Генераторы для ветряков: Генератор для ветряка — автомобильный, самодельный, магнитный и цены на них, как сделать своими руками

Генератор для ветряка — автомобильный, самодельный, магнитный и цены на них, как сделать своими руками

Конструкция всего агрегата состоит из основных и вспомогательных элементов.

В список главных элементов ветрогенератора входят:

• генератор;
• мачта;
• пропеллер.

К вспомогательным элементам этого “технологического прорыва” относятся:

1. Батареи, которые в свою очередь состоят из аккумуляторов.
2. Инвертор (его можно еще назвать контроллером).
3. Также к вспомогательным элементам относится автоматический переключатель источника питания.

Устройство:

1. Мачта, пропеллер и генератор. Их назначение всем понятно: На огромной мачте, стоит пропеллер, ветер приводит его в движение, он крутится, образуя энергию. Далее эта полученная энергия направляется к генератору, он в свою очередь генерирует простую энергию ветра в электроэнергию.
2. Контролер. Задача контролера заключается в том, чтобы преобразовать переменный ток в постоянный, чтобы его можно было накапливать в аккумуляторы.
3. Инвертор. Он работает в обратном режиме, относительно контролера. При выходе постоянного тока из аккумуляторов, инвертор перебазирует его на переменный, который пригоден для работы с бытовыми электроприборами.
4. Аккумулятор. Его предназначение понятно всем – он накапливает в себе полученную энергию и выполняет работу ресивера.
5. Автоматический переключатель источника питания обеспечивает непрерывную доставку электроэнергии, переключаясь между источниками. Например, если пропал ветер и ваш ветряк не может предоставить то количество энергии, которое нужно, то переключатель переформируется на дизельную электростанцию.

На что нужно обратить внимание?

1. При выборе ветрогенератора для домашнего использования, нужно обратить внимание на коэффициент использования ветра и, конечно же, самое главное – это мощность. В хороших вариантах ветрогенераторов для дома, коэффициент достигает до 45%, что является очень продуктивным. Мощность же на домашних приспособлениях начинается от 300 Вт до 10 кВт (второго показателя с головой хватит на то, чтобы в вашем доме работали все электрические приборы).
2. Очень важным аспектом при выборе ветряка для дома является его быстроходность. В стандартных версиях она колеблется от 5 до 7 единиц. К примеру, если вы выбрали ветряк с единицей быстроходности “5”,- то это значит, что при ветре 10 метров в секунду ваш пропеллер будет крутится со скоростью в 5 раз быстрее, то есть 50 метров в секунду.

Создаются как стандартные ветрогенераторы с горизонтальной осью вращения, так и вертикально-ориентированные, их винт представляет не вертикальную, а горизонтальную крыльчатку. При выборе второго устройства, не нужно ориентироваться на направление ветра, однако они сложнее в производстве, установке и эксплуатации, поэтому огромной популярностью они не пользуются.

От чего зависит эффективность работы:

1. Конструкции определенного агрегата. От этого зависит многое, ведь у каждого ветряка свои особенности в сборке, поэтому и по производительности каждый из них будет отличатся. Многое зависит от размеров самого ветряка и легкости его лопастей. Не малую роль играет и сам генератор (сердце всей конструкции).
2. Погодных условий местности, на которой установлен ветряк. Как и было сказано ранее, нет смысла устанавливать эту штуку на не ветряной местности. Установив его в условиях низкой ветрености, вы никакой пользы от него не получите.

Установка

Монтаж ветряка очень сложная процедура. Первым делом, следует купить закладные в фундамент, детали крепления. Затем, следует залить бетонную основу, которая будет держать ваш агрегат. При заливке фундамента, нужно сразу установить купленные ранее элементы для крепления. После того, как фундамент залит, он должен простоять 21 день, прежде чем начинать установку мачты.

Далее, идет работа посложнее. Самому вам не справится, нужен специально обученный персонал и тяжелая техника (подъемный кран обязательно). Сборка одного ветрогенератора для дома, займет не менее одного целого дня.

Все работы связанные со сборкой и установкой оборудования (сюда входят и подсоединение к сети, подключение всей проводки, сборка всего агрегата и так далее), должны осуществляется исключительно квалифицированными работниками.

Самодеятельность в этом сложном деле не приветствуется. Монтировка всего оборудования осуществляется в сухом помещении с температурой от 10 до 30 градусов Цельсия. Специальные работники, которые монтировали и устанавливали оборудование, должны предоставить пакет услуг, по которому они обязаны будут в период эксплуатации ремонтировать ветрогенератор.

Плюсы использования ветрогенератора у себя дома:

1. Самым главным преимуществом является бесплатная электроэнергия. Заплатив однажды за все оборудование и установку этого агрегата, вам больше не придется платить за электроэнергию. Теперь вы сами еще вырабатываете.
2. Очень частое явление, когда в сложные времена года, происходят перебои энергоснабжения. Происходит это зачастую из-за порванной линии, либо какие-то проблемы с трансформатором. Установив у себя дома ветрогенератор, на ваши электроприборы больше не повлияет погода. В сложных погодных условиях, ветряк будет работать даже быстрее обычного режима.
3. Эти агрегаты безопасны для окружающей среды и практически не производит шума при работе. Это значительно лучший вариант энергии, нежели тот, из-за которого уничтожается экосистема планеты.
4. Ветряк очень хорош в техническом понимании. Ведь он может работать в сочетании с несколькими источниками энергии, например: дизельная электростанция, солнечные батареи и так далее. Это удобно, если какой-то источник электричества на полную силу не может обеспечить ваш дом энергией.

Минусы ветрогенераторов:

1. Первый значительный минус – это конечно зависимость от погодных условий. Ветряк не станет работать там, где слабые потоки ветра. Устанавливать его разумно лишь на побережье моря и в местах, где повышена ветреность. Установив ветрогенератор у себя дома, на местности, где потоки ветра ниже среднего показателя, вы никогда не добьетесь того, чтобы этот вид добычи электричества был основным.
2. Цена тоже не очень приятна. Стоит такое удовольствие очень и очень дорого. Окупиться этот агрегат сможет, в лучшем случаи спустя лишь 10 лет. Сам генератор, мачта и ветряк – это лишь 30 процентов стоимости всей конструкции, остальную долю берут на себе аккумуляторы и инвертор. К тому же сами аккумуляторы на сегодняшний день не долговечны, и вам придется очень часто производить их замену, что тоже будет сильными ударами бить по вашему карману.
3. Безопасность этого альтернативного добытчика энергии не самая продвинутая. Лопасти при сильном износе попросту могут оторваться и принести значительный ущерб имуществу, или что еще хуже – жизни человека.

Видео по установке ветрогенератора:

Как относится законодательство к установке ветрогенератора у себя на участке?

1. По закону всех стран бывшего СССР, законодательство по энергоресурсам не сертифицирует ветряки, поэтому при установке ветряка у себя на участке, вам не нужно брать какие-либо сертификаты у должностных учреждений.
2. Если ваш ветряк мощностью до 75 кВт, то он приравнивается к бытовым электроприборам, то есть как дизельный или бензиновый генератор.
3. В том случае, если ваш агрегат не превышает высоту 30 метров и мощность 75 кВт, то при его установке, вам не понадобится никаких документов, связанных с законодательными органами.
4. Вся конструкция ветрогенератора экологически чиста для окружающей среды и для здоровья человека, поэтому никакие экологические фанатики не предъявят вам свои требования.

Видео по установке генератора своими руками:

Какой выбрать генератор для домашней ветроэлектростанции?

От автомобиля

Как сделать ветрогенератор из автомобильного генератора своими руками и установить его

Как сделать ветрогенератор своими руками

Альтернативные источники энергии – мечта любого дачника или домовладельца, участок которого находится вдали от центральных сетей. Впрочем, получая счета за электроэнергию, израсходованную в городской квартире, и глядя на возросшие тарифы, мы осознаём, что ветрогенератор, созданный для бытовых нужд, нам бы не помешал.

Прочитав эту статью, возможно, вы воплотите свою мечту в реальность.

Ветрогенератор – отличное решение для обеспечения загородного объекта электроэнергией. Причем в ряде случаев его установка является единственным возможным выходом

Чтобы не потратить зря деньги, силы и время, давайте определимся: есть ли какие-либо внешние обстоятельства, которые создадут нам препятствия в процессе эксплуатации ветрогенератора?

Для обеспечения электроэнергией дачи или небольшого коттеджа достаточно малой ветроэнергетической установки, мощность которой не превысит 1 кВт. Такие устройства в России приравнены к бытовым изделиям. Их установка не требует сертификатов, разрешений или каких-либо дополнительных согласований.

Для того чтобы определиться с целесообразностью устройства ветрогенератора, необходимо выяснить ветроэнергетический потенциал конкретной местности (кликните для увеличения)

Никакого налогообложения производства электроэнергии, которая расходуется на обеспечение собственных бытовых нужд, не предусмотрено. Поэтому маломощный ветряк можно смело устанавливать, вырабатывать с его помощью бесплатную электроэнергию, не уплачивая при этом государству никаких налогов.

Впрочем, на всякий случай следует поинтересоваться, нет ли каких-либо местных нормативных актов, касающиеся индивидуального энергоснабжения, которые могли бы создать препятствия в установке и эксплуатации этого устройства.

Ветрогенераторы, которые способны удовлетворить большинство потребностей среднего фермерского хозяйства, не могут вызвать нареканий даже со стороны соседей

Претензии могут возникнуть у ваших соседей, если они будут испытывать неудобства, связанные с эксплуатацией ветряка. Не забывайте, что наши права заканчиваются там, где начинаются права других людей.

Поэтому при покупке или самостоятельном изготовлении ветрогенератора для дома нужно обратить серьёзное внимание на следующие параметры:

• Высота мачты. При сборке ветрогенератора нужно учитывать ограничения на высоту индивидуальных построек, которые существуют в ряде стран мира, а также местонахождение собственного участка. Знайте, что поблизости от мостов, аэропортов и тоннелей строения, высота которых превышает 15 метров, запрещены.
• Шум от редуктора и лопастей. Параметры создаваемого шума можно установить при помощи специального прибора, после чего зафиксировать результаты замеров документально. Важно, чтобы они не превышали установленные шумовые нормы.
• Эфирные помехи. В идеале при создании ветряка должна быть предусмотрена защита от создания телепомех там, где ваше устройство может такие неприятности обеспечить.
• Претензии экологических служб. Эта организация может препятствовать вам в эксплуатации установки только в том случае, если она мешает миграции перелетных птиц. Но это маловероятно.

При самостоятельном создании и монтаже устройства учите эти моменты, а при покупке готового изделия обратите внимание на параметры, которые стоят в его паспорте. Лучше заранее обезопасит себя, чем впоследствии расстраиваться.

Галерея изображений

Фото из

Целесообразность устройства ветряка обосновывается в первую очередь достаточно высоким и стабильным ветряным напором в местности

Необходимо располагать достаточно большим участком, полезная площадь которого не будет существенно сокращена из за установки системы

Из-за сопровождающего работу ветряка шума желательно, чтобы между жильем соседей и установкой было не менее 200 м

Убедительно аргументирует в пользу устройства ветрогенератора неуклонно повышающаяся стоимость электроэнергии

Устройство ветрогенератора возможно только в местностях, власти которых не препятствуют, а лучше еще и поощряют использование зеленых видов энергии

Если в регионе сооружения мини электростанции, перерабатывающей энергию ветра, случаются частые перебои, установка минимизирует неудобства

Владелец системы должен быть готов к тому, что вложенные в готовое изделие средства не окупятся сразу.

Экономический эффект может стать ощутимым через 10 — 15 лет

Если окупаемость системы — не последний момент, стоит задуматься об сооружении мини электростанции собственными руками

Условия для устройства ветряной электростанции

Обширная площадка для установки ветряного генератора

Расположение мощного ветрогенератора относительно соседей

Цена электроэнергии как аргумент за ветрогенератор

Установка ветряка должна быть одобрена местными властями

Мини электростанция в местах с перебоями в поставке электроэнергии

Использование ветрогенератора заводского производства

Изготовление бюджетного варианта своими руками

Ветрогенератор или ветроэлектрическая установка (ВЭУ) – это устройство, которое используется в целях преобразования кинетической энергии потока ветра в механическую энергию. Полученная механическая энергия вращает ротор и преобразуется в необходимый нам электрический вид.

Принцип действия и устройство кинетического ветряка подробно описаны в статье, с которой мы рекомендуем ознакомиться.

В состав ВЭУ входят:

• лопасти, образующие пропеллер,
• вращающийся ротор турбины,
• ось генератора и сам генератор,
• инвертор, который преобразует переменный ток в постоянный, использующийся для зарядки батарей,
• аккумулятор.

Суть устройства ветряных установок проста. В процессе вращения ротора образуется трехфазный переменный ток, который затем проходит через контроллер и заряжает аккумуляторную батарею постоянного тока. Дальше инвертор преобразует ток, чтобы его можно было потреблять, питая освещение, радиоприемник, телевизор, микроволновую печь и так далее.

Подробное устройство ветрогенератора с горизонтальной осью вращения позволяет хорошо представить себе, какие элементы способствуют превращению кинетической энергии в механическую, а затем в электрическую

В целом, принцип работы ветрогенератора любого типа и конструкции заключается в следующем: в процессе вращения возникает три вида силового воздействия на лопасти: тормозящее, импульсное и подъёмное.

Эта схема работы ветроустановки позволяет понять, что происходит с электроэнергией, произведенной работой ветрогенератора: часть её аккумулируется, а другая – потребляется

Две последние силы преодолевают тормозящую силу и приводят в движение маховик. На неподвижной части генератора ротор формирует магнитное поле, чтобы электрический ток пошел по проводам.

Галерея изображений

Фото из

Для изготовления ветряного генератора энергии подойдет двигатель от ненужной бытовой техники. Чем больше вольт приходится на один оборот, тем эффективней станет работать система

К ротору мотора присоединяется втулка, на которой фиксируются лопасти устройства. Лобовой узел лучше закрыть защитным кожухом

Лобовую часть с мотором и лопастями необходимо уравновесить с хвостовой частью. Плечо хвоста из трубы или рейки должно быть длиннее, на его краю закрепляется хвостовик любой формы

У мачты, удерживающей ветряк, должны быть минимум три опоры, сооружение требуется подключить к контуру заземления и устроить молниеотвод

Двигатель для простейшего ветряка

Специфика соединения мотора с лопастями

Равновесие хвостовой и лобовой части

Правила установки ветряного генератора

Существует несколько признаком, по которым классифицируют ветроэлектрические установки. Как подобрать оптимальный вариант устройства для загородной собственности подробно рассказано в одной из самых популярных статей на нашем сайте.

Итак, ветряки различаются по:

• числу лопастей в пропеллере;
• материалам изготовления лопастей;
• расположению оси вращения относительно поверхности земли;
• шаговому признаку винта.

Встречаются модели с одной, двумя, тремя лопастями и многолопастные.

Изделия с большим числом лопастей начинают своё вращение даже при небольшом ветре. Обычно их используют в таких работах, когда сам процесс вращения важнее получения электроэнергии. Например, для извлечения воды из глубоких скважинных стволов.

Оказывается лопасти ветрогенератора можно делать не только из твердых материалов, но и из доступной по цене ткани

Лопасти могут быть парусными или жесткими. Парусные изделия намного дешевле жестких, на изготовление которых идёт металл или стеклопластик. Но их приходится очень часто ремонтировать: они непрочные.

Что касается расположения оси вращения относительно земной поверхности, различают вертикальные ветряки и горизонтальные модели. И в этом случае каждая разновидность имеет свои преимущества: вертикальные более чутко реагируют на каждое дуновение ветра, зато горизонтальные мощнее.

Ветрогенераторы разделяются по шаговым признакам на модели с фиксированным и изменяемым шагом. Изменяемый шаг позволяет существенно увеличивать скорость вращения, но такая установка отличается сложной и массивной конструкцией. ВЭУ с фиксированным шагом проще и надёжнее.

Галерея изображений

Фото из

От изрядно поврежденного автогенератора после разборки остался лишь статор, для которого был отдельно сварен корпус

Для того чтобы восстановить технические характеристики двигателя, надо перемотать 36 катушек статора. В перемотке потребуется провод диаметром 0,56 мм. Витков надо сделать по 35 штук

Перед креплением лопастей отремонтированный двигатель надо собрать, покрыть лаком или хотя бы эпоксидкой, поверхность нужно покрасить

Провода соединяются по параллельной схеме, три провода выводятся для подключения к источнику питания

Ось, предназначенная для обеспечения вращения, выполнена из отвода трубы 15. К оси приварены подшипники, которые привалены через отрезок трубы 52

В изготовлении хвоста использована оцинкованная листовая сталь толщиной 4 мм, загнутая по краям и установленная в выбранный в рейке паз

Лопасти вырезаны из полимерной канализационной трубы, прикреплены к соединяемому с двигателем треугольнику шурупами

Практически бесплатный ветряной генератор можно сделать из бросовых деталей: двигателя от старого автомобиля и обрезка канализационной трубы

Шаг 1: Разборка бывшего в употреблении генератора

Шаг 2: Восстановление возможностей двигателя

Шаг 3: Сборка восстановленного двигателя для ветряка

Генератор для ветряка из автомобильного генератора,из асинхронного двигателя, с постоянными магнитами и другие

Генератор для ветряка из автомобильного генератора

Генератор переменного тока от автомобиля Достоинства: дешевый, просто отыскать, уже собран.

Недостатки: требуется высочайшая скорость вращения, требуется зубчатая передача или шкив, маленький выход энергии, токосъемник просит постоянного техобслуживания.

Пригодность для ветроэлектростанции: низкая.

Главная неувязка при применении авто генераторов для ветряков – то, что они изобретены для очень больших скоростей — для получения ветряный энергии приходится исполнить очень много значимых трансформаций. Даже малая и трудящаяся на сравнительно стремительных оборотах ветряная мельница требует скорости 600 об/ мин, что даже близко невозможно назвать достаточным для авто генератора. Это означает, что будет необходимо применять зубчатые передачи или шкивы, чтоб большая часть энергии тратилась на вращение. Стандартный авто генератор электромагнитный – то имеется часть вырабатываемой энергии должна быть послана на якорь чрез щетки и токосъемники, чтоб создать магнитное поле. Генератор, который употребляет электричество для возникновения поля, наименее действенный и наиболее непростой. Тем не наименее, его легче выверять, так как магнитный поток может существовать изменен настройкой мощности поля. Кроме такого, щетки и токосъемники имеют тенденцию срабатываться, требуя неизменного ухода. Генератор еще может быть перемотан для выработки энергии на наиболее низких скоростях. Это может быть методом подмены имеющихся витков статора наиболее частыми витками из наиболее узкой лигированной стали.

Генератор для ветряка на магнита

Самодельный генератор с постоянными магнитами Достоинства: низкая цену киловатт-часа, высокая эффективность, может быть получение большой мощности, потрясающе сильная конструкция.

Недостатки: трудозатратный, непростой проект, требующий отделки на токарном станке.

Пригодность для ветроэлектростанции: отменная.
[adsense_id=»1″]
[like_to_read]

Многочисленные опыты проявили, что рукодельный генератор с неизменными магнитами является более массивным и экономным решением для ветрогенератора. Он способен непревзойденно действовать на низких скоростях вращения, на больших же скоростях он практически выдает амперы благодаря собственной эффективности. Наиболее нередко рукодельные генераторы изготавливаются из тормозных дисков от volvo, так как они чрезвычайно крепкие и имеют интегрированные упорные подшипники. Так как таковой генератор изготовляет неустойчивый ток, требуется вентиль для преображения его в неизменный и следующей зарядки батареи. Наилучшие итоги указывает трехфазный генератор, но его труднее выстроить, чем монофазный, так что при построении генератора нужно постановить, можете ли вы выстроить трехфазный или ограничитесь однофазным.Генератор для ветряка 7 футов в поперечнике выдает более 60 А в 12-вольтную батарею, а это наиболее 700 Вт. На пике мощности он может вручать даже 100 А. Пока что это заключение более отлично.

Конверсионный асинхроичный генератор для ветряка

Конверсионный асинхроичный генератор переменного тока Достоинства: дешевенький, просто отыскать, сравнимо просто переоснастить, отменная служба на низких оборотах.

Недостатки: результирующая емкость ограничена внутренним противодействием, неэффективен на больших скоростях, просит отделки на токарном станке.

Пригодность для ветроэлектростанции: средняя.
[adsense_id=»1″]
Обычный асинхроичный электродвигатель, вырабатывающий неустойчивый ток, может довольно элементарно существовать перестроен в генератор с неизменными магнитами. Эксперименты демонстрируют, что получившийся генератор отлично работает на чрезвычайно низких скоростях, но скоро делается неэффективным на больших скоростях. Асинхронный движок не владеет никаких проводов в сердечнике, лишь переменные пластинки из алюминия и стали( извне они смотрятся гладкими). Если вы выдолбите желоба в центре сердечника и вставите туда неизменные магниты, электродвигатель будет генератором с неизменными магнитами. На практике таковой генератор выдает возле 10-20 А. Он чрезвычайно скоро делается малоэффективным: при возрастании скорости ветра численность результирующих ампер растет некординально, остальная же емкость тратится на нагрев самого генератора. Асинхронный электродвигатель обмотан очень узкой проволокой и не может помогать ток большущий мощности. Для такого же ветряка поперечником 7 футов пиковая держава тока одинакова только 25 А. Если вас устраивает маленький ток при больших скоростях ветра, асинхроичный движок может очутиться неплохим решением. Рекомендуется избирать трехфазный движок. Так как таковой генератор изготовляет неустойчивый ток, требуется вентиль для преображения его в неизменный и следующей зарядки батареи.

Генератор постоянного тока для ветряка

Генератор постоянного тока Достоинства: обычный и уже организованный, некие хорошо работают на низких оборотах.
[adsense_id=»1″]
Недостатки: прихотливый, большая часть плохо работают на низких оборотах, чрезвычайно трудно отыскать генератор довольно огромного размера, мелкие генераторы не имеют все шансы вручать огромную емкость.

Пригодность для ветроэлектростанции: слабенькая.

[/like_to_read]

Выбор генератора постоянного тока на 1-ый взор видится логичным, так как батарея заряжается конкретно неизменным током, и таковой системе не будет нужно преобразователь. На практике же генераторы постоянного тока даже вблизи не имеют все шансы сравниться с генераторами переменного тока. Их щетки требуют неизменного надзора, а передающий устройство нередко значит из строя. Такие генераторы могу существовать применены как добавление к генераторам неизменного тока и вручать распорядка 12 В, что раносильно 100-200 Вт. Это незначительно, но при хотении может довольно для маленького ветряка вышиной 3-4 фута.

Понравилось это:

Нравится Загрузка…

Похожее

Ветряные турбины — Продукты Earthtech

		WaterLily Turbine — USB-выход		Продукты Earthtech Ветрогенератор мощностью 1800 Вт с Primus Air 40 Ветрогенератор для дома и удаленные ветряные турбины для дома
Обычная цена: 209,99 долларов Продажная цена: 189,99 долларов		Обычная цена: 179,99 долларов Продажная цена: 159 долларов. 99		Обычная цена: 2399,00 долларов США Цена продажи: 2299,00 долларов США
БЕСПЛАТНАЯ ДОСТАВКА		БЕСПЛАТНАЯ ДОСТАВКА		БЕСПЛАТНАЯ ДОСТАВКА

0303 Комплект портативного солнечного и ветряного генератора Natures Generator 1800 Вт-TWA PRIMUS

	Primus Windpower Air 30 Бытовые ветряные турбины		Primus Air Silent X Wind Turbine	Primus Air 40 Wind Turbine for Land Use
	Обычная цена: 1,159 долларов США. 99 Цена продажи: 945,99 долларов США		Обычная цена: 1999,00 долларов США Цена продажи: 1799,00 долларов США	Обычная цена: 1,159,99 долларов США Цена продажи: 945,99 долларов США
	БЕСПЛАТНАЯ ДОСТАВКА		БЕСПЛАТНАЯ ДОСТАВКА	БЕСПЛАТНАЯ ДОСТАВКА
Primus Wind Power Air Breeze Marine 9000 Wind Turbine
Обычная цена: 1399 долларов. 99 Цена продажи: 1259,99 долларов США		Обычная цена: 649,99 долларов США Цена продажи: 549,99 долларов США		Обычная цена: 1699,99 долларов США Цена продажи: 1529,98 долларов США
БЕСПЛАТНАЯ ДОСТАВКА				БЕСПЛАТНАЯ ДОСТАВКА
Natures Generator Portable 1800 Watt Dual Wind 9000 Kit and Wind Platinum Generator Kit		PRIMUS 3-ELOT-1147-04 Автоматический выключатель на 40 А
Обычная цена: 2199 долларов. 99 Цена продажи: 1949,96 долларов США		Обычная цена: 2,699,99 долларов США Цена продажи: 2529,98 долларов США		Обычная цена: 45,99 долларов США Цена продажи: 34,99 долларов США
БЕСПЛАТНАЯ ДОСТАВКА 9000 ДОСТАВКА
PRIMUS 3-ELOT-1147-01 5-амперный автоматический выключатель		PRIMUS Комплект для монтажа на крышу с уплотнением		PRIMUS 1-TWA-19-02 Комплект для монтажа на крыше башни AIR без уплотнения
Обычная цена: 45 долларов США. 99 Цена продажи: 34,99 долларов США		Обычная цена: 309,99 долларов США Цена продажи: 255,99 долларов США		Обычная цена: 274,99 долларов США Цена продажи: 229,99 долларов США
		БЕСПЛАТНАЯ ДОСТАВКА		БЕСПЛАТНАЯ ДОСТАВКА
Комплект переключателя остановки Primus для Air Breeze, Air 40 и Air 30 Только		Primus Amp 30 ) только для турбин Air Breeze Marine, Air 40 и Air 30		Набор алюминиевых опор Air Marine 9 ‘
Обычная цена: 69 долларов США. 99 Цена продажи: 54,99 долларов США		Обычная цена: 54,95 долларов США Цена продажи: 42,95 долларов США		Обычная цена: 409,00 долларов США Цена продажи: 389,00 долларов США
				000 БЕСПЛАТНАЯ ДОСТАВКА14
27-футовый комплект башни с воздушными отводами для Air-X		Ручной кривошип — для турбины WaterLily		L Водонепроницаемая заправочная сумка
Обычная цена: 349 долларов. 95 Цена продажи: 329,00 долларов США		Обычная цена: 28,99 долларов США Цена продажи: 24,99 долларов США		Обычная цена: 39,99 долларов США Цена продажи: 34,99 долларов США
БЕСПЛАТНАЯ ДОСТАВКА

Ветряная турбина — RimWorld Wiki

Ветряная турбина вырабатывает переменную мощность до 3450 Вт в зависимости от текущей скорости ветра (условия ветра см. В разделе Погода).Он работает днем ​​и ночью, по сравнению с солнечным генератором, который работает только днем. В этой игре нет такого понятия, как направление ветра, поэтому ориентация турбин не имеет значения; они одинаково хорошо крутятся в любом направлении. Ветряные турбины, дополненные батареями, могут обеспечить стабильную подачу энергии, поскольку нет никаких стихийных бедствий, связанных с ветром, в отличие от солнечного генератора Eclipse. Единственный реальный недостаток ветряной турбины — необходимость иметь большую открытую площадку без деревьев, гор, зданий, крыш и других высоких конструкций.

Зона отчуждения

Зона исключения ветряной турбины (белый прямоугольник 7ˣ18) видна, когда турбина выбрана; и при размещении чертежа ветряной турбины. Для работы ветряной турбины жизненно важно, чтобы в запретной зоне не было деревьев, гор, зданий, крыш и других высоких построек. В информационном окне турбины (смотровая панель) будут перечислены все препятствия в ее запретной зоне. Каждая плитка, имеющая препятствие, снижает мощность турбины на 20%.Солнечные генераторы или сельскохозяйственные участки (не предназначенные для выращивания деревьев) можно разместить в зоне отчуждения, не блокируя турбину. Фактически, такая установка позволяет эффективно использовать пространство и предотвращает рост диких деревьев в зоне, препятствующей росту. Другой способ предотвратить рост деревьев — это устроить там настил.

Зона отчуждения нескольких турбин может перекрываться. Пока одна турбина сама не попадает в зону отчуждения другой, они будут работать оптимально.

Низколежащие предметы можно размещать в зоне отчуждения, не мешая работе турбины. К ним относятся (но не ограничиваются ими) следующее:

История версий

• 0.8.657 — Добавлено
• Beta 18 — ширина увеличена с 5 до 7 клеток.
• Beta 19 — выработка энергии увеличена на 15% от макс. 3000Вт.

---

Производство электроэнергии за счет энергии ветра. Технология и экономика.

(Технология и экономика)

Ветер — это источник свободной энергии, который с древних времен использовался в ветряных мельницах для перекачивания воды или измельчения муки.Технология мощных трансмиссий с редуктором была разработана много веков назад конструкторами ветряных мельниц, а крыльчатка, направленная против ветра, была одним из первых в мире примеров автоматической системы управления.

Ветряные мельницы в Киндердейке в Нидерландах, датируемые 1740 годом, используемые для откачки воды из польдера

Источник — Птицы как искусство

Хотя современные технологии значительно повысили эффективность ветряных мельниц, которые сейчас широко используются для производства электроэнергии, они по-прежнему зависят от капризов погоды.Не только из-за направления ветра, но и из-за непостоянной и непредсказуемой силы ветра. Слишком слабый ветер, и они не могут обеспечить достаточную устойчивую мощность для преодоления потерь на трение в системе. Слишком много, и они уязвимы. Между этими крайностями были разработаны экономичные установки для извлечения энергии из ветра.

Доступная энергия ветра

• Теоретическая мощность
  Мощность P , доступная при ветре, падающем на ветрогенератор, определяется по формуле:

P = ½CAρv ³

, где C — коэффициент полезного действия, известный как коэффициент мощности, который зависит от конструкции машины, A — площадь фронта ветра, перехватываемого лопастями ротора (рабочая площадь), ρ — плотность потока воздух (в среднем 1.225 кг / м ³ на уровне моря) и v — скорость ветра.

Обратите внимание, что мощность пропорциональна площади, охватываемой лопастями, плотности воздуха и кубу скорости ветра. Таким образом, удвоение длины лопасти дает в четыре раза большую мощность, а удвоение скорости ветра дает в восемь раз большую мощность.

Также обратите внимание, что эффективная рабочая площадь лопастей представляет собой кольцевое кольцо, а не круг, из-за мертвого пространства вокруг ступицы лопастей.

Аналогичное уравнение применяется к теоретической мощности, вырабатываемой гидротурбинами «русла реки» и «приливного потока».

Преобразование энергии

• Практическая мощность и эффективность преобразования

Немецкий аэродинамик Альберт Бец показал, что максимум всего 59.3% теоретической мощности может быть извлечено из ветра, независимо от того, насколько хорош ветряк, в противном случае ветер остановился бы, когда он ударил бы лопасти. Он математически продемонстрировал, что оптимум достигается, когда ротор снижает скорость ветра на одну треть.

В практических конструкциях неэффективность конструкции и потери на трение еще больше уменьшают доступную от ветра мощность. Преобразование этой энергии ветра в электрическую также приводит к потерям до 10% в трансмиссии и генераторе и еще 10% в инверторе и кабелях.Кроме того, когда скорость ветра превышает номинальную скорость ветра, системы управления ограничивают преобразование энергии, чтобы защитить электрический генератор, так что в конечном итоге ветряная турбина будет преобразовывать только от 30% до 35% доступной энергии ветра в электрическую энергию.

Обратите внимание, что выходная мощность имеющихся в продаже домашних ветряных турбин обычно указывается при постоянной скорости ветра без порывов ветра 12.5 м / с. (Сила 6 по шкале Бофорта, соответствующая сильному ветру). Во многих местах, особенно в городских условиях, преобладающий ветер редко достигает такой скорости.

• Конструкция лезвия для оптимального захвата энергии

Современные ветряные турбины большой мощности, такие как те, которые используются электроэнергетическими предприятиями в электросети, обычно имеют лопасти с поперечным сечением, аналогичным крыльям, используемым для подъема крыльев самолета.

Направление вымпельного ветра, то есть падающего ветра, относительно линии хорды аэродинамического крыла известно как угол атаки . Как и в случае с крыльями самолета, подъемная сила, возникающая из-за силы падающего ветра, увеличивается по мере увеличения угла атаки от 0 до максимум примерно 15 градусов, в этот момент плавный ламинарный поток воздуха над лопастью прекращается, и воздушный поток через лезвие отделяется от аэродинамического профиля и становится турбулентным.Выше этой точки подъемная сила быстро уменьшается, а сопротивление увеличивается, что приводит к сваливанию. Подробнее об угле атаки.

Тангенциальная скорость S любой секции лопасти на расстоянии r от центра вращения (корня лопасти) определяется как S = r Ω , где Ω — угловая скорость вращения в радианах. .

Для данной скорости ветра вымпельный ветер у основания лопасти будет отличаться от вымпельного ветра у вершины лопасти, потому что относительная скорость вращения ветра отличается.

Для данной скорости вращения тангенциальная скорость секций лезвия увеличивается по длине лезвия по направлению к вершине, так что шаг лезвия должен быть скручен, чтобы поддерживать одинаковый оптимальный угол атаки на всех участках вдоль. длина клинка. Таким образом, поворот лопастей оптимизирован для данной скорости ветра. Однако по мере изменения скорости ветра поворот не будет оптимальным.Для сохранения оптимального угла атаки при увеличении скорости ветра лопасти с фиксированным шагом должны соответственно увеличивать свою скорость вращения, в противном случае для роторов с фиксированной скоростью должны использоваться лопасти с изменяемым шагом.

Число лопастей в роторе турбины и его частота вращения должны быть оптимизированы для извлечения максимальной энергии из имеющегося ветра.

Хотя использование роторов с несколькими лопастями должно улавливать больше энергии ветра, существует практическое ограничение на количество лопастей, которые можно использовать, потому что каждая лопасть вращающегося ротора оставляет турбулентность в своем следе, и это снижает количество энергии, которое следующая лопасть можно извлекать из ветра.Этот же эффект турбулентности также ограничивает возможные скорости ротора, потому что высокоскоростной ротор не обеспечивает достаточно времени для того, чтобы воздушный поток успокоился после прохождения лопасти до того, как пойдет следующая лопасть.

Существует также нижний предел как для количества лопастей, так и для скорости ротора. При слишком малом количестве лопастей ротора или при медленном вращении ротора большая часть ветра будет беспрепятственно проходить через зазор между лопастями, что снижает возможность захвата энергии ветра.Чем меньше количество лопастей, тем быстрее должен вращаться ротор ветряной турбины, чтобы извлечь максимальную мощность из ветра.

Понятие передаточного отношения наконечника (TSR) — это концепция, используемая разработчиками ветряных турбин для оптимизации набора лопастей в соответствии со скоростью вала, требуемой конкретным генератором электроэнергии, при извлечении максимальной энергии из ветра.

Передаточное число конечной скорости определяется как:

TSR = ΩR / V

, где Ом, — угловая скорость ротора, R — расстояние между осью вращения и концом лопасти, а V — скорость ветра.

Хорошо спроектированный типичный трехлопастный ротор должен иметь передаточное число на конце примерно от 6 до 7.

• Расчетные пределы

По соображениям безопасности и эффективности ветряные турбины подлежат эксплуатационным ограничениям в зависимости от ветровых условий и конструкции системы.

• Скорость ветра при включении Это минимальная скорость ветра, ниже которой никакая полезная выходная мощность не может быть произведена ветровой турбиной, обычно между 3 и 4 м / с (10 и 14 км / ч, 7 и 9 миль в час).
• Номинальная скорость ветра (также связана с мощностью паспортной таблички ) Это наименьшая скорость ветра, при которой турбина развивает свою полную мощность. Это соответствует максимальной безопасной электрической генерирующей мощности, с которой может справиться соответствующий электрический генератор, другими словами, номинальной выходной электрической мощности генератора. Расчетная скорость ветра обычно составляет около 15 м / с (54 км / ч, 34 миль / ч), что примерно вдвое превышает ожидаемую среднюю скорость ветра.Чтобы турбина работала при скорости ветра выше номинальной скорости ветра, можно использовать системы управления для изменения шага лопаток турбины, уменьшения скорости вращения ротора и, таким образом, ограничения механической мощности, подаваемой на генератор, так что электрическая мощность на выходе остается постоянным. Несмотря на то, что турбина работает при скорости ветра вплоть до предельной скорости ветра, ее эффективность автоматически снижается на скоростях выше номинальной, так что она улавливает меньше доступной энергии ветра для защиты генератора.Хотя можно было бы использовать более крупные генераторы для извлечения полной энергии из ветра со скоростью, превышающей номинальную скорость ветра, обычно это было бы неэкономично из-за более низкой частоты появления скорости ветра, превышающей номинальную скорость ветра.
• Скорость ветра при отключении Это максимальная безопасная рабочая скорость ветра и скорость, при которой ветряная турбина рассчитана на отключение путем торможения для предотвращения повреждения системы. Помимо электрических или механических тормозов, турбина может замедляться из-за срыва или закручивания.
• Остановка Это самокорректирующаяся или пассивная стратегия, которая может использоваться с ветряными турбинами с фиксированной скоростью. По мере увеличения скорости ветра увеличивается и угол атаки ветра, пока он не достигает угла сваливания, при котором «подъемная» сила, поворачивающая лопасть, разрушается. Однако увеличение угла атаки также увеличивает эффективное поперечное сечение лопасти, обращенной к ветру, и, таким образом, прямую силу ветра и связанную с этим нагрузку на лопасти.Полностью остановленная лопатка турбины в остановленном состоянии имеет плоскую сторону лопасти, направленную прямо против ветра.
• Закрутка или оперение Это техника, заимствованная из парусного спорта, в которой управление шагом лопастей используется для уменьшения угла атаки, что, в свою очередь, уменьшает «подъемную силу» лопастей, а также эффективное поперечное сечение аэродинамической поверхности. лицом к ветру. Полностью свернутая турбинная лопатка в остановленном состоянии имеет край лопасти, обращенный против ветра, что снижает силу ветра и нагрузки на лопатку.

Скорость отключения задана как можно более высокой в ​​соответствии с требованиями безопасности и практичностью, чтобы улавливать как можно больше доступной энергии ветра по всему спектру ожидаемых скоростей ветра (см. Диаграмму распределения скорости ветра ниже) . Скорость отключения 25 м / с (90 км / ч, 56 миль / ч) типична для очень больших турбин.

• Survival Wind Speed ​​ Это максимальная скорость ветра, на которую рассчитана данная ветряная турбина, выше которой она не выдержит.Скорость выживания коммерческих ветряных турбин находится в диапазоне от 50 м / с (180 км / ч, 112 миль / ч) до 72 м / с (259 км / ч, 161 миль / ч). Наиболее распространенная скорость выживания — 60 м / с (216 км / ч, 134 миль / ч). Безопасная скорость выживания зависит от местных ветровых условий и обычно регулируется национальными стандартами безопасности.
• Контроль рыскания

Ветряные мельницы могут извлекать максимальную мощность из имеющегося ветра только тогда, когда плоскость вращения лопастей перпендикулярна направлению ветра.Чтобы гарантировать это, крепление ротора должно свободно вращаться вокруг своей вертикальной оси, а установка должна включать в себя некоторую форму управления рысканием, чтобы вращать ротор против ветра.

Для небольших и легких установок это обычно достигается добавлением хвостового стабилизатора позади ротора на одной линии с его осью. Любая боковая составляющая ветра будет иметь тенденцию толкать сторону хвостового оперения, заставляя опору ротора поворачиваться до тех пор, пока оперение не будет совпадать с ветром. Когда ротор направлен против ветра, на ребро не будет действовать поперечная сила, и ротор останется на месте.Трение и инерция будут удерживать его в таком положении, чтобы он не следовал за небольшими возмущениями.

Большие турбинные установки имеют системы автоматического управления с датчиками ветра для отслеживания направления ветра и приводным механизмом для приведения ротора в оптимальное положение.

• Коэффициент мощности

Электрогенерирующее оборудование обычно указывается на номинальную мощность.Обычно это максимальная мощность или выходная энергия, которая может быть произведена в оптимальных условиях. Поскольку ветряная турбина редко работает с оптимальной мощностью, фактическая выработка энергии за год будет намного меньше ее номинальной мощности. Более того, часто бывают периоды, когда ветряная турбина вообще не может выдавать мощность. Это случается, когда ветра недостаточно для питания турбинной системы, или в другие периоды, к счастью, лишь некоторые из них, когда ветряная турбина должна быть остановлена, потому что скорость ветра опасно высока и превышает скорость отключения системы.

Коэффициент мощности — это просто фактическая выработка энергии ветряным генератором за данный период, деленная на теоретическую выработку энергии, если бы машина работала с номинальной выходной мощностью в течение того же периода. Типичные коэффициенты мощности для ветряных турбин находятся в диапазоне от 0,25 до 0,30. Таким образом, ветряная турбина мощностью 1 мегаватт будет вырабатывать в среднем всего около 250 киловатт мощности. (Для сравнения, коэффициент мощности выработки тепловой энергии находится в пределах 0.70 и 0,90)

Характеристики ветроэнергетики

• Скорость ветра

Хотя силу и мощь ветра трудно определить количественно, для характеристики его силы использовались различные шкалы и описания. Шкала Бофорта — одна из широко используемых мер. Самая низкая точка или ноль по шкале Бофорта соответствует самым спокойным условиям, когда скорость ветра равна нулю и дым поднимается вертикально.Наивысшая точка определяется как сила 12, когда скорость ветра превышает 34 метра в секунду (122 км / ч, 76 миль в час). как это происходит во время тропических циклонов, когда сельская местность разрушена ураганом.

Небольшие ветряные турбины обычно работают в диапазоне от 3 до 7 баллов по шкале Бофорта, при этом номинальная мощность обычно определяется как 6 баллов при скорости ветра 12 м / с.

Ниже силы 3 ветряная турбина не будет генерировать значительную мощность.

При силе 3 балла скорость ветра составляет от 3,6 до 5,8 м / с (от 8 до 13 миль в час). Ветер описывается как «легкий», листья находятся в движении, и флаги начинают расширяться.

При силе 7 баллов скорость ветра колеблется от 14 до 17 м / с (от 32 до 39 миль в час). Условия ветра описываются как «сильные», и все деревья находятся в движении.

При ветре силой выше 7 баллов следует отключить домашние ветряные турбины, чтобы предотвратить повреждение.

Большие турбины, используемые в электросети, рассчитаны на работу при скорости ветра до 25 м / с (90 км / ч, 56 миль / ч), что соответствует между 9 (сильный шторм, 23 м / с) и 10 ( шторм, 27 м / с) по шкале Бофорта.

• Устойчивость к ветру

Ветровая энергия имеет то преимущество, что она обычно доступна 24 часа в сутки, в отличие от солнечной энергии, которая доступна только в дневное время.К сожалению, наличие энергии ветра менее предсказуемо, чем солнечная энергия. По крайней мере, мы знаем, что солнце встает и заходит каждый день. Тем не менее, основываясь на данных, собранных за многие годы, можно сделать некоторые прогнозы относительно повторяемости ветра с разной скоростью, если не времени.

• Распределение скорости ветра

Следует проявлять осторожность при расчете количества энергии, получаемой от ветра, поскольку его потенциал довольно часто переоценивают.Вы не можете просто взять средних скорости ветра в течение года и использовать его для расчета энергии, доступной от ветра, потому что его скорость постоянно меняется, а его мощность пропорциональна кубу скорости ветра. (Энергия = Мощность X Время). Вы должны взвесить вероятность каждой скорости ветра с соответствующим количеством энергии, которую он несет.

Опыт показывает, что для данной высоты над землей частота, с которой дует ветер с любой конкретной скоростью, следует распределению Рэлея.Пример показан ниже.

Важные примечания

1. Модальная скорость ветра, то есть скорость, с которой ветер дует наиболее часто, меньше средней скорости ветра, которая часто используется для обозначения типичных ветровых условий. Для справки, средняя скорость ветра в Великобритании, указанная Министерством торговли и промышленности (DTI), составляет примерно 5 баллов.6 метров в секунду [м / с] на высоте 10 метров над уровнем земли (agl) ».
2. Опубликованные средние значения скорости ветра достоверны только для открытой сельской местности. Скорость ветра чуть выше уровня крыши в городских условиях будет значительно ниже приведенных средних значений из-за турбулентности и экранирования, создаваемого зданиями и деревьями. Ветряная турбина, расположенная ниже конька здания или на аналогичной высоте в саду городского дома, как часто указывается в литературе по продаже продукции, вряд ли обеспечит уровни энергии, заявленные в технических характеристиках.
3. Распределение не отражает содержание энергии ветра, поскольку оно пропорционально кубу скорости ветра.
4. Распределение, подобное приведенному выше, действительно только для преобладающих ветровых условий на определенной высоте над землей. Средняя скорость ветра обычно увеличивается с высотой, а затем выравнивается, поэтому ветряные турбины обычно устанавливают как можно выше над землей.

Эмпирическая формула, разработанная Д.Л. Эллиотт из Pacific Northwest Labs дает скорость ветра V на высоте H над уровнем земли как

V = Vref (H / Href) ^α

Где Vref — эталонная скорость ветра на эталонной высоте Href , а показатель степени α — поправочный коэффициент, зависящий от препятствий на земле, плотности воздуха и факторов устойчивости к ветру. В оценках ветровых ресурсов α обычно принимается за постоянную 1/7 часть.Гистограмма ниже показывает эту взаимосвязь.

Распределение ветровой энергии

Гистограмма ниже показывает результирующее распределение содержания энергии ветра, наложенное на распределение скорости ветра Рэлея (вверху), которое его вызвало. К сожалению, не вся эта энергия ветра может быть уловлена ​​обычными ветряными турбинами.

Банкноты

1. Пиковая энергия ветра возникает при скорости ветра, значительно превышающей как модальную, так и среднюю скорость ветра, поскольку содержание энергии ветра пропорционально кубу его скорости.
2. На низких скоростях доступно очень мало энергии, и большая часть ее потребуется для преодоления потерь на трение в ветряной турбине. Выработка энергии обычно не прекращается до тех пор, пока ветер не дует со скоростью от 3 до 5 м / с.
3. Высокая скорость ветра вызывает высокие скорости вращения и высокие напряжения в ветряной турбине, что может привести к серьезным повреждениям установки. Чтобы избежать этих опасных условий, ветряные турбины обычно проектируются так, чтобы отключаться при скорости ветра около 25 м / с либо путем торможения, либо смещения лопастей ротора, позволяя ветру распространяться по лопастям, хотя для небольших домашних установок могут быть более низкие эксплуатационные ограничения.
4. Из-за ограничений системы генерации, а также верхнего предела скорости, при которой ветряная турбина может безопасно использоваться, она может улавливать только половину или меньше доступной энергии ветра.

Для данной скорости ветра энергия ветра также зависит от высоты ветряной турбины над уровнем моря. Это связано с тем, что плотность воздуха уменьшается с высотой, а энергия ветра пропорциональна плотности воздуха.Этот эффект показан на следующей гистограмме.

Банкноты

1. Для данной скорости ветра плотность энергии ветра уменьшается с увеличением высоты. Однако в то же время фактическая скорость ветра имеет тенденцию увеличиваться с увеличением высоты над уровнем земли. Поскольку энергия ветра пропорциональна кубу скорости ветра, чистый эффект заключается в том, что энергия ветра имеет тенденцию увеличиваться с увеличением высоты над уровнем земли.
2. По мере того, как плотность воздуха уменьшается с высотой, плотность энергии ветра также уменьшается. Напротив, доступная солнечная энергия увеличивается с высотой из-за меньшего атмосферного поглощения. См. Раздел «Солнечное излучение и инсоляция (падающее солнечное излучение)».

• Рекомендации по размещению

Обычно морские районы и открытые вершины холмов обеспечивают наиболее благоприятные ветровые условия со скоростью ветра более 5 м / с.
Турбулентные условия уменьшат количество энергии, которое может быть извлечено из ветра, что, в свою очередь, снизит общую эффективность системы. Это более вероятно над сушей, чем над морем. Поднятие турбины на высоту над землей эффективно поднимает ее над самой сильной турбулентностью и повышает эффективность.

Бытовые ветряные турбины, расположенные между зданиями в городских условиях, редко работают с максимальной эффективностью из-за турбулентности, а также из-за защиты от ветра зданиями и деревьями.

Практические системы

Сообщество / Сеть

Ветрогенераторы Vesta мощностью 7 МВт с диаметром ротора 164 м

(Источник IET)

Системы, подключенные к сети, рассчитаны на среднюю скорость ветра 5.5 м / с на суше и 6,5 м / с на море, где турбулентность ветра меньше, а скорость ветра выше. Хотя морские установки выигрывают от более устойчивой скорости ветра, их строительство и затраты на обслуживание выше.

Крупномасштабные ветряные генераторы мощностью до 8 МВт или более с диаметром ротора до 164 метров в настоящее время работают во многих регионах мира, а на стадии разработки находятся еще более крупные конструкции.

Источник US DOE (EERE)

Большие лопасти ротора необходимы для перехвата максимального потока воздуха, но они приводят к очень высоким скоростям наконечников.Однако конечные скорости должны быть ограничены, главным образом из-за неприемлемых уровней шума, что приводит к очень низким скоростям вращения, которые могут составлять от 10 до 20 об / мин для больших ветровых турбин. Однако рабочая скорость генератора намного выше, обычно 1200 об / мин, что определяется количеством пар его магнитных полюсов и частотой электроснабжения сети. Следовательно, необходимо использовать редуктор для увеличения скорости вала, чтобы приводить генератор на фиксированную синхронную скорость, соответствующую частоте сети.

Обратите внимание, что «синхронный генератор» — это генератор, электрическая выходная частота которого синхронизирована со скоростью его вала. Он не обязательно синхронизируется с частотой сети, хотя обычно это является целью и дополнительным внешним контролем, необходимым для достижения этой цели.

Ветрогенераторы с фиксированной скоростью

В типичной системе с фиксированной скоростью используется ротор с тремя лопастями с регулируемым шагом, которые регулируются автоматически для поддержания фиксированной скорости вращения при любой скорости ветра.Ротор приводит в действие синхронный генератор через коробку передач, и вся сборка размещена в гондоле на вершине солидной башни с массивным фундаментом, для которого требуются сотни кубометров железобетона.

Однако системы с фиксированной скоростью могут испытывать чрезмерные механические нагрузки. Поскольку они должны поддерживать фиксированную скорость независимо от скорости ветра, в механизме нет «уступки» для поглощения порывов ветра, что приводит к высокому крутящему моменту, высоким напряжениям и чрезмерному износу коробки передач, что увеличивает затраты на техническое обслуживание. и сокращение срока службы.В то же время время реакции этих механических систем может составлять десятки миллисекунд, так что каждый раз, когда порыв ветра ударяет по турбине, можно наблюдать быстрые колебания выходной электрической мощности. Кроме того, ветровые турбины с регулируемой скоростью могут улавливать на 8-15% больше энергии ветра, чем машины с постоянной скоростью. По этим причинам системы с регулируемой скоростью предпочтительнее систем с фиксированной скоростью. Подробнее о свойствах синхронных генераторов.

Ветрогенераторы с переменной скоростью

Генератор с регулируемой скоростью лучше справляется с условиями штормового ветра, поскольку его ротор может ускоряться или замедляться, чтобы поглотить силы, когда порывы ветра внезапно увеличивают крутящий момент в системе.Электронные системы управления будут поддерживать постоянную выходную частоту генератора во время колебаний ветра.

• Синхронный генератор с линейным регулированием частоты

Вместо того, чтобы управлять скоростью вращения турбины для получения фиксированной частоты, синхронизированной с сетью, от синхронного генератора, ротор и турбина могут работать с переменной скоростью, соответствующей преобладающим ветровым условиям.Это приведет к изменению выходной частоты генератора, синхронизированной со скоростью вращения приводного вала. Затем этот выходной сигнал может быть выпрямлен на стороне генератора преобразователя AC-DC-AC и преобразован обратно в переменный ток в инверторе на стороне сети преобразователя, который синхронизирован с частотой сети. См. Следующую схему. Преобразователь на стороне сети также может использоваться для подачи реактивной мощности (VArs) в сеть для управления коэффициентом мощности и регулирования напряжения путем изменения угла включения тиристорного переключателя в инверторе и, таким образом, фазы выходного тока по отношению к напряжению. .См. Объяснение и дополнительные сведения о том, почему необходима реактивная мощность, в разделе о качестве электроэнергии и поддержке напряжения, используемого в электросети.

Диапазон скоростей ветра, в котором может работать система, может быть расширен, а механические средства безопасности могут быть включены с помощью дополнительной системы управления скоростью, основанной на управлении шагом лопастей ротора, как это используется в системе с фиксированной скоростью, описанной выше.

Одним из основных недостатков этой системы является то, что компоненты и электронные схемы управления в преобразователе частоты должны быть рассчитаны на передачу полной мощности генератора. Индукционный генератор с двойным питанием DFIG преодолевает эту трудность.

• Индукционный генератор с двойным питанием — DFIG

Технология DFIG в настоящее время является предпочтительной ветроэнергетической технологией.Асинхронный индукционный генератор, подключенный к основной сети, получает ток возбуждения от сети через обмотки статора и имеет ограниченный контроль над своим выходным напряжением и частотой. Индукционный генератор с двойным питанием позволяет подавать второй ток возбуждения через контактные кольца на намотанный ротор, что позволяет лучше контролировать выходную мощность генератора.

Система DFIG состоит из 3-фазного генератора с обмоткой ротора, обмотки статора которого питаются от сети, а обмотки ротора питаются через систему обратного преобразователя в двунаправленном контуре обратной связи, принимающем мощность либо от сети к генератору, либо от генератора. в сетку.См. Следующую схему.

• Принцип работы генератора

Система управления с обратной связью контролирует выходное напряжение и частоту статора и выдает сигналы об ошибках, если они отличаются от стандартов сети. Ошибка частоты равна частоте скольжения генератора и эквивалентна разнице между синхронной скоростью и фактической скоростью вала машины.

Возбуждение от обмоток статора заставляет генератор действовать во многом так же, как базовый генератор с короткозамкнутым ротором или с фазным ротором (см. Дополнительные сведения о свойствах индукционных генераторов и их работе). Без дополнительного возбуждения ротора частота медленно работающего генератора будет меньше частоты сети, которая обеспечивает его возбуждение, и его скольжение будет положительным. И наоборот, если бы он работал слишком быстро, частота была бы слишком высокой, и его скольжение было бы отрицательным.

Ротор поглощает энергию от сети для ускорения и подает энергию в сеть для замедления. Когда машина работает синхронно, частота комбинированного возбуждения статора и ротора соответствует частоте сети, проскальзывания нет, и машина будет синхронизирована с сетью.

• Преобразователь на стороне сети — GSC: Переносит ток на частоте сети.Это схема преобразователя переменного тока в постоянный, используемая для подачи регулируемого постоянного напряжения на инвертор в преобразователе со стороны машины (MSC). Он используется для поддержания постоянного напряжения в промежуточном контуре. Конденсатор подключен к звену постоянного тока между двумя преобразователями и действует как накопитель энергии. Преобразователь на стороне сети используется для поддержания постоянного напряжения в звене постоянного тока. В обратном направлении инвертор GSC подает мощность в сеть с регулируемыми сетью частотой и напряжением.

Как и в случае с линейным преобразователем, описанным выше, путем настройки времени переключения инвертора GSC, преобразователь GSC также обеспечивает переменную выходную реактивную мощность для уравновешивания реактивной мощности, потребляемой из сети, что позволяет корректировать коэффициент мощности, как в линейной частоте система управления описана выше.

• Преобразователь на стороне машины — MSC: Переносит ток с частотой скольжения. Это преобразователь постоянного тока в переменный, который используется для подачи переменного напряжения и частоты переменного тока на ротор для управления крутящим моментом и скоростью машины.

Когда генератор работает слишком медленно, его частота будет слишком низкой, так что он будет фактически двигателем. Преобразователь на стороне машины получает мощность постоянного тока от звена постоянного тока и подает выходную мощность переменного тока с частотой скольжения на ротор, чтобы устранить его скольжение двигателя и, таким образом, увеличить его скорость.Если ротор работает слишком быстро, что приводит к слишком высокой частоте генератора, MSC извлекает мощность переменного тока из ротора с частотой скольжения, вызывая его замедление, уменьшая скольжение генератора, и преобразует выходную мощность ротора в постоянный ток, передавая его через Линия постоянного тока к GSC, где она преобразуется в фиксированное напряжение и частоту сети и вставляется в сеть.

• Управление DFIG
  • Частота

  Частота токов ротора, индуцированных действием трансформатора от статора, такая же, как частота скольжения, и это эквивалентно сигналу ошибки частоты в контуре обратной связи.

  Дополнительное прямое возбуждение ротора добавляет второй набор контролируемых токов к токам, уже индуцированным в роторе действием трансформатора от статора. Эти дополнительные токи влияют на скорость вращения ротора так же, как токи, индуцированные статором, создавая дополнительный вращающий момент на роторе, за исключением того, что дополнительные токи ротора не зависят от скорости ротора. Частота управляющего тока, подаваемого MSC, может точно регулироваться для согласования и, таким образом, нейтрализации частоты скольжения, так что при нулевом скольжении генератор вращается с синхронной частотой, определяемой сетью.Чем больше проскальзывание, тем больше требуется частота компенсации.

  Система управления должна реагировать как на положительное (двигатель), так и на отрицательное (генератор) скольжение.

  Для увеличения скорости медленно вращающегося ротора последовательность фаз обмоток ротора устанавливается так, чтобы магнитное поле ротора было в том же направлении, что и ротор генератора, создавая отрицательное скольжение, чтобы противодействовать и, таким образом, нейтрализовать положительное скольжение ротора.Чтобы уменьшить скорость ротора, чередование фаз обмоток ротора устанавливается в направлении, противоположном направлению вращения генератора, создавая положительное скольжение для противодействия отрицательному скольжению ротора.

  При работе на синхронной скорости ток ротора будет постоянным, и через ротор не будет проскальзывания и потока мощности.

  • Напряжение

  Выходное напряжение генератора определяется величиной тока возбуждения, подаваемого на ротор, и его можно регулировать с помощью входного напряжения ротора, обеспечиваемого MSC.Прерыватель или широтно-импульсный модулятор PWM используется для генерации необходимого переменного управляющего напряжения постоянного тока. Таким образом, средства управления с обратной связью преобразователя позволяют регулировать ток возбуждения с помощью MSC для нейтрализации сигнала ошибки напряжения и, таким образом, получения постоянного напряжения на шине, согласованного с напряжением сети.

• Производительность DFIG
• Система DFIG обеспечивает регулируемую мощность, привязанную к частоте сети и напряжению, когда приводится в движение за счет переменного крутящего момента ветра.
• Типичный диапазон регулирования скорости составляет ± 30% от синхронной скорости.
• Для увеличения диапазона регулирования скорости может потребоваться отдельная регулировка шага на лопатках ротора ветряной турбины.
• Поток мощности генератора распределяется между статором и ротором, причем 70% или более поступает от статора. Контур обратной связи передает только мощность скольжения, которая составляет от 20% до 30% от общей.
• Из-за пониженной мощности, протекающей через преобразователи, по сравнению с поточной системой управления, описанной выше, преобразователи DFIG могут быть реализованы с использованием менее дорогих компонентов с меньшей мощностью.
• Машина DFIG может производить вдвое большую мощность, чем машина аналогичного размера с одинарной подачей, при этом неся аналогичные потери, однако к этому следует прибавить потери в электронном управлении.Тем не менее, эффективность машины DFIG выше, чем у машины с одиночной подачей.

Ветряные электростанции

Объединение от 10 до 100 ветряных турбин в так называемые «ветровые электростанции» может привести к экономии от 10% до 20% затрат на строительство, распределение и техническое обслуживание.

Согласно NREL, «след» земли, необходимый для обеспечения пространства для турбинных башен, дорог и опорных конструкций, обычно находится между 0.1 и 0,2 га (0,25 и 0,50 акра) на турбину. Поскольку типичная мощность ветряных турбин, установленных на существующих ветряных электростанциях, составляет около 2 МВт, потребуется ветряная электростанция с 2000 ветряными турбинами на площади от 200 до 400 гектаров (от 500 до 1000 акров) просто для замены энергии 4000 МВт, вырабатываемой британской компанией Drax. угольная электростанция.

К сожалению, с точки зрения экономики ветряных турбин, коммунальной компании необходимо поддерживать эквивалентную мощность из других источников (обычные генерирующие станции или батареи) только для обеспечения снабжения потребителей сети, когда ветер не дует.

Бытовые ветряные установки

Ветряная турбина 1,6 кВт с ротором диаметром 2,8 метра от Cyclone Green Power Inc.

В типичной бытовой системе ветряная турбина соединена непосредственно с трехфазным асинхронным генератором переменного тока с постоянными магнитами, установленным на том же валу.Для экономии капитальных затрат в бытовых установках нет лопастей ротора с переменным шагом, поэтому скорость ротора зависит от скорости ветра. Выходное напряжение и частота генератора пропорциональны скорости ротора, а ток пропорционален крутящему моменту на валу. Выходной сигнал выпрямляется и подается через повышающий-понижающий стабилизатор на инвертор, который генерирует необходимое переменное напряжение фиксированной амплитуды и частоты.

Примечание: Возможна путаница в классификации генератора.Фактически это синхронный генератор, потому что частота его выхода напрямую синхронизируется со скоростью ротора. Однако в этом приложении он называется асинхронным генератором, потому что выходная частота генератора не синхронизирована с частотой сети / электросети.

• Городское хозяйство

Размеры лопастей ветряных турбин в городских условиях обычно ограничиваются по практическим причинам до менее 1 метра (2 метра в диаметре), а также в соответствии с местными постановлениями планирования, и по аналогичным причинам высота турбины над землей ограничивается чуть выше уровня крыши. но ниже уровня верхушек деревьев.

• Экономика

Типичная бытовая установка с диаметром охватываемой детали 1,75 м (охватываемая площадь 2,4 м ² ) стоит около 1500 фунтов стерлингов (2250 долларов США). При номинальной скорости ветра 12,5 м / с (28 миль в час) перехватываемая ветровая мощность составит 2870 Вт, но после учета всех неизбежных потерь в системе фактическая выходная электрическая мощность составит около 1000 Вт. Однако это верхний предел возможностей производительности.Турбулентность ветра и экранирование из-за зданий и деревьев препятствуют устойчивому сильному потоку без порывов ветра, и в любом случае в большинстве случаев скорость ветра, скорее всего, будет ближе к нижнему пределу технических характеристик на уровне 4 м / с (9 миль в час), то есть легкий ветерок. На этой скорости выходная мощность системы будет около 32 Вт — недостаточно для питания одной лампочки. Большую часть времени генерируемая мощность может быть меньше потребляемой мощности инвертора в режиме покоя.

Работа с постоянной выходной мощностью 32 Вт в течение всего года будет генерировать только 280 кВтч (280 единиц) электроэнергии стоимостью 28 фунтов стерлингов при сегодняшней цене 0 фунтов стерлингов.10 (0,15 доллара США) за кВтч. Для сравнения: типичное домохозяйство в Великобритании потребляет около 5 000 кВт / ч электроэнергии в год.

Поскольку система подключена непосредственно к сети, нет необходимости в резервном аккумуляторе, и в любом случае стоимость аккумуляторов сделает и без того слабый экономический аргумент в пользу системы еще более слабым. См. Также Grid Connected Systems

.

Таким образом, небольшие домашние установки ветряных турбин на крыше не вносят серьезного вклада в энергоснабжение домашних хозяйств.

Самообеспечение и продажа излишков энергии обратно коммунальному предприятию исключены, а срок окупаемости капитальных вложений не просматривается.

• Углеродный след

Как и в случае с солнечной энергией, если инвестиции не пройдут общепринятые экономические тесты, понятие углеродного следа часто используется для оправдания затрат, исходя из потенциала сокращения количества парниковых газов, выбрасываемых альтернативными методами производства электроэнергии.

• Сельское хозяйство

Экономика сельских и удаленных районов делает энергию ветра более привлекательной, чем городскую. Из-за удаленности подключение к электросети может быть невозможным или непомерно дорогим. Кроме того, возможны более крупные и более эффективные ветроэнергетические установки, и преобладающие ветры также будут сильнее.Также Автономные системы

• Гибридные установки

Гибридные системы, сочетающие энергию ветра и солнца, обеспечивают разнообразие источников энергии, снижая риск отключения электроэнергии. Скорость ветра часто бывает высокой зимой, когда доступная солнечная энергия низка, и низкой летом, когда доступная солнечная энергия высока.

Гибридные системы

более подробно рассматриваются в разделе «Системы электропитания удаленных зон»

.

Энергия ветра является ценным дополнением к крупномасштабным электростанциям с базовой нагрузкой.Там, где есть экономическая поддержка, такая как гидроэнергетика или крупномасштабные аккумуляторные батареи, которые могут быть задействованы в очень короткие сроки, значительная часть электроэнергии может быть обеспечена за счет ветра.

См. Также Генераторы

Вернуться к Обзор электроснабжения

Национальные ветряные часы | Выход из промышленной ветряной электростанции

См. Также Wind Watch Wiki: Energy, Capacity factor

Что такое мегаватт или мегаватт-час?

Производители измеряют максимальную или номинальную мощность своих ветряных турбин по выработке электроэнергии в мегаваттах (МВт).Один МВт эквивалентен одному миллиону ватт.

Производство электроэнергии с течением времени измеряется в мегаватт-часах (МВтч) или киловатт-часах (кВтч) энергии. Киловатт — это тысяча ватт. Производство электроэнергии из расчета 1 МВт за 1 час составляет 1 МВтч энергии.

Какова мощность ветряных турбин?

General Electric (GE) выпускает некогда широко использовавшуюся модель мощностью 1,5 мегаватта. 1,5 МВт — это его номинальная или максимальная мощность, при которой он будет вырабатывать мощность, когда скорость ветра находится в идеальном диапазоне для этой модели, от 27 до 56 миль в час.Турбины сейчас обычно в пределах 2-3 МВт.

От чего зависит, сколько энергии может производить ветровая турбина?

Энергия вырабатывается за счет энергии ветра, поэтому мощность турбины определяется ее способностью улавливать эту энергию и преобразовывать ее в крутящий момент, который может повернуть генератор и подтолкнуть электроны в сеть. Более высокая башня обеспечивает доступ к более устойчивым ветрам, а более крупные лопасти улавливают больше энергии ветра. Для более крупного генератора требуются большие лопасти и / или более сильный ветер.

Сколько энергии вырабатывают ветряные турбины?

Каждая ветряная турбина имеет диапазон скоростей ветра, обычно от 30 до 55 миль в час, при котором она будет работать с номинальной или максимальной мощностью. При более низких скоростях ветра производительность резко падает. Если скорость ветра уменьшается вдвое, выработка электроэнергии снижается в восемь раз. Поэтому в среднем ветряные турбины не вырабатывают почти своей мощности. По оценкам отрасли, годовой объем производства составляет 30-40%, но реальный опыт показывает, что годовой объем производства в размере 15-30% от мощности является более типичным.

При коэффициенте мощности 25% турбина мощностью 2 МВт будет производить

2 МВт × 365 дней × 24 часа × 25% = 4380 МВтч = 4380000 кВтч

в год.

Что такое «коэффициент мощности»?

Коэффициент мощности — это фактическая выработка за период времени, пропорциональная максимальной мощности ветряной турбины или объекта. Например, если турбина мощностью 1,5 МВт вырабатывает электроэнергию в течение одного года со средней мощностью 0,5 МВт, ее коэффициент мощности составляет 33% для этого года.

Каков типичный коэффициент мощности промышленных ветряных турбин?

Средний коэффициент мощности для 137 U.Отчетность по проектам S. wind Энергетическому информационному агентству в 2003 г. составила 26,9%. В 2012 году он составил 30,4%. По данным EIA, общий коэффициент использования мощности для стран ЕС-27 в 2007 году составил 13%.

В чем разница между коэффициентом мощности и доступностью?

Ветряная турбина может быть «доступна» в течение 90% или более времени, по крайней мере, в первые годы эксплуатации, но ее мощность зависит только от ветра. Без ветра это как велосипед, на котором никто не ездит: доступен, но не крутится.

«Коэффициент мощности» турбины — это ее фактическая средняя мощность как часть ее полной мощности. Обычно это от 15% до 35%.

Ветряные турбины работают 30% времени или 90%?

Ни то, ни другое. Первая цифра — это теоретический коэффициент мощности, количество энергии, фактически произведенной за год, как часть максимальной мощности турбин. Вторая цифра — это доступность, количество времени, в течение которого турбина не останавливается. Ни одна из цифр не отражает количество времени, в течение которого ветряная турбина фактически вырабатывает электричество.

Сколько времени ветряные турбины вырабатывают энергию?

Ветряные турбины вырабатывают электроэнергию, когда они не отключены для обслуживания, ремонта или поездок, а скорость ветра составляет от 8 до 55 миль в час. Однако ниже скорости ветра около 30 миль в час количество вырабатываемой энергии очень мало. Ветровые турбины производят со средней скоростью около 40% времени или выше. И наоборот, около 60% времени они производят мало энергии или не производят ее совсем.

Одинаковы ли коэффициент мощности и эффективность?

№Эффективность — это мера того, какая часть кинетической энергии ветра преобразуется в электрическую. В процессе преобразования неизбежно происходит потеря энергии. Даже когда ветряная турбина вырабатывает энергию на максимальной мощности, вырабатываемая электрическая энергия составляет лишь часть энергии ветра. (В лучшем случае это около 50%, что обычно достигается до выработки на полную мощность.) Эффективность — это вопрос инженерии и ограничений физики и обычно не имеет отношения к нормальному обсуждению.

Коэффициент мощности — это мера фактической мощности ветряной турбины, которая изменяется в зависимости от скорости ветра в течение определенного периода времени.

Сколько домов может приводить в действие ветряная турбина?

Сторонники

часто выражают прогнозируемую мощность как «достаточно для питания x домов». По данным Агентства энергетической информации, среднее домохозяйство в США потребляет 888 кВтч в месяц или 10 656 кВтч в год. Средняя турбина мощностью 1,5 МВт (коэффициент мощности 26,9%) будет производить столько же электроэнергии, сколько используется почти 332 домохозяйствами в течение года.

Однако следует помнить, что энергия ветра является непостоянной и переменной, поэтому ветряная турбина вырабатывает мощность со среднегодовой скоростью или выше ее только в 40% случаев. То есть в большинстве случаев это , а не , обеспечивающее среднюю мощность своего среднего количества домов. И времена сильного ветра редко совпадают с временами фактического спроса в сети.

Следует также помнить, что на бытовое использование приходится только треть нашего общего потребления электроэнергии.

Как изменчивость ветра влияет на надежность ветроэнергетики?

Производство ветряной турбины обычно выражается как среднегодовое значение, которое маскирует ее очень изменчивую мощность. Но поскольку производство резко падает при падении скорости ветра (в восемь раз на каждое уменьшение скорости ветра вдвое), большую часть времени ветряная турбина производит значительно ниже своего среднего уровня. Средняя скорость вывода или более наблюдается только около 40% времени.

Как переменная мощность ветра влияет на сеть?

Ветряная турбина, производящая энергию, реагирует на ветер, который даже на «лучших» участках резко меняется от часа к часу и от минуты к минуте.Однако сетка должна отвечать требованиям пользователей. Поскольку сетевые диспетчеры не могут контролировать производство энергии ветра больше, чем они могут контролировать спрос пользователей, ветровые турбины в сети не способствуют удовлетворению спроса. Подавая мощность в сеть, они просто добавляют еще один источник колебаний, который сеть должна уравновесить.

См. Также периодичность в FAQ по сетке.

Что такое кредит мощности ветроэнергетики?

У ветровой энергии очень низкий «кредит мощности», то есть ее способность заменять другие источники энергии.Например, в Великобритании, которая может похвастаться самой ветреной страной в Европе, Королевская инженерная академия прогнозирует, что 25000 МВт ветровой энергии сократят потребность в обычной мощности на 4000 МВт, что составляет 16% кредита на мощность. Два исследования, проведенных в Германии, показали, что 48 000 МВт ветровой энергии позволят снизить традиционную мощность всего на 2 000 МВт, что составляет 4% кредита (как описано в «Отчет о ветре за 2005 год», Eon Netz). Аналогичным образом Irish Grid подсчитала, что 3500 МВт ветровой энергии могут заменить 496 МВт обычной энергии, что составляет 14% кредита, и что по мере добавления новых ветряных турбин их кредит мощности приближается к нулю.В марте 2005 года Управление энергетических исследований и разработок штата Нью-Йорк обнаружило, что ветроэнергетика на суше будет иметь 10% -ный кредит мощности, исходя из теоретического коэффициента мощности 30%. (См. Некоторые из этих и других документов здесь, в Национальной службе ветра.)

Сколько резервной мощности требуется для ветровой энергии?

По словам Эона Нетца, одного из четырех управляющих сетью в Германии, с установленной на его территории ветроэнергетической мощностью 7 050 МВт в конце 2004 г., объем необходимого резервного копирования составил более 80%, что является максимальной наблюдаемой мощностью. от всех их ветроэнергетических установок вместе.То есть на каждые 10 МВт ветровой энергии, добавленной к системе, в этом случае также должно быть выделено не менее 8 МВт резервной мощности.

Другими словами, ветру требуется 100% резервирование максимальной мощности.

Разве единица электроэнергии, произведенной ветряными турбинами, не сокращает единицу электроэнергии из другого источника?

Поскольку сеть должна постоянно уравновешивать спрос и предложение, да, она должна сокращать предложение откуда-то еще, когда усиливается ветер, достаточный для начала выработки электроэнергии.

Если в системе есть гидроэлектроэнергия, это, скорее всего, источник, который будет сокращен, потому что он может быть включен и выключен наиболее легко.Некоторые газовые установки могут также быстро включаться и выключаться (хотя и за счет повышения эффективности, т. Е. Сжигания большего количества топлива). В противном случае мощность установок сжигания топлива снижается или переводится из режима генерации в резерв. В любом случае он по-прежнему сжигает топливо.

Могут ли ветряные турбины помочь избежать отключений электроэнергии?

Нет. Сами ветровые турбины для работы нуждаются в электричестве. Их тоже вырубает затемнение. Если они обеспечивали электроэнергию в то время, эта потеря усугубляет эффект затемнения.

В чем разница между большими и маленькими турбинами?

Малые турбины предназначены для непосредственного питания дома или другого здания. Их регулируемая мощность уравновешивается аккумуляторной батареей и дополняется сетью или резервным генератором на месте.

Большие турбины предназначены для питания самой сети. Переменная мощность больших ветряных турбин усложняет балансирование спроса и предложения, поскольку в сети нет крупномасштабного хранилища.

Страница не найдена | MIT

Перейти к содержанию ↓

• Образование
• Исследование
• Инновации
• Прием + помощь
• Студенческая жизнь
• Новости
• Выпускников
• О MIT
• Подробнее ↓
  • Прием + помощь
  • Студенческая жизнь
  • Новости
  • Выпускников
  • О MIT

Меню ↓ Поиск Меню Ой, похоже, мы не смогли найти то, что вы искали!
Попробуйте поискать что-нибудь еще! Что вы ищете? Увидеть больше результатов

Предложения или отзывы?

ELG4126 Ветрогенераторы для ветряных электростанций

1 ELG4126 Ветряные турбогенераторы для ветряных электростанций. Применение WTG на современных ветровых электростанциях (ВЭС) требует понимания ряда различных аспектов, связанных с конструкцией и возможностями задействованных машин.На основе IEEE PES Рабочая группа по проектированию коллекторных систем ветряных электростанций

2 Введение Принцип работы ветряной турбины основан на двух хорошо известных процессах: преобразовании кинетической энергии движущегося воздуха в механическую энергию с использованием аэродинамических лопастей ротора и различных методологий для получения механической энергии. контроль. Электромеханическое преобразование энергии через генератор, которое передается в сеть. Обычно ветряные турбины классифицируются по их механическому управлению мощностью, а затем по их регулированию скорости.Все лопатки турбины преобразуют движение воздуха через воздушную фольгу в крутящий момент, а затем регулируют этот крутящий момент, пытаясь захватить как можно больше энергии. Другие ветряные турбины могут быть классифицированы как с регулируемым срывом или регулируемым шагом.

3 Регулировка Регулировка срыва достигается за счет такой формы лопастей ветряной турбины, что аэродинамический профиль создает меньшую аэродинамическую силу при высокой скорости ветра, что в конечном итоге приводит к срыву, что снижает крутящий момент турбины; это простой, недорогой и надежный метод.Регулировка шага, с другой стороны, достигается за счет использования качающих устройств в ступице турбины, которые вращают лопасти вокруг своих осей. По мере увеличения скорости ветра лопасти быстро наклоняются до оптимального угла для управления крутящим моментом с целью захвата максимальной энергии или самозащиты по мере необходимости.

4 типа ветряных турбин Тип 1 (WT1G1): индукционный генератор с короткозамкнутым ротором с регулируемой частотой вращения (SCIG), подключенный непосредственно к повышающему трансформатору.Скорость турбины фиксирована (или почти фиксирована) относительно частоты электрической сети. Он генерирует активную мощность (P), когда вал турбины вращается быстрее, чем частота электрической сети, создавая отрицательное скольжение (положительное скольжение и мощность — это моторное соглашение). Для данной скорости ветра рабочая скорость турбины в установившихся условиях почти линейно зависит от крутящего момента. При резких изменениях скорости ветра механическая инерция трансмиссии ограничивает скорость изменения электрической мощности.

5

6 Ограниченная регулируемая скорость (Тип 2) Индукционные генераторы с обмоткой ротора подключаются непосредственно к повышающему трансформатору WTG аналогично Типу 1 в отношении схемы статора машины, но также включают в себя переменный резистор в цепи статора. контур ротора. Это может быть выполнено с помощью набора резисторов и силовой электроники, внешних по отношению к ротору, при этом токи протекают между резисторами и ротором через контактные кольца.В качестве альтернативы, резисторы и электроника могут быть установлены на роторе, исключая контактные кольца, это конструкция Weier. Переменные резисторы мягко подключаются к цепи ротора и могут довольно быстро регулировать токи ротора, чтобы поддерживать постоянную мощность даже во время порывов ветра, и могут влиять на динамический отклик машины во время нарушений в сети.

7

8 Регулируемая скорость с частичным преобразованием силовой электроники (Тип 3) Турбина Типа 3, широко известная как индукционный генератор с двойным питанием (DFIG) или асинхронный генератор с двойным питанием (DFAG), выводит конструкцию типа 2 на новый уровень путем добавления в цепь ротора переменного возбуждения переменной частоты (вместо простого сопротивления).Дополнительное возбуждение ротора осуществляется через контактные кольца с помощью регулируемого по току преобразователя источника напряжения, который может почти мгновенно регулировать величину и фазу токов ротора. Этот преобразователь на стороне ротора напрямую соединен с преобразователем на стороне сети, который обменивается энергией напрямую с сетью.

9 Регулируемая частота вращения с полным преобразованием силовой электроники (Тип 4) Турбина Типа 4 предлагает большую гибкость в конструкции и эксплуатации, поскольку выходной сигнал вращающейся машины передается в сеть через полноразмерную заднюю частоту конвертер.Турбине позволяют вращаться с оптимальной аэродинамической скоростью, что приводит к резкому выходу переменного тока из машины. Кроме того, коробка передач может быть исключена, так что машина вращается с низкой частотой вращения турбины и генерирует электрическую частоту значительно ниже частоты сети. Вращающиеся машины этого типа были сконструированы как синхронные машины с фазным ротором, аналогичные обычным генераторам на гидроэлектростанциях с контролем тока возбуждения и высоким числом полюсов, как синхронные машины с постоянными магнитами или индукционные машины с короткозамкнутым ротором.

10 Тип 5 Турбины типа 5 состоят из типовой трансмиссии WTG с регулируемой скоростью, соединенной с преобразователем крутящего момента / скорости, соединенной с синхронным генератором. Преобразователь крутящего момента / скорости изменяет переменную скорость вала ротора на постоянную скорость выходного вала. Синхронный генератор с тесной связью, работающий с фиксированной скоростью (соответствующей частоте сети), может быть затем напрямую подключен к сети через синхронизирующий автоматический выключатель.Синхронный генератор может быть разработан соответствующим образом для любой желаемой скорости (обычно 6 или 4 полюса) и напряжения (обычно среднего напряжения для более высоких мощностей). Этот подход требует управления скоростью и крутящим моментом преобразователя крутящего момента / скорости вместе с типичным регулятором напряжения (АРН), системой синхронизации и системой защиты генератора, присущей синхронному генератору, подключенному к сети.

11 Небольшая мощность, вводимая в цепь ротора, может повлиять на большой контроль мощности в цепи статора.Это главное преимущество DFIG: большой контроль над выходом возможен благодаря наличию набора преобразователей, которые обычно составляют только 30% номинальной мощности машины. В дополнение к реальной мощности, которая доставляется в сеть из схемы статора генератора, мощность передается в сеть через инвертор, подключенный к сети, когда генератор движется со скоростью, превышающей синхронную. Когда генератор движется медленнее, чем синхронная скорость, реальная мощность течет из сети через оба преобразователя и от ротора к статору.Эти два режима, которые стали возможными благодаря четырехквадрантной природе двух преобразователей, позволяют значительно более широкий диапазон скоростей, как выше, так и ниже синхронной скорости до 50%, хотя более узкие диапазоны более распространены.

12 Возможности управления напряжением Возможности управления напряжением WTG зависят от типа ветряной турбины. WTG типов 1 и 2 обычно не могут управлять напряжением. Вместо этого в этих WTG обычно используются конденсаторы коррекции коэффициента мощности (PFCC), чтобы поддерживать коэффициент мощности или выходную реактивную мощность на клеммах низкого напряжения машины на заданном уровне.Типы 3–5 WTG могут управлять напряжением. Эти WTG могут изменять реактивную мощность при заданной активной мощности и напряжении на клеммах, что позволяет управлять напряжением. Возможности управления напряжением отдельных WTG обычно используются для управления напряжением на коллекторной шине или на стороне высокого напряжения основного силового трансформатора. Обычно централизованный контроллер ветряной электростанции будет управлять напряжением через связь с отдельными WTG.

13 Возможности реактивной мощности Возможности реактивной мощности современных WTG имеют большое значение, поскольку большинство сетевых правил требует, чтобы WPP имел возможность реактивной мощности в точке соединения в указанном диапазоне коэффициента мощности, например 0.От 95 опережающих (индуктивных) до 0,95 запаздывающих (емкостных). В WTG типа 1 и типа 2 обычно используются PFCC для поддержания коэффициента мощности или реактивной мощности машины на заданном уровне. Размер PFCC может быть таким, чтобы поддерживать слегка опережающий (индуктивный) коэффициент мощности около 0,98 при номинальной выходной мощности. Это часто называют компенсацией холостого хода. При компенсации полной нагрузки PFCC рассчитываются таким образом, чтобы поддерживать единичный коэффициент мощности или, в некоторых случаях, слегка запаздывающий (емкостной) коэффициент мощности при номинальной выходной мощности машины.PFCC обычно состоит из нескольких ступеней конденсаторов, переключаемых с помощью низковольтного контактора переменного тока.

14 Тип 3 (DFIG) WTG обычно имеют реактивную мощность, соответствующую коэффициенту мощности от 0,95 (емкостный) до 0,90 (индуктивный) на клеммах машин. WTG типа 4 могут изменять ток преобразователя на стороне сети, что позволяет контролировать эффективный коэффициент мощности машин в широком диапазоне. Обычно предоставляются кривые ограничения реактивной мощности для различных уровней напряжения на клеммах.Синхронный генератор в WTG типа 5 обладает характеристиками динамической реактивной мощности, аналогичными характеристикам машин типов 3 и 4.

15 Поведение при коротком замыкании в сети Реакция WTG на короткое замыкание в сети во многом зависит от типа WTG. Хотя реакция WTG типа 1 и типа 2 в основном аналогична реакции больших индукционных машин, используемых в промышленных приложениях, реакция WTG типов 3, 4 и 5 определяется элементами управления WTG.В расчетах короткого замыкания WTG типа 1 может быть представлен как источник напряжения, включенный последовательно с субпереходной индуктивностью на прямой оси. WTG типа 2, использующие ограниченное управление скоростью через контролируемое сопротивление внешнего ротора, в основном являются индукционными генераторами. Если во время неисправности управление внешним сопротивлением должно было привести к короткому замыканию ротора генератора, поведение при коротком замыкании было бы таким же, как у типа 1.

16 Для WTG типа 3 (DFIG), если во время неисправности, контроллер мощности ротора остается активным, токи статора машины будут ограничены между 1.От 1 до 2,5 о.е. номинального тока машины. В турбинах, использующих преобразователи мощности с полной номинальной мощностью в качестве интерфейса к сети (Тип 4), токи во время сетевых неисправностей будут ограничены до значения, немного превышающего номинальный. На это ограничение влияет управление преобразователем мощности, и оно обычно необходимо для защиты силовых полупроводниковых переключателей.