Длина лопасти ветрогенератора

  Оценок 0
21 февраля 2021
53
Время чтения 12 минут
Прочитать позже

Отправим материал на почту

политика конфиденциальности
Длина лопасти ветрогенератора
Содержание

Ветрогенератор представляет собой механизм, преобразующий энергию ветра в электрическую. Функционирует он следующим образом: потоки воздуха движутся на лопасти, которые начинают вращаться вокруг оси и приводят ее в движение. Она, в свою очередь, передает его на генератор, где и вырабатывается электрическая энергия.

Одними из важных элементов ветрогенератора являются его лопасти. Именно от них в первую очередь зависит мощность устройства, его способность работать даже в слабоветренную погоду. Они определяют техпараметры ветрогенератора, его геометрические размеры.

Длина лопасти ветрогенератора
Складывающиеся лопасти ветрогенератора на станине
Источник greenbelarus.info

Есть ли смысл вкладывать деньги в это устройство?

Да, но только в местах, где средняя (в течение года) скорость ветра составляет от 8 метров в секунду. Лопасти некоторых больших по размерам ветрогенераторов способны приходить в движение, даже если скорость ветра составляет всего 4 м/с. При этом максимальный коэффициент полезного действия достигается при скорости ветра в 12 м/с.

Мощность устройства, имеющего три лопасти, рассчитывается по следующей формуле:

- P=0,6·(¶r2)v3
где,
1. P – расчетная мощность, кВТ;
2. r – расстояние от центральной точки ротора до конца лопасти, м;
3. v – средняя скорость, м/с;
4. ¶=3,14. 

Установка ветрогенераторов осуществляется в пустынных местах, долинах, в морях: везде, где со стабильным постоянством дует ветер. 

Что брать во внимание, приступая к созданию лопасти для ветряного генератора?

  • Чем больше длина лопастей, тем медленней они вращаются, но при этом требуют для запуска ветра меньшей силы. Естественно, что и ветровое колесо будет вращаться небыстро.
  • Ветряное колесо легче запускается с большим количеством лопастей, их количество влияет на отзывчивость под воздействием потоков ветра. При этом понижается скорость вращения и мощность ветрогенератора. По этой причине не делают подобные устройства с 5-6 лопастями.
  • Шумность работы ветроколеса зависит от его диаметра и скорости вращения. Этот фактор требуется брать во внимание при подборе лопастей ветрогенератора, который планируется смонтировать не далеко от населенного пункта.
  • Чем выше будет расположено ветроколесо генератора тока, тем больше электрической энергии можно будет получить от него. Оптимальная высота в пределах от 6 до 15 метров. По этой причине ветроколеса домашних генераторов монтируются на крышах домов либо на высоком прочном шесте.

Как функционирует генератор: принцип превращения вращательного движения в электрическую энергию?

Ветер приводит в круговое движение лопасти, которые обеспечивают вращение ветроколеса. Оно в свою очередь передает движение на турбину. Воздействуя на мультипликатор, она начинает вырабатывать электрическую энергию в пропорциональном соотношении к силе воздействующего на лопасть ветра. Чем больше эта сила, тем большее количество электрической энергии вырабатывается.

При этом нужно учесть, что наибольшим КПД обладают генераторы, у которых нет мультипликатора. Он ускоряет движение оси, но при этом сам потребляет энергию. Но в определенной местности, где потоки ветра слабые, их нужно ставить, даже жертвуя частью производительности.

Виды лопастей

Он зависит от типа ветрегенератора. В зависимости от его конструкции лопасти могут быть разными. В настоящее время зачастую применяются следующие их виды:

  • Крыльчатые. Монтируются на устройствах с вертикальной и горизонтальной осями вращения. Производятся из жестких прочных материалов.
  • Парусные. Могут иметь крыльчатую форму. Производятся из мягких материалов.
  • Плоские. По форме похожи на лопасти, которыми оснащаются и мельницы. Включают в себя элементы из легких и крепких материалов таких, к примеру, как пластик или фанера.

Какой материал подходит для производства лопастей для ветрогенератора?

Для производства лопастей используются разные материалы. К ним предъявляются следующие требования:

  • Прочность. Свойство не разрушаться и не деформироваться в результате длительного воздействия ветра.
  • Низкий вес. Упрощает транспортировку к месту сборки, монтаж, снижает нагрузку на несущие части конструкции и ее движущиеся элементы. В частности, подшипники, валы, растяжки, редукторы и т.д.
  • Устойчивость к действию факторов окружающей среды - солнечное излучение, осадки, низкие и высокие температуры их резкие перепады.

Оптимальным вариантом для их изготовления являются следующие материалы:

  • легкие металлы;
  • пластик;
  • стекловолокно;
  • композит.

Именно они полностью соответствуют указанным выше требованиям.

Подбор материала изготовления
Ветрогенераторы комплексные с несколькими лопастями на одной станине
Источник energovector.com

Выбор вида

Для горизонтальных ветрогенераторов могут быть применены лопасти разных видов, по той причине, что конструкция этого устройства не позволяет использовать лопасти сложных форм. При этом все стремятся к идеалу, улучшая уже существующие виды. В настоящее время достойны внимания следующие виды лопастей:

  • парусные;
  • твердопластинчатые.

Они отличаются один от другого по форме и конструкции и производятся из разных материалов. В основе лежит рамка, на которую натягивается крепкое, устойчивое к воздействию факторов окружающей среды полотно. Установка производится так, чтоб одна из сторон рамки не была закрыта полотном. В результате выходит лопасть трехугольной формы, одна из боков которой не прикреплена к основанию.

Приводит колесо во вращение она следующим образом: поток ветра наполняет материю и создает в парусе необходимое давление. Лопасть начинает вращение и воздействует соответствующим образом на шток, который и передает вращательное движение на колесо. Этот вариант является самым оптимальным для создания домашнего ветрогенератора по той причине, что не требует постоянного ухода и контроля за состоянием крыльчатки и в частности ткани.

Выбор вида
Электростанция с трехлопастными ветрогенераторами
Источник strana-rosatom.ru

Расчет длинны лопасти ветрогенератора

Лопасти в ветрогенераторе являются одной из основных частей. От их размеров и формы зависит мощность генерирующего ток мотора и обороты. Желающие поставить ветрогенератор или ферму этих устройств в первую очередь сталкиваются с вопросом – какой длинны лопасти подобрать? Их оптимальная форма с учетом вида этих изделий и аэродинамики уже давним давно разработана. По этой причине для заказчика важной является именно длина лопасти, которая определяет мощность будущей конструкции.

При выборе важно учитывать, что количество оборотов ветроколеса в минуту зависит от его диаметра и длинны лопасти. Важным показателем также является быстроходность ветроколеса – отношение скорости перемещения конца лопасти к скорости ветрового потока, на нее воздействующего. Этот показатель указывает на то, сколько оборотов в единицу времени выполнит ветроколесо при определенной скорости ветра.

Поэтому ветрогнераторы с одинаковой быстроходностью могут иметь разные по размерам ветроклесо и лопасти. Это надо учитывать при определении, какой длинны лопасти нужно купить для ветроклеса определенных размеров, чтобы генератор делал требуемое число оборотов в минуту.

Расчет длинны лопасти ветрогенератора
Как вращаются лопасти под действием ветра?
Источник alternativenergy.ru
Читайте также:
Генератор электрического тока бензиновый для частного дома – какой лучше выбрать для дома и дачи, разновидности, выбор, запуск

Генераторы могут иметь разную мощность. При этом для обеспечения токов с требуемыми характеристиками на выходе им необходимо, чтобы ветроколесо вращалось с определенной скоростью. Если эта характеристика отличается от количества оборотов ветроколеса в минуту при среднегодовой скорости движения ветра, в вашем регионе, то нужно устанавливать редуктор, повышающий их число.

Важное значение имеет и количество лопастей. Конечно, две лопасти обеспечивают минимальный вес конструкции, снижают ее упругость, но при этом минимальная скорость ветра, при которой они буду начинать вращение, будет достаточно высокой. Поэтому в местах, где часто дуют сильные ветра, могут устанавливаться и двухлопастные ветрогенераторы, если нет, следует рассмотреть вариант ветрогенератора с тремя и с большим количеством лопастей.

Расчет длинны лопасти ветрогенератора
Домашние ветрогенераторы
Источник winder.ua

Также нужно понимать, что на длину лопасти влияет и материал ее изготовления, обуславливающий вес одного изделия, его прочность, способность не гнуться при очень сильных ветровых нагрузках. Чем длиннее лопасть, тем больше она будет весить и, естественно, ее труднее будет привести в действие и обеспечивать вращение с определенной скоростью. Конечно, если планируется установить ветрогенератор низкой мощности, подходящий для бытового использования, то этот показатель можно игнорировать.

Некоторые считают, что чем больше лопастей, тем выше скорость вращения ветроколеса. На самом деле это не так, по той причине, что каждая лопасть ометает по ходу движения одну и ту же округлую плоскость и преодолевает одинаковое сопротивление воздуха.

Как видим, чтобы осуществить правильно расчет лопастей, требуется обладать обширными знаниями и располагать определенными данными. Некоторые параметры можно получить расчетным путем, часть попросту можно узнать только после запуска ветряка. При этом для ясности вопроса, некоторые виды ветрогенерирующих устройств не имеют рассчитанной математически модели вращения. По этой причине расчеты могут оказаться в конечном итоге бесполезными. Все равно придется по сто раз дорабатывать и переделывать после монтажа.

Расчет длинны лопасти ветрогенератора
Лопасти в ветровом колесе
Источник ru.istabreeze.store

Одним из доступных вариантов для выполнения расчетов является онлайн калькулятор. Используя его, можно получить готовый результат в считанные секунды. Пользоваться им очень просто. Для этого необходимо только подставить требуемые данные в определенные окошечка. Но и он не гарантирует идеальной точности проведения расчётов, по той причине, что некоторые очень тонкие величины невозможно получить заранее до монтажа, пока проявятся определенные эффекты. Поэтому зачастую прибегают к экспериментальному выбору размеров.

Зачастую для ориентировочного расчета используется следующая таблица.

Мощность ветроклеса, в ваттах Диаметр ветроколеса при определенном количестве лопастей в метрах
2 3 4 6 8 16
10 2 1,64 1,42 1,16 1 0,72
20 2,82 2,32 2 1,64 1,42 1
30 3,44 2,82 1,44 2 1,72 1,22
40 4 3,28 2,84 2,32 2 1,42
50 4,48 3,68 3,18 2,6 1,24 1,58
60 4,9 4 3,48 2,6 2,44 1,74
70 5,3 4,34 3,76 3,08 2,64 1,88
80 5,66 4,64 4 3,28 2,82 2
90 6 4,92 4,26 3,48 3 2,12
100 6,34 5,2 4,5 3,68 3,16 2,24
300 10,94 8,98 7,76 6,34 5,46 3,88
500 14 11,48 9,94 8,16 7
Читайте также:
Советский бензиновый генератор АБ 2 Т 230 м1

Создание лопастей поэтапно

Производят из зачастую из ПВХ трубы. Ее диаметр составляет 11-16 см. Работы выполняются в следующем порядке:

  • труба режется на куски, соответствующие длине лопасти;
  • на отрезок по его длине начерчивается линия в стороны, от которой отменяются отрезки по 22 мм. Ширина лопасти, таким образом, получится 4,4 см;
  • с другой стороны выполнятся та же процедура;
  • концы отрезка с одной из сторон осевой полосы очерчиваются прямолинейно;
  • после этого наносится рисунок очертаний лопасти;
  • далее вырезается непосредственно сама лопасть;
  • один ее конец закругляется, стороны обрабатываются при помощи напильника или наждачной бумаги;
  • далее изделие цепляется к ступице.
Создание лопастей поэтапно
Трехлопастной ветрогенератор на воде
Источник ecotechnica.com.ua

В итоге должна получиться лопасть со следующими размерами:

  • равные по ширине торцы – 4,4 см;
  • ширина лопасти по средине будет составлять 5,5 см;
  • на расстоянии 0,15 длинны лопасти от ее нижней части ее ширина должна составлять 8,8 см.

Поэтому, используя эти данные, наносим на поверхность заготовки точки, которые соединяются прямыми линиями. После очерчивания можно их заменить плавными переходами. После этого вырезается шаблон, используемый в дальнейшем для изготовления прочих лопастей, так как они должны иметь одинаковые размеры, форму.

Для обеспечения возможности крепления изделия к ступице в ней проделываются специальные отверстия под болты, шурупы или винты. При этом у всех лопастей отверстия должны быть расположены в тех же местах. Это требуется для того, чтобы не был нарушен баланс крыльчатки.

Проверить, имеется ли дисбаланс, можно, установив его на ось и запустив вращение. При обнаружении нужно найти участок, который следует аккуратно подточить, постепенно добиваясь сбалансированного вращения.

Балансировка устанавливаемых на ветроколесо лопастей

Для этого необходимо собрать ветроколесо в закрытой комнате, где нет ветра либо сквозняка и разместить его ось строго горизонтально, а плоскость, в которой будет перемещаться винт, строго вертикально, перпендикулярно уровню оси и земли. После этого лопасти следует провернуть вокруг оси на 360х градусов. Х – это количество лопастей. Например, 3х360=1080 градусов. В идеальном варианте при таком движении лопасти не должны отклоняться ни на один градус.

Балансировка лопастей ветрогенератора
Конструкция ветрогенератора с парусными лопастями
Источник winder.ua

Обслуживание ветрогенератора и уход за ним

Для обеспечения безаварийной работы ветрогенератора требуется надежно закрепить на лопасти. Чем больше их длина, тем прочнее они должны крепиться. Сроки осуществления проверок прописываются в регламенте энергогенерирующей компании, указываются его паспорте и инструкции по использованию.

Общие правила регламентируют такую последовательность проверки лопастей на надежность их крепления:

  • каждый месяц. Осуществляется внешний осмотр, и подтяжку крепежа в узловых соединениях.
  • каждый квартал. Завинчивание резьбовых соединений, если они разболтались. Если, конечно, такие виды соединений имеются в конкретном ветрогенераторе.
  • раз в полугодие. Проверка лопастей на дисбаланс, и осуществления в случае необходимости их балансировки.
  • ежегодно. Проверка состояния и функционирования всего устройства. При необходимости осуществляется ремонт, нанесение лакокрасочных покрытий.
Читайте также:
Ветрогенератор для частного дома – устройство, принцип работы, разновидности, самодельный ветряк, правила выбора, монтаж

Заключение

Как видим, подобрать идеально точно лопасти для ветрогенератора достаточно сложная задача, требующая знаний и специальных приспособлений. Но, используя вышеизложенную информацию, можно ориентировочно определить, какой длины нужны лопасти для ветрогенератора определенной мощности, способного эффективно работать в той или иной местности. Вы гарантировано сможете подобрать самый оптимальный вариант.

  Оценок 0
Прочитать позже

Отправим материал на почту

политика конфиденциальности