Разработка и создание парусной ветроустановки

 

Технические параметры ветрогенератора:

- высота  установки 6 м;

- диаметр лопастного колеса  – 1,5 м; 

- количество лопастей - 8 шт;

- рекомендованные аккумуляторы  – 3000 ампер-часов (12В, 150AHх20);

- время до полной зарядки  аккумуляторов – около 12 часов;

- рабочая температура   – от –(минус) 40С до +50С;

- тип электрогенератора  – многополюсный генератор на постоянных магнитах;

-  тип конвертора (преобразователя напряжения) – синусоидальный;

- материал лопастей –  агротекс, покрытый в два слоя полиуретаном;

- электрическое оборудование - инверторы напряжения 220 Вольт,  зарядное устройство, аккумуляторы 12Вт.

Ветрогенератор состоит  из основных частей лопастного колеса, привода и мачты (рис.3). Лопастное колесо ветрогенератора состоит из 8 (восьми) лопастей, закреплённых на фланце с помощью болтовых соединений (рис. 4).

Каждая лопасть состоит  из кронштейнов и крыльчаток. Кронштейны лопасти изготовлены из стальной трубы Ø20 мм и имеют Г-образную форму изогнутую относительно вертикальной оси под углом 70°.

В конструкции ветрогенератора  используется аксиальный дисковый 24-полюсной генератор на постоянных магнитах из сплава Fe-Nd-B. Неодимовые магниты сильнее ферритовых в 7 раз, что существенно повышает КПД генератора. Генератор состоит из двух стальных дисков из низкоуглеродистой стали с наклеенными магнитами, жестко соединеными между собой через распорную втулку. В зазоре между дисками расположены неподвижные плоские катушки без сердечников. ЭДС индукции возникающая в половинках катушки противоположна по направлению и суммируется в общую ЭДС катушки. ЭДС индукции возникающая в проводнике движущемся в постоянном однородном магнитном поле определяется по формуле

E=B·V·L,

где: B-магнитная индукция, V-скорость перемещения, L-активная длина проводника.

 

 

Рисунок 3 – Схема трехфазного генератора, развернутая на плоскость.

 

Рисунок 4 – Схема трехфазного генератора

 

Собранный привод устанавливается  на поворотную площадку мачты с помощью  болтовых соединений, создав сборочную  единицу головки привода. Поворотная площадка мачты сварная конструкция, которая устанавливается на верхнюю  часть мачты, а также имеются  два места под установку электроэлементов. К ребрам жесткости поворотной площадки мачты крепятся  два токосъемника с помощью резьбовых соединений. Из-за разных полюсов тока в сети токосъемники выполнены двух типов короткого и длинного. Токосъемники представляет собой стержень, состоящий из металлической и неметаллической части, на металлическую часть посажен подшипник.

 

Рисунок 5 – Общий вид парусного ветрогнератора, расчетной мощностью 5 кВт

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 6 – Верхняя часть мачты (ветроколесо) парусного ветрогнератора

Мачта ветрогенератора состоит  из двух частей верхней и нижней, соединенных между собой резьбовыми соединениями, в резьбовом соединении применены откидные болты, через  головку откидных болтов проходят растяжки. Растяжки необходимы для устойчивости конструкции ветрогенератора при работе.

Механические испытания образцов некоторых деталей ветроустановки будут проведены с помощью известных и проверенных методов, таких как, испытание на растяжение, сжатие, истирание в процессе износа и оценка твердости материалов.

 

Заключение 

В результате реализации проекта  было выбрано место установки  ветрогенератора  -  крыша корпуса  лаборатории. Данное место было выбрано исходя из его ветропотенциала, который оценивался путем измерения скорости ветра с помощью анемометра в течении года.   Разработан эскиз ветрогенератора расчетной мощностью 5 кВт с горизонтальной осью вращения в трехфазном исполнении, предназначенный для бесперебойного снабжения электроэнергией. В опытно-промышленной площадке лаборатории изготовлены некоторые ответственные детали ветроустановки: головка откидного болта ветроколеса, фланец, стопорный болт вала, поворотная площадка мачты путем термообработки изделий после фрезерно-токарных работ.

Таким образом, разработанная конструкция  парусного ветрогенератора позволит эффективно использовать энергию ветра за счет использования большой площади ветрового потока, за счет сравнительно медленного движения парусных элементов безопасного для человека и животных, не создает шумовых инфразвуков и радиопомех, работает в приземных воздушных потоках. Турбулентность приземного воздушного потока мало влияет на эффективность работы установки.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Использованная литература:

1. Бут Д.А. Бесконтактные электрические машины: Учеб. Пособие для электромех. и электроэнерг. спец. вузов. -М.: Высш. Шк., 1990. - 416 с: ил, с. 287 – 298.

2. Меркулов А.П. Вихревой эффект и его применение в технике - М., «Машиностроение», 1969 - с.99.

3. ГОСТ Р 51991-2002. Нетрадиционная энергетика. Ветронергетика. Установки ветроэнергетические. Общие технические требования.

4. Фатеев Е. М. / Как сделать самому ветроэлектрический агрегат/: Государственное энергетическое издание, Москва, 1949 г.,314 с.

5. Фатеев Е.М. / Ветродвигатели ветроустановки / Сельхозиздание, Москва, 1948 г., 186 с.

6. Безруких П.П., Безруких ПЛ. (мл.).Что может дать энергия ветра: Ответы на 33 вопроса. М.: Недра, 2002. 39 с.

7. Power performance measurements of electricity producing wind turbines, 1st ed., 12/2005.