24. Принципиальная схема ветромеханической установки с горизонтальной осью колеса.

Механическая передача является наиболее распространённой на сегодняшний день. В конструктивном исполнении она достаточно проста. КПД такой передачи составляет 0,85…0,95. Основным недостатком такой передачи является наличие повышающего редуктора. Также недостатком является то, что колебания скорости ветрового потока предаются на вал потребителя. а)эл.генератор в гондоле б)эл.генератор на земла

1-ветродвигатель

2-гондола

3-редуктор

4-эл.генератор

5-башня

6-вертикальный вал

В случае, когда электрогенератор находится в гондоле, то редуктор располагается между ним и электродвигателем. В случае, когда потребитель находится на земле используются два редуктора: один с коническими шестернями в гондоле, другой на земле, а между ними вертикальный вал.

25. Особенности устройства лопасти ветроустановок с горизонтальной осью.

При взаимодействии потока с ло­пастью возникают: 1) сила сопротивления F_D, параллельная век­тору относительной скорости набегающего потока v_r; 2) подъем­ная сила F_L, перпендикулярная силе F_D. Слово «подъемная» в этом термине, конечно, не означает, как в аэродинамике, что эта сила направлена вверх; 3) завихрение обтекающего лопасти по­тока. В результате это приводит к закрутке воздушного потока за плоскостью ветроколеса, т. е. к его вращению относительно век­тора скорости набегающего потока; 4) турбулизация потока, т. е. хаотические возмущения его скорости по величине и направле­нию. Турбулентность (подробнее это явление рассмотрено возникает как за колесом, так и перед ним, в результате лопасть часто оказывается в потоке, турбулизированном другими лопастями; 5) препятствие для набегающего потока. Это его свойство характеризуется параметром, называемым геометри­ческим заполнением и равным отношению площади проекции ло­пастей на плоскость, перпендикулярную потоку, к ометаемой ими площади.

Рис. 9.2. Скорости элемента лопасти и действующие на него силы: и — скорость ветра; v — скорость элемента лопасти; у, — скорость элемента лопасти относительно ветра; F₀ — сила лобового сопротивления, действующая в направлении скорости a,; F_L — подъемная сила, перпендикулярная силе F_D

Лопасти ветроколеса сужаются к концу (например, от 3 м до 45 см) и имеют переменный угол заклинивания j, то есть винтовую поверхность. Это связано с тем, что концы лопастей вращаются со значительно большей линейной скоростью (80 м/с для больших ВЭС) по сравнению с их основаниями. Угол атаки a также меняется за счет косого удара. Правильным подбором скорости вращения и угла заклинивания, что в конечном итоге определяет наивыгоднейший угол атаки, а также точным исполнением профиля лопастей достигается максимальный коэффициент использования энергии ветра - 46%.

26. Типы ветроколёс с горизонтальной осью и их особенности.

1 пропеллерное 2 пропеллерное с вихрепреоброзователем

3 многолопасное

4 парусное

Рассмотрим горизонталь­но-осевые ветроколеса пропеллерного типа. Основной вращаю­щей силой у колес этого типа является подъемная сила. Отно­сительно ветра ветроколесо в рабочем положении может рас­полагаться перед опорной башней или за ней. При переднем расположении ветроколесо должно иметь аэродинамический стабилизатор или какое-либо другое устройство, удерживающее его в рабочем положении. При заднем расположении башня частично затеняет ветроколесо и турбулизирует набегающий на него поток.

Данный тип ветродвигателя обладает следующим рядом преимуществ: - возможность самостоятельного пуска без вспомогательного привода за счёт изменения угла установки лопастей; - сравнительно большое значение коэффициента использования энергии ветра; - сравнительно большое значение коэффициента быстроходности, а следовательно и большую частоту вращения, что позволяет уменьшить массогабаритные показатели электромеханического оборудования.

1.Изменяемый шаг лопаток турбины, который позволяет использовать энергию ветра по максимуму в зависимости от времени дня и сезона

2.Высокая мачта позволяет добираться до более сильных ветров. Нужно иметь в виду, что в некоторых районах сила ветра увеличивается на 20% и, соответственно, энергетическая выгода на 34% при повышении на каждые 10 метров.

3.Высокая эффективность благодаря тому, что ветроколесо всегда направляется перпендикулярно ветру, используя весь поток воздуха. В системах с вертикальной осью вращения и большинстве типов воздухоплавательных ветрогенераторов часть системы работает против набегающего потока воздуха, что, отчасти, ведет к снижению эффективности.

Недостатки: Основным недостатком является необходимость настройки на ветер!

1.Высокие мачты высотой до 90 метров и длинные лопасти, которые трудно транспортировать, расходы на которую могут достигать 20% сооружения конструкции и стоимости всего оборудования.

2.Для сооружения промышленных ветрогенераторов требуется специализированное оборудование и высококвалифицированные сотрудники

3.Массивность самой мачты, которой необходимо нести на себе все элементы

4.Возмущения в радиосигналах и связи из размеров

5.Необходимость установки системы направления оси на ветер