Принцип работы ветрогенератора
Ветроэнергетическая установка – это комплекс взаимосвязанного оборудования и сооружений, предназначенный для преобразования энергии ветра в другие виды энергии (электрическую, механическую, тепловую и др.).
Рис. 2.1. Составляющие ветрогенератора.
- Составляющие ветрогенератора:
- Лопасти турбины
- Ротор
- Направление вращения лопастей
- Демпфер
- Ведущая ось
- Механизм вращения лопастей
- Электрогенератор
- Контроллер вращения
- Анемоскоп и датчик ветра
- Хвостовик анемоскопа
- Гондола
- Ось электрогенератора
- Механизм вращения турбины
- Двигатель вращения
- Мачта
Ветрогенератор является устройством, преобразующим кинетическую энергию ветра в механическую энергию рабочего движения генератора. На рисунке 2.1 лопастная система 1 воспринимает аэродинамические нагрузки и приводит во вращение ведущую ось 5, на которой установлена зубчатая передача, являющаяся повышающим редуктором (мультипликатором). Также могут использоваться гидравлические, пневматические и аэродинамические передачи. На практике наиболее часто применяется механическая передача, обладающая простотой конструкцией, надёжностью, эффективностью и невысокой стоимостью. Частота вращения ведущей оси составляет от 15 до 100 об/мин. Мультипликатор предназначен для повышения частоты вращения оси генератора 12, что позволяет вырабатывать большее количество энергии. Ось генератора 12 вращает ротор генератора тока 7 (обычно трехфазного), вырабатывающаяся электроэнергия передается в контроллер заряда. Анемоскоп и датчик ветра 9 определяют направление вектора скорости потока ветра. Получая информацию от анемоскопа 9, датчик вращения 8 посылает сигнал на двигатель вращения 14. На конце вала ротора установлен вал-шестерня, находящийся в зацеплении с механизмом вращения турбины 13. Таким образом, гондола 11 поворачивается на необходимый угол, так чтобы вектор скорости ветра совпадал с осью вращения ветроколеса. Датчик ветра 9, являющийся частью системы ориентации ветроустановки, позволяет повысить коэффициент использования энергии ветра (КИЭВ).
Рис. 2.2
На рисунке 2.2 изображена схема цепи «ветрогенератор – потребитель». Контроллер заряда 2 преобразовывает переменный ток, поступающий от генератора, в постоянный для заряда аккумуляторных батарей 3 (основной величиной, характеризующей батарею, является ее емкость, т. е. количество ампер-часов электроэнергии, которое батарея может отдать потребителю при нормальном разрядном токе). Аккумуляторные батареи запасают электроэнергию для использования в безветренные часы, выравнивают и стабилизируют выходящее напряжение из генератора. Потребитель получает стабильное напряжение без перебоев, даже при порывистом ветре. Питание объектов происходит от батарей через инвертор 4. Инвертор преобразовывает постоянный ток, который накапливается в аккумуляторных батареях, в переменный, потребляемый большинством электроприборов. Далее распределительная система 5 поставляет электрическую энергию до конкретного потребителя 7.