МенюРубрики

Вітряна турбіна

Вітряна турбіна – это основная часть ветрового генератора, у которого в качестве устройства, служащего приемником энергии ветра, является турбина. Один из вариантов подобных устройств — это корпус в виде цилиндра, во внутреннем пространстве которого размещены лопасти.

Вітрові установки, виготовлені на основі вітрових турбін, відрізняються більш високим ККД, порівняно з лопатевими, а також простотою конструкції і надійністю в експлуатації.

Основні характеристики

Як у будь-якого технічного пристрою, так і в повітряної турбіни, параметрами, класифікуючими її можливості, а також дають інформацію про тієї чи іншої моделі, є її технічні характеристики.

Основними технічними характеристиками, для подібних пристроїв, є:

  1. Номінальна вихідна потужність, яка вимірюється в кВт.
  2. Номінальна випрямлена напруга, яку виробляє генератор при певній частоті обертання ротора установки.
  3. Частота створюваного напруги, яка вимірюється в Гц.
  4. Частота обертання ротора, в робочому режимі, при якій створюється номінальна випрямлена напруга. Вимірюється в оборотах в хвилину.
  5. Номінальна частота обертання, при якій вітрова турбіна відповідає заявленій потужності. Вимірюється в оборотах в хвилину.
  6. Угонная швидкість, вимірюється в оборотах в хвилину і класифікує граничну можливість агрегату, працювати з певною частотою обертання.
  7. Режим роботи, в якому та чи інша модель пристрою, здатна працювати заданий час (тривалий, циклічний, короткочасний і т. д.).
  8. Рівень виробленого шуму (звуку) при роботі конкретної моделі, вимірюється в Дб.
  9. ККД пристрою.
  10. Вид охолодження вузлів і механізмів.
  11. Спосіб установки і монтажу.
  12. Габаритні розміри.
  13. Маса агрегату.

Конструктивні особливості вітрової турбіни

Вітрові генератори, оснащені вітрової турбіною, представляють їх собі циліндр, усередині якого розміщені лопаті. Наявність зовнішнього контуру, навколо лопатей, забезпечує їм захист від попадання в них сторонніх предметів і живих організмів.

Відсутність необхідності в пристрої хвостовій частині (для орієнтації по відношенню до напрямку вітру), знижує вагу і габарити пристрою, а також полегшує монтаж і експлуатацію. Корпус, у вигляді циліндра, самостійно орієнтується за напрямом вітрових потоків, і працюючи, по суті, як сопло, збільшує тиск на лопаті встановлені, тим самим підвищуючи ККД вітрового генератора.

Як розрахувати правильно

Основним показником, що визначає вибір тієї чи іншої моделі, є здатність виробляти електричну енергію, яка вимірюється в кіловат*годинах в одиницю часу.

Кількість енергії, що виробляється, безпосередньо пов'язано з потужністю установки, яка є головною характеристикою агрегату, тому розрахунок вітрової турбіни, визначає її геометричні розміри, кількість встановлюваних лопатей і висоту установки над поверхнею землі.

Потужність електричного генератора, який визначає здатність вітрової установки виробляти електричний струм, залежить від вітрового потоку, потужність якого, у відповідності з ефективністю турбіни, можна розрахувати за формулою:

P=KxRxV3xS/2

де:

Р – потужність повітряного потоку;

К – коефіцієнт, що враховує ефективність турбіни, має значення від 0,2 до 0,5 одиниць;

R – щільність повітря, становить 1,225 кг/м3 (при нормальному атмосферному тиску);

V - швидкість потоків повітря, вимірюється в м/с;

S – площа охоплення вітрової турбіни (вітрового потоку, що працює з установкою).

З наведеної формули видно, що потужність вітрового потоку, а, отже, і потужність генератора, безпосередньо залежить від діаметру вітрової турбіни (S= π R2).

Знаючи швидкість повітряних потоків у місці монтажу установки, і її діаметр, можна визначити потужність установки і її здатність виробляти електричну енергію.

Види вітряних турбін

Хоча спочатку вважалося, що вітряна установка з вітровою турбіною припускає її установку тільки в горизонтальній площині, що характеризує вітрові генератори з горизонтальною віссю обертання, тим не менш, конструктори розробили нові варіанти подібних пристроїв, якими є:

  • Вітряна турбіна с вертикальной осью вращения

В установках такого типу, циліндр турбіни розташовується вертикально, а лопаті знаходяться в площині, перпендикулярній поверхні землі.

Робота вітрових турбін, з вертикальною віссю обертання, аналогічна роботі пристроїв, з горизонтально розташованою віссю обертання.

  • Вітряна турбіна без лопастей

Наявність лопатей у вітрових установок різної конструкції, призводить до того, що для їх монтажу потрібні значні площі, навіть якщо це і вітрові турбіни, розміщені в жорсткому корпусі. У зв'язку з цим, новим напрямком у розвитку вітрових установок, стало будівництво подібних пристроїв з використанням вітряних турбін, у яких відсутні лопаті.

Подібна конструкція представляє з себе стовп, усередині якого розміщені металеві диски. Диски кріпляться на валу і розташовані паралельно один одному, між ними встановлені спеціальні прокладки. При попаданні повітря на прокладки вони приходять у рух і надають певний і спрямований імпульс металевих дисків, під дією якого диски починають обертатися. Під дією обертального руху дисків, починає обертатися стрижень, який в свою чергу передає своє обертальний рух на вал генератора.

  • Вітряна турбіна для крыши

Інтерес до можливості забезпечити себе безкоштовною електричною енергією, не створюючи при цьому проблем оточуючих, навіть в умовах міста, призвів до того, що була розроблена конструкція вітрової турбіни, яку можна встановити на даху будь-якого будинку.

Подібна установка має великі габаритні розміри, мала вага, а при роботі практично безшумна. Зовнішній корпус пристрою виконаний у вигляді равлика, що дозволяє підсилювати потік вітру в потрібному напрямку і орієнтуватися в просторі, у відповідності з його напрямком.

Популярні моделі і марки

Серед різноманіття вітрових турбін, що випускаються в різних технічно розвинених країнах, найбільшою популярністю користуються наступні:

  • Турбіна, розроблена фахівцями компанії Fiddler (США), призначена для індивідуального використання і передбачає встановлення на даху житлового будинку чи іншої споруди індивідуального використання.

Дана модель оснащена електронним блоком, за допомогою якого з використанням спеціальних мобільних додатків, можливо здійснювати контроль за роботою пристрою на віддаленій відстані.

Вітрова установка працює в парі з акумулятором, що встановлюється усередині будівлі. Кріпильні елементи передбачають монтаж на конику даху, що дозволяє збільшити кількість вітрових потоків, уловлюваних турбіною. Рівень шуму при роботі пристрою, зведений до мінімуму, що дозволяє не створювати дискомфорту мешканцям, які проживають всередині будівлі, на якому монтується агрегат.

    • Турбіна моделі «Liam F1» розроблена в Голландії компанією The Archimedes, має малі вага (до 80,0 кг) і передбачає встановлення на даху будівлі або іншої, стоїть окремо опорі. Конструкція приймального блоку, у вигляді равлика, дозволяє збільшити ККД вітрової установки і завжди перебувати в площині руху потоків вітру.
    • Рівень шуму при роботі, дуже низький, що дозволяє виконувати монтаж в будь-якому зручному для цього місці.
    • Середні ціни

      Обладнання, що використовується в альтернативній енергетиці, в тому числі і в вітрових установках, коштує не дешево. Це пов'язано з тим, що як правило, нові моделі випускаються в штучному виконанні, а те, що вже не потік, не реалізується в масовому порядку, що обумовлено тим, що даний спосіб отримання енергії ще не знайшов широкого розповсюдження серед користувачів.

      Вартість вище розглянутих установок становить:

      • Модель «Liam F1», реалізується у країнах Євросоюзу та Америки, її вартість – від 4000,0 євро.
      • Дані про вартість моделі американської компанії Fiddler відсутні, але у зв'язку з її комплектацією і подачею на ринку подібних пристроїв, можна з упевненістю говорити, що ціна установки не нижче, у голландських розробників.

      Плюси і мінуси

      Простота і надійність вітрових генераторів, виготовлених з використанням вітрової турбіни, не єдині достоїнства цих агрегатів. Крім цього, до плюсів застосування вітрових турбін відносяться:

      • Здатність працювати при малих потоках вітру, зі швидкістю від 2,0 м/с.
      • Висока чутливість по відношенню до вітрових потоків.
      • Здатність працювати при сильних, ураганних швидкостях повітряних потоків, до 60,0 м/с.
      • При одних і тих же габаритних розмірах, вітровий генератор оснащеної турбіною, володіє більшою потужністю і більш високим ККД, в порівнянні з лопатевими установками.
      • Турбіна є безпечним технічним пристроєм для тваринного світу, що мешкає в місці установки агрегату (птахи, кажани).
      • При роботі турбіни не проводиться інфразвук, шкідливий для людини і тварин.
      • Більш низька вартість у порівнянні з лопатевими конструкціями.
      • Легкість виконання монтажних робіт, обумовлена складанням основних елементів в заводських умовах.
      • Простота і зручність обслуговування.
      • Тривалі терміни експлуатації.

      Недоліками подібних пристроїв, є:

      • Вітер, це атмосферне явище, яке не підвладне людині, тому можна прогнозувати, на тривалий період, силу його потоку і напрямок руху;
      • У зв'язку з мінливістю сили вітрового потоку, необхідно передбачати значні електричні ємності для накопичення виробленої енергії;
      • Висока вартість комплекту обладнання;
      • Перед установкою вітрових установок великої потужності необхідно проводити розрахунок економічної доцільності в ув'язці з картою вітрів вибраного регіону.

      Де купити

      Вітровий генератор, а відповідно і окремо взятий елемент з цієї установки, яким є вітрова турбіна, це специфічний товар. Тому краще всього, при бажанні придбати подібну техніку, звернутися в компанію, яка спеціалізується на реалізації саме таких установок.

      Вибір подібної організації дозволить уникнути помилок при виборі необхідної моделі, до того ж, фахівці зможуть надати допомогу з монтажем і подальшим обслуговуванням придбаного агрегату.

      Крім цього, можна скористатися інтернет-ресурсами, де представлений широкий круг компаній, що пропонують до реалізації товари саме в цьому сегменті пристроїв, але це як правило продукція китайських виробників, до якості якої багато претензій. До того ж, купуючи складну техніку, якою є вітрові турбіни, через інтернет, відсутня можливість повернути не якісний товар і отримати кваліфіковану допомогу.

      Як зробити своїми руками

      В силу того, що вітрову турбіну, розташовану в замкнутому просторі (циліндрі), виготовити самостійно досить складно, цим займаються професійні конструктори та інженери, то своїми руками з підручних засобів, можна виготовити турбіну для вітрової установки з вертикальною віссю обертання.

      Для цього знадобляться наступні матеріали:

      1. Труба з міцного пластику найбільшого діаметру, з того, що є в наявності.
      2. Листова фанера товщиною 10,0 — 12,0 мм;
      3. Саморізи по дереву;
      4. Металева шпилька діаметром 12,0 – 16,0 мм;
      5. Гайки і шайби, відповідні по діаметру наявної шпильці;
      6. Автомобільна ступиця в зборі з підшипником.

      та інструмент:

      1. Ріжучий інструмент: ножівка, «болгарка» з відрізними колами, лобзик, ніж;
      2. Шліфувальний інструмент: «болгарка» з зачистними колами, напилки, наждачний папір;
      3. Набір гайкових ключів і викруток;
      4. Шуруповерт.

      Конструкція, яка повинна вийти в результаті виконаної роботи, і схема її роботи, представлені на нижче наведеною схемою:

  •    Роботи виконуються наступним чином:
    • З наявною труби виготовляється заготівля, для цього труба відрізається необхідної довжини (близько 1,0 метра), після чого розрізається уздовж, по своїй осі. У результаті виходить 2-е рівні по довжині і довжині дуги, половинки.
    • З фанери, відповідно з діаметром труби, нарізаються два кола, після чого, по діаметру, вони діляться на дві частини. У результаті виходить чотири заготовки у вигляді півкола.
    • Заготовки з фанери встановлюються всередину заготовок з труби, у верхній і нижній частині кожної з них. Кріплення виконується за допомогою саморізів. У результаті виходить два полубочонка.
    • Отримані полубочонки з'єднуються між собою, з таким розрахунком, щоб вони налягали один на інший. Крім цього, у місцях налегания, необхідно вибрати сегмент (на схемі не показано), для того, щоб вони, як би увійшли всередину один одного. Глибина обраного сегмента не менше 50,0 мм, довжина може бути довільною.
    • З фанери вирізається 2 кола, діаметр-100,0 мм, які, також з допомогою заморезов закріплюються зверху і знизу з'єднуються полубочонков. У результаті виходить жорстко з'єднана конструкція.
    • В середині одержуваного уявного кола, а це повинна бути точка де обрані сегменти (поверх закріплених кіл з фанери), робиться отвір, відповідно з діаметром наявної шпильки. Отвори робляться у верхній і нижній частинах заготовок.
    • В отвори вставляється шпилька, яка допомогою установки шайб і гайок, закріплюється в збираної конструкції.
    • Для наявної автомобільної маточини, у відповідності з внутрішнім діаметром підшипника, і діаметром шпильки, виготовляється втулка. Втулка запресовується в підшипник, після чого на неї надівається шпилька, яка додатково закріплюється за допомогою гайок.

    Для повної готовності вітрової установки, на шпильку, нижче розташування маточини, необхідно встановити шків, за допомогою якого обертовий рух турбіни буде передаватися на електричний генератор, і виконати установку зібраної турбіни, в місці, обраному для монтажу.

 

Додати коментар

Вашу адресу email не буде опубліковано. Обов'язкові поля позначені *

\n\n<\/ins>\n","html_block":"\n\n<\/ins>\n","group":"0","resolution_from":"\u221e","resolution_to":"\u221e"}]});\n\n<\/ins>\n","html_block":"\n\n<\/ins>\n","group":"0","resolution_from":"\u221e","resolution_to":"\u221e"}]});","html_block":"","group":"0","resolution_from":"\u221e","resolution_to":"\u221e"}]});\n<\/ins>\n\n<\/center>","html_block":"