A modern típusú szélerőművek működési és felépítési jellemzői

A cikk a modern szélturbinák működési elvét és tervezési teljesítményjellemzőit tárgyalja az iparban és a magánszektorban.

Az emberiség ősidők óta próbálja megszelídíteni a szelet, szolgálatába állítva azt. Eleinte voltak vitorlás hajók, amelyek mozgásukhoz szélenergiát használnak, majd a szélmalmokat kezdték el használni a mindennapi életben, de mostanra eljött az ideje, hogy a szélenergiát szélgenerátorokban használják elektromos áram előállítására, amely az embereket szolgálja.

Külföldön a villamos energia meglehetősen nagy részét szélerőművek (HPP) állítják elő, ami őszintén szólva nem mondható el Oroszországról és a posztszovjet tér országairól. Itt nyilvánvaló – a lemaradók közé tartozunk.

A szélerőművek használata a világ fejlett országaiban nemcsak a villák, vidéki házak, dacha közösségek autonóm áramellátásának problémáit, hanem a környezeti problémák megoldását is lehetővé teszi, mivel az áramtermelés során nincs környezetszennyezés. egyáltalán a modern szélturbina parkokból.

Nézzük meg a működési elvet és részletesebben a modern szélerőművek fő típusait.

A szélgenerátorok működési elve

Bármilyen cselekvési elv szélerőmű (HP) a lapátok vagy turbinák síkján áthaladó légáram mozgási energiájának elektromos energiává alakításából áll – elektromos generátorok segítségével. A modern szélerőművek legelterjedtebb típusa a lapátos szélerőművek, amelyek vízszintes forgástengellyel rendelkező lapátos szélgenerátorokat és körhintas forgógenerátorokat kombinálnak, amelyekben - a forgástengely függőlegesen helyezkedik el. Az alábbiakban közelebbről megvizsgáljuk az ilyen típusú szélgenerátorokat.

A szélturbinák fő típusainak tervezése

Mindegyik szélgenerátor szerkezetileg egy alapból, más néven árbocból, egy forgó lapátokkal vagy egy szélturbinából, generátor által termelt áramból és egy akkumulátorból áll. Ezenkívül minden szélerőműben szükség van egy vezérlő- és átalakító egységre.

Ami a lapátok számát illeti, a vízturbinák lehetnek két-, három- és többlapátosak. A háromlapátos turbinák a leggyakoribbak.A szélturbinák idő előtti meghibásodásának megelőzése érdekében a szélerőműveket olyan rendszerrel látják el, amely a lapátjaik forgási sebességét aeromechanikusan stabilizálja.

A szélerőműben villamos energiát előállító villamos generátor közvetlenül kapcsolódik a turbinájához, ha a szélturbina és a generátor forgástengelye megegyezik, vagy olyan mechanikus erőátvitellel, amely a turbina lapátjainak forgási mozgását átviszi a szélerőműhöz. generátor. A modern szélerőművek elsősorban szinkron többpólusú, állandó mágneses kefe nélküli generátorokat használnak, amelyek szerkezetileg teljesen zárt házban és szabványos elemekből készülnek.

A turbina lapátjain a légáramlás irányától és „nyomásától” függően a berendezés forgási mechanizmusával átállítható a hatékony működéséhez optimális irányba.

Funkcionálisan a teljesítményszabályozó és átalakító egységet úgy tervezték, hogy a szélerőmű által termelt elektromos energiát a tároló akkumulátoraiban tárolja, majd 12 V egyenfeszültségről 220 V váltakozó feszültségre konvertálja – egy "inverter" segítségével.

A vezérlőegység lehetővé teszi az akkumulátor töltési folyamatának, az elektromos generátor teljesítményének stb. figyelését és vezérlését is.

A modern szélerőművek befejezésének különféle lehetőségei, mind az ipari, mind a magánszektorban használtak számára lehetővé teszik, hogy mindegyik felhasználó számára a legoptimálisabb lehetőséget válassza ki.

Jelenleg a világon a legelterjedtebbek a lapát típusú szélgenerátorok, amelyek lapátjainak forgástengelye párhuzamos vagy vízszintes a légáramlás irányával. Alapvetően ezekről a szélturbinákról később lesz szó.

Vízszintes forgástengellyel rendelkező szélerőmű-lapát

Az ilyen típusú szélturbinák szélenergia felhasználásának hatékonysága eléri a 48%-ot, ami jóval magasabb, mint a körhintagenerátoroké. Az ilyen típusú szélgenerátorok két- és háromlapátosak lehetnek.

Itt akkor érhető el a készülék leghatékonyabb működése, ha a szél a generátorlapátok forgási síkjára merőlegesen irányul. Ezért, még szerkezetileg is, az ilyen típusú «szélturbina» ​​olyan eszközzel rendelkezik, amely lehetővé teszi a generátor automatikus forgását a szél irányára merőlegesen. Az ilyen típusú szélerőművek energiatermelése közvetlenül függ a szél sebességétől (nyomásától), valamint magának a szélturbina lapátjainak átmérőjétől és területétől.

Körhinta vagy forgó szélerőművek

Az ilyen típusú szélturbinák függőleges forgástengelyűek, és egy kerék van rászerelve és ráerősítve, amely felületeket fogad a szél számára. Az ilyen típusú szélerőművek jelentős előnye, hogy pozíciójuk megváltoztatása nélkül - a légáramlás bármely irányában - működhetnek. Az ilyen típusú szélturbinák lassan mozognak és csendesek, és alacsony fordulatszámú, többpólusú elektromos generátorokat használnak generátorként az energia előállítására.

Modern szélerőmű vízszintes és függőleges forgástengellyel

Más típusú modern szélerőművek

Emellett a közelmúltban jelentek meg a legújabb szélturbinák, alapvetően új kialakításokkal, amelyek szerkezetileg egy erős alapon elhelyezett háromcsapágyas alapból állnak. Az alapra gyűrű alakú generátor van felszerelve, beépített csapággyal és központi rotorral. Egy ilyen generátor gyűrűje 100 méternél is nagyobb lehet. Az ilyen szélerőműveket ipari energiatermelésre használják.

Működnek szélparkok is, amelyek több tucat kis szélturbinából - modulokból állnak, amelyek szerkezetileg egyetlen hibakereső rendszerben vannak egyesítve az elektromos áram előállítására.

A közelmúltban amerikai szakemberek kifejlesztettek és ipari termelésbe helyeztek egy kis turbinás szélerőművet, a "Windgate"-t, amelyet a magánszektor számára szántak. A turbinakerék átmérője eléri az 1,8 métert, és vízszintes tengelyen forog. Egy ilyen turbinaberendezés lapátjainak végei állandó mágnesekkel vannak ellátva, aminek eredményeként tulajdonképpen egy nagy forgórészünk van - a berendezés állórészének integrált burkolatában forog. Az ilyen Windgate szélgenerátorok akár egy magánház vagy nyaraló tetejére is felszerelhetők, és nagyon hatékonyak, és ára körülbelül 4,5-5 ezer dollár.

Következtetés

Megjegyzendő, hogy a szélerőművek építését folyamatosan fejlesztik, és ennek megfelelően technológiai paramétereik, aerodinamikájuk is javul, és ami a legfontosabb, a jövő ezen ökológiailag tiszta energiablokkjainak ára egyre kevésbé "harapós" egyszerű fogyasztó számára.