Funktions- och konstruktionsegenskaper hos moderna typer av vindkraftsparker

Artikeln diskuterar principen för drift och designprestanda hos moderna vindkraftverk för industrin och den privata sektorn.

Sedan urminnes tider har mänskligheten försökt tämja vinden och ställt den till sin tjänst. Först fanns det segelfartyg som använder vindenergi för sin rörelse, sedan började väderkvarnar användas i det dagliga livet, men nu är det dags att använda vindenergi i vindkraftverk för att generera el som tjänar människor.

Utomlands produceras en ganska stor del av elen av vindkraftverk (HPP), vilket ärligt talat inte kan sägas om Ryssland och länderna i det postsovjetiska rymden. Här är det uppenbart – vi är bland eftersläpningarna.

Användningen av vindkraftsparker i de utvecklade länderna i världen gör det möjligt att lösa inte bara problemen med autonom kraftförsörjning av villor, lanthus, dacha-samhällen, utan också miljöproblem, eftersom det inte finns någon miljöförorening under produktionen av el från moderna vindkraftsparker överhuvudtaget.

Låt oss titta på driftprincipen och mer detaljerat huvudtyperna av moderna vindkraftverk.

Principen för drift av vindkraftverk

Vilken handlingsprincip som helst vindkraftverk (HPP) består i att omvandla den kinetiska energin hos luftflödet som rör sig genom bladens eller turbinernas plan till elektrisk energi - genom användning av elektriska generatorer. Den vanligaste typen av moderna vindkraftverk är vindkraftverk med blad, som kombinerar vindkraftverk med blad med en horisontell rotationsaxel och roterande generatorer med en karusell, där - rotationsaxeln är placerad vertikalt. Nedan ska vi titta närmare på dessa typer av vindkraftverk.

Design av huvudtyperna av vindturbiner

Varje vindgenerator består strukturellt av en bas, annars kallad mast, en roterande anordning med roterande blad eller ett vindturbin, generatorgenererad el och ett batteri. Dessutom krävs en styr- och omvandlingsenhet i varje vindkraftpark.

När det gäller antalet blad kan hydroelektriska turbiner vara två, tre och flerbladiga. Trebladiga turbiner är de vanligaste.För att förhindra för tidigt haveri av vindturbiner är vindkraftverk utrustade med ett system för aeromekanisk stabilisering av rotationshastigheten för deras blad.

En elektrisk generator som genererar elektricitet i ett vindkraftverk är direkt ansluten till dess turbin, när rotationsaxeln för vindturbinen och generatorn är densamma, eller genom en mekanisk transmission som överför turbinbladens rotationsrörelser till generator. Moderna vindkraftsparker använder huvudsakligen synkrona flerpoliga borstlösa generatorer med permanentmagneter, som är strukturellt gjorda i ett helt slutet hus och av standardelement.

Beroende på riktningen och "trycket" av luftflödet på turbinens blad kan det omorienteras av installationens rotationsmekanism i den riktning som är optimal för dess effektiva drift.

Funktionellt är kraftstyrnings- och omvandlingsenheten utformad för att lagra den elektriska energin som genereras av vindkraftsparken i dess ackumulatorbatterier med efterföljande omvandling från 12V DC-spänning till 220V AC-spänning — med hjälp av en "växelriktare".

Styrenheten gör det också möjligt att övervaka och styra batteriladdningsprocessen, elgeneratorns effekt etc.

De olika alternativen för efterbehandling av moderna vindkraftsparker, både för industriell användning och för de som används i den privata sektorn, låter dig välja var och en, det mest optimala alternativet för varje användare.

För närvarande är de mest utbredda i världen vindgeneratorer av bladtyp, vars rotationsaxel för bladen är parallella eller horisontella mot luftflödets riktning. I grund och botten kommer vi att prata om dessa vindkraftverk senare.

Ett vindkraftsblad med horisontell rotationsaxel

Effektiviteten för att använda vindenergi för denna typ av vindkraftverk når 48 %, vilket är mycket högre än för karusellgeneratorer. Denna typ av vindgeneratorer kan vara med två och tre blad.

Här uppnås den mest effektiva driften av anordningen när vinden riktas vinkelrätt mot generatorbladens rotationsplan. Därför, även strukturellt, har denna typ av «vindkraftverk» en anordning som tillåter automatisk rotation av generatorn vinkelrätt mot vindens riktning. Energiproduktionen för denna typ av vindkraftspark beror direkt på vindens hastighet (dess tryck), såväl som på diametern och arean av bladen på själva vindturbinen.

Karusell eller roterande vindkraftsparker

Denna typ av vindturbin har en vertikal rotationsaxel, med ett hjul monterat på det och fixerat på det, som tar emot ytor för vinden. En betydande fördel med denna typ av vindkraftsparker är att de kan arbeta utan att ändra sin position – i vilken riktning som helst av luftflödet. Denna typ av vindturbiner är långsamma och tysta, och låghastighets flerpoliga elgeneratorer används som generatorer för att generera kraft.

Modern vindkraftpark med horisontell och vertikal rotationsaxel

Andra typer av moderna vindkraftsparker

Dessutom, alldeles nyligen, har de senaste vindkraftverksutvecklingarna dykt upp med fundamentalt nya konstruktioner, som strukturellt består av en trelagerbas placerad på en kraftfull grund. En ringformad generator är monterad på basen, med ett inbyggt lager och en central rotor. Ringen på en sådan generator kan vara över 100 meter i diameter. Sådana vindkraftsparker används för industriell energiproduktion.

Det finns också vindkraftsparker i drift, bestående av flera dussin små vindkraftverk - moduler, strukturellt förenade i ett enda felsökningssystem för att generera el.

På senare tid har amerikanska specialister utvecklat och satt i industriell produktion ett litet vindkraftverk «Windgate» avsett för den privata sektorn. Turbinhjulet når 1,8 meter i diameter och roterar på en horisontell axel. Ändarna på bladen på en sådan turbininstallation har permanenta magneter, som ett resultat av vilka vi faktiskt har en stor rötor - roterande i ett integrerat hölje av installationens stator. Sådana Windgate-vindgeneratorer kan till och med installeras på taket av ett privat hus eller stuga och är mycket effektiva, och deras pris är cirka 4,5-5 tusen dollar.

Slutsats

Det bör noteras att byggandet av vindkraftverk ständigt förbättras och följaktligen förbättras deras tekniska parametrar, aerodynamiken, och viktigast av allt, priset på dessa ekologiskt rena energiblock i framtiden blir mindre och mindre "bitande" för en enkel konsument.