Ветроэлектрические установки

ООО «Регион-энерго» реализует и производит монтаж ветроэлектрических установок малой мощности, ветроэлектрических и ветросолнечных комплексов на базе этих ветроустановок.

На ветроустановках с вертикальной осью вращения используются генераторы, имеющие линейную зависимость мощности и тока заряда аккумуляторной батареи от сорости вращения, в отличие от генераторов, применяемых на классических винтовых установках. Поэтому при малых и средних ветрах (от 3 до 7 м/сек.) КПД роторных установок  значительно выше, чем винтовых.

Ветродвижитель (ротор) ветроустановок  изготавливается с двумя или тремя вертикальными крыльями на каждом ярусе, и различными экранами. Для ветроустановок мощностью 1,5 кВт и выше устанавливаемых в районах с умеренными ветрами 5–7 м/сек, целесообразно использовать ветроустановки с «трёхлепестковым» ротором. В этом случае меньше скорость вращения ротора, но больше тяга ветродвижителя и способность установки устойчиво работать при малых ветрах. Установки выпускаются с роторами в одноярусном и двухъярусном исполнении в зависимости от мощности устанавливаемого генератора.

Генератор устанавливается вертикально на столе-опоре под ротором. Вращение передается от ротора на генератор при помощи шкивов с ременной или цепной передачей. Имеется механизм регулировки натяжения ремня или цепи. Стол-опора закрыт съёмными щитами-экранами от воздействия внешней среды. При необходимости щиты легко снять для доступа к генератору и передаточному механизму. Токоведущий кабель от генератора спускается вниз внутри ствола мачты. Генератор однофазный, переменного тока с возбуждением от постоянных магнитов, расположенных на роторе. Практически не требует обслуживания в процессе всего времени эксплуатации. Расчётный срок эксплуатации 15 лет. Номинальная скорость вращения генератора — 200–350 об./мин. в зависимости от мощности генератора. Генератор имеет момент страгивания равный нулю, что позволяет начать выработку электроэнергии при скорости ветра 2,2 метра в секунду.

Ротор ветроустановки изготовлен из пластика. Вертикально расположенные лопасти крепятся к горизонтальным несущим плоскостям из алюминия. В центре ротора устанавливаются экраны, улучшающие аэродинамические характеристики ротора. Высота лопастей и экранов одного яруса составляет 2 метра, высота двухъярусного ротора — 4 метра, диаметр ротора 1,8–2,2 метра. Ротор устанавливается внутри удерживающей рамки, изготовленной из стального профиля. Для центровки ротора и удержания ветроустановки к рамке крепятся тросы-растяки, нижние концы которых закреплены у нижних опор основания мачты. Регулировка натяжения осуществляется талрепами в нижней части растяжек.

Опорно-монтажный стол роторной ветростановки позволяет установить её на крыше здания, любой другой мачте или столбе без комплектования штатной мачтой.

Роторные установки абсолютно бесшумны, имеют сравнительно малую скорость вращения ротора (до 200 об/мин), работают в широком диапазоне ветров (от 2 до 50 м/сек), не боятся штормовых ветров, не требуют ориентации на ветер, способны хорошо работать при низовом или сквозняковом ветре, поэтому не требуют высокого подъёма ротора над землёй.

Преимущества роторных ветроустановок

— не боятся резких кратковременных порывов ветра (шквалов);
— ротор не стоит на месте (в одной плоскости, как воздушный винт), а постоянно уходит от ветра, поэтому установки не боятся штормовых ветров и легко, без дополнительных мер безопасности, в том числе конструктивных, используются в более широком диапазоне ветров (от 2 до 50 м/сек). С повышением скорости ветра только увеличивается устойчивость (эффект волчка или гироскопа);
— эффективная работа при малых скоростях ветра (3–4 м/сек);
— модульность конструкции ротора позволяет наращивать необходимую мощность установки за счёт количества модулей;
— возможность монтажа установки на различных площадях (крыши зданий, платформы, вышки, мобильные сооружения (бытовки, вагончики и пр.);
— полная бесшумность при всех режимах работы;
— отсутствие необходимости флюгерной системы, ориентирующей винт на ветер, что позволяет установке работать при неустойчивых по направлению ветрах, при резкой смене направления ветра;
— сравнительно малая скорость вращения ротора (до 200 об/мин) увеличивает ресурс работы подшипников, интервал между смазкой движущихся поверхностей, общий ресурс работы;
— неподвижный, размещённый ниже ротора генератор доступен для осмотра и обслуживания практически всегда без остановки и демонтажа установки;
— возможность «подстройки» системы под конкретную местность с определённой средней скоростью ветра, поскольку передача вращения от ротора на генератор осуществляется через мультипликатор. Изменяя передаточные числа можно добиться наибольшей эффективности в конкретном месте эксплуатации установки;
— возможность использования приземного низового ветра, а также сквознякового — вдоль улиц, строений, учитывая рельеф местности.

Устройство роторной установки

Роторный движитель установки состоит из лопастей-крыльев, горизонтальных плоскостей-крыльев, крыльев-экранов, 3-х ступиц с опорными подшипниками, центральной оси ротора. Роторный движитель устанавливается внутри опорной рамки, которая крепится к двум горизонтальным пластинам и верхней площадке опорно-монтажного стола. Опорно-монтажный стол состоит из верхней и нижней площадок, соединенных опорными стойками, устанавливается на верхнюю секцию мачты и крепится болтами. На центральной оси ротора крепится шкив, передающий вращение от ротора на вал генератора при помощи клинового ремня или цепи. Опорная рамка центруется и удерживается при помощи тросов-растяжек верхняя часть которых закреплена в рым гайках на стойках рамки, а нижние концы крепятся на грунте к анкерным болтам. При установке ротора необходимо добиться максимально вертикального положения ротора, но не перетягивать растяжки во избежание деформации рамки и заклинивания подшипников.

Мачта ветроустановки состоит из секций в виде куба, изготавливаемых из профильных стальных труб. Сторона куба — 1 метр. Вес одной секции 25 кг. Секции собираются на месте монтажа мачты и соединяются между собой болтами с гайками. Увеличивая количество секций можно собрать и установить мачту практически любой высоты. Удержание и стабилизация мачты осуществляется при помощи стальных тросов-растяжек с талрепами, регулирующими натяжение. Площадь, занимаемая мачтой с растяжками на грунте — круг диаметром, равным высоте установки с ротором.

Мачта фиксируется анкерными болтами на штатном фундаменте. Фундамент представляет собой 4 шурфа глубиной 0,8 метра и диаметром 0,25 метра, размещенные по углам квадрата со стороной 1 метр.

Сборка ротора и рамки может производиться на земле в горизонтальном положении, а затем при помощи подъёмного крана или другого подъёмного оборудования устанавливаться в вертикальном положении на опорно-монтажный стол мачты. Возможна сборка и установка рамки и ротора на уже установленной мачте.

Однофазный генератор с возбуждением от постоянных магнитов не имеет коллектора и щеточного механизма. Выходное переменное напряжение не регулируется и зависит от частоты вращения ротора, мощности нагрузки, состояния аккумуляторной батареи. Генератор размещается внутри опорно-монтажного стола. Вращение на вал генератора передается через шкивы и клиновой ремень или цепь от центральной оси роторного движителя с передаточными числами 1:3 или 1:4 в зависимости от ветровой обстановки в месте монтажа изделия. Электрический кабель от клеммной колодки генератора проходит внутри ствола мачты и соединяется с электронным прибором управления. Генератор имеет номинальную частоту вращения от 200 до 350 об./мин. в зависимости от его мощности, нулевой момент страгивания, не требует обслуживания в процессе эксплуатации.

Электронный прибор управления предназначен для преобразования переменного напряжения от генератора в постоянное напряжение для заряда аккумуляторной батареи (АКБ), контроля напряжения АКБ, контроля и индикации величины зарядного тока АКБ, коммутации периферийных устройств и торможения генератора при достижении напряжения на АКБ верхнего предельного значения. Прибор управления имеет ручной переключатель «тормоз» на передней панели для принудительного торможения генератора в случае необходимости. На панели имеется индикатор включения блока ТЭН и индикатор неправильного подключения полярности АКБ «полюс АБ». При готовности прибора к работе светится индикатор «сеть». На задней панели прибора имеются разъёмы для подключения блока ТЭН, генератора и фотоэлектрических модулей (солнечной батареи) напряжением 24–32 Вольт постоянного тока.

Блок ТЭН состоит из теплонагревательных элементов, размещённых в металлическом корпусе. ТЭНы подключаются к прибору управления через клеммные колодки. При достижении критического значения напряжения на АКБ прибор управления подключает ТЭНы к обмоткам генератора и происходит подтормаживание генератора. После замедления скорости вращения и падения напряжения на АКБ ТЭНы отключаются.

Использование изделия

Ветроэлектрическая установка работает совместно с аккумуляторной батареей. Батарея должна состоять из аккумуляторов (от 4 до 6-и) емкостью 190–215 А/час. каждый и общим напряжением 24 Вольт. Для соединения аккумуляторов в аккумуляторной батарее используются специальные аккумуляторные провода большого сечения с медной проволокой.

Для получения «бытовой» сети 220 V 50 Гц используется преобразователь тока-напряжения — инвертор. Подключение Инвертора осуществляется к клеммам аккумуляторов в соответствии с Руководством к Инвертору.