Принцип работы ветряные электростанции: ≋ Принцип работы ветрогенератора • Устройство, конструкция ветроэлектростанции

Содержание

Ветрогенераторы. Виды и устройство. Работа и применение

Современные ветрогенераторы относятся к одной из разновидностей источников альтернативной энергии и уступают по своей эффективности только солнечным концентраторам. Чтобы получить электроэнергию с помощью этих устройств – потребуется целый ряд преобразований, реализуемых посредством специальных генераторных установок. Для рядового пользователя важно определиться с тем, можно ли с их помощью обеспечить электропитанием, например, загородный частный дом.

Многие годы ветряные установки применялись только в промышленных масштабах, что объяснялось их крупными размерами и сравнительно высокой стоимостью. С появлением компактного генераторного оборудования, а также с развитием новых технологий КПД ветряных агрегатов удалось повысить с одновременным уменьшением габаритов установок. После улучшения технических и эксплуатационных показателей ветрогенераторы стали доступны для владельцев частных домов, использующих их в хозяйственных целях.

Такие генераторы целесообразно устанавливать в местностях, где наблюдается стабильная «роза ветров» с преимущественными направлениями воздушных потоков.

Кроме того, они востребованы на объектах, испытывающих затруднения с централизованным энергоснабжением. Производительность бытовых моделей достаточна для того, чтобы полностью обеспечить частный жилой дом электроэнергией. При этом установка всего лишь одного ветрового агрегата позволяет существенно снизить расходы на коммунальные нужды (в части энергоснабжения).

Принцип работы

Ветрогенераторы представляют собой современные устройства, в которых реализуется принцип преобразования механической энергии вращения в электрический ток. В качестве привода, формирующего импульс движения, используются ветряные лопасти с валом, который механически связан с ротором генераторного устройства.

При воздействии направленного потока ветра на лопасти такого агрегата вал начинает вращаться, передавая импульс движения ротору электрогенератора. В катушках последнего за счет вращающегося электромагнитного поля наводится переменная ЭДС, используемая в качестве питающего напряжения. Мощности, развиваемой такой генераторной установкой, достаточно для того, чтобы обеспечить электроэнергией небольшое частное хозяйство.

Устройство ветряного генератора

При рассмотрении принципа работы использовался общий подход к описанию его функционирования, без указания всех задействованных элементов.

В общем случае, помимо приводного механизма и генерирующего устройства, ветрогенераторы содержат в своем составе следующие узлы и модули:

Регулятор скорости вращения лопастей, необходимый для предотвращения их поломки при сильном ветре.
Электронное выпрямительное устройство, преобразующее переменный ток в постоянное напряжение, удобное для аккумулирования энергии.
Батарейный узел, необходимый для хранения выработанной энергии и использования ее в периоды безветрия.

Помимо этого, в сложные системы преобразования входит электронная система контроля работы узлов, исключающая аварийные ситуации.

Известные разновидности ветрогенераторов

КПД и производительность зависит от их конструктивных особенностей. Различные варианты исполнения отличаются размерами и формой лопастей, а также способом их ориентации в пространстве. Согласно этому, все существующие ветрогенераторы подразделяются на следующие виды:

С горизонтальным расположением оси вращения.
Вертикальные конструкции.
Со спиральными турбинами.

Ветряки с горизонтальным расположением оси представлены несколькими известными видами с роторным колесом (двух, трех или четырех- лопастными образцами). КПД таких малогабаритных устройств редко превышает 20%. Эффективность работы напрямую зависит от варианта исполнения роторного привода. Последнее может быть тихоходным, предназначенным для эксплуатации при малых скоростях с низким КПД и обычным, работающим при ветре не менее 5-7 м в секунду.

Агрегаты вертикальных конструкций оснащаются «генератором Савониуса» со специальным карусельным колесом. Ось вращения в этих устройствах располагается вертикально, что избавляет от необходимости регулирования угла атаки лопастей, как это делается у типовых горизонтальных моделей.

Кроме того, вертикальные конструкции более компактны и удобны в обслуживании. Несмотря на это, они не пользуются большим спросом у потребителя из-за низкого КПД (этот показатель у них редко превышает 20%). Разработчики ветряных генераторов постоянно работают над улучшением дизайна и усовершенствованием конструкции этих агрегатов применительно к различным целям.

В качестве примера можно привести компактные ветрогенераторы типа «Медуза», которые при общей высоте не более 40 см способны генерировать до 40 кВт в месяц. Эта модель считается самой привлекательной для потребителя, если рассматривать ее с точки зрения соотношения габаритов и мощности.

К типичным представителям ветрогенераторов со спиральными турбинами относятся конструкции под названием «Тихая революция» и «Flower Plants». Они обеспечены надежной защитой от случайного попадания птиц в приводной механизм, а показатель шумности у них вдвое ниже, чем у моделей других типов. Еще одна модель со спиральной турбиной под названием «Liam F1» имеет диаметр в поперечнике порядка 1,5 метра и может обеспечить энергией небольшое строение. Показатель шумности у такого агрегата не превышает 45 Дб.

Ветрогенераторы для частного дома

При рассмотрении различных исполнений генераторов уже упоминалось большинство компонентов и узлов, входящих в состав ветряного агрегата. Полностью укомплектованные устройства должны содержать в своем составе следующие элементы и механизмы:

Лопасти (основные и резервные).
Турбину с генератором, преобразующим механическое вращение в электрический ток.
Систему торможения и выпрямитель.
Аккумулятор, используемый для накопления выработанной и неизрасходованной энергии и контроллер к нему.
Электронный модуль преобразования постоянного тока в переменный (инвертор).

Система торможения позволяет стабилизировать преобразовательный процесс при резком изменении скорости ветра. Выпрямитель необходим для получения постоянного напряжения из переменного тока (с его помощью удается накапливать энергию в аккумуляторных батареях). К бытовому генератору обычно подключается один или два аккумулятора, которых достаточно для непродолжительного электропитания небольшого домика во время отсутствия ветра.

Контроллер заряда обеспечивает корректную работу накопительного модуля. С его помощью удается направлять полученную энергию в аккумулятор, а также отключать его в нужный момент (например, по окончании зарядки). К тому же контроллер позволяет не допустить полного разряда батарей при возросшем потреблении тока в нагрузке.

Инвертор необходим для обратного преобразования – получения переменного напряжения из постоянного. Без него невозможно полноценное питание бытовых приборов в частном жилье, рассчитанных на 220 В 50 герц. Рабочая мощность всего генераторного комплекса зависит от характеристик инвертора, поскольку он является последним звеном в цепочке электрических преобразований.

Самостоятельный выбор

Перед выбором подходящего верогенератора, удовлетворяющего нуждам небольшого домашнего хозяйства, придется проделать следующие подготовительные операции:

Рассчитать энергопотребление дома в целом, просуммировав мощности всех установленных в нем приборов и агрегатов (включая сам «ветряк»).
Узнать в характеристиках приобретаемого ветрогенератора мощность, развиваемую его турбиной.
По результатам сравнения этих двух параметров определиться с нужным количеством однотипных «ветряков».

Реальная или фактическая мощность, которую способны развить ветрогенераторы, может заметно отличаться от ее номинального значения. Этот показатель в значительной мере зависит от скорости и направления ветров в каждой конкретной местности.

Мощность типового «ветряка», используемого для бытовых нужд, обычно не превышает 500 Вт. По этой причине для энергообеспечения частного дома может потребоваться установить несколько ветрогенераторов.

Преимущества и недостатки

К числу основных преимуществ применения ветрогенераторов в народнохозяйственных сферах и в быту относят:

Абсолютная экологичность процесса выработки энергии.
Автономность (независимость от централизованных источников питания).
Возможность самостоятельного обустройства ветряной станции.
Простота обслуживания.

При этом нельзя забывать и о недостатках ветряных установок, проявляющихся в сложности схемы преобразования и в сравнительно низком КПД. Также важно помнить о том, что применять ветрогенераторы имеет смысл только в местностях с подходящей ветровой обстановкой.

Принцип работы ветрогенератора — видео и обзор.

Вы здесь

Главная » Ветрогенераторы

Выходная мощность ветровых электростанций может достигать 3000 Вт и более.
Данные установки идеальны для применения в отдаленных районах. Их используют для электроснабжения дачных домиков, туристических лагерей, домов отдыха, парусных лодок и других сооружений.

Ветрогенераторы можно использовать для питания небольших бытовых приборов и электроинструментов, а также для зарядки аккумуляторов. Почти на каждой ферме в отдаленных районах вы можете встретить ветровую установку. Их обычно строят в районах, где преобладает ветреная погода.

Ветровые электростанции не оказывают вредного влияния на экологию, являются экономически выгодным вложением и надежными для электроснабжения различных объектов. Главное достоинство ветряных установок – использование неисчерпаемого источника энергии. Не секрет, что принцип работы ветрогенератора заключается в преобразовании кинетической энергии ветра в электрическую.

Этот способ выработки электричества не приводит к образованию побочных продуктов, и, следовательно, к загрязнению окружающей среды. Также, вам не придется тратиться на топливо, так как вращения их подвижной части обеспечивается ветром.

Как работает турбина ветрогенератора?

Принцип работы ветрогенератора подобен функционированию турбин самолета. Отличие лишь в том, что лопасти ветряка вращаются на месте под воздействием порывов ветра. Ввиду своего гигантского размера, они эффективно поглощают энергию ветра, которая затем преобразуется в электричество.

Лопасти винта имеют специальную форму, позволяющую им с легкостью реагировать на движение воздушных масс. Потоки проходящего воздуха заставляют винт вращаться, причем вам может показаться, что скорость вращения довольно мала. Но затем, с помощью передаточных механизмов, вращение винта приводит в движение шестерни меньшего размера, скорость которых уже заметно выше.

Данные приспособления разгоняют вал привода до частоты оборотов, достаточной для успешного завершения преобразования энергии ветра в электричество.

Для получения наибольшей электрической мощности на выходе генератора, винты ветряков устанавливаются на максимально возможной высоте. Лопасти винтов обычно достигают 70 м. или 230 футов в диаметре, что в 30 раз превышает размах крыльев орла.

Большой размер и охват лопастей делает возможным многократное преумножение силы ветра. Поэтому, даже легкий порыв, захваченный внешний краем винта, может привести последний в движение.

Видео: принцип работы ветрогенератора (ветряка)

Плюсы и минусы ветрогенераторов

Преимущества ветряков

Прежде чем приобрести подобный генератор, требуется взвесить все плюсы и минусы покупки. Достоинств у данных устройств больше, чем недостатков.

Основным преимуществом является их безопасность с точки зрения экологии. Это возможно благодаря тому, что использование энергии ветра не ведет к образованию побочных продуктов и выхлопных газов. Данные вещества обычно образуются при сжигании топлива и выбрасываются в атмосферу, нанося непоправимый вред здоровью людей и животных, проживающих в близлежащих районах.
Еще одним аргументом в пользу данных установок является то, что вам не придётся платить за топливо. То есть, все затраты связаны только с приобретением генератора. Это немалые затраты, но они в скором времени окупаются, ведь вам больше не нужно платить за потребляемую из сети электроэнергию.

Недостатки ветрогенераторов

Основным недостатком ветрогенераторов является то, что этим возобновляемым источником невозможно управлять как многими современными ресурсами. Поэтому, количество вырабатываемой электроэнергии каждый день может быть различным. Если же энергии от ветряка вам недостаточно, то вы вынуждены использовать резервный источник питания, работающий на ископаемом топливе.
Кроме того, ветровые установки занимают довольно большую площадь, причем для достижения необходимого эффекта они должны быть размещены на возвышенности.
Прежде чем приобрести ветрогенераторы, обязательно согласуйте это с вашими соседями. Это необходимо, так как работа этих устройств может сопровождаться телевизионными помехами и высоким уровнем шума.
Также, известны случаи обращения за медицинской помощью людей, проживающих вблизи рассматриваемых установок. Это заболевание получило название «синдром ветровых турбин». Человек, страдающий этим синдромом, испытывает частые головные боли и другие недомогания, связанные с длительным воздействием низкочастотных вибраций и шумов.
Довольно неприятным фактором также является и то, что множество птиц и летучих мышей часто погибает при столкновении с лопастями винтов генераторов.

Установка солнечного коллектора своими р…

Гелиоэнергетика для отопления и горячего…

Как правильно выбрать энергосберегающие…

Устройство и принцип работы приводного м…

Принцип работы ветряной турбины

Ветряная турбина — это устройство, использующее энергию ветра для вращения лопастей и выработки электроэнергии. Ветрогенератор, как правило, состоит из ветряных турбин, генераторов, хвостовиков, башен, предохранительных механизмов ограничения скорости и накопителей энергии. Принцип работы ветряка относительно прост: ветроколесо вращается под действием ветра и преобразует кинетическую энергию ветра в механическую энергию вала ветряка. Генератор приводится в движение валом ветряной турбины для выработки электроэнергии.

Базовая комплектация ветрогенератора

Ветроколесо является разновидностью ветроулавливающего устройства. Его функция заключается в преобразовании кинетической энергии потока воздуха в механическую энергию вращения ветрового колеса.

В ветроэнергетике эта специальная лопасть пропеллера до сих пор используется. Среди типов ветряных турбин приняты три типа, а именно генераторы постоянного тока, синхронные генераторы переменного тока и асинхронные генераторы переменного тока. В производстве маломощной ветровой энергии в основном используются синхронные или асинхронные генераторы переменного тока, а вырабатываемая мощность переменного тока преобразуется в мощность постоянного тока с помощью выпрямительных устройств.

Преимуществом синхронного генератора переменного тока является его низкий КПД и 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 сам по себе обеспечивать ток магнитного поля, но его стоимость выше.

Функция регулятора направления ветровой турбины состоит в том, чтобы в любое время поворачивать ветровую турбину по направлению ветра, чтобы получить максимальную энергию ветра. За исключением ветрогенераторов с подветренной стороны, почти все ветрогенераторы обычно используют хвост для управления наветренным направлением. Оперение обычно расположено на заднем конце ветроколеса, которое расположено в кильватерной зоне ветроколеса. Только когда оперение индивидуального ветродвигателя установлено на относительно высоком месте, можно избежать воздействия на него спутного потока ветродвигателя. В качестве материала хвостового оперения обычно используется оцинкованная листовая сталь.

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 ветроколеса увеличиваются с увеличением скорости ветра. Если скорость ветра слишком высока, скорость ветроколеса будет слишком высока, и генератор будет перегружен. Чрезмерная скорость ветрогенератора и перегрузка генератора поставят под угрозу безопасность эксплуатации ветрогенератора. Настройка предохранительного механизма, ограничивающего скорость, может поддерживать скорость вращения ротора ветрогенератора практически постоянной в пределах определенного диапазона скоростей ветра. В дополнение к устройствам ограничения скорости ветряные турбины, как правило, оснащены специальными тормозными устройствами. Когда скорость ветра слишком высока, ветроколесо можно остановить, чтобы обеспечить безопасность ветроколеса при чрезвычайно высоких скоростях ветра.

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

Существующие критерии и принцип работы ветроэнергетики

Комментарий — (2021)

Посмотреть PDF
Скачать PDF

Кришна Джаянт Бехара ^*

^* Соответствие:
Кришна Джаянт Бехара, факультет машиностроения, Инженерный институт Сарада, Университет JNTUK,
Шрикакулам, Андхра-Прадеш,
India, Электронная почта:

Информация об авторе »

Описание

Электроэнергия, производимая с использованием энергии ветра, называется энергией ветра.
Ветер обладает кинетической энергией, когда он движется.
группу ветряных турбин называют ветряными электростанциями. Ветряная электростанция может
состоят из сотен отдельных ветряков. Земля между
две ветряные турбины можно использовать в сельском хозяйстве. Ветер Ганьсу
Farm — крупнейшая в мире ветряная электростанция, расположенная в Китае.
общий принцип производства энергии из ветра
энергия ветра вентилятор также называется ветряной турбиной. Энергия
процесс преобразования, участвующий в этой ветровой энергии, является ветровой энергией.
преобразуется в механическую энергию, и эта механическая энергия
преобразуется в электрическую энергию в генераторе. Ветряная турбина
разместить на определенной высоте с опорой, опорой
объект называется ветряной башней. Когда ветер крутит турбину
лопасти, ротор вращается, а вал ротора соединен с
вал генератора, где электричество вырабатывается с помощью
Принцип электромагнитной индукции. Основные части в
ветродвигатели представляют собой ротор с лопастями, электромагнитные тормоза,
механические тормоза, коробка передач, заслонка генератора или хвостовая лопатка, вал и
Механизм управления рысканием. Вал ротора соединен с высоким
скоростной редуктор. Нет уникальной скорости ветра, есть
всегда колебания скорости ветра. Чтобы избежать этих
Коробка передач с колебаниями скорости ветра помогает поддерживать
уникальное производство энергии в генераторе. Возбудитель используется для подачи
необходимые возбуждения на магнитную катушку. Необходимо использовать
генератор переменного тока для преобразования постоянного тока в переменный. AC
выход подается на электрическую передачу или передающую сеть с
помощь повышающего трансформатора. И часть силы используется для
запустите аксессуары, включенные в установку ветряной турбины, такие как
двигатели, аккумулятор, световые индикаторы и т. д.

В современных больших ветряных турбинах есть два других механизма.
б/у, они есть.

1. Контроль ориентации лопатки турбины.

2. Контроль ориентации торца турбины.

Ориентация лопаток турбины регулируется от базовой ступицы
лопатки турбины. С помощью вращающегося устройства
через шестерни и небольшой электродвигатель лезвия прикреплены к
центральный узел. Эта система имеет механическое или электрическое управление в зависимости от ее конструкции. Когда скорость ветра
меняется с высокого на низкий или с низкого на высокий, затем лопасти
имеют тенденцию к повороту. Для управления этим поворотом используется техника
называется управлением шагом, и это помогает оптимизировать мощность ветра
[1].

Второй механизм управления работает на торце турбины.
направление ветра по его скорости измеряется с помощью
прибора называется анемометром. Этот анемометр
размещен в задней части гондолы. Воспринятое значение скорости ветра
подается на электронный микропроцессор
система управления, которая управляет двигателем рыскания, который вращается
вся гондола с зубчатой передачей обращена к воздуху
турбины по направлению ветра.

В 2020 году за счет энергии ветра поставлено почти 1600 киловатт-часов электроэнергии. Первоначально люди использовали эту энергию ветра на парусных судах. После этого энергия ветра используется для измельчения зерна и откачки воды из подземных отстойников или колодцев [2]. В 1887 году впервые
ветряная мельница для производства электроэнергии построена в Шотландии. В
1973 нефтяной кризис положил начало изменениям в исследованиях в области ветра
производство энергии. Теперь коэффициент мощности в производстве
энергии ветра непостоянна, она иногда уменьшается и
иногда увеличивается в некоторых странах. Китай на первом месте
производства ветровой энергии мощностью 26 155
Мегаватт.

Энергия ветра полностью возобновляема и не загрязняет окружающую среду.
И эксплуатационные расходы очень низкие. Земля, используемая для ветряных электростанций,
также используется для сельского хозяйства. Прогноз в ветроэнергетике возможен
но предсказание предназначено только для коротких периодов времени. Самый подходящий
места для ветровых электростанций – морские берега.

Ветроэнергетика пережила огромный рост
прошедшие годы. Рост в основном нацелен на растущий рынок,
более высокие экономические условия для ветроэнергетики из-за политических
выбор, а также разработка огромных ветряных турбин
и офшорные фермы [3].

Целью является повышение надежности турбин. Тема даже
важно для оффшорных ферм, где обслуживание сложное и дорогое.
В секторе ветроэнергетики управление техническим обслуживанием играет важную роль.
Центральная роль. Техническое обслуживание ветряных турбин относится к операциям, которые имеют основополагающее значение для надлежащего функционирования ветровой электростанции.
и к выполнению хорошего производства энергии. В
Как правило, срок службы турбины составляет от двадцати до двадцати пяти лет.
годы.

Ссылки

Кастеллетто С., Боретти А. Моделирование требований к хранению энергии ветроэнергетических установок. Хранилище энергии. 2021;3(5):e259.
Feustel J. Возможности и ограничения использования энергии ветра. Int J Amb Energy. 1981;2(4):197-205.
Гормо В.Г., Кидмо Д.К., Нгоуссанду Б.П., Богно Б., Райданди Д., Аллери М. Энергия ветра как альтернатива для удовлетворения потребностей в энергии в Гаруа и Гидере, Северный регион Камеруна.
Принцип работы ветряные электростанции: ≋ Принцип работы ветрогенератора • Устройство, конструкция ветроэлектростанции

Закрытое акционерное общество
Институт «Севзапэнергомонтажпроект»