Pikap24.ru

Автомобильный журнал
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Ветряной двигатель принцип работы

Ветровая электростанция: назначение и обслуживание

Смотрите также

Принцип работы ветряной электростанции основан преобразовании энергии ветра во вращательное движение турбины. Это происходит при помощи лопастей (ротора). Ветер следует контуру лопасти, приводя их во вращение.

Современные ветровые электрические станции имеют три лопасти. Их длина может достигать 56 метров. Скорость вращения в пределах 12-24 оборотов в минуту. Для увеличения скорости вращения используют редукторы. Мощность современных ветрогенераторов может достигать 750кВт.

Анемометр предназначен для измерения скорости ветра. Он монтируется на тыльной стороне корпуса турбины. Информация о скорости ветра анализируется встроенным компьютером для выработки наибольшего количества электроэнергии.

Конструкция ветроэлектростанции может работать при скорости ветра 4 метра в секунду. При достижении скорости ветра 25 метров в секунду ветровые электростанции принцип работы, которых основан на использовании энергии ветра автоматически выключаются. Бесконтрольное вращение лопастей при сильном ветре является одной из причин аварий и разрушения ветряка.

Трансформатор преобразовывает напряжение до величин необходимых для транспортировки электроэнергии к потребителю по проводам линии электропередачи. Обычно трансформаторы устанавливают у основания мачты

Мачта является важным элементом конструкции ветряной электростанции. От ее высоты зависит выработка генератора. Высота мачты современных ветряков колеблется в пределах 70-120 метров. Некоторые конструкции предусматривают наличие вертолетных площадок.

Виды ветряков

Основное отличие ветряных генераторов между собой — исполнение воздушной турбины, которая может иметь различную конструкцию. Обычно полная совокупность агрегатов по ориентации вала вращения турбины делят на две основные разновидности: вертикальные и горизонтальные.

Вертикальные

Отличительная особенность и главное преимущество вертикального агрегата ветряного генератора — отсутствие жестких требований к высоте его установки, что заметно упрощает выбор места установки, процесс монтажа, последующее обслуживание механически подвижных частей. Воздушная турбина относится к тихоходной разновидности этой техники, может быть исполнена как

  • простейший классический ротор с минимумом тремя вертикально ориентированными лопастями (пример такого устройства представлен на рисунке 2);
  • двухрядный ротор, наличие внутреннего ряа регулируемых лопастей обеспечивает ему повышенный КПД)
  • ротор Дарье;
  • ротор Савониуса;
  • геликоидный ротор.

Более сложная форма трех последних типов турбин обеспечивает им меньшую материалоемкость.

Рисунок 2. Роторная воздушная турбина вертикального ветрогенератора

Отличается минимумом подвижных частей, КПД установки мало зависит от направления ветра.

Горизонтальные

Ветрогенераторы с горизонтальной ориентацией вала турбины приводятся во вращение пропеллером. Пропеллер может быть двух-, трех и многолопастным. Лопастям некоторых пропеллеров иногда придают довольно сложную форму для некоторого увеличения эффективности функционирования установки. Пример такого агрегата показан на рисунке 3.

Рис. 3. Горизонтальный многолопастной ветрогенератор

За счет большого диаметра винта обычно монтируются на стальной трубчатой или решетчатой мачте на высоте вплоть до нескольких десятков метров. Примеры таких мачт показаны на рисунке 4 и рисунке 5. Оборотной стороной увеличения высоты установки становится снижение турбулентности воздушного потока из-за ослабевания влияния земли, т.е. увеличение КПД и генерируемой мощности. С учетом этой особенности не рекомендуется использовать ветряки этой конструкции для коттеджных поселков из-за сильного экранирующего действия соседних строений.

Рисунок 4. Мачта ферменной конструкции для установки горизонтального ветрогенератора Рис. 5. Крепежный узел для мачты трубчатой конструкции

Для создания баланса по крутящему моменту генератор закрывают обтекателем вала таким образом, чтобы он выполнял функции противовеса винта. Дополнительно удлиненная конструкция корпуса облегчает его ориентацию “по потоку”.

По сравнению с вертикальным устройством позволяет снять большую мощность. Платой за это становится трудности с выбором места установки, сложность монтажа, текущего обслуживания, а также неприятные акустические шумы при работе. Кроме того, из-за большой высоты конструкции горизонтальные ветряные генераторы обязательно требуют молниезащиты.

Ветряной двигатель и вдвойне питаемый генератор индукции (WTDFIG) показывают в фигуре.

Ветряной двигатель и Вдвойне-федеральная система генератора индукции

Работа принципом

Поток энергии, как проиллюстрировано в фигуре, описывает операционный принцип Ветряного двигателя Вдвойне-федеральный Генератор Индукции.

Поток энергии

Параметры для фигуры потока энергии:

Механическая энергия получена ветряным двигателем и передана к ротору

Электроэнергия статора выводится

Электроэнергия ротора выводится

Электроэнергия Cgrid выводится

Реактивная мощность статора выводится

Реактивная мощность ротора выводится

Реактивная мощность Cgrid выводится

Механический крутящий момент применился к ротору

Электромагнитный крутящий момент применился к ротору генератором

Скорость вращения ротора

Скорость вращения магнитного потока в воздушном зазоре генератора, эту скорость называют синхронной скоростью. Это пропорционально частоте напряжения сетки и к количеству полюсов генератора.

Объединенный ротор и коэффициент инерции ветряного двигателя

Механическая энергия и электроэнергия статора вывод вычисляются можно следующим образом:

Для генератора без потерь механическое уравнение:

J d ω r d t = T m − T e m .

В установившемся на фиксированной скорости для генератора без потерь Tm = Tem и Pm = Ps + Pr .

Из этого следует, что:

P r = P m − P s = T m ω r − T e m ω s = − T m ω s − ω r ω s ω s = − s T m ω s = − s P s ,

Обычно абсолютное значение промаха намного ниже, чем 1 и, следовательно, PR является только частью ps , Поскольку TM положительна для производства электроэнергии и поскольку ωs является положительным и постоянным для постоянного напряжения сетки частоты, знак PR является функцией знака промаха. PR положителен для отрицательного промаха (скорость, больше, чем синхронная скорость), и это отрицательно для положительного промаха (скорость ниже, чем синхронная скорость). Для суперсинхронной операции скорости PR передается к конденсатору шины DC и имеет тенденцию повышаться напряжение постоянного тока. Для подсинхронной операции скорости PR вынут из конденсатора шины DC и имеет тенденцию уменьшать напряжение постоянного тока. Cgrid используется, чтобы сгенерировать или поглотить степень Pgc в порядке сохранить напряжение постоянного тока постоянным. В установившемся для конвертера AC/DC/AC без потерь Pgc равен PR , и скорость ветряного двигателя определяется PR степени , поглощенным или сгенерированным Crotor. Управление степенью объяснено ниже.

Читать еще:  Двигатель l200 4d56 схема

Последовательность фазы напряжения переменного тока, сгенерированного Crotor, положительна для подсинхронной скорости и отрицательна для суперсинхронной скорости. Частота этого напряжения равна продукту частоты сетки и абсолютному значению промаха.

Crotor и Cgrid имеют возможность генерации или поглощения реактивной мощности и могли использоваться, чтобы управлять реактивной мощностью или напряжением на терминалах сетки.

Система управления C_rotor

Конвертер стороны ротора используется, чтобы управлять выходной мощностью ветряного двигателя и напряжением (или реактивная мощность) измеренный на терминалах сетки.

Степенью управляют в порядке следовать за предопределенной характеристикой скорости степени, названной отслеживанием характеристики. Пример такой характеристики проиллюстрирован кривой ABCD, наложенной к характеристикам механической энергии турбины, полученной на различных скоростях ветра.

Турбинные характеристики и характеристика отслеживания

Фактическая скорость турбины ωr измеряется, и соответствующая механическая энергия характеристики отслеживания используется в качестве ссылочной степени для цикла управления степени. Характеристика отслеживания задана четырьмя точками: A, B, C, и D. От нулевой скорости до скорости точки A ссылочная степень является нулем. Между точкой A и точкой B характеристика отслеживания является прямой линией, скорость точки B должна быть больше, чем скорость точки A. Между точкой B и точкой C характеристика отслеживания является местоположением максимальной мощности турбины (максимумы турбинной степени по сравнению с турбинными кривыми скорости). Характеристика отслеживания является прямой линией от точки C и точки D. Степень в точке D один на модуль (1 pu), и скорость точки D должна быть больше, чем скорость точки C. Вне точки D ссылочная степень является константой, равной одной на модуль (1 pu).

Типичный цикл управления степени проиллюстрирован в фигуре.

Система управления конвертера стороны ротора

Фактическая электрическая выходная мощность, измеренная на терминалах сетки ветряного двигателя, добавляется к общим потерям мощности (механическое устройство и электрическая) и по сравнению со ссылочной степенью, полученной из характеристики отслеживания. Регулятор Пропорционального Интеграла (PI) используется, чтобы уменьшать ошибку степени обнулить. Вывод этого регулятора является ссылочным ротором текущий Iqr_ref, который должен быть введен в роторе конвертером Crotor. Это — текущий компонент, который производит электромагнитный крутящий момент Tem. Фактический компонент Iqr текущей положительной последовательности сравнивается с Iqr_ref, и ошибка уменьшается, чтобы обнулить текущим регулятором (PI). Вывод этого текущего контроллера является напряжением Vqr, сгенерированный Crotor. Текущему регулятору помогает канал прямые условия, которые предсказывают Vqr.

Управление напряжением и управление реактивной мощностью

Напряжением или реактивной мощностью на терминалах сетки управляет реактивное текущее течение в конвертере Crotor. Типичный цикл управления проиллюстрирован в фигуре.

Ветряной двигатель характеристика V-I

Когда ветряной двигатель управляется в режиме регулирования напряжения, он реализует следующую характеристику V-I.

Пока реактивное текущее пребывание в максимальных текущих значениях (-IMAX, IMAX) наложенный оценкой конвертера, напряжение отрегулировано при ссылочном напряжении Vref. Однако свисание напряжения обычно используется (обычно между 1% и 4% в максимальной реактивной мощности вывод), и характеристика V-I имеет обозначенный наклон. В режиме регулирования напряжения характеристика V-I описана следующим уравнением:

Положительное напряжение последовательности (pu)

Линейный или мобильный ветродвигатель преобразует энергию потока воздуха в механическую энергию движения. Это могут быть парус, крыло. С инженерной точки зрения это не ветродвигатель, а движитель.

В циклических двигателях сам корпус неподвижен. Потоком воздуха вращаются, совершая циклические движения, его рабочие части. Механическая энергия вращения наиболее подходит для выработки электричества, универсального вида энергии. К циклическим ветродвигателям относят ветроколеса. Ветроколеса начиная от древних ветряных мельниц кончая современными ветроэнергетическими установками, различаются по конструкционным решениям, по полноте использования силы воздушного потока. Устройства делятся на быстроходные и тихоходные, а также по горизонтальному или вертикальному направлению оси вращения ротора.

Горизонтальные

Ветродвигатели с горизонтальной осью вращения называют крыльчатыми. На вале ротора закрепляются несколько лопастей (крыльев) и маховик. Сам вал расположен горизонтально. Основные элементы устройства: ветроколесо, головка, хвост и башня. Ветроколесо монтируется во вращающейся вокруг вертикальной оси головке, в которой крепится вал двигателя, размещаются передаточные механизмы. Хвост исполняет роль флюгера, разворачивая головку с ветроколесом против направления потока ветра.

При высоких скоростях перемещения потоков воздуха (15 м/с и выше) рационально применение быстроходных горизонтальных ветродвигателей. Двух, трёх лопастные агрегаты от ведущих производителей обеспечивают КИЭВ 30%. Самостоятельно изготовленный ветродвигатель имеет коэффициент использования воздушного потока до 20%. Эффективность работы устройства зависит от тщательного расчёта и качеством изготовления лопастей.

Крыльчатые ветродвигатели и ветроустановки обеспечивают высокую скорость вращения вала, что позволяет передать мощность непосредственно на вал генератора. Существенным недостатком является, что при слабом ветре подобные ветряные двигатели не будут работать вообще. Существуют проблемы запуска при переходе от безветрия к усилению ветра.

Тихоходные горизонтальные двигатели имеют большее количество лопастей. Значительная площадь взаимодействия с воздушным потоком делает их более эффективными при слабых ветрах. Но установки обладают значительной парусностью, что требует принятия мер по их защите от порывов ветра. Лучший показатель КИЭВ 15%. В промышленных масштабах такие установки не используются.

Читать еще:  Что такое двигатель ковка

Вертикальные карусельного типа

В подобных устройствах на вертикальной оси колеса (роторе) устанавливаются лопасти, принимающие поток воздуха. Корпус и система заслонок обеспечивает попадание ветрового потока на одну половину ветроколеса, полученный результирующий момент приложения сил обеспечивает вращение ротора.

По сравнению с крыльчатыми агрегатами карусельный ветродвигатель вырабатывает больший момент вращения. При увеличении скорости потока воздуха он быстрее выходит на рабочий режим (по силе тяги), стабилизируется по оборотам вращения. Но такие агрегаты тихоходны. Для преобразования вращения вала в электрическую энергию требуется специальный генератор (многополюсный), способный работать на малых оборотах. Генераторы подобного типа мало распространены. Применение системы редукторов ограничено низким КПД.

Карусельный ветродвигатель проще эксплуатировать. Сама конструкция обеспечивает автоматическое регулирование числа оборотов ротора, позволяет отслеживать направление ветра.

Вертикальные: ортогональные

Для большой энергетики наиболее перспективны ортогональные ветродвигатели и ветроустановки. Диапазон использования подобных агрегатов, по скорости ветра, от 5 до 16 м/с. Вырабатываемая ими мощность доведена до 50 тыс. квт. Профиль лопасти ортогональной установки подобен профилю крыльев самолёта. Чтобы крыло начало работать надо подать на него поток воздуха, как во время разбега самолёта при взлёте. Ветродвигатель тоже надо предварительно раскрутить, затратив энергию. После выполнения этого условия установка переходит в режим генератора.

Откуда дует?

Установка ветрогенератора мощностью от 5 кВт и более будет иметь наибольшую экономическую эффективность, если среднегодовая скорость ветра превышает 6 метров в секунд, или 21,5 км в час. Сразу можно оговориться, что в России районов, чтобы это условие выполнялось, совсем немного. Чаще всего среднегодовая скорость ветра здесь составляет менее 5 метров в секунду. Это не означает, что ветрогенерация у нас не выгодна, просто ожидать от нее чудес не стоит. Прежде чем установить ветряк на своем участке, стоит проанализировать данные о силе ветра в регионе проживания за последние 5-10 лет. Их можно найти в интернете или получить в метеослужбе. Стоит обратить внимание, что при ветре три метра в секунду большинство ветрогенераторов вырабатывают минимальное количество энергии, которой может не хватить даже на освещение.

Стоимость ветряков варьируется от мощности выработки энергии. Комплект на 1 кВт энергии можно приобрести за 100 тысяч рублей, а ветряк на 10 кВт будет стоить около 700 тысяч рублей, причем для него потребуется мачта высотой не менее 10 метров.

Одним из серьезнейших аргументов против установки ветряка на дачном участке являются издаваемый им постоянный гул (пусть даже едва слышный) и вибрация. Последнее, конечно, может избавить дачный участок от кротов и грызунов, но едва ли добавит комфорта людям, на нем живущим. Поэтому ветрогенераторы, особенно мощные, не рекомендуется устанавливать в непосредственной близости от жилого дома.

Dc 6v 12v 24v комплект генераторов ветряных турбин микро ручной динамо гидравлический 1500ma ручной источник питания для освещения

Ветрогенератор постоянного тока ручной динамо-гидравлический тест 5 в-24 в 1500 ма 20 вт аварийный ветрогенератор гидравлический генератор динамотор

Dc 12v генератор постоянного тока 10w микро-гидро турбина генератор воды зарядка pz трубопровод микро гидрогенератор

Dc микро мотор небольшие светодиодные фонари вертикальной оси ветровой турбины лопасти генератора

Микро-двигатель постоянного тока, маленькие светодиодные фонари, вертикальная ветряная турбина, полный комплект, сделай сам, дневной свет, белый цвет

Ручной трехфазный ветряной генератор с постоянным магнитом переменного тока, самодельный генератор б/у (6,5)

Diy kit маленький двигатель вертикальный ветер лопасти турбин ветерок генератор электроэнергии вертикальная ось микро ветряная турбина маленький dc

Микро мотор постоянного тока, маленькие светодиодные фонари, вертикальная ось, ветряная турбина лопасти генератора-l057

Генератор постоянного тока 6 в 12 в 24 в 1500 ма, миниатюрный ручной экстренный ветрогенератор, гидравлический генератор, динамотор

10 вт dc микро мотор 30 см светодиодные фонари вертикальная ось ветряная турбина лопасти генератора полный набор diy ветряной, генератор, ветряная мельница образование

Микро-двигатель постоянного тока, маленькие светодиодсветодиодный фонари, вертикальная ветряная турбина

Маленький светодиодный светильник с микро двигателем постоянного тока, розового цвета, вертикальная ветряная турбина, полный комплект, «сделай сам»

Генератор постоянного тока миниатюрный рукоятка 6 в, 12 в, 24 в постоянного тока, экологически миниатюрный ветер гидрогенератор dynamotor новый двигатель с ручкой

Маленький светодиодный микромотор, вертикальная ветряная турбина, полный комплект лопасти генератора diy, ветряной генератор, ветряная мельница розового цвета 10 вт

Микро-мотор постоянного тока, небольшой светодиодный фонарь, вертикальная ось, ветряная турбина, лопасти генератора, лучшая акция

Новинка, 1 комплект, маленький мини ветряной генератор, микро-двигатель ветровой турбины, портативное аварийное зарядное устройство для телефона с выходом usb, 5 в постоянного тока

Малогабаритный генератор высокой мощности, 220 в, 1500 вт, постоянный магнит, бесщеточный, постоянное давление, домашний мелкий медный проводной сердечник

Diy kit маленький двигатель вертикальный ветер лопасти турбин ветерок генератор электроэнергии вертикальная ось микро ветряная турбина маленький dc

Dc микро мотор небольшие светодиодные фонари вертикальной оси ветровой турбины лопасти генератора

Ручной трехфазный ветряной генератор с постоянным магнитом переменного тока, самодельный генератор б/у (6,5)

Генератор постоянного тока аварийный ветровой гидравлический генератор dynamotor двигатель в режиме ожидания освещение 5в-24в 20 вт

Читать еще:  Двигатель azd обороты плавают

Микро-двигатель постоянного тока, маленькие светодиодные фонари, вертикальная ветряная турбина, полный набор, diy лопасти генератора, розовый цвет

Миниатюрный аварийный генератор с ручным управлением, генератор ветра, динамотор для резервного освещения, 6 в постоянного тока, 12 в, 24 в

Модель генератора энергии ветра маленький микро-генератор 12в генерация энергии ветра двигатель постоянного тока принцип демонстрации

Красный зеленый белый синий вертикальный diy маленький двигатель постоянного тока светодиодная ветряная мельница турбины ветрогенератор модель

Микродвигатель постоянного тока небольшой светодиодный свет ветровая турбина с вертикальной осью лопасти генератора

Генератор постоянного тока, экстренный ветрогенератор, гидравлический генератор, динамотор, режим ожидания

1 шт. ветрогенератор постоянного тока ручной динамо-гидравлический тест 5 в/6 в/12 в/24 в 1500 ма 20 вт мотор для электроинструментов

12 в/24 в вольт постоянного тока высокой мощности 180 вт 3000 об/мин мотор ручной кривошип педаль ветра гидравлический генератор постоянного магнита зарядная бутылка

Микро-двигатель постоянного тока, маленькие светодиодные фонари, вертикальная ось, ветряная турбина, полный набор, сделай сам, фотография, развлечение в розовом цвете

1 шт. мини ветродвигатель лезвие вертикальной оси микро-генератор лезвия небольшой набор gerador де энергия

Микро-мотор постоянного тока, небольшой светодиодный фонарь, вертикальная ось, ветряная турбина, лопасти генератора

Генератор постоянного тока 5 в-24 в, аварийный ветряной гидравлический генератор, динамотор, освещение в режиме ожидания

Dc 12v генератор постоянного тока 10w микро-гидро турбина генератор воды зарядка pz трубопровод микро гидрогенератор

Красный зеленый белый синий вертикальный diy маленький двигатель постоянного тока светодиодная ветряная мельница турбины ветрогенератор модель

Генератор постоянного тока 6 в 12 в 24 в, миниатюрный ручной аварийный ветряной гидравлический генератор, динамоторный двигатель для аварийного освещения

Высококачественный ветрогенератор постоянного тока, ручной динамо-гидравлический испытательный двигатель постоянного тока 6 в 12 в 24 в, поставка

Микро-мотор постоянного тока, небольшой светодиодный фонарь, вертикальная ось, ветряная турбина, лопасти генератора, полный комплект diy, ветряной генератор, ветряная мельница, розовый цвет

Выбор ветрогенератора

Самые качественные ветряки производят в Германии, Франции и Дании. Эти страны делают ветровые установки для снабжения электричеством жилого частного сектора, фермерских хозяйств, школ, небольших торговых точек. В России из-за низкой стоимости электроэнергии и негласной монополии на продажу электроэнергии ветроустановки, солнечные панели и другие виды альтернативной энергии не сильно распространены.

Мобильный ветрогенератор подойдет для нефтепромышленности или монтажных бригад, которые ведут строительство в полях (прототип)

Но высокая стоимость подключения удаленных объектов от электросетей (есть до сих пор не электрифицированные деревни), хамство чиновников, длительные процедуры хождения и получения ТУ у монопольных компаний вынуждают собственников использовать альтернативную энергию своих объектов.

Прежде все вы должны понимать, что КПД ветровой установки составляет около 60%, есть зависимость от скорости ветра, и потребуется периодически проводить ТО. Если вы все-таки решили сделать выбор в пользу ветрогенератора, следует знать. Выбирать ветрогенератор нужно исходя из конкретных обстоятельств его применения. Существуют новые разработки и модели: с повышенным КПД, вертикальные, горизонтальные, ортогональные, безлопастные.

Подсчитывается активная и резистивная мощность всех потребителей энергии.

Для предприятий или частного дома эти данные могут быть в проекте или счетах за электроэнергию. Если вам необходимо обеспечить электроэнергией дачу выбирается модель ветроустановки на 1-3 кВт, инвертор нужно небольшой мощности и можно обойтись без аккумуляторных батарей. Принцип наличия дачной ветроустановки прост: есть ветер — есть электричество, нет ветра — работаем в огороде или по хозяйству. Простой ветрогенератор можно сделать самому, достаточно собрать необходимые материалы и соединить их вместе.

Для частного дома постоянного проживания, такой принцип не подойдет. При частом отсутствии ветра следует придать особое значение аккумулятору. Здесь нужна большая ёмкость. Однако, чтобы он быстрее заряжался, сам генератор электричества также должен быть большой мощности. То есть отдельные узлы установки тесно взаимосвязаны друг с другом. Более надежная комбинация — симбиоз с дизель-генератором и солнечными панелями. Это 100% гарантия наличия электричества в доме, но и более дорогая.

При наличии скважины вы будете полностью энергонезависимые от внешних сетей.

Сейчас большое распространение получили коммерческие ветровые установки. Получаемая с их помощью электроэнергия продается различным предприятиям, испытывающим недостаток в энергоснабжении. Обычно такие электростанции состоят из нескольких ветрогенераторов различной мощности. Вырабатываемое ими переменное напряжение в 380 вольт подается непосредственно в электросеть предприятия. Кроме того, ветрогенераторы могут использоваться для зарядки большого числа аккумуляторных батарей, с которых потом преобразованная в переменное напряжение энергия также подается в электрическую сеть.

Ветрогенераторы российского производства

В большинстве случаев владельцы предприятий ставят ветроустановки, солнечные панели и дизель-генераторы для нужд собственного производства. Получение разрешение на продажу электричества в России — это, скажем так, отдельная история. После проведения энергоаудита, высвобождаются мощности, например, путем замены ламп освещения на светодиодные. Подсчитывается срок окупаемости, при отсутствии бюджета можно разделить модернизацию на этапы.

Технологии развиваются. Создаются энергонезависимые дома, офисы, станции на земле и воде. Наша команда инженеров поможет вам с выбором, расчетом, проектом и монтажом оборудования. Готовы ответить на ваши вопросы в комментариях или через форму.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector