно поступающая по проводам в наш дом. Он капризен и непостоянен. Сегодня ураган срывает крыши и ломает деревья, а завтра сменяется полным штилем. Поэтому перед покупкой или самостоятельным изготовлением ветряка нужно оценить потенциал воздушной энергии в своем районе. Для этого следует определить среднегодовую силу ветра. Эту величину можно узнать в интернете по соответствующему запросу.

Получив вот такую таблицу, находим район своего проживания и смотрим на интенсивность его окраски, сравнивая ее с оценочной шкалой. Если среднегодовая скорость ветра получится меньше 4,0 метров в секунду, то ветряную электростанцию ставить нет смысла. 

Если сила ветра достаточна для установки ветряной электростанции, то можно переходить к следующему шагу: подбору мощности генератора. 

Если речь идет об автономном энергоснабжении дома, то в расчет берут среднестатистическое потребление электроэнергии 1 семьей. Оно находится в диапазоне от 100 до 300 кВт*ч в месяц. В регионах с низким годовым ветропотенциалом (5-8 м/сек) такое количество электричества способен сгенерировать ветряк мощностью 2-3 кВт. При этом следует учитывать, что зимой средняя скорость ветра выше, поэтому выработка энергии в этот период будет больше, чем летом.

Как устроена молниезащита ветрогенераторов (ветряков)?

Введение

Молниезащита ветряной электростанции является неотъемлемой частью, потребность в которой определяется из рисков, если речь идёт о безопасности обслуживающего персонала. Они детально описаны в ГОСТ Р МЭК 62305-2. Если риски находятся в приемлемых для человека рамках, то потребность в молниезащите ветряных электрогенераторов определяется в результате взвешивания экономических затрат. Сравниваются затраты на систему молниезащиты и материальный ущерб от потенциального удара молнии. Размеры ветроустановки определяются ее мощностью. Это может быть установка, которая устанавливается на кровле частного дома имея мощность менее 1 кВт, а может быть огромная установка, высотой до 198 метров, мощностью до 7,5 МВт, что вполне обеспечит электроэнергией небольшой городок. Таким образом обслуживание и способы защиты могут существенно отличаться. Тем не менее, ветроэлектрические установки (ВЭУ) являются высотными конструкциями, которые зачастую подвергаются прямым ударам молнии (рис.1). Грозовой разряд – это случайное явление, в отличии от рассчитанной вероятности на основе среднегодовых данных. Поэтому рассчитанный риск представляет собой всего лишь вероятностную характеристику, и соответственно, молниезащита ветряка в большинстве случаев обязательна!


Рисунок 1. Вспышка от прямого попадания молнии

В случае отсутствия системы молниезащиты ВЭУ, попадание грозового разряда может повлечь за собой повреждение систем управления, электросистемы, лопастей, а так же других механических деталей (рис.2). Следовательно, при проектировании ВЭУ необходимо тщательно рассмотреть и определить потенциальные риски и особое внимание уделить системе молниезащиты!


Рисунок 2. Последствия попадания прямого удара молнии

1. Внешняя молниезащита

1.1. Требования к внешней системе молниезащиты. Нормативно-технические документы

Молниезащита ветряного электрогенератора выполняется согласно требованиям и рекомендациям, которые определяются такими нормативами, как:

  • ГОСТ Р 54418.24-2013;
  • СО 153-34.21.122-2003;
  • РД 34.21.122-87

Согласно ГОСТ Р 54418.24-2013, п.6.2 для ветрогенераторов приводится 4 уровня молниезащиты, которые определяются исходя из местности, где планируется разместить ВЭУ, и максимальных параметров грозового разряда (заряд мгновенного удара, пиковый ток, время действия) с учетом уровня по ГОСТ Р МЭК 62305-1, табл.5. Важно отметить, что категория молниезащиты установки при проектировании, и соответственно надежность, могут превышать значение I категории (0,99). Так же, если ВЭУ устанавливается в местности с повышенным количеством восходящих молний, возможно увеличение требований к сечениям систем перехвата молнии. Если в ходе анализа рисков не указаны особые требования для ВЭУ, то все ее элементы должны быть защищены в соответствии с I уровнем молниезащиты. При этом, в ходе анализа рисков может выясниться, что для некоторых ВЭУ или даже ветровых станций, уровень молниезащиты ниже I будет экономически пригодным. Также могут сложиться обстоятельства, что для разных элементов установки или системы могут устанавливаться разные уровни молниезащиты.

ПРИМЕЧАНИЕ: Согласно ГОСТ Р 54418.24-2013, п.9.2.3, НЕ РЕКОМЕНДУЕТСЯ использование внешней изолированной молниезащиты для ВЭУ!

1.2. Молниеотводы


Рисунок 3. Принципы молниезащиты для лопастей больших ВЭУ

Для защиты лопастей ВЭУ от молнии существует несколько вариантов. Так, для захвата молнии используются алюминиевые или медные проводники, которые могут быть установлены вдоль всей длины лопасти, на её задней кромке, снаружи или внутри нее. Некоторые конструкции (рис.3) имеют молниеулавливатели, которые располагаются на поверхности вокруг лопасти (тип В и Г), и каждый из них присоединяется к проводникам, которые протянуты вдоль ее кромок. Еще одним способом является применение клейких металлических и сегментных лент, однако, как показывает практика, через несколько месяцев они зачастую отклеиваются, поэтому их практически не используют. Наиболее распространенным решением является использование систем вертикальных молниеотводов, которые располагаются на кончиках лопастей (тип А и Б) и отводят ток к комелю, а для лопастей с тормозами в качестве вертикального молниеотвода используется медный провод вдоль внутреннего лонжерона (тип Б).

Ещё одной из важнейших частей ВЭУ является гондола, конструкция которой обязательно должна быть частью системы молниезащиты. Гондолы из стеклопластика должны иметь вертикальные молниеотводы, выполненные в виде клетки вокруг неё. Эта же сетка может использоваться как экран для защиты от воздействия магнитных и электрических полей извне.

1.3. Токоотводы

Любая молниезащита ветряного генератора, как и любого другого объекта не может обойтись без токоотвода. В больших ВЭУ для отвода тока используется пустая стальная мачта-опора. Её можно назвать клеткой Фарадея, так как электромагнитный экран является практически идеальным, из-за того, что электромагнитное поле практически замкнуто в месте соединения с гондолой. Поэтому во многих случаях внутреннюю часть таких пустотелых мачт можно обозначить уровнем молниезащиты I или II.

В качестве опор также используются железобетонные конструкции, которые применяются в качестве токоотводов. При этом отвод тока молнии должен происходить через две - четыре арматуры, которые должны быть соединены в основании и каждые 20 м по высоте, согласно СО 153-34.21.122-2003, п.3.2.2.3. Если количество арматур меньше требуемого, то дополнительно можно организовать искусственные токоотводы, например из стальной омеднённой или медной проволоки D8 мм.

2. Внутренняя молниезащита

2.1. Требования к внутренней системе молниезащиты. Нормативно-технические документы

Все элементы управления ВЭУ - электрические и электронные, обязаны защищаться от импульсных перенапряжений, потенциально возникающие от:

  • исходящих токов лидера;
  • разрядов молнии, касающихся ветроустановки;
  • непрямых ударов молнии;
  • электромагнитных импульсов, возникающих в результате переходных процессов при коммутациях.

Должны соблюдаться требования и рекомендации следующих нормативных документов:

  • ГОСТ Р 54418.24-2013;
  • ГОСТ Р 51992-2011;
  • ГОСТ Р МЭК 60204-1-2007;
  • ГОСТ Р МЭК 61643-12-2011;
  • ГОСТ Р 52725-2007.

2.2. Подбор устройств защиты от импульсных перенапряжений

УЗИП для ветрогенератора подбираются исходя из технических характеристик электронного/электрического оборудования. Можно выделить основные места установки ограничителей перенапряжения:

  • ротор генератора;
  • преобразователь;
  • щит управления и распределительное устройство;
  • линии связи;
  • сигнальное освещение и датчики;
  • системы измерения и автоматизации.

Согласно ГОСТ Р МЭК 61643-12-2011, п.6.1.4 дополнительную защиту требуется устанавливать в местах, где имеется высокочувствительное электронное оборудование, в местах с электромагнитными полями внутри установки, а так же там, где расстояние от ввода питания до защищаемого оборудования слишком велико (в больших ветровых электростанциях).

Для защиты трансформаторов и высоковольтной системы в целом должны быть предусмотрены высоковольтные УЗИП, которые более известны под названием «грозозащитные разрядники». Потребность данных устройств определяется на основе определения рисков в соответствии с ГОСТ Р МЭК 62305-2, раздел 7 и прил.В). Разрядники для ветрогенератора должны соответствовать ГОСТ Р 52725-2007. Устанавливаются они на вводах в трансформатор (рис. 4).

a)
б)
Рисунок 4. Примеры размещения высоковольтных разрядников в двух типовых основных электрических цепях ВЭУ (а –АГ (асинхронный генератор) с беличьей клеткой; б – АГ с фазным ротором)

Для подробного подбора УЗИП для ветрогенераторной установки необходимо обращаться к специалистам, так как необходимо учитывать все технические характеристики оборудования для выбора того или иного УЗИП.

3. Требования к заземлению

Как ПУЭ-7, п.1.7.55, так и ГОСТ Р 54418.24-2013, п.9.1 рекомендуют использовать заземляющее устройство (ЗУ) одновременно для молниезащиты и заземления. Конструктивные требования к ЗУ, определяются государственными стандартами и правилами электротехническими, в зависимости от напряжения установок. При проектировании ЗУ для ветроустановки необходимо выдерживать требования согласно принятого уровня защиты.

Основные требования для ЗУ, согласно ГОСТ Р 54418.24-2013, п.9.1:

  • стойкость коррозийная и прочность механическая;
  • предотвращение повреждения оборудования;
  • способность выдерживать электродинамические и тепловые нагрузки во время короткого замыкания;
  • безопасность относительно шагового напряжения и напряжения прикосновения.

Сопротивление ЗУ не влияет на эффективность системы молниезащиты, однако влияет на работу всевозможного электронного оборудования, которое применяется в измерительных системах, системах автоматического управления и т.д. Поэтому рассчитывая систему заземления, величину полного сопротивления ЗУ нужно принимать минимальной, исходя из требуемых величин для используемого оборудования.

Выделяются два основных типа электродных ЗУ для ВЭУ:

  1. Тип А – используется для зданий с измерительными устройствами, подсобных помещений. Для ветрогенераторов не рекомендуется, состоят из горизонтальных и вертикальных заземлителей, подключаются к двум и более молниеотводам.
  2. тип Б – контур (кольцевой), контактирующий с землей не менее 80% от длины. Он должен иметь непосредственную связь с железобетонным фундаментом и присоединены к мачте ВЭУ.

Для снижения сопротивления ЗУ по типу Б могут применяться вертикальные электроды, требования к длине которых указаны на рисунке 5.


Рисунок 5. Длина вертикального электрода в зависимости от класса молниезащиты

4. Заключение

В заключение можно отметить, что молниезащита и заземление для ВЭУ – это задача, требующая тщательного подхода и изучения всех экономических и технических вопросов, таких как риски, определение класса молниезащиты для всех элементов ВЭУ, выбор УЗИП и ЗУ.

Ветроустановки часто устанавливаются на открытой местности с сильными ветрами, например в полях или в открытом море. В таких местах ВЭУ являются самыми высокими объектами, а это значит, что во время грозы удар молнии с большой вероятностью может прийтись именно на ВЭУ. Последствия ПУМ могут быть очень затратными, поэтому разработка молниезащиты и заземления является неотъемлемой частью работы при проектировании ветроэлектрических станций. Особое внимание уделяется ЗУ и УЗИП, так как эти системы обязательны при любых рисках! ЗУ должно отвечать требованиям по коррозийной стойкости, механической прочности, а также конструктивным требованиям согласно классу молниезащиты и иметь наименьшее сопротивление, которое требуется для работы электронного оборудования. УЗИП должны подбираться на основе технических характеристик оборудования, которое применяется в той или иной установке.

Требуется консультация по организации заземления и молниезащиты для вашего объекта? Обратитесь в Технический центр ZANDZ.ru!


Смотрите также:


Смотрите также:
Принцип работы ветряной турбины

- Usimeca

Данные о скорости ветра можно получить из карт ветров или в метеорологической службе. К сожалению, общая доступность и надежность данных о скорости ветра во многих регионах мира крайне низки. Однако в значительных регионах мира среднегодовая скорость ветра превышает 4-5 м / с (метров в секунду), что делает маломасштабную ветроэнергетику привлекательным вариантом. Важно получить точные данные о скорости ветра для данного участка, прежде чем можно будет принять какое-либо решение относительно его пригодности.Методы оценки средней скорости ветра можно найти в соответствующих текстах (см. Раздел «Ссылки и ресурсы» в конце этого информационного бюллетеня).

Сила ветра пропорциональна:

• площадь ветряной мельницы, уносимая ветром
• куб скорости ветра
• плотность воздуха - которая меняется с высотой

Формула, используемая для расчета мощности ветра, показана ниже:

P = ½.ρ.A.V 3

где, P - мощность в ваттах (Вт)

ρ - плотность воздуха в килограммах на кубический метр (кг / м 3 )
A - рабочая площадь ротора в квадратных метрах (м 2 )
V - скорость ветра в метрах в секунду (м / с)

Тот факт, что мощность пропорциональна кубу скорости ветра, очень важен.Это можно продемонстрировать, указав, что если скорость ветра удваивается, сила ветра увеличивается в восемь раз. Поэтому стоит найти участок с относительно высокой средней скоростью ветра.

Ветер в ваттах

Хотя приведенное выше уравнение мощности дает нам мощность ветра, фактическая мощность, которую мы можем извлечь из ветра, значительно меньше, чем предполагает эта цифра. Фактическая мощность будет зависеть от нескольких факторов, таких как тип используемой машины и ротора, сложность конструкции лопастей, потери на трение и потери в насосе или другом оборудовании, подключенном к ветряной машине.Существуют также физические ограничения на количество энергии, которое реально может быть извлечено из ветра. Теоретически можно показать, что любая ветряная мельница может извлекать максимум 59,3% энергии от ветра (это известно как предел Беца). На самом деле, этот показатель обычно составляет около 45% (максимум) для большой турбины, производящей электричество, и от 30% до 40% для ветряного насоса (см. Раздел о коэффициенте производительности ниже). Итак, изменив формулу «Сила ветра», мы можем сказать, что мощность, вырабатываемая ветряной машиной, может быть выражена следующим образом:

P M = ½.Cp.ρ.A.V 3

где,

P M - мощность (в ваттах), доступная от машины
C p - коэффициент полезного действия ветряной машины

Также стоит иметь в виду, что ветряная машина будет работать с максимальной эффективностью только часть времени, в течение которого она работает, из-за колебаний скорости ветра. Грубую оценку мощности ветряной машины можно получить с помощью следующего уравнения;

P A = 0.2 А В 3

где,

P A - средняя выходная мощность в ваттах за год
V - среднегодовая скорость ветра в м / с

Есть два основных физических принципа, с помощью которых можно извлекать энергию из ветра; они возникают за счет создания подъемной силы или силы сопротивления (или комбинации этих двух). Разница между сопротивлением и подъемной силой иллюстрируется разницей между использованием паруса спинакера, который наполняется как парашют и тянет парусную лодку по ветру, и бермудской оснастки, знакомого треугольного паруса, который отклоняется от ветра и позволяет парусной лодке двигаться путешествовать по ветру или слегка навстречу ветру.

Типы ветряных генераторов и их функции

Большинство из нас видели ветряные турбины, но знаете ли вы, какие элементы помогают в бесперебойной работе этих турбин?

Один из таких элементов - ветряные генераторы. Прежде чем мы подробно поговорим о генераторах, расскажите нам об их функции в работе ветряных турбин.

Ветровые турбины вырабатывают электроэнергию, используя энергию ветра для привода электрогенератора.

Когда ветер проходит над лопастями, он создает вращающую силу.Вращающиеся лопасти заставляют вращаться вал внутри гондолы, переходящей в редуктор.

Затем коробка передач ускоряет вращение до уровня, подходящего для генератора, который использует магнитные поля для преобразования энергии вращения в электричество.

В основном ветряные турбины бывают двух типов - турбины с фиксированной скоростью и ветровые турбины с регулируемой частотой вращения.

Из этих двух типов ветряных турбин наиболее часто используются турбины с фиксированной частотой вращения, в которых индукционный генератор напрямую подключен к сети.Однако у этой системы есть свои недостатки, потому что она часто не может контролировать сетевое напряжение.

Чтобы избежать недостатков ветряной турбины с фиксированной скоростью, используются ветровые турбины с регулируемой скоростью. Эти турбины обеспечивают стабильность динамического поведения турбины и снижают шум при низких скоростях ветра.

Однако для работы ветряной турбины с регулируемой скоростью необходим электронный преобразователь, и именно здесь играет роль генератор ветряной турбины.

Для оснащения ветряной турбины любым трехфазным генератором, например синхронным генератором и асинхронным генератором, для обеспечения более стабильной работы.

В этой статье мы в основном поговорим о различных типах ветряных генераторов и их функциях.

Какие типы ветряных генераторов?

Существует четыре типа ветряных генераторов (WTG), которые можно рассматривать для различных систем ветряных турбин, а именно:

  1. Генераторы постоянного тока (DC)
  2. Синхронные генераторы переменного тока (AC)
  3. Асинхронные генераторы переменного тока и
  4. Генераторы с переключаемым сопротивлением.

Каждый из этих генераторов может работать с фиксированной или переменной скоростью. Из-за динамического характера энергии ветра идеально использовать WTG с переменной скоростью.

Работа генератора с регулируемой частотой вращения снижает физическую нагрузку на лопатки и привод турбины, что улучшает аэродинамическую эффективность системы и переходные характеристики крутящего момента.

1. Генератор постоянного тока

Ветрогенератор постоянного тока состоит из ветряной турбины, генератора постоянного тока, инвертора на биполярном транзисторе с изолированным затвором (IGBT), трансформатора, контроллера и электросети.

Для генераторов постоянного тока с параллельной обмоткой ток возбуждения увеличивается с увеличением рабочей скорости, тогда как баланс между крутящим моментом привода ветряной турбины определяет фактическую скорость ветряной турбины.

Электричество извлекается через щетки, которые подключают комментатор, который используется для преобразования генерируемой мощности переменного тока в выход постоянного тока.

Эти генераторы требуют регулярного обслуживания и относительно дороги из-за использования коммутаторов и щеток.

Использование WTG постоянного тока необычно для ветряных турбин, за исключением ситуаций с низким энергопотреблением.

2. Синхронный генератор переменного тока Синхронные ветряные генераторы

переменного тока могут принимать постоянное или постоянное возбуждение от постоянных магнитов или электромагнитов.

Вот почему они оба называются «синхронными генераторами с постоянными магнитами (PMSG)» и «синхронными генераторами с электрическим возбуждением (EESG)» ».

Когда ветряная турбина приводит в движение ротор, трехфазная энергия вырабатывается в обмотках статора, которые подключены к сети через трансформаторы и преобразователи мощности.

В случае синхронных генераторов с фиксированной частотой вращения частота вращения ротора должна быть точно такой же, как и частота вращения синхронного генератора. В противном случае синхронизация будет потеряна.

При использовании синхронных генераторов с фиксированной частотой вращения случайные колебания скорости ветра и периодические возмущения возникают из-за эффектов затенения башни.

Кроме того, синхронные WTG имеют тенденцию к низкому демпфирующему эффекту, так что они не позволяют электрически поглощать переходные процессы трансмиссии.

Когда синхронные WTG интегрированы в электрическую сеть, синхронизация их частоты с сетью требует деликатной операции.

Кроме того, эти генераторы более сложны, дороги и подвержены отказам по сравнению с индукционными генераторами.

В последние десятилетия генераторы PM все чаще используются в ветряных турбинах из-за их высокой плотности мощности и малой массы.

Конструкция генераторов PM относительно проста. Прочные PM устанавливаются на ротор для создания постоянного магнитного поля, а произведенная электроэнергия собирается от статора с помощью коллектора, контактных колец или щеток.

Иногда PM интегрируются в цилиндрический литой алюминиевый ротор для снижения стоимости. Основной принцип работы генераторов PM аналогичен синхронным генераторам, за исключением того, что генераторы PM могут работать асинхронно.

Одним из преимуществ PMSG является отсутствие коммутатора, контактных колец и щеток, что делает машины прочными, надежными и простыми.

Из-за изменчивости фактических скоростей ветра PMSG не могут производить электричество с фиксированной частотой.Для этого генераторы должны быть подключены к электросети путем выпрямления переменного-постоянного-переменного тока преобразователями мощности.

Это означает, что генерируемая мощность переменного тока, содержащая переменную частоту и величину, сначала выпрямляется в постоянный постоянный ток, а затем преобразуется обратно в мощность переменного тока.

Кроме того, эти машины с постоянными магнитами могут быть полезны для приложений с прямым приводом, поскольку в этом случае они могут избавиться от проблемных редукторов, которые вызывают отказы большинства ветряных турбин.

Одним из возможных вариантов синхронных генераторов является высокотемпературный сверхпроводящий генератор.

Сверхпроводящие генераторы имеют такие компоненты, как задняя часть статора, медная обмотка статора, катушки возбуждения HTS, сердечник ротора, опорная конструкция ротора, система охлаждения ротора и другие.

Сверхпроводящие катушки могут пропускать ток почти в 10 раз больше, чем традиционные медные провода с умеренным сопротивлением и потерями в проводнике.

Кроме того, использование сверхпроводников может остановить все потери мощности в цепи возбуждения. Кроме того, увеличение плотности тока позволяет создавать сильные магнитные поля, что приводит к значительному уменьшению массы и размеров генераторов ветряных турбин.

Таким образом, сверхпроводящие генераторы могут иметь больший потенциал в плане высокой мощности и снижения веса и могут лучше подходить для ветряных турбин мощностью 10 МВт или более.

В 2005 году компания Siemens запустила в производство первый в мире сверхпроводящий ветрогенератор, представляющий собой синхронный генератор мощностью 4 МВт.

Наряду с более высокой мощностью синхронные генераторы могут создавать ряд технических проблем, особенно для долговечных ветряных турбин, не требующих особого обслуживания.

Одной из таких проблем, например, является охлаждение системы и восстановление работы после технической неполадки.

3. Асинхронные генераторы переменного тока

Когда традиционный способ производства электроэнергии использует синхронные генераторы, современные ветроэнергетические системы используют индукционные машины, широко применяемые в ветряных турбинах.

Индукционные генераторы подразделяются на двух типов : индукционные генераторы с фиксированной скоростью (FSIG), с короткозамкнутыми роторами и индукционные генераторы с двойным питанием (DFIG), с обмотанными роторами.

Как правило, индукционные генераторы просты, надежны, недороги и хорошо спроектированы.

Эти генераторы обладают высокой степенью демпфирования и могут поглощать колебания скорости ротора и переходные процессы трансмиссии.

В случае индукционных генераторов с фиксированной частотой вращения статор подключается к сети через трансформатор, а ротор подключается к ветряной турбине через редуктор.

До 1998 года большинство производителей ветряных турбин производили индукционные генераторы с фиксированной скоростью 1.5 МВт и менее.

Эти генераторы обычно работали со скоростью 1500 оборотов в минуту (об / мин) в энергосистеме с частотой 50 Гц вместе с трехступенчатой ​​коробкой передач.

Индукционные генераторы с короткозамкнутым ротором (SCIG) могут использоваться в ветряных турбинах с регулируемой скоростью, а также в управляющих синхронных машинах.

В таких случаях, однако, выходное напряжение невозможно контролировать, и требуется внешний источник реактивной мощности.

Это означает, что индукционные генераторы с фиксированной скоростью имеют ограничения, когда дело доходит до работы только в узком диапазоне дискретных скоростей.

Другими недостатками этих генераторов являются размер машины, низкий КПД, шум и надежность.

В наши дни более 85% установленных ветряных турбин используют DFIG, а самая большая мощность для коммерческих ветряных турбин увеличилась до 5 МВт.

Увеличенная мощность дает несколько преимуществ, в том числе высокий выход энергии, снижение механических нагрузок, колебаний мощности и управляемость реактивной мощности.

Индукционные генераторы также подвержены нестабильности напряжения. Кроме того, эффект демпфирования может привести к потерям мощности в роторе. Нет прямого контроля ни напряжения на клеммах, ни устойчивых токов короткого замыкания.

В этих случаях можно регулировать скорость и крутящий момент DFIG, управляя преобразователем на стороне ротора (RSC).

В подсинхронном режиме преобразователь на стороне ротора работает как инвертор, а преобразователь на стороне сети (GSC) - как выпрямитель.

С другой стороны, в случае суперсинхронной работы RSC работает как выпрямитель, а GSC как инвертор.

4. Ветрогенератор с переключаемым сопротивлением

Генераторы ветряных турбин с регулируемым сопротивлением имеют такие особенности, как прочные ротор и статор. При вращении ротора изменяется сопротивление магнитной цепи, соединяющей статор и ротор. Затем он, в свою очередь, наводит токи в обмотке якоря (статора).

Реактивный ротор изготовлен из ламинированных стальных листов и не имеет обмоток электрического поля или постоянных магнитов.

По этой причине генератор сопротивления прост, его легко изготовить и собрать. Еще одна очевидная особенность этих генераторов - их высокая надежность. Это потому, что они могут работать в суровых или высокотемпературных условиях.

Из-за того, что реактивный крутящий момент составляет лишь часть электрического крутящего момента, ротор переключаемого реактивного генератора обычно больше, чем другой, с электрическими возбуждениями для данной скорости крутящего момента.

Когда генераторы сопротивления объединены с функциями прямого привода, машины будут довольно большими и тяжелыми, что сделает их менее полезными в ветроэнергетических установках.

Статья по теме: 10 крупнейших оффшорных ветряных электростанций в мире

Заключительные слова

Суть в том, что ветряные турбины работают по простому принципу - вместо того, чтобы использовать электричество для выработки ветра, как вентилятор, ветровые турбины используют ветер для выработки электроэнергии.Ветер вращает лопасти турбины вокруг ротора, который вращает генератор, вырабатывающий электричество.

Эту механическую мощность можно использовать для определенных задач (например, перекачивания воды), или генератор может преобразовывать эту мощность в электричество.

Ветровые турбины могут быть построены на суше или в море в крупных водоемах, таких как озера и океаны. Правительства многих стран мира финансируют такие проекты. Например, Министерство энергетики США в настоящее время финансирует проекты по развитию морских ветроэнергетических проектов в водных объектах страны.

Статья по теме: Статистика солнечной энергии в США, 2019

С самого начала Сумит был глубоко обеспокоен климатическим кризисом и всегда чувствовал себя обиженным, видя, как вмешательство человека нарушает экологический баланс. Он на 100% считает, что солнечная энергия - это недостающая загадка для нашего энергетического перехода, и мы должны приложить все усилия, чтобы внедрить это энергетическое решение во всем мире. Если вы хотите опубликовать свои статьи в журнале SolarFeeds, щелкните здесь.

Ветряная турбина - Энергетическое образование

Рисунок 1.Ветряк. [1]

Ветряные турбины работают путем преобразования кинетической энергии ветра в механическую энергию, которая используется для выработки электроэнергии путем вращения генератора. Эти турбины могут быть наземными или морскими ветряными. [2]

Детали турбины

Рис. 2. Иллюстрация компонентов ветряной турбины (щелкните, чтобы увеличить). [3]

Современные ветряные турбины бывают разных размеров, но все типы обычно состоят из нескольких основных компонентов: [4]

  • Лопасти ротора - Лопасти ротора ветряной турбины работают по тому же принципу, что и крылья самолета.Одна сторона лезвия изогнута, а другая плоская. Ветер быстрее течет по изогнутому краю, создавая разницу в давлении с обеих сторон лезвия. Лопасти «толкаются» воздухом, чтобы уравновесить разницу давлений, в результате чего лопасти вращаются. [5]
  • Гондола - Гондола содержит комплект шестерен и генератор. Поворотные лопасти связаны с генератором шестернями. Шестерни преобразуют относительно медленное вращение лопастей в скорость вращения генератора примерно 1500 об / мин. [5] Затем генератор преобразует энергию вращения лопастей в электрическую энергию.
  • Башня - лопасти и гондола установлены на вершине башни. Башня сконструирована таким образом, чтобы удерживать лопасти ротора от земли и при идеальной скорости ветра. Башни обычно находятся на высоте 50-100 м над поверхностью земли или воды. Морские башни обычно крепятся к дну водоема, хотя исследования по разработке башни, плавающей на поверхности, продолжаются. [2]

Визуализация турбины

MidAmerican Energy Company имеет отличное видео о конструкции ветряной турбины, для просмотра щелкните здесь.

Видео ниже, созданное UVSAR, подробно показывает детали турбины.

Для дальнейшего чтения

Список литературы

Принцип работы ветряной турбины

Ветряная турбина - это устройство, которое использует энергию ветра для приведения лопастей во вращение, тем самым вырабатывая электричество.Ветрогенератор обычно состоит из ветряных турбин, генераторов, хвостовиков, башен, механизмов безопасности с ограничением скорости и устройств хранения энергии. Принцип работы ветряной турбины относительно прост: ветровое колесо вращается под действием ветра и преобразует кинетическую энергию ветра в механическую энергию вала ветряной турбины. Генератор приводится в движение валом ветряной турбины для выработки электроэнергии.

Базовая комплектация ветрогенератора

Ветроколесо представляет собой ветроуловитель.Его функция - преобразовывать кинетическую энергию обтекающего воздуха в механическую энергию вращения ветряного колеса.

В ветроэнергетике до сих пор используется эта специализированная лопасть гребного винта. Среди типов ветряных турбин используются три типа, а именно генераторы постоянного тока, синхронные генераторы переменного тока и асинхронные генераторы переменного тока. В производстве ветровой энергии малой мощности в основном используются синхронные или асинхронные генераторы переменного тока, а генерируемая мощность переменного тока преобразуется в мощность постоянного тока с помощью выпрямительных устройств.

Преимуществами синхронного генератора переменного тока являются его низкий КПД и его способность генерировать больше энергии, чем генератор постоянного тока при низких скоростях ветра, поэтому он может адаптироваться к широкому диапазону скоростей ветра. Синхронный генератор переменного тока может самостоятельно обеспечивать ток магнитного поля, но его стоимость выше.

В ветряной турбине функция регулятора направления состоит в том, чтобы заставить ветряную турбину смотреть в направлении ветра в любое время, чтобы получить максимальную энергию ветра. За исключением ветряных генераторов с подветренной стороны, почти все ветряные генераторы обычно используют хвост для управления направлением ветра.Оперение обычно расположено на заднем конце ветрового колеса, которое находится в зоне следа ветрового колеса. Только когда оперение отдельной ветряной турбины установлено на относительно высоком месте, можно избежать воздействия на нее потока следа ветряной турбины. В качестве материала оперения обычно используется оцинкованная листовая сталь.

Предохранительный механизм ограничения скорости используется для обеспечения безопасной работы ветряной турбины. Скорость и мощность ветрового колеса ветряной турбины тесно связаны с энергией ветра.Скорость и мощность ветрового колеса увеличиваются с увеличением скорости ветра. Если скорость ветра слишком высока, скорость ветряного колеса будет слишком высокой, и генератор будет перегружен. Чрезмерная частота вращения ветряной турбины и перегрузка генератора угрожают безопасности работы ветрогенератора. Установка предохранительного механизма ограничения скорости может поддерживать скорость вращения ротора ветрогенератора, по существу, постоянной в определенном диапазоне скорости ветра. Помимо устройств ограничения скорости ветровые турбины обычно оснащены специальными тормозными устройствами.Когда скорость ветра слишком высока, ветряное колесо можно остановить, чтобы обеспечить безопасность ветрового колеса при очень высоких скоростях ветра.

Башня является опорным механизмом ветрогенератора, а также важным элементом ветряной турбины. Принимая во внимание такие факторы, как простота перемещения, снижение затрат и т. Д., В 100-ваттных ветряных турбинах обычно используются трубчатые башни. Трубчатая башня в основном состоит из стальных труб, а натяжные тросы проложены в четырех направлениях.В более крупных башнях ветряных турбин обычно используются ферменные конструкции, состоящие из угловой стали или круглой стали.

Как работают ветряные генераторы?

Как работают ветряные генераторы? Ветровые турбины обычно работают по простому принципу: вместо использования электричества для создания ветра, такого как вентилятор, ветряные турбины используют ветер для производства электричества. Ветер вращает похожие на пропеллер лопасти турбины внутри ротора, который вращает генератор для выработки электричества.

Как работают ветряные генераторы?

Скорость и характер ветрового потока значительно различаются по всему миру и изменяются в зависимости от растительности, водоемов и рельефа местности. Люди используют этот поток ветра или силу движения для многих целей: запуск воздушного змея, плавание под парусом и даже производство электроэнергии. Термины «энергия ветра» и «энергия ветра» объясняют процедуру, с помощью которой ветер используется для производства механической энергии или электричества. Эту механическую энергию можно использовать для различных целей (например, для перекачивания воды или измельчения зерна), или генератор может преобразовывать эту механическую энергию в электричество.

Как работают ветряные генераторы? (Ссылка: Renewableenergyhub.co.uk )

Ветряная турбина преобразует энергию ветра в электричество, используя аэродинамическую силу от лопастей ротора, которые действуют как лопасти винта вертолета или крыло самолета. Когда ветер движется поперек лопасти, давление воздуха на одну часть лопасти уменьшается. Разница в давлении воздуха в двух частях лопасти создает как силу сопротивления, так и подъемную силу.

Подъемная сила больше, чем сопротивление, и это заставляет ротор вращаться.Ротор прикреплен к генератору либо прямо (если это турбина с прямым приводом), либо внутри вала и последовательного расположения шестерен (или коробки передач), которые увеличивают скорость вращения и позволяют использовать генератор с физически меньшими размерами. Этот эффект аэродинамической силы вращает генератор для выработки электричества. Посетите здесь, чтобы увидеть этот эффект теоретически.

Как ветряная турбина вырабатывает электричество?

Основным компонентом ветряной турбины является генератор, преобразующий механическую энергию в электричество.С начала 20 века нам известно, что если повернуть проводник в магнитной среде, он производит электричество в соответствии с законом Фарадея. Итак, ветер обеспечивает крутящий момент и движение, а генератор делает все остальное.

Для промышленных турбин, подобных тем, которые вы можете увидеть на ветряных электростанциях, обычно имеется анемометр, присоединенный к панели управления. Турбина работает при скорости ветра более 8 миль в час, но система отключается со скоростью более 50 миль в час, чтобы предотвратить повреждение.

Wind Farm View (Ссылка: energy.gov )

Коробка передач используется для изменения замедленного движения, которое мы видим от вращения лопастей, на более быстрое движение оси, которая практически управляет генератором. Это один из самых дорогих компонентов системы, преобразующий скорость от 25 до 50 оборотов в минуту в тысячу оборотов в минуту. Это одна из областей, которую разработчики и исследователи стремятся создать более эффективно, чтобы более мощный электрический ток мог генерироваться на более медленных скоростях.

Привод рыскания обычно используется для поворота группы лопастей против встречного ветра, чтобы справиться с переменным направлением ветра. Генератор вырабатывает переменный ток, который подается в систему и используется для питания окружающих домов. Если вы хотите больше узнать о принципе работы генератора ветряных турбин, вам следует сначала взглянуть на их различные типы.

Типы ветрогенераторов

Когда мы хотим дать ответ на этот главный вопрос: «Как работают ветряные генераторы?», Мы должны более подробно изучить структуру различных типов.Ветряная турбина состоит из двух основных частей: лопасти ротора и генератора ветровой турбины или WTG. WTG - это электрическая система, используемая для производства электроэнергии. Электрический генератор с низкой частотой вращения используется для преобразования механической энергии вращения, производимой силой ветра, в полезную электроэнергию, чтобы обеспечить электричеством наши дома, и он лежит в основе любой ветроэнергетической системы.

Индукционный генератор (Ссылка: energy.gov )

Преобразование вращательной механической энергии, создаваемой лопастями ротора (представленных в качестве первичного двигателя), в полезную электрическую энергию для использования в осветительных приборах и бытовом энергоснабжении или для зарядки аккумуляторов может осуществляться с помощью любого из следующих основных видов вращательных электрических систем. обычно используется в ветроэнергетических установках:

  • Индукционная система переменного тока (AC), также представленная как генератор переменного тока
  • Система постоянного тока (DC), также представленная как Dynamo
  • Синхронная система переменного тока (AC), также представленная как генератор переменного тока

Все эти электрические системы представляют собой электромеханические инструменты, работающие на основе закона электромагнитной индукции Фарадея.То есть они работают с взаимодействием электрического тока и магнитного потока или потока заряда. Поскольку эта процедура обратима, та же система может использоваться как обычный электродвигатель для преобразования электрической энергии в механическую или как генератор, преобразующий механическую энергию обратно в электрическую.

Электрические системы, наиболее часто используемые для ветряных турбин, - это системы, работающие в качестве генераторов, при этом индукционные и синхронные генераторы обычно используются в более крупных установках ветряных турбин.Как правило, в самодельных или небольших ветряных турбинах обычно используется низкоскоростная система постоянного тока или динамо, поскольку они компактны, дешевы и намного проще в подключении.

Итак, имеет ли значение, какую электрическую систему мы можем использовать для создания энергии ветра? Лучшим ответом будет как «Нет», так и «Да», поскольку все зависит от формы настройки и приложения, которое вы хотите. Низковольтный выход постоянного тока от генератора или динамо-машины более старой формы можно использовать для зарядки аккумуляторов, тогда как более высокий синусоидальный тип переменного тока от генератора переменного тока может быть подключен непосредственно к местной сети.

Кроме того, выходное напряжение и потребность в энергии полностью зависят от имеющихся у вас приборов и от того, как вы хотите их использовать. Кроме того, они связаны с местом расположения генератора ветровой турбины: будет ли источник ветра поддерживать его непрерывное вращение в течение длительных периодов времени, или скорость генератора и, следовательно, его выходная скорость будут уменьшаться и увеличиваться с изменениями текущего ветра.

Производство электроэнергии

Генератор ветряной турбины - это то, что производит электричество, преобразуя механическую энергию в электрическую.Давайте здесь будем точными; они не производят энергии и не производят больше электрической энергии, чем количество механической энергии, используемой для перемещения лопастей ротора. Чем больше «энергия» или электрическая нагрузка, предъявляемая к системе, тем больше механической нагрузки требуется для вращения ротора. Вот почему генераторы бывают разных размеров и вырабатывают разное количество электроэнергии.

В случае «ветряного генератора», ветер толкает прямо против лопастей турбины, что преобразует линейное движение ветра во вращательное, что необходимо для вращения ротора генератора, и чем сильнее он толкает, тем сильнее может производиться больше электроэнергии.Тогда жизненно важно иметь соответствующую модель лопасти ветряной турбины, чтобы извлекать из ветра как можно больше энергии.

Все электрические турбогенераторы работают за счет эффекта поворота магнитного поля мимо электрической катушки. Когда электроны движутся внутри электрической катушки, вокруг нее создается магнитная среда. Точно так же, когда магнитное поле проходит мимо катушки с проволокой, в катушке возникает напряжение, как это объясняется законом магнитной индукции Фарадея, заставляющим электроны двигаться.

Простой генератор с использованием магнитной индукции

Затем мы можем видеть, что, пропуская магнит через одиночный виток провода, напряжение, вводимое как ЭДС (электродвижущая сила), индуцируется через петлю провода на основе магнитного поля системы. Когда в проволочной петле возникает напряжение, электрический ток в случае потока электронов начинает течь по петле, создавая электричество.

Простой генератор, использующий магнитную индукцию (Ссылка: Renewableenergyhub.co.uk )

Но что, если бы вместо простой отдельной проволочной петли, как показано, у нас было бы несколько петель, соединенных вместе одного размера, чтобы создать катушку из проволоки? Конечно, в этом случае при той же величине магнитного поля может быть получено гораздо большее напряжение и, следовательно, ток.

Это связано с тем, что магнитный поток разрезает большее количество проводов, создавая более высокую ЭДС, и это основной принцип закона электромагнитного воздействия Фарадея, и система переменного тока использует этот принцип для преобразования механической энергии, такой как движение от ветряной турбины или гидроэлектростанции. турбину, в электрическую мощность, генерирующую синусоидальную форму волны.

Итак, мы видим, что есть три основных требования для производства электроэнергии, а именно:

  • Катушка или расположение проводов
  • Установка магнитного поля
  • Относительное движение между полем и проводниками

Тогда, чем быстрее катушка с проводом движется, тем выше скорость модификации, при которой магнитный поток сокращается катушкой, и тем выше создаваемая ЭДС в катушке. Точно так же, если магнитный поток создается сильнее, созданная ЭДС улучшится при той же скорости вращения.В результате наведенная ЭДС пропорциональна Φ и N. Где «Φ» - это поток магнитного поля, а «N» - скорость вращения. Кроме того, полярность создаваемого напряжения зависит от направления магнитных проводов потока и направления движения проводника.

Есть две основные формы электрического генератора и генератора переменного тока: генератор с возбужденным полем и генератор с постоянными магнитами в обеих формах, включая две основные части: ротор и статор.

Ротор - это часть системы, которая «вращается». Опять же, ротор может иметь движущиеся выходные катушки или определенные типы постоянных магнитов. Статор является «стационарным» компонентом системы и может иметь либо набор постоянных магнитов в рамках своей модели, либо набор электрических обмоток, генерирующих электромагнит. Обычно генераторы и генераторы переменного тока, используемые для генераторов ветряных турбин, объясняются тем, как они создают свой магнетизм, постоянные магниты или электромагниты.

Практических преимуществ и недостатков обеих форм нет. Большинство бытовых ветряных генераторов, представленных на рынке, используют постоянные магниты в конструкции турбогенератора, что создает необходимое магнитное поле при движении системы, хотя в некоторых действительно используются электромагнитные катушки.

Установка ветряных турбин в жилых помещениях (Ссылка: Renewableenergyhub.co.uk )

Эти высокопрочные магниты обычно изготавливаются из редкоземельных материалов, таких как самарий, кобальт (SmCo) или неодимовое железо (NdFe), что устраняет необходимость в обмотках возбуждения для обеспечения постоянного магнитного поля, что приводит к более простой и прочной конструкции.Обмотки намотки поля имеют преимущество согласования своего магнетизма (и, следовательно, энергии) с различной скоростью ветра, но нуждаются в дополнительном источнике энергии для создания необходимого магнитного поля.

Теперь мы понимаем, что электрический генератор поддерживает средство преобразования энергии между механической нагрузкой, создаваемой лопастями ротора, выступающими в качестве первичного двигателя, и некоторыми другими электрическими нагрузками. Механическое соединение ветрогенератора с лопастями ротора выполнено с основным валом, который может быть либо простым прямым приводом, либо за счет использования редуктора для уменьшения или увеличения скорости генератора относительно скорости движения лопастей.

Использование редуктора позволяет лучше согласовать скорость генератора со скоростью турбины, но недостатком использования редуктора является то, что как механическая часть она подвержена износу, что в конечном итоге приводит к снижению эффективности устройства. Однако прямой привод может быть проще и эффективнее, но подшипники ротора и вал генератора подвергаются общей массе и вращательной нагрузке лопастей ротора.

Кривая выходной мощности ветряного генератора

Итак, форма ветряного генератора, необходимого для особого местоположения, зависит от мощности ветра и характеристик самой электрической системы.Все ветряные турбины имеют особые характеристики, связанные со скоростью ветра.

Кривая выходной мощности ветряного генератора (Ссылка: alternate-energy-tutorial.com )

Генератор или генератор не вырабатывают выходную мощность до тех пор, пока его скорость вращения не превысит его скорость ветра при включении, когда нагрузка ветра на лопасти ротора достаточна для преодоления трения, а лопасти ротора достаточно точны для генератор, чтобы начать производство полезной энергии.

Выше этой скорости включения генератор должен создавать мощность, соответствующую кубу скорости ветра (K.V 3 ), пока не достигнет своей потенциальной номинальной выходной мощности.

Выше этой номинальной скорости мощность ветра на лопастях ротора приближается к оптимальной прочности электрической системы, и генератор вырабатывает максимальную или номинальную выходную энергию по мере достижения окна номинальной скорости ветра. Если скорость ветра имеет тенденцию улучшаться, генератор ветряной турбины останавливается при значении отключения, чтобы предотвратить электрические и механические повреждения, что приведет к нулевому производству электроэнергии.Тормозом, предотвращающим повреждение системы, может быть электрический датчик скорости или механический регулятор.

Купить ветрогенератор, такой как ветряные генераторы мощностью 400 Вт, для зарядки аккумуляторов - непростая задача, и есть несколько особенностей, которые следует учитывать. Цена только одна из них. Обязательно выберите электрическую систему, соответствующую вашим требованиям. Если вы устанавливаете конфигурацию с подключением к сети, выберите генератор сетевого напряжения переменного тока.Если вы настраиваете устройство на батарейках, поищите систему постоянного тока для зарядки батарей. Также учитывайте механическую структуру генератора, включая размер и вес, рабочую скорость и защиту от окружающих.

Чтобы узнать больше о «Как работают ветряные генераторы» или получить больше информации о ветроэнергетике о различных доступных ветроэнергетических системах, или изучить недостатки и преимущества ветровой энергии, щелкните здесь.

Wind Power - еще один чистый и зеленый способ производства электроэнергии

Мы хорошо понимаем, насколько важно максимально использовать возобновляемые источники энергии.Обычные энергоресурсы, такие как ископаемое топливо, являются исчерпаемыми и могут когда-нибудь исчезнуть, если мы продолжим их использовать текущими темпами. Вот почему разрабатываются технологии для эффективного и надежного сбора электроэнергии из возобновляемых источников энергии, таких как гидроэнергия, солнечная энергия, энергия ветра, геотермальная энергия и т. Д. Ветер является одним из важных возобновляемых ресурсов, которые мы могли бы использовать. Человеческие цивилизации использовали энергию ветра тысячи лет. Раньше ветряные мельницы использовались для откачки воды из колодца или для измельчения зерна, но сценарий сильно изменился, и мы используем ветряные мельницы для выработки электроэнергии.В этой статье объясняется , как электричество генерируется из энергии ветра, то есть энергии ветра .

Как работает ветровая энергия?

Ветер обладает кинетической энергией, которая может быть преобразована в электрическую. Для преобразования кинетической энергии ветра в электричество используются ветряные турбины. Ветер вращает лопатки турбины, вал которой механически соединен с электрогенератором. Основной принцип работы ветряной турбины так же прост, как и звучит! Но да, для использования максимальной энергии ветра настоящие ветряные турбины немного сложны.Они делятся на два основных типа: ветряные турбины с горизонтальной осью (HAWT) и ветряные турбины с вертикальной осью (VAWT). Они также доступны в различных размерах и номиналах. Вы также можете найти ветряную турбину на крыше, которая может быть установлена ​​на крыше вашего дома и будет обеспечивать ваши потребности в электроэнергии. С другой стороны, большая ветряная турбина с горизонтальной осью может быть выше 300 футов. Речь идет не только об одном доме, но и о ветряных электростанциях (также называемых ветряных электростанциях), которые подключены к электросети.Многие страны пытаются увеличить долю энергии ветра в общей выработке.

Ветряная электростанция (или ветряная электростанция) состоит из множества отдельных ветряных турбин, сгруппированных вместе. В мире существует множество примеров крупных ветряных электростанций мощностью около пары тысяч МВт. Ветряная электростанция также может быть расположена на берегу. Местоположение выбирается исходя из доступности и средней скорости ветра в этом месте. Таким образом, часто они располагаются на больших высотах.
[Также читайте: Электростанции]

HAWT (ветряная турбина с горизонтальной осью)

Ветровые турбины с горизонтальной осью чаще всего используются в ветряных электростанциях. На рисунке ниже показаны различные основные компоненты ветряной турбины с горизонтальной осью.

  • Башня: Башня обычно имеет цилиндрическую форму высотой от 25 до 90 метров. Внутри башни предусмотрена возможность подъема наверх для технического обслуживания.
  • Лопасти ротора: Обычно в ветряных электростанциях используются трехлопастные ветряные турбины.Длина лопастей ротора составляет от 20 до 40 метров. Они сделаны из легкого материала, такого как полиэстер, армированный стекловолокном, или древесная эпоксидная смола. Когда дует ветер, лопасти ротора вращаются со скоростью от 10 до 60 об / мин.
  • Гондола: Она установлена ​​наверху башни и в ней находится редуктор и генератор. К нему также прикреплен механизм контроля скорости и направления ветра.
  • Коробка передач: Он принимает более низкие обороты от лопастей ротора и обеспечивает более высокие обороты генератора через расположение шестерен.(Есть и ветряки с прямым приводом, в которых редуктор отсутствует.)
  • Генератор: Узел ротора соединен с генератором через редуктор. Таким образом, когда ротор вращается, он приводит в действие генератор и, следовательно, вырабатывается электричество.
  • Механизм поворота вокруг вертикальной оси: Для повышения эффективности лопасти ротора должны быть обращены в сторону ветра. Но поскольку направление ветра время от времени меняется, имеет смысл повернуть роторный узел в сторону изменившегося направления ветра.Механизм рыскания делает это!

Принцип работы ветряной турбины и как ее сделать

Сегодня мне нужно обсудить, как работает ветряная турбина . Этот вопрос пару раз поднимался в обсуждениях, которые я вел с другими мастерами, и ответ на это обращение был шокирующе прямолинейным. Очевидно, что краткий ответ на запрос заключается в том, что ветряная турбина работает, улавливая энергию ветра и преобразуя ее в энергию.С этого момента эта энергия отправляется по проводам в ваш дом, на навес или в систему хранения жизнеспособности (как правило, аккумуляторы).

Принцип работы ветряной турбины

Однако, как правило, мы можем пойти гораздо глубже, не слишком запутавшись; это о материальных науках о ловле ветра. Чтобы хорошо обрисовать тему, мы должны обсудить два компонента. Прежде всего, мы должны скрыть, как улавливается жизненная сила ветра. С этого момента мы должны обсудить, как эта моторная жизнеспособность трансформируется в полезную энергию.

Как работает ветряная турбина - улавливание ветра

Для начала нам нужно скрыть одну простую мысль. Ветряная турбина улавливает поступательную силу ветра и после этого использует это ограничение для поворота заостренных кусков стали. На самом деле здесь происходит то, что мы берем поступательную силу ветра и превращаем ее в боковой толчок, чтобы повернуть заостренные куски стали. Конфигурация острых, как бритва, кромок вашей ветряной турбины - это действительно то, что зависит от этого обмена жизненной силой.Используя наклонную или изогнутую заостренную сталь (обычно как наклонную, так и изогнутую), ветер перенаправляется по такому пути до такой степени, что ветер толкает его в сторону и, таким образом, поворачивает край.

Очевидно, нам также необходимо обсудить хвостовую часть вашей турбины. Без него боковой привод, толкаемый изгибом ваших режущих кромок, мог бы перевернуть весь сборник турбины, а не просто заточенные куски стали. В то время как ветер толкает вас в стороны, чтобы повернуться, он также течет прямо, позволяя хвостовику, который удерживает сборку против ветра, и позволяет вашим заостренным кускам стали свободно поворачиваться.

Как работают ветряные турбины - преобразование энергии ветра в электричество

Когда мы понимаем, как ветер толкает силу, чтобы поворачивать режущие кромки, нам дополнительно необходимо обсудить, как генерируется энергия. Позади заостренной стальной сборки находится магнитный ротор , который прикреплен к полюсу, который, таким образом, соединен с вашим ветрогенератором. В большинстве частных случаев ветрогенератор - это нечто столь же простое, как двигатель постоянного тока.

Если вы понимаете основы энергии, вы можете понять, что, поворачивая магниты вокруг передатчика, вы управляете энергией. В основном это то, чем является двигатель постоянного тока. Он состоит из сильных магнитов , которые могут вращаться вокруг токопроводящего фокуса. Когда края вашей турбины вращаются на ветру, полюс вращает ваши магниты в двигателе постоянного тока, который обрабатывает полезную мощность. В основном это работа ветряных турбин, и, несмотря на то, что мы только что исследовали физику, лежащую в основе всего, теперь у вас есть превосходное понимание того, как ловить ветер, чтобы приводить в действие ваш дом.

Заключение

Спасибо, что прочитали нашу статью, и мы надеемся, что она поможет вам лучше понять принцип работы ветряной турбины . Если вы хотите купить магнитные изделия, мы советуем вам посетить Stanford Magnets для получения дополнительной информации.

Являясь одним из ведущих мировых поставщиков магнитов, Stanford Magnets имеет более чем двадцатилетний опыт производства и продажи всех видов магнитных изделий, обеспечивая клиентов высококачественными редкоземельными постоянными магнитами такие как неодимовые магниты и другие постоянные магниты, не являющиеся редкоземельными элементами, по очень конкурентоспособной цене.

Просмотры сообщений: 723

Теги: магнитный ротор, неодимовые магниты, не редкоземельные постоянные магниты, редкоземельные постоянные магниты, стэнфордские магниты, сильные магниты, ветряная турбина, принцип работы ветряной турбины .

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *