24. Типы ветроколёс с горизонтальной осью и их особенности.

1 пропеллерное 2 пропеллерное с вихрепреоброзователем

3 многолопасное

4 парусное

Рассмотрим горизонталь­но-осевые ветроколеса пропеллерного типа. Основной вращаю­щей силой у колес этого типа является подъемная сила. Отно­сительно ветра ветроколесо в рабочем положении может рас­полагаться перед опорной башней или за ней. При переднем расположении ветроколесо должно иметь аэродинамический стабилизатор или какое-либо другое устройство, удерживающее его в рабочем положении. При заднем расположении башня частично затеняет ветроколесо и турбулизирует набегающий на него поток.

Данный тип ветродвигателя обладает следующим рядом преимуществ: - возможность самостоятельного пуска без вспомогательного привода за счёт изменения угла установки лопастей; - сравнительно большое значение коэффициента использования энергии ветра; - сравнительно большое значение коэффициента быстроходности, а следовательно и большую частоту вращения, что позволяет уменьшить массогабаритные показатели электромеханического оборудования.

1.Изменяемый шаг лопаток турбины, который позволяет использовать энергию ветра по максимуму в зависимости от времени дня и сезона

2.Высокая мачта позволяет добираться до более сильных ветров. Нужно иметь в виду, что в некоторых районах сила ветра увеличивается на 20% и, соответственно, энергетическая выгода на 34% при повышении на каждые 10 метров.

3.Высокая эффективность благодаря тому, что ветроколесо всегда направляется перпендикулярно ветру, используя весь поток воздуха. В системах с вертикальной осью вращения и большинстве типов воздухоплавательных ветрогенераторов часть системы работает против набегающего потока воздуха, что, отчасти, ведет к снижению эффективности.

Недостатки: Основным недостатком является необходимость настройки на ветер!

1.Высокие мачты высотой до 90 метров и длинные лопасти, которые трудно транспортировать, расходы на которую могут достигать 20% сооружения конструкции и стоимости всего оборудования.

2.Для сооружения промышленных ветрогенераторов требуется специализированное оборудование и высококвалифицированные сотрудники

3.Массивность самой мачты, которой необходимо нести на себе все элементы

4.Возмущения в радиосигналах и связи из размеров

5.Необходимость установки системы направления оси на ветер

26. Принцип работы и особенности роторов Савониуса и Дарье.

Ротор Савониуса. Это колесо также вращается силой сопро­тивления. Его лопасти выполнены из тонких изогнутых листов прямоугольной формы, т. е. отличаются простотой и дешевизной. Из-за большого геометри­ческого заполнения это ветроколесо обладает большим крутящим моментом (рис. 2.9.). Вращающий момент возникает при обтекании ротора потоком воздуха за счет разного сопротивления выпуклой и вогнутой частей ротора. Колесо отличается простотой, но имеет очень низкий коэффициент использования энергии ветра – всего 0,1 – 0,15.

Ротор Дарье. Вращающий момент создается подъемной си­лой, возникающей на двух или трех тонких изогнутых несущих поверхностях, имеющих аэродинамический профиль. Подъемная сила максимальна в тот момент, когда лопасть с большой ско­ростью пересекает набегающий воздушный поток. Ротор Дарье используется в ветроэлектрогенераторах. Раскручиваться само­стоятельно ротор, как правило, не может, поэтому для его запуска обычно используется генератор, работающий в режиме двигателя.

Р отор Дарье имеет вертикальную ось вращения и состоит из двух – четырех изогнутых лопастей (рис. 2.10.). Лопасти образуют пространственную конструкцию, которая вращается под действием подъемных сил, возникающих на лопастях от ветрового потока. В роторе Дарье коэффициент использования энергии ветра достигает значений 0,30 – 0,35. В последнее время проводятся разработки роторного двигателя Дарье с прямыми лопастями (рис. 2.10. б, в). Главным преимуществом ветроустановок Дарье является то, что они не нуждаются в механизме ориентации на ветер. У них генератор и другие механизмы размещаются на незначительной высоте возле основания. Все это существенно упрощает конструкцию. Однако серьезным органическим недостатком этих ветродвигателей является значительное изменение условий обтекания крыла потоком за один оборот ротора, циклично повторяющееся при работе. Это может вызывать усталостные явления и приводить к разрушению элементов ротора и серьезным авариям, что должно учитываться при конструировании ротора (особенно при больших мощностях ВЭУ). Кроме того, для начала работы их требуется раскрутить.

Рис. 2.9. Ротор Савониуса а) – двухлопастный, б) - четырехлопастный

Рис. 2.10. Ветроэнергетические установки (Дарье) с вертикальным ротором

а – Ф-образный, б - D - образный, в – с прямыми лопастями.

1 – башня (вал), 2 – ротор, 3 – растяжки, 4 – опора, 5 – передача

вращающего момента