Многолопастные и малолопастные ветрогенераторы для дома

Ветрогенераторы делятся на два основных типа, с горизонтальным и вертикальным расположением турбины.

Горизонтальные ветрогенераторы

Это установки с горизонтальным расположением ротора. Ось турбины таких устройств расположена параллельно поверхности земли.

Простейший горизонтальный ветряк состоит из таких элементов:

  • Мачта, на которой размещены основные энергогенерирующие узлы;
  • Ротор, представляющий собой пропеллер, на котором расположены лопасти для ветрогенератора;
  • Генератор электрического тока;
  • Вал, осуществляющий передачу крутящего момента с ротора на генератор;
  • Система экстренного торможения;
  • Гондола – конструкция, в которой расположены описанные выше основные генерирующие элементы установки и ротор;
  • Система ориентации, предназначенная для поворота оси ротора в направлении ветра. Так называемый флюгер.

Конструкция установки может меняться в зависимости от количества и типа лопастей ротора и от типа используемого генератора. Дело в том, что скорость вращения турбины снижается при увеличении количества лопастей. В основном используются такие устройства – малолопастные и многолопастные.

Малолопастные горизонтальные ветряки

К малолопастным ветрякам принадлежат роторы:

  • Однолопастные;
  • Двухлопастные;
  • Трехлопастные;

Турбины с одной лопастью являются наиболее скоростными и, соответственно, наиболее эффективными. Конструктивно представляет ротор с одной лопастью, сбалансированной противовесом. Имеет неприятную особенность – повышенный износ подшипников из-за неравномерной нагрузки на вал ротора.

Двухлопастные турбины отлично сбалансированы, обладают повышенным ресурсом механических узлов и высокой скоростью вращения ротора. Дополнительным плюсом является легкость поднятия мачты с ротором при монтаже установки на местности. Двухлопастный ротор компактен и может транспортироваться без риска его повредить.

Трехлопастные ветровые станции на сегодняшний день наиболее распространенный тип ветроустановки для производства электрического тока в промышленных масштабах. Это объясняется сбалансированностью качеств. Приемлемый вес лопастей, отличная сбалансированность, довольно высокая скорость вращения, большой момент вращения на валу позволяет сэкономить при создании конструкции дна дорогостоящих электрических генераторах. Кроме того, они обладают более низкой, чем у одно- и двухлопастных, минимальной скоростью ветра, и приемлемой материалоемкостью. Эти же качества положительно влияют при выборе установки для частного домовладения, так как позволяют экономить средства при покупке и экономить в процессе эксплуатации.

Многолопастные горизонтальные ветряки

Многолопастные турбины, это устройства с четырьмя и более лопастями ротора. Самый известный пример четырехлопастного ротора – ветряная мельница. В настоящее время многолопастные устройства в промышленности применяют мало. В основном их используют для обеспечения энергией частных домовладений и небольших предприятий. Это объясняется более низкой скоростью вращения и соответственно, меньшим уровнем вибрации, что приводит к снижению эксплуатационных расходов. Меньший шум позволяет размещать установки в жилых районах. Кроме того, у многолопастных турбин меньшая минимальная скорость ветра и меньшая рабочая скорость, что особенно важно для средних широт – районов с низкой среднегодовой скоростью ветра.

Для увеличения эффективности горизонтальные ветроустановки ставятся на открытых пространствах. Это позволяет уменьшить влияние препятствий на прохождение потока воздуха через ротор. Поднятие ротора на возможно большую высоту приводит к стабилизации скорости вращения и уменьшает рысканье в поисках ветра. Идеальным вариантом для горизонтальных ветроустановок является помещение турбины в постоянный воздушный поток, то есть чем выше поднимете ротор, тем больше энергии получите.

Вертикальные ветровые станции

Это установки, ротор которых размещается перпендикулярно поверхности

земли. Их конструкции более разнообразны, чем горизонтальных. Различаются по виду ротора:

  • Савониус – турбина с несколькими вращающимися вокруг оси

полуцилиндрами или полусферами;

  • Дарье – 2 или3 лопасти в виде тонкой полосы, чаще всего изогнутой;
  • ортогональный – турбина с вертикальными лопастями;
  • геликоидный – ортогональный с закрученными вокруг оси лопастями;
  • многолопастный – турбина с расположенным по окружности рядом направляющих, которые подают поток воздуха на лопасти.

Как и горизонтальные ветрогенераторы, бывают мало- и многолопастные установки.

Лопасти для ветряка

Устройство с ротором Савониуса редко имеет больше 4 лопастей, обычно их бывает две. Поэтому этот вид устройств можно отнести к числу малолопастных. Сейчас редко используются на практике из-за невысокой эффективности, материалоемкости и тихоходности.

Ветровые станции с ротором Дарье чаще представляют собой 2 плоские изогнутые лопасти, соединенные друг с другом концами, похожие на плоский обруч, нанизанный на вертикальную ось. Имеют довольно высокую эффективность использования ветра, но нуждаются в принудительном старте. Достаточно скоростные. Применяются в небольших количествах, как в промышленности, так и для частных домов. В промышленности используются ветрогенераторы больших размеров.

Ортогональные установки самые распространенные и выпускаются многими предприятиями. Есть изделия с двумя, тремя и более лопастями для ветряка. Установки начального уровня чаще бывают малолопастными, а мощные обычно 4 и более лопастей. Как и у Дарье неприятным моментом есть производимая повышенная вибрация, связанная с переменной нагрузкой на крылья. Чем больше лопастей, тем меньше скорость и вибрация и больше вращающий момент.

Геликоидный ротор начинает все больше применяться при производстве небольших установок. Это связано с усовершенствованием технологии изготовления лопастей сложной формы. Он имеет заметно меньший уровень вибрации, чем ортогональные.

Многолопастный ротор с системой направляющих, один из самых тяжелых и тихоходных. Для его изготовления требуется много материала, изготовление сложное и нормально сбалансировать его не всегда получалось. Но с появлением новых материалов и технологий изготовления они становятся более распространенными. Достоинством является небольшой уровень шума и вибрации современных изделий, что дает возможность размещать установки даже на крышах домов.

Сравнение малолопастных и многолопастных ветрогенераторов

Мощность,

Вт

Название

Скорость вращения ротора,

об/м

Количество лопастей

Стартовая скорость ветра,

м/с

Рабочий диапазон,

м/с

Максимальная скорость,

м/с

Номинальная скорость ветра,

м/с

Диаметр ротора,

м

Вес,

кг

300

“Дельфин Z-300A”

1850

3

2,5

3,5-18

<45

12,5

1,25

5.85

300

“Hyacinth P-300W”

 900

6

2 м/с

3-15

<40

12,5

1,14

5.1

500

“City Swallow

Z-500W”

740

5

2,5 м/с

3-15

<45

12

1,45

19

 

Сравним параметры двух ветровых генераторов одинаковой мощности мощностью 300Вт. Генератор ”Дельфин” – трехлопастный. Скорость вращения 1850 м/с, стартовая скорость 2,5 м/с. У генератора “Hyacinth” 6 лопастей, скорость вращения в 2 раза меньше, стартовая скорость также меньше.

Добавить комментарий

Filtered HTML

  • Адреса веб-страниц и email-адреса преобразовываются в ссылки автоматически.
  • Допустимые HTML-теги: <a href hreflang> <em> <strong> <cite> <blockquote cite> <code> <ul type> <ol start type> <li> <dl> <dt> <dd>
  • Строки и абзацы переносятся автоматически.