Ветреный генератор: Ветряной генератор для дома: устройство, принцип работы, виды

Ветрогенераторы — Weswen

Конструкция ветрогенератора

1. Корпус генератора на постоянных магнитах
2. Лопасти
3. Защитный корпус хвостовика
4. Уплотнительная крышка
5. Анемометр
6. Датчик направления ветра (флюгер)
7. Соединительный разъем флюгера
8. Опоры крепления анемометра и флюгера
9. Распределительный блок
10. Датчик угла поворота хвостовика
11. Блок питания
12. Блок управления
13. DC24V мотор регулировки направления
14. Редуктор
15. Переключатель
16. Отверстие для заливки масла
17. Передаточный механизм редуктора
18. Отверстие для слива масла
19. Датчик нулевого угла
20. Блок клемм

Система контроля и управления серии WH

Ветряной генератор обладает истемой управления и контроля Siemens для ветроэнергетических установок 3 кВт– 50 кВт состоит из удобного понятного пользователям интерфейса Touch-Screen и позволяет управлять ветряным генератором и комплексом энергетического оборудования в ручном и автоматическом режиме.

Система предназначена для поиска оптимального направления ветра и остановки генератора в нештатных ситуациях: при низкой и критической скорости вращения, в случае перегрева, и.т.д.

Чтобы убедиться, что вся система находится в безопасности, система сброса балластной нагрузки подключена к системе ветрогенератора. Постоянный ток может быть преобразован или отдан непосредственно на аккумуляторные батареи (автономное, внесетевое использование Off-grid) или передатся в общую сеть через инвертор (сетевое, On-grid).

Лопасти ротора ветрогенератора серии WH

Новейшие лопасти разработаны американскими экспертами по аэродинамике, что позволяет эффективно использовать энергию ветра. За счет аэродинамической формы лопастей достигается высокий коэффициент использования до 0,5.

Лопасти изготовлены из высокотехнологичных материалов: армированного стеклопластика или авиационного алюминиевого сплава.

Применение высокотехнологичных лопастей ротора значительно продлевает срок службы всей системы

За счет применения автоматического поиска направления ветра, и аэродинамической формы лопастей, ветротурбина работает стабильно,тихо и практически беззвучно

Опорные мачты

Опорная мачта не только держит ветряной генератор. Высота мачты определяет, сколько электроэнергии выработает ветроустановка. Обычно, чем выше мачта, тем больше скорость ветра. Качество опорной мачты также имеет большое значение для эксплуатации всей системы.

При инженерных расчетах сопротивления конструкции мачт ветрам использовались характеристики наиболее ветреных районов нашей планеты.

Мы производим три основных типа: опорная мачта на растяжках, свободностоящая башня, свободностоящая башня с гидроприводом.

Гидравлическая технология опорных мачт применяется при монтаже и обслуживании, для автоматического подъема и опускания во время установки и эксплуатации ветровых турбин.

При использовании гидравлического оборудования может вообще не потребоваться кран, стоимость установки и обслуживания значительно уменьшается. Кроме того, гидравлическое оборудование можно использовать повторно, что дает практические удобства и является более экономически выгодным.

Покрытия и защита

На все части и комплектующие ветряного генератора нанесено антикоррозионное покрытие и имеется защита от ультрафиолетового излучения. Установки прошли крэш-тесты, быстро монтируется и будут выглядеть новыми и современными в течении многих лет службы.

Качество и Материалы

Все части детали и комплектующие ветротурбин изготовлены из высококачественных материалов, сплавов и композитов, могут эксплуатироваться в температурном диапазоне от -45 ℃ до 45 ℃, при высокой влажности, солености, при абразивном воздействии песков или в северных широтах. При необходимости может быть увеличен диапазон рабочей температуры.

Мегаконструкции. Самые большие ветрогенераторы / Хабр

Siemens SWT-7.0-154

Кто говорил, что ветряки не способны конкурировать по мощности с атомными электростанциями? Посмотрите на самую большую в мире ветроэлектрическую установку Siemens SWT-7.0-154. С площадью ометания 18 600 м² этот гигант в одиночку генерирует максимальную мощность 7 МВт при скорости ветра 13-15 м/с. Несколько сотен таких ветряков — и вот вам атомная электростанция.

SWT-7. 0-154 — это флагманская модель компании Siemens. В её названии зашифрованы генерируемая мощность (7 МВт) и диаметр ротора с лопастями (154 м). Она пришла на смену предыдущему флагману SWT-6.0-154, от которого практически не отличается по техническим спецификациям, но оснащён более мощными магнитами. Более сильное магнитное поле позволяет генерировать больше электроэнергии при том же диаметре. Другими словами, в этой ВЭН параметр снимаемой мощности с квадратного метра площади ометания выше примерно на 16,7%.

Ветрогенератор включается в работу на минимальной скорости ветра 3-5 м/с, а генерируемая мощность поступательно растёт до максимальной 7 МВт при скорости ветра 13-15 м/с. При достижении скорости ветра 25 м/с генерация прекращается.

Казалось бы, на таких скоростях ветра лопасти ВЭУ должны вращаться быстро, но это совершенно не так. На самом деле они вращаются неторопливо и степенно, делая всего 5-11 оборотов в минуту. То есть полный оборот три лопасти совершают примерно за 5-12 секунд, в зависимости от скорости ветра.

Более сильное магнитное поле в новой модели означает также и то, что эту турбину труднее раскрутить. Для достижения той же скорости вращения 5-11 оборотов в минуту и максимальной генерируемой мощности (7 МВт вместо 6 МВт) этой турбине требуется повышенная скорость ветра: 13-15 м/с вместо 12-14 м/с. Соответственно, и начальная скорость ветрогенерации у неё выше. Вот почему данная модель-гигант наиболее оптимально подходит для размещения на территориях с относительно сильными ветрами, лучше всего в море.

Внутри турбины нет редуктора (коробки передач) — здесь работает система прямого привода, подключенная к синхронному генератору переменного тока с постоянными магнитами. Поскольку скорость генератора определяет напряжение и частоту тока, то «грязный переменный ток» преобразуется в постоянный ток, а затем преобразуется обратно в переменный ток перед подачей в сеть.

В последние годы в области ветряной энергетики происходит очень быстрый научно-технический прогресс. Буквально каждый год появляются новые модели ВЭУ большей мощности и эффективности. Большие и маленькие, рассчитанные на целые посёлки или отдельные дома, на большую скорость ветра в море или на среднюю скорость ветра над крышей частного дома.

Например, мировой рекорд по максимальной генерируемой мощности принадлежит вовсе не Siemens, а другой турбине ещё одного немецкого производителя Enercon E126, которая выдаёт до 7,58 МВт. На видео показан процесс установки такой турбины.

Высота стойки Enercon E126 — 135 м, диаметр ротора — 126 м, общая высота вместе с лопастями — 198 м. Общий вес фундамента турбины — 2500 тонн, а самого ветрогенератора — 2800 тонн. Только электрогенератор весит 220 тонн, а ротор вместе с лопастями — 364 тонны. Общий вес всей конструкции со всеми деталями — 6000 тонн. Первая установка подобного типа была установлена около немецкого Эмдена в 2007 году, хотя в той модификации максимальная мощность была меньше.

Впрочем, ветрогенераторы-гиганты — довольно дорогое удовольствие. Один такой ветряк на 7 МВт обойдётся в $14 млн вместе с установкой, если заказывать все работы у сертифицированных немецких специалистов. Конечно, если освоить производство в своей стране, благо металла хватает, то стоимость вполне можно снизить в несколько раз. Кто знает, может такой гигантский проект национальной стройки занял бы население страны и помог выбраться из экономического кризиса.

Одна из самых последних строящихся в Восточной Европе атомных станций — Белорусская АЭС — получит два энергоблока с реакторами ВВЭР-1200 мощностью по 1200 МВт. Казалось бы, несколько сотен ветряков Siemens сравнятся с атомной электростанцией. Стоимость строительства примерно одинаковая, зато «топливо» бесплатное. Что интересно, Белорусскую АЭС как раз строят в районе, где по климатическим данным за 1962-2000 годы почти самая высокая среднегодовая скорость ветра в Беларуси. Но в реальности эта «самая большая» среднегодовая скорость ветра — всего лишь около 4 м/c (на высоте 10 м), чего едва хватит для запуска ВЭУ на минимальной мощности.

Перед установкой следует сверяться с годовой картой ветров в районе дислокации с данными средней удельной мощности ветрового потока на высоте 100 м и выше. Хорошо бы составить такие карты для всей территории страны, чтобы найти места наиболее оптимального строительства ВЭУ. Нужно иметь в виду, что скорость ветра сильно зависит от высоты, что хорошо известно жителям высотных домов. В обычных прогнозах погоды по ТВ сообщают скорость ветра на высоте 10 м над землёй, а для ветровой турбины следует измерять скорость на высоте 100-150 м, где ветры гораздо сильнее.

Так что наиболее оптимально такие гиганты подходят для установки в море, в нескольких километрах от побережья, на большой высоте. Например, если установить такие установки вдоль северного побережья России с шагом 200 метров, то максимальная мощность массива составит 690,3 ГВт (побережье Северного Ледовитого океана составляет 19724,1 км). Скорость ветра там должна быть приемлемая, только при заливке фундаментов придётся иметь дело с вечной мерзлотой.

Правда, по стабильности работы ВЭУ никогда не сравнятся с АЭС или ГЭС. Здесь энергетикам приходится постоянно следить за прогнозом погоды, потому что генерируемая мощность напрямую зависит от скорости ветра. Ветер должен быть не слишком сильным и не слишком слабым. Хорошо, если в среднем ВЭУ будут выдавать хотя бы треть от максимальной мощности.

Оценка и характеристика ветровых ресурсов

Способность измерять и оценивать доступные ветровые ресурсы имеет решающее значение для разработки, размещения и эксплуатации ветряной электростанции. Управление технологий ветроэнергетики (WETO) Министерства энергетики США (DOE) поддерживает усилия по точному определению, измерению и прогнозированию национальных наземных и морских ветровых ресурсов.

WETO возглавляет портфель проектов по оценке ветровых ресурсов, которые помогут отрасли более точно прогнозировать и измерять скорость ветра, направление ветра и турбулентность окружающей среды. Это исследование, в свою очередь, позволяет операторам ветряных электростанций обеспечивать предприятия и домовладельцев чистой, возобновляемой электроэнергией с меньшими затратами, надежно интегрируя энергию ветра в национальные электрические сети.

Текущие оценки показывают, что потенциал наземных ветровых ресурсов США составляет от 2,2 до 15,1 тераватт — широкий диапазон, возникающий в результате неопределенностей в оценке условий и предположений. В любом случае эти оценки энергии ветра намного превышают текущие потребности США в электроэнергии.

Оценка морских ветровых ресурсов 2022 года, проведенная Национальной лабораторией возобновляемой энергии Министерства энергетики США (NREL), показала, что потенциал технических ресурсов оффшорных ветровых установок с неподвижным дном составляет 1,5 тераватт, а потенциал технических ресурсов плавучей морской ветровой энергии — 2,8 тераватт в восьми областях. в прилегающих Соединенных Штатах. В совокупности потенциал морского ветра и плавучего морского ветра представляет собой достаточно энергии, чтобы покрыть трехкратное годовое потребление электроэнергии в США.

Карты ветровых ресурсов

Карты ветровых ресурсов предоставляют разработчикам ветроэнергетики и лицам, определяющим политику, четкое представление расчетных скоростей ветра в США на различных высотах узлов турбин на суше и в море.

Карта из Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии

Когда разработчики планируют новую ветряную электростанцию, они полагаются на данные о местоположении, касающиеся скорости ветра, метеорологических условий, рельефа местности и других факторов, для обоснования решений о размещении и проектировании.

Карты ветровых ресурсов обеспечивают быстрое и простое понимание потенциала ветровых ресурсов. Эти карты также показывают географические границы и топографические особенности.

Кроме того, интерактивные карты и геопространственные данные предоставляют кривые ветровой энергии, которые характеризуют количество, качество и стоимость наземных и морских ветроэнергетических ресурсов.

Карты наземных и морских ветровых ресурсов см. на веб-сайте WINDExchange Министерства энергетики США.

Избранные проекты

Для получения подробного интерактивного списка проектов по характеристике ветровых ресурсов, финансируемых WETO, см. карту проекта и выберите область программы: «От атмосферы к электронам» (A2e) «Оптимизация растений и характеристика ресурсов».

Пространственный анализ для развития технологий ветроэнергетики

Исследователи NREL работают над улучшением пространственно-временной детализации, которая дает представление о потенциале ветровых ресурсов страны. Чтобы более точно охарактеризовать потенциальное производство энергии ветра на отдельных объектах по всей стране, включая наземные и морские ветроэнергетики, исследователи добавляют возможности и данные в модель потенциала возобновляемой энергии (reV). Эта работа расширяет возможности понимания того, как изменения в технологии, а также политика размещения и риски для дикой природы могут повлиять на национальный потенциал ветровой энергии и пути к более широкому использованию энергии ветра.

Atmosphere to Electrons Initiative

Исследовательская инициатива Министерства энергетики США A2e направлена ​​на повышение производительности и надежности ветряных электростанций за счет беспрецедентного понимания того, как атмосфера Земли взаимодействует с ветряными электростанциями, и разработки технологий для максимального использования энергии ветра.

Инициатива A2e направлена ​​на создание комплексного исследовательского портфеля для координации и оптимизации достижений в четырех основных областях исследований:

• Оценка производительности предприятия и финансовых рисков
• Атмосферные науки
• Аэродинамика ветроустановки
• Технология ветряных электростанций следующего поколения.

Целью A2e является обеспечение того, чтобы будущие электростанции располагались, строились и эксплуатировались таким образом, чтобы производить наиболее рентабельную и полезную электроэнергию. Узнайте больше о последних новостях A2e.

Ниже приведены некоторые исследования, проведенные в рамках инициативы A2e.

ПРОБУЖДЕНИЕ
Являясь частью усилий A2e по повышению эффективности ветряных электростанций, американский эксперимент WAKE (AWAKEN) использует опыт, инструменты и возможности нескольких учреждений для проведения наиболее полного на сегодняшний день эксперимента с ветровой энергией. AWAKEN предназначен для сбора высокоточных (очень подробных) наблюдений за ветряными турбинами и электростанциями, работающими в репрезентативных атмосферных условиях, а затем использования этих данных для углубления понимания физики ветряных электростанций.

ExaWind
ExaWind — еще одна разработка A2e — набор кодов с открытым исходным кодом, предназначенный для многофункционального моделирования ветряных турбин и ветряных электростанций. Этот современный программный инструмент представляет собой созданную компьютером среду, в которой исследователи и инженеры могут тестировать идеи, в том числе потенциально прорывные технологии, прежде чем приступить к разработке. Ожидается, что моделирование ExaWind улучшит понимание физики ветряных электростанций и, в свою очередь, снизит затраты, связанные с разработкой ветряных электростанций. ExaWind был разработан при финансовой поддержке Министерства энергетики через WETO, Управление науки, Национальное управление ядерной безопасности и Управление технологических переходов.

Лидарные буи для исследования морских ветров
Тихоокеанская северо-западная национальная лаборатория управляет двумя лидарными буями AXYS WindSentinel™ для определения характеристик морских ветровых ресурсов от имени WETO. Буи используют возможности атмосферных и океанографических измерений для сбора данных, таких как скорость ветра на разных высотах, направления ветра, положения буев, температуры воздуха и поверхности моря, скорости и направления океанских течений, а также высоты и направления волн. При финансовой поддержке Бюро по управлению энергетикой океана Министерства внутренних дел США Тихоокеанская северо-западная национальная лаборатория развернула буи у побережья Калифорнии, где они собрали метеорологические и океанографические данные для поддержки решений Бюро управления энергетикой океана о потенциальной аренде объектов ветроэнергетики.

Архив данных и портал
Архив данных и портал, или DAP, служит хранилищем для всех данных, собранных в ходе исследований A2e, и доступен через открытый, безопасный и удобный пользовательский интерфейс. DAP, управляемая Тихоокеанской северо-западной национальной лабораторией, также предоставляет современные услуги данных, имеющие решающее значение для продвижения исследований A2e, коммуникаций и открытия знаний о ветре. DAP облегчает доступ к данным сообщества, взаимодействие и сотрудничество между исследователями ветроэнергетики, разработчиками и владельцами ветряных электростанций, консультантами по ветроэнергетике, производителями ветряных турбин и т. д.

Федеральное партнерство

Как показала инициатива A2e, WETO часто сотрудничает с другими офисами Министерства энергетики, государственными учреждениями, университетами и представителями отрасли для оценки и описания ветровых ресурсов США. Затем результаты оценки становятся общедоступными, что позволяет ветроэнергетике определить области, наиболее подходящие для развития будущих наземных и морских ветряных электростанций.

Дополнительные усилия WETO, поддерживаемые через федеральное партнерство, включают следующее.

Проекты по улучшению прогнозов ветра
Совместно с Национальным управлением океанических и атмосферных исследований проект по улучшению прогнозов ветра под руководством WETO предназначен для разработки более точных методов определения прогнозов ветра. Используя целевые наблюдения за ветром и передовые модели и алгоритмы прогнозирования, это исследование помогает системным операторам прогнозировать электрическую мощность ветряных электростанций и, в свою очередь, помогает управлять вкладом энергии ветра в электрические сети.

Национальный набор данных по интеграции данных о ветре (WIND) Toolkit
Помимо финансовой поддержки со стороны WETO, лаборатории Министерства энергетики США сотрудничают с Национальным консорциумом исследований и разработок в области оффшорной ветроэнергетики и Бюро управления океанической энергией Министерства внутренних дел США для разработки новых, точных, и надежные методы документирования метеорологических и океанографических (метео-океанических) условий. Эти данные и численное моделирование используются для обновления и улучшения Национального набора данных по интеграции ветроэнергетики Министерства энергетики США — самого обширного общедоступного набора данных такого рода в Соединенных Штатах. В конечном счете, эти усилия приведут к более надежным оценкам морских ветровых ресурсов, выработки электроэнергии и расчетных нагрузок, информируя и улучшая техническую и экономическую жизнеспособность ветряных электростанций. Загрузите дополнительные карты и наборы данных о ветре.

Избранные публикации

Отчет о рынке наземной ветроэнергетики: издание 2022 г.

Ветроэнергетика США установила 13 413 мегаватт (МВт) новых ветровых мощностей в 2021 году, в результате чего совокупная мощность составила 135 886 МВт. Загрузите отчет о рынке наземной ветроэнергетики: издание 2022 г.

2020 Основные исследования и разработки в области ветроэнергетики

Наиболее заметные достижения в области исследований и разработок в области ветроэнергетики в 2020 году.

Семинар по потребностям в исследованиях для определения характеристик морских ветровых ресурсов

Отчет обобщает презентации и обсуждения, которые состоялись во время семинара по потребностям в исследованиях для определения характеристик морских ветровых ресурсов.

Оценка будущего распределенного ветра: возможности для проектов за счетчиком

Этот первый в своем роде исследовательский анализ характеризует будущие возможности распределенного ветра за счетчиком. Возможности для заметрового распределенного ветра рассматриваются с трех позиций: адресный ресурсный потенциал, экономическая п…

Программа кредитования лидарных буев Информационный бюллетень

Программа кредитования лидарных буев предоставляет организациям, заинтересованным в оффшорной ветроэнергетике, возможность работать с DOE и PNNL.

Внедрение ветровой энергии по всей стране

В отчете показано, как Соединенные Штаты могут раскрыть огромный потенциал использования энергии ветра во всех 50 штатах.

Оценка морских ветроэнергетических ресурсов Аляски

В этом отчете приводится количественная оценка уникальных морских ветровых ресурсов Аляски.

Новости оценки и описания ветровых ресурсов

ПОСМОТРЕТЬ ВСЕ

Грандиозные вызовы для устранения пробелов в исследованиях оффшорной ветроэнергетики

В совместном исследовании, опубликованном в журнале Wind Energy Science, группа под руководством Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории изучила проблемы оффшорной ветроэнергетики и изложила будущие подходы к их решению.

Учить больше

Специалист по изучению Земли Линдсей Шеридан подчеркивает необходимость информирования об энергии ветра и вовлечения населения

Исследователь из Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории делится своими мыслями о растущем потенциале энергии ветра и о том, как в этом могут участвовать ученые будущего.

Учить больше

Новая оценка ветровых ресурсов выявила 2,8 тераватта потенциала плавучей морской ветровой энергии

Плавучий морской ветроэнергетический потенциал более чем в два раза превышает энергетический эквивалент годового потребления электроэнергии в США, даже с учетом относительной технической пригодности для поддержки ответственного развертывания морской ветровой энергии.

Учить больше

Национальный консорциум по исследованиям и разработкам в области оффшорной ветроэнергетики объявляет о новых проектах, отобранных для финансирования в общей сложности 3,5 миллиона долларов на сосуществование и передачу океана.

Учить больше

Лаборатория Беркли анализирует факторы, определяющие схемы размещения проектов солнечной и ветровой энергетики

В новой журнальной статье исследователи из Национальной лаборатории Лоуренса Беркли исследуют потенциальные последствия для энергетической справедливости моделей размещения проектов солнечной и ветровой энергетики.

Учить больше

Картографирование атмосферных тайн

Американский эксперимент WAKE — масштабный сбор данных, финансируемый WETO, — может помочь ветряным электростанциям США производить больше энергии, увеличить прибыль и, в конечном итоге, снизить цены на электроэнергию для потребителей.

Учить больше

Карьера в ветроэнергетике отмечена «Gust-o»

После 31 года работы в Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории руководитель программы ветроэнергетики Уилл Шоу ушел на пенсию. От инициативы Atmosphere to Electrons до оффшорных ветровых буев — это была его карьера в ветроэнергетике, которой он наслаждался с «gust-o».

Учить больше

WINDExchange публикует новые 100-метровые карты ветровых ресурсов

Доступны новые наземные карты для штатов Миссури и Теннесси, а также новые морские карты для штатов Техас-Луизиана, Северная Каролина-Южная Каролина и Миссисипи-Алабама-Джорджия-Флорида.

Учить больше

Празднование достижений и ожидание Нового года

Поскольку 2021 год подходит к концу, Управление ветроэнергетических технологий (WETO) размышляет о наших исследованиях и разработках, недавних достижениях и признаниях и готовится к новому году возможностей для энергия ветра.

Учить больше

Буи для сбора данных о птицах и летучих мышах.

Морские буи для исследования ветра оснащены приборами, которые могут измерять скорость ветра на высоте до 250 метров — высота современных ветряных турбин. Результаты помогут операторам ветряных электростанций принимать решения об инвестициях и размещении.

Учить больше

Типы генераторов ветряных турбин и дизайн для ветроэнергетики

Типы генераторов ветряных турбин

Ветряная турбина состоит из двух основных компонентов, и, рассмотрев один из них, конструкцию лопасти ротора в предыдущем уроке, мы можем теперь посмотреть с другой стороны, генератор ветряных турбин или WTG , который представляет собой электрическую машину, используемую для выработки электроэнергии. Электрический генератор с низкой частотой вращения используется для преобразования механической мощности вращения, производимой энергией ветра, в полезную электроэнергию для снабжения наших домов и является сердцем любой ветровой энергетической системы.

Преобразование вращательной механической энергии, генерируемой лопастями несущего винта (известной как первичный двигатель), в полезную электрическую энергию для использования в бытовых электроэнергетических и осветительных приборах или для зарядки аккумуляторов может осуществляться любым из следующих основных типов вращательных двигателей. электрические машины, обычно используемые в ветроэнергетических установках:

• 1. Машина постоянного тока (DC), также известная как Dynamo
• 2. Синхронная машина переменного тока (AC), также известная как Dynamo0200 Генератор переменного тока
• 3. Индукционная машина переменного тока (AC), также известная как генератор переменного тока

Все эти электрические машины представляют собой электромеханические устройства, работающие по закону электромагнитной индукции Фарадея. То есть они действуют за счет взаимодействия магнитного потока и электрического тока, или потока заряда. Поскольку этот процесс является обратимым, одну и ту же машину можно использовать в качестве обычного электродвигателя для преобразования электрической энергии в механическую или в качестве генератора, преобразующего механическую энергию обратно в электрическую.

Индукционный генератор ветровой турбины

Электрические машины, наиболее часто используемые для ветряных турбин, действуют как генераторы, при этом синхронный генератор и асинхронный генератор (как показано) обычно используются в более крупных системах генератора ветряных турбин. Обычно в небольших или самодельных ветряных турбинах используется низкоскоростной генератор постоянного тока с постоянными магнитами или динамо-машина, поскольку они маленькие, дешевые и их намного проще подключить.

Так имеет ли значение, какой тип электрического генератора мы можем использовать для производства энергии ветра? Что ж, простой ответ — и да, и нет, поскольку все зависит от типа системы и приложения, которое вы хотите. Выход постоянного тока низкого напряжения от генератора или динамо-машины старого типа можно использовать для зарядки аккумуляторов, в то время как синусоидальный выход переменного тока с более высоким напряжением от генератора переменного тока можно подключить непосредственно к местной электросети.

Кроме того, выходное напряжение и потребляемая мощность полностью зависят от имеющихся у вас приборов и от того, как вы хотите их использовать. Кроме того, расположение генератора ветровой турбины, будет ли ветровой ресурс поддерживать его постоянное вращение в течение длительных периодов времени, или скорость генератора и, следовательно, его мощность будут меняться вверх и вниз в зависимости от имеющегося ветра.

Производство электроэнергии

Генератор ветряной турбины — это то, что производит электричество путем преобразования механической энергии в электрическую. Давайте внесем ясность: они не производят энергии и не производят больше электроэнергии, чем количество механической энергии, используемой для вращения лопастей ротора. Чем больше «нагрузка» или электрическая нагрузка на генератор, тем больше механической силы требуется для вращения ротора. Вот почему генераторы бывают разных размеров и производят разное количество электроэнергии.

В случае «генератора ветровой турбины» ветер давит прямо на лопасти турбины, которая преобразует прямолинейное движение ветра во вращательное движение, необходимое для вращения ротора генератора, и чем сильнее давит ветер, тем сильнее можно получить больше электроэнергии. Затем важно иметь хорошую конструкцию лопастей ветряной турбины, чтобы извлекать как можно больше энергии из ветра.

Все электрические турбинные генераторы работают благодаря эффекту прохождения магнитного поля через электрическую катушку. Когда электроны проходят через электрическую катушку, вокруг нее создается магнитное поле. Точно так же, когда магнитное поле проходит мимо катушки с проволокой, в катушке индуцируется напряжение, определяемое законом магнитной индукции Фарадея, заставляющим течь электроны.

Простой генератор с использованием магнитной индукции

Тогда мы можем видеть, что при перемещении магнита мимо одиночного контура провода внутри контура провода индуцируется напряжение, известное как ЭДС (электродвижущая сила), благодаря магнитному полю магнит.

Когда в проводной петле индуцируется напряжение, электрический ток в виде потока электронов начинает течь по петле, генерируя электричество.

Но что, если вместо одной отдельной петли провода, как показано, у нас было бы много петель, намотанных вместе на одном каркасе, чтобы сформировать катушку провода, гораздо большее напряжение и, следовательно, ток можно было бы генерировать для той же величины магнитного потока.

Это связано с тем, что магнитный поток пересекает большее количество проводов, создавая большую ЭДС, и это основной принцип закона электромагнитной индукции Фарадея, и генератор переменного тока использует этот принцип для преобразования механической энергии, такой как вращение от ветряной турбины или гидроэлектростанции. турбины, в электрическую энергию, производящую синусоидальную форму волны.

Итак, мы видим, что есть три основных требования к производству электроэнергии, а именно:

• Катушка или набор проводников
• Система магнитного поля
• Относительное движение между проводниками и полем

Тогда чем быстрее вращается катушка с проводом, тем больше скорость изменения, с которой магнитный поток отсекается катушкой, и тем больше ЭДС индукции внутри катушки. Точно так же, если магнитное поле сделать сильнее, ЭДС индукции будет увеличиваться при той же скорости вращения. Таким образом: ЭДС индукции ∝ Φ*n. Где: «Φ» — поток магнитного поля, а «n» — скорость вращения. Также полярность генерируемого напряжения зависит от направления магнитных линий потока и направления движения проводника.

Существует два основных типа электрических генераторов и генераторов переменного тока: генератор с постоянными магнитами и генератор раневого поля . Оба типа состоят из двух основных частей: статора и ротора .

Статор является «неподвижной» (отсюда и название) частью машины и может иметь в своей конструкции либо набор электрических обмоток, образующих электромагнит, либо набор постоянных магнитов. Ротор – это часть машины, которая «вращается». Опять же, ротор может иметь выходные катушки, которые вращаются, или постоянные магниты. Как правило, генераторы и генераторы переменного тока, используемые для генераторов ветряных турбин, определяются тем, как они генерируют свой магнетизм, будь то электромагниты или постоянные магниты.

Нет реальных преимуществ и недостатков обоих типов. В большинстве бытовых ветряных турбин на рынке используются постоянные магниты в конструкции турбогенератора, которые создают необходимое магнитное поле при вращении машины, хотя в некоторых все же используются электромагнитные катушки.

Уже в продаже

Электродвигатель с постоянными магнитами YaeTek, 24 В постоянного тока, 350 Вт. ..

Эти высокопрочные магниты обычно изготавливаются из редкоземельных материалов , таких как неодимовое железо (NdFe) или самарий-кобальт (SmCo), что устраняет необходимость в обмотках возбуждения для обеспечения постоянное магнитное поле, что приводит к более простой и прочной конструкции.

Преимущество обмотки возбуждения состоит в том, что ее магнетизм (и, следовательно, мощность) согласуется с изменяющейся скоростью ветра, но для создания необходимого магнитного поля требуется внешний источник энергии.

Теперь мы знаем, что электрический генератор обеспечивает преобразование энергии между механическим крутящим моментом, создаваемым лопастями ротора, называемым первичным двигателем, и некоторой электрической нагрузкой, будь то зарядка аккумуляторов или рассеивание энергии при сбросе нагрузки.

Механическое соединение ветрогенератора с лопастями ротора осуществляется через главный вал, который может быть либо простой прямой передачей, либо с помощью редуктора для увеличения или уменьшения скорости генератора относительно скорости вращения лопастей.

Использование редуктора позволяет лучше согласовать скорость генератора со скоростью турбины, но недостатком использования редуктора является то, что как механический компонент он подвержен износу, снижая эффективность системы. Однако прямой привод может быть более простым и эффективным, но вал и подшипники ротора генератора подвергаются полному весу и вращательной силе лопастей ротора.

Выходная характеристика ветряного генератора

Таким образом, тип ветряного генератора, необходимого для конкретного места, зависит от энергии, содержащейся в ветре, и характеристик самой электрической машины. Все ветряные турбины имеют определенные характеристики, связанные со скоростью ветра.

Генератор (или генератор переменного тока) не будет производить выходную мощность до тех пор, пока его скорость вращения не превысит скорость его включения, когда сила ветра на лопастях ротора достаточна для преодоления трения, а лопасти ротора разгоняются до такой степени, что генератор может начать производить полезную мощность.

При превышении этой скорости включения генератор должен генерировать мощность, пропорциональную кубу скорости ветра ( K.V ³  ), пока не достигнет максимальной номинальной выходной мощности, как показано на рисунке.

При превышении этой номинальной скорости ветровая нагрузка на лопасти ротора будет приближаться к максимальной силе электрической машины, и генератор будет производить максимальную или номинальную выходную мощность по мере достижения окна номинальной скорости ветра.

Если скорость ветра продолжает увеличиваться, генератор ветряной турбины остановится в точке отключения, чтобы предотвратить механические и электрические повреждения, что приведет к нулевой выработке электроэнергии. Применение тормоза для остановки генератора из-за его повреждения может быть либо механическим регулятором, либо электрическим датчиком скорости.

Купить ветряной генератор, такой как ветряной генератор ECO-WORTHY 400 Вт для зарядки аккумулятора, непросто, и необходимо учитывать множество факторов. Цена — лишь один из них. Обязательно выберите электрическую машину, соответствующую вашим потребностям. Если вы устанавливаете систему, подключенную к сети, выберите генератор сетевого напряжения переменного тока.

Если вы собираетесь установить систему на основе аккумуляторов, поищите генератор постоянного тока для зарядки аккумуляторов. Также примите во внимание механическую конструкцию генератора, такую ​​как размер и вес, скорость работы и защиту от окружающей среды, так как весь свой срок службы он будет установлен на вершине столба или башни.

В следующем уроке о генераторах ветряных турбин мы рассмотрим машины постоянного тока и то, как мы можем использовать генератор PMDC для производства электроэнергии из энергии ветра. Чтобы узнать больше о «Генераторах ветряных турбин» или получить дополнительную информацию об энергии ветра о различных доступных системах генерации ветряных турбин, или изучить преимущества и недостатки энергии ветра, щелкните здесь, чтобы получить копию одного из лучших «Ветряные турбины».