Рубрика: Ветрогенераторы

{source}{/source}
Явление возникновения электрического тока в проводнике, который движется в магнитном поле, открыл Фарадей. Доливо-Добровольский создал асинхронный двигатель-генератор, основанный на этом явлении. Были установлены зависимости тока и напряжения от плотности потока магнитного поля и относительной скорости движения проводника, разработаны схемы подключения и конструктивные элементы для размещения обмотки и магнитов, но эффективность этих ветроэнергетических установок (ВЭУ) была низкой при использовании не прогнозируемой ветровой энергии.
Энергия ветра стала действительно доступной в последней четверти 20-го века. Главные причины активизации ветровой энергетики:

Развитие силовой и управляющей полупроводниковых технологий (инверторные схемы большой мощности и цифровые контроллеры).
Создание мощных неодимовых магнитов (сплав неодима (Nd), железа (Fe) и бора (B))
Разработка промышленной технологии закрытых (необслуживаемых) аккумуляторов большой емкости с длительным сроком эксплуатации.
Достижения в технологии пластмасс и технологии машиностроения стали дополнительным рычагом в развитии ветроэнергетики.

Ветрогенераторы для дома мощностью до 10 кВт

В основе конструкции данных ветрогенераторов лежит генератор постоянного тока.
Конструкция и материал лопастей. Лопасти изготавливают из армированного стеклом пластика. Балансировка в сборе с узлом крепления к валу генератора и маркировка лопастей позволяет избежать проблем со сборкой ветряка на месте. Лопасть проверяется на изгиб, с консольным закреплением, нагрузкой равной давлению потока ветра скоростью 35 м/с и более.
Встроенное реле-регулятор. Реле срабатывает при достижении генератором оптимального числа оборотов (максимальное расчетное значение тока). Реле подключает активное сопротивление (шунт), что создает тормозящий момент на роторе.

Для ВЭУ с мощностью до 5 кВт может применяться аэродинамическая защита от ураганных (штормовых) ветров. В её основе лежит конструкция узла крепления гондолы со смещением оперения стабилизатора, которая позволяет поворачиваться гондоле на 90 градусов (лопасти становятся параллельно оси стабилизатора) при достижении ветром критических значений. В описании моделей они имеют отметку; AUTOFURL (англ. furl — складываться, сворачиваться).
Ветрогенераторы для дома мощностью свыше 10 кВт
В основе конструкции данных ветрогенераторов лежит генератор переменного тока.
Генераторы такой мощности выполняются по схеме асинхронного двигателя и имеют большую площадь охвата (ширина лопасти и ее длина), что усложняет систему защиты и предъявляет к ней особые требования.

Конструкция лопастей выдерживает нагрузку ветра скоростью более 35 м/с. Требования к балансировке лопастей в сборе очень жесткие.
Электронная и электрическая защита обмоток генератора и обмотки возбуждения на случай короткого замыкания или резкого падения напряжения в сети.
Устройства регулировки частоты вращения. Сложность системы регулировки зависит от мощности генератора. Это может быть компактный регулятор оборотов аэродинамического типа, который позволяет поворачиваться лопасти вокруг своей оси под действием давления силы ветра. Крутящий момент вдоль оси лопасти возникает из-за разности площадей поверхности лопасти относительно её оси. Существуют электромеханические конструкции с встроенным тахометром или выносным анемометром. Механизм поворота лопасти срабатывает при достижении критических значений ветра и поворачивает лопасть по ветру. Возврат лопасти в исходное положение происходит переключением вручную. Кроме этого, может применяться система плавного торможения до полной остановки. Во всех случаях, электронная система отключает генератор от нагрузки и напряжение от обмотки возбуждения.
Гидравлическая мачта. Уменьшение высоты мачты позволяет снизить скорость вращения крыльчатки на 20-30% за счет естественного снижения скорости ветра вблизи земли на ровной поверхности, а также, особенностей профиля или укрытия.

Ветроэлектростанции переменного тока мощностью свыше 100 кВт
{source}{/source}
Защита ветро-электростанций использует все способы, описанные ранее, но требования к надежности систем на порядок выше.