Пост опубликован: 12 апреля, 2017
Вертикальный ветровой генератор – это техническое устройство служащее для преобразования энергии ветра в электрическую энергию с вертикально установленной осью вращения.
Принцип действия ветрового генератора
Содержание статьи
Работа ветрового генератора основана на преобразовании кинетической энергии ветра, во вращательную энергию передаточного механизма (лопасти-редуктор-передаточный вал) и далее, во вращательную энергию вала электрического генератора.
Продолжение темы: Вертикальный ветрогенератор 2
Во время вращения в обмотках генератора вырабатывается переменный электрический ток. Выработанный электрический ток подается на контроллер, преобразуется и накапливается в аккумуляторных батареях. С батарей аккумуляторов электрический ток поступает на инвертор, на которым преобразуется и поступает в электрическую сеть для использования.
Составляющие ветрового генератора:
- Лопасти – служат для улавливания потоков ветра, который приводит их во вращательное движение;
- Редуктор – служит для преобразования мало оборотистой скорости вращения лопастей в более высокую, позволяющую вырабатывать электрический ток;
- Генератор – преобразует кинетическую энергию в электрическую;
- Защитный кожух – элемент защиты технического устройства от источника посторонних воздействий;
- Хвостовик — предназначен для обеспечения направленности лопастей в соответствии с направлением ветра;
- Контроллер – служит для преобразования переменного тока в постоянный;
- Аккумуляторная батарея – предназначена для накопления выработанной электрической энергии;
- Инвертор – преобразует постоянный электрический ток в переменный.
Ветрогенератор с вертикальной осью вращения
В ветряных генераторах данного вида вращающаяся ось генератора расположена вертикально по отношению к поверхности земли.
За годы использования устройств данного вида появились разнообразные конструкции которые объединены в группы, это:
- С ротором Дарье — агрегаты оснащаются двумя или тремя лопастями, изогнутыми в форме овала.
К положительным особенностям данной конструкции можно отнести:
- Самостоятельную ориентацию по отношению к воздушным потокам;
- Удобное обслуживание установки.
- Простота схемы агрегата.
К отрицательным относятся:
- Нет возможности в самостоятельной раскрутке лопастей;
- Значительная нагрузка на элементы конструкции;
- Лопасти должны быть идентичны и соответствовать заданному профилю;
- Повышенный уровень шума в процессе работы.
- С ротором Савониуса – агрегаты оснащены лопастями в виде цилиндрических поверхностей.
В комментариях прикрикриплен Прайс лист чисто для ознакомления с разновидность турбин Маглева,и дополнительную полезную информацию:
Характеристики ротора Дарье
Разработка ветрогенератора с вертикальной осью
Достоинствами данной группы являются:
- Для запуска в работу требуются незначительные потоки ветра;
- Способность быстрого набора крутящего момента;
- Надёжность конструкции;
- Низкая стоимость.
К недостаткам можно отнести:
- Низкий КПД устройств этой группы.
Устройства с ротором Савониуса применяют при монтаже комбинированных ветровых генераторов, их используют для разгона агрегатов с ротором Дарье.
- С вертикально-осевой конструкций ротора — у агрегатов этой группы лопасти напоминают форму крыла самолета и расположены вертикально, ось ротора расположена параллельна валу.
По внешнему виду агрегаты данной группы похожи на устройства с ротором Дарье.
К положительным качествам устройств относятся:
- Простота в изготовлении;
- Способность быстрого набора скорости вращения;
- Низкий уровень шума.
- Надежность в работе.
- С геликоидным ротором – агрегаты этой группы являются более развитым вариантом устройств с вертикально-осевым ротором. Лопасти имеют форму геликоидной кривой.
Положительные качества:
- Более низкие нагрузки на элементы конструкции;
- Быстрый набор скорости вращения.
Недостатки:
- Повышенный уровень шума;
- Высокая стоимость.
- Многолопастный ротор – в основу агрегатов этого типа положена вертикально-осевая конструкция с устройством дополнительного внешнего кольца неподвижных лопастей.
Достоинства агрегатов данной группы:
- Более высокий КПД установок;
- Чувствительность к потокам ветра.
Недостатки:
- Высокая стоимость;
- Повышенный уровень шума.
Популярные модели
Прежде чем рассмотреть популярные модели ветровых генераторов, необходимо определиться с критериями выбора этих устройств, такими являются:
- Электрическая мощность агрегата;
- Количество вырабатываемой электрической энергией в месяц;
- Минимальная скорость воздушного потока;
- Условия эксплуатации;
- Система защиты от перегрузок;
- Срок службы;
- Стоимость.
В настоящее время ветровые генераторы выпускаются как в нашей стране, так и за ее пределами.
В России подобные агрегаты выпускают: ООО «СКБ Искра», ООО «ГРЦ-Вертикаль», ЗАО «Ветроэнергетическая компания», ЛМВ «Ветроэнергетика», ЗАО «Агрегат-Привод», и еще несколько компаний.
Наиболее известными зарубежными производителями ветровых генераторов являются немецкие, датские, бельгийский и китайские компании.
Наиболее востребованы и надежны в эксплуатации ветровые генераторы выпускаемые фирмой Blue Planet Wind (Бельгия) и «Guangzhou Sunning Windpower Generator Co., Ltd.» (Китай).
В линейке выпускаемых ветровых генераторов EnergyWind компании Blue Planet Wind присутствуют модели различной мощности от 1,0 до 10,0 кВт, которые отличаются по стоимости и комплектности оборудования.
В линейке китайской компании представлены ветровые генераторы мощность от 0,6 кВт до 5,0 кВт, различные по конструкции и вариантам монтажа.
Российские вертикальные ветровые генераторы
Российские компании выпускают вертикальные ветровые генераторы различной мощности и типов ротора.
OOO «ГРЦ-Вертикаль» (Челябинская обл., г. Миасс) выпускает ветрогенераторы вертикального типа мощностью от 1,5 до 30 кВт, рассмотрим некоторые из них:
- Ветроустановка ВЭУ-1.5 мощностью 1,5 кВт.
Портативная установка, может транспортироваться любым видом транспорта, проста в монтаже и эксплуатации.
Технические характеристики:
Номинальная мощность – 1,5 кВт;
Выходное напряжение — 48 В;
Рабочий диапазон скоростей ветра — от 2,5 до 25 м/с;
Номинальная скорость ветра 10,0 м/с;
Диаметр ротора 2,8 м;
Температура при эксплуатации — от -50 до +50ºС;
Срок эксплуатации — 20 лет;
Межремонтный цикл — 5 лет;
Масса установки — 75,0 кг;
Стоимость установки – от 100000,00 рублей.
- Ветроустановка ВЭУ-3(6), 6-и лопастная, мощностью 3,0 кВт.
Предназначена для автономного электроснабжения потребителей малой мощности (жилой дом, коттедж). Преимущества – удобство и простота монтажа, при установке дополнительного оборудования (аккумуляторов и инвертора), возможно увеличение мощности установки до 6,0 кВт.
Технические характеристики:
- Номинальная мощность – 3,0 кВт;
- Выходное напряжение — 48 В;
- Рабочий диапазон скоростей ветра — от 4 до 30 м/с;
- Номинальная скорость ветра 10,4 м/с;
- Диаметр ротора 3,4 м;
- Высота ротора 4,2 м;
- Число лопастей — 6 шт.;
- Частота вращения ротора – от 60 до 180 об/мин;
- Температура при эксплуатации — от -50 до +50ºС;
- Срок эксплуатации — 20 лет;
- Межремонтный цикл — 5 лет;
- Масса установки — 620 кг;
- Стоимость установки – от 300000,00 рублей.
- Ветроустановка ВЭУ-30 мощностью 30 кВт.
Предназначена для электроснабжения большого дома, либо группы домов.
Технические характеристики:
- Номинальная мощность – 30,0 кВт;
- Выходное напряжение – 96 — 400 В;
- Рабочий диапазон скоростей ветра — от 4 до 60 м/с;
- Номинальная скорость ветра 10,4 м/с;
- Диаметр ротора 9,2 м;
- Высота ротора 12,0 м;
- Число лопастей — 6 шт.;
- Частота вращения ротора – от 25 до 65 об/мин;
- Температура при эксплуатации — от -50 до +40ºС;
- Срок эксплуатации — 20 лет;
- Межремонтный цикл — 5 лет;
- Масса установки — 5100 кг;
- Стоимость установки – от 1250000,00 рублей.
Как сделать своими руками
Ветряк подобной конструкции не составит труда изготовить человеку умеющему работать с ручным инструментом и немного разбирающимся в электротехнике.
Для изготовления понадобится:
- Листовой металл (любой, толщиной 0,8– 0,9 мм) – для изготовления лопастей;
- Сталь полосовая 40х40 мм (либо другого сечения);
- Труба стальная, диаметром 25 мм;
- Автомобильная полуось (марка авто не принципиальна) с подшипниками в комплекте;
- Стальной уголок (профиль);
- Шкивы разных диаметров – 2 шт.
- Автомобильный генератор.
Из листового металла изготавливаются 4 лопасти габаритными размерами 1000х800 мм, которые скрепляются между собой полосовой сталью в форме барабана (лопасти направлены от центра круга по радиусам к наружному диаметру). Из стальной трубы делается мачта, которая с одной стороны закрепляется на автомобильной полуоси, а со второй стороны на нее крепятся собранные в виде барабана лопасти. Полуось, с соответствующими ей подшипниками, крепится на металлической опорной конструкции, которая изготавливается произвольной формы и из имеющихся материалов.
Два основных условия при изготовлении металлической конструкции, это:
- Устойчивость при ветровых нагрузках;
- Плотная посадка подшипников полуоси.
Для увеличения числа оборотов можно применить ременную передачу, установив на нижнюю полуось шкив большего диаметра, а на генератор меньшего. Генератор можно подобрать автомобильный.
Плюсы и минусы
К положительным свойствам ветровых генераторов с вертикальной осью вращения можно отнести:
- Способность работать вне зависимости от направления ветра;
- Продолжительные срок эксплуатации;
- Удобство в обслуживании и эксплуатации;
- Простота конструкции, позволяющая собрать из подручных материалов;
- Способность выдерживать значительные внешние нагрузки.
К отрицательным свойствам относятся:
- Металлоемкость конструкций и как следствие значительный вес;
- Низкий КПД установок;
- Высокий уровень шума.
Приведенные «плюсы» и «минусы» использования ветровых генераторов данного вида определяет выбор потенциальных потребителей «зеленой» энергетики, которых с каждым годом становится все больше и больше.
Вероятно, Вам также понравятся следующие материалы:
Ветрогенератор для частного дома
Спасибо, что дочитали до конца!
Не забывайте подписываться на наш канал, в ДЗЕНе
Если статья Вам понравилась!
Делитесь с друзьями, оставляйте ваши комментарии
Следите за нами в твиттере: https://twitter.com/Alter2201
Добавляйтесь в нашу группу в ВК:
ALTER220 Портал о альтернативную энергию
и предлагайте темы для обсуждений, вместе будет интереснее!!!
Прайс лист с разновидностю турбин Маглева
https://alter220.ru/wp-content/uploads/2020/04/maglev-prajs.pdf
Энергетические характеристики ротора Дарье (обзор)
https://alter220.ru/wp-content/uploads/2020/04/Rotor-Dare.pdf
Разработка ветрогенератора с вертикальной осью (Vertical Axis Wind Turbine development)
https://alter220.ru/wp-content/uploads/2020/04/Rotor-Dare.pd