Строительство дачных загородных домов, коттеджей, Ландшафтный дизайн. Чертежи, схемы, описания, разработки, ремонт, изготовление, фото

Поиск по сайту

Проектирование и разработка ветроэнергетической установки. Аспекты шума и надежности.

Раздел: ЭКО электроснабжение


Продолжение статьи. ( начало статьи ). ( Часть 2 статьи ). ( Часть 3 статьи ). Часть 4 статьи ). Часть 5 статьи ).

Надеюсь, что прочитав предыдущую часть статьи, вы убедились в том, что строительство ветроэлектрогенератора - дело достаточно ответственное, трудоемкое и затратное по деньгам. Я конечно имею ввиду действительно серьезный ветряк, вернее ветряную систему, призванную играть хоть сколь нибудь значимую роль в энергоснабжении дома, а не ветряк – хобби или игрушку. Даже маленькая модель потребует от вас достаточно серьезных усилий, поскольку на нее распространяются все законы аэродинамики.

Любые работы по изготовлению конкретной модели ветряка или выбору, покупке и установке готового покупного необходимо начинать с тщательного анализа ветровой обстановки. Именно она определяет конкретный тип ветряка.

Если на сайте продавца ветряков вы увидите, что данный ветряк выдает 1-1,5 КВт энергии при ветре 12-15 м/с, то знайте, что продавец вам не врет. Только ленивый не получит эту мощность даже с помощью небольшого ветрячка среднего качества. Поскольку мощность растет пропорционально кубу скорости ветра. И 1,5 Квт мощности при ветре 12 м/с выдаст вам ветряк с площадью ометания всего 1,5 кв.м. Т.е. с лопастями диаметром 1,5 метра. (длина лопасти 70-80 см всего!)

Но дело в том, что если вы живете не на океанском или морском побережье, а в лесах Вятской губернии, ветра со скоростью 12 м/с у вас никогда не будет! Или будет всего несколько дней в году. Причем восприниматься будет он не как источник «дармовой» энергии, а как стихийное бедствие, поскольку будет валить заборы с подгнившими столбами, срывать крыши навесов и ветхих строений, обрывать провода и валить сухие деревья.

Ну хорошо, скажете вы. Нет сильного ветра, а есть только слабый 3-5 метров в секунду. И наш 1,5- метровый ветряк будет стабильно выдавать свои 40-100 Ватт на слабом ветре. А уж когда подует ветер покрепче, мы и оторвемся по полной программе.

А вот не получится! Дело в том, что силу законов аэродинамики, особенностей конструкции и наличия трения в узлах ветряка, каждый конкретный ветряк имеет так называемую СКОРОСТЬ СТРАГИВАНИЯ. Имеется ввиду скорость ветра, при которой ветряк начинает вращение самостоятельно и далее разгоняется. Надо сказать, что когда ветряк разгонится, скорость ветра может немного снизиться, а ветряк все равно будет продолжать вращаться. На момент страгивания так же сильно влияет наличие залипания у генератора. У качественно выполненных генераторов его практически нет или оно очень слабое. Но у большинства самодельных а так же у шаговых двигателей в случае их использования в качестве генератора, оно довольно таки явно прослеживается. Усугубить дело может так же и установленный на ветряке с целью увеличения оборотов мультипликатор.

Так вот те ветряки, которые «заточены» на ветра большой скорости , имеют, естественно и высокую скорость страгивания. Например, однолопастные ветряки или двухлопастные скоростные, с узкими лопастями могут «обрабатывать» ветра и до 20 м/с, и выше, вырабатывая несколько киловатт энергии при буквально миниатюрных размерах. Но что бы им самозапуститься требуется уже 10 м/с. Или потребуется ставить некий разгонных модуль (двигатель, который их предраскручивает, или еще один, разгонный, более тихоходный ветряк).

Вот поэтому так важно достоверно знать ветровую обстановку на месте установки ветряка, что бы правильно выбрать его конструкцию.

Еще одним важным аспектом при строительстве ветряка является фактор шума. Возможно, вы уже где то как то слышали, что де большие ветроустановки излучают инфразвуки, вредные для человека. Я не нашел никаких сколь-нибудь достоверных исследований и фактов, связанных с этим. Логично предположить, что медленно вращающийся пропеллер излучает инфразвуков не больше, чем проезжающий по дороге автомобиль. Разве что при совсем уж неудачной конструкции возможны звуки «фух!» когда лопасть проходит мимо мачты. И то, это наблюдается на толстых мачтах и ветряках с диаметром в десятки метров. Т.е. при размерах сопоставимых с длиной волны звуковых колебаний в воздухе. А слухи о вредных инфразвуках распространяют сутяжные жители, которые просто хотят поиметь немного денег в виде «компенсации за вред».

Вот что действительно шумит, так это быстроходные ветряки. Природа этого шума сродни шуму быстро проезжающего автомобиля. Вы слышите не шум мотора, а шум шин об асфальт, шум, создаваемый рассекаемым автомобилем воздухом. Кончик лопасти быстроходного ветряка имеет линейную скорость 200-600 км/час! Т.е. 50-100 метров в секунду. Поэтому рассекаемый ею воздух даже не «фухает», а просто воет, как турбина, или рокочет, как бетонный вибратор.

Все это не будет радовать ни вас, ни ваших соседей особенно. Но если вы то хоть что то получаете от своего ветряка и можете с этим смириться, то соседи ничего кроме неприятных акустических эффектов не имеют. Поэтому интерес первых дней «а что это за штука? Ух как интересно…» запросто может смениться глухим раздражением и неприязнью «что он все воет да воет, рычит и рычит…». И хорошо, если удастся все решить миром. Очень много случаев, когда доведенные до белого каления соседи просто расстреливали ветряки из дробовика.

Поэтому отнеситесь к проблеме шума очень серьезно. Но к счастью, на ЕЧР ветра слабые и использование шумных быстроходных ветряков - редкость. Им просто нет тут работы. А тихоходные ветряки практически не шумят. По крайней мере сильно.

После того, как вы определитесь с конкретной моделью ветряка, в соответствии с ветровой обстановкой на месте установки, предстоят работы по проектированию и непосредственному изготовлению ветряка и генератора.

Приступая к этой работе следует помнить, что чем проще конструкция, тем она дешевле и надежнее. Можно, конечно, построить достаточно сложный пропеллер, с изменяемым шагом винта и с изменяемой геометрией лопасти. И он будет иметь достаточно низкую скорость страгивания и очень широкий диапазон скоростей рабочих ветров. Но стоить он будет как самолет, а надежность его - ниже всякой критики. Поэтому не усложняйте себе жизнь, а выбирайте простые и легко реализуемые конструкции, из доступных недорогих (но качественных) материалов. Ведь ветряк будет работать в диапазоне температур от минус 30 до плюс 50, обдуваться всеми ветрами, омываться дождями, обсыпаться снегами, в т.ч. мокрыми и вызывающими обледенение конструкций, биться градом и засиживаться птицами при штиле.

Шаг винта - это гипотетическое перемещение винта вдоль своей оси при совершении полного оборота. Ну если представить, что саморез – это тоже винт, насколько он углубится в дерево за один оборот.

Угол поворота лопасти - поворот лопасти относительно плоскости винта на определенный угол. У наиболее продвинутых ветряков лопасть имеет переменный угол поворота. Достаточно значительный у основания (до 30 гр), и сходящий к 3-5 градусам на самом конце. Их называют лопастями с закруткой. Изготовить такую лопасть достаточно трудно. Поэтому часто лопасти имеют постоянный угол поворота по всей длине. Сечение лопасти определяется конструкцией и назначением ветряка.

Если вы используете какой либо готовый генератор, ни в коем случае не устанавливайте лопасти ветряка непосредственно но его вал!

Пропеллер ветряка, вместе со ступицей, к которой прикреплены лопасти - тяжелая и очень инерционная конструкция. Ветряк, кроме того, испытывает огромные нагрузки и вибрацию. Поскольку идеально отцентрировать и сбалансировать лопасти невозможно в принципе, вибрировать они все равно будут. Просто эти вибрации сводятся к «слабым» и «малозаметным». Но они есть все равно. А подшипники на валу генератора на это не рассчитаны. И хорошо, если только подшипники разобьет, может и вал генератора сломать. И в результате вы лишитесь и пропеллера, и генератора.

Пропеллер ветряка должен иметь свой вал, на своих подшипниках. Исключение может быть сделано только для самодельных генераторов дисковой формы. Потому что они сами вала не имеют и крепятся на вал ветряка. А вот наоборот, повторяюсь, делать не следует,

Поэтому придется разработать еще и какую то трансмиссию, передающую вращение ветряка на вал генератора. В этом факте есть свои плюсы и минусы. С одной стороны мы теряем несколько процентов мощности на механические потери, немного усложняем и удорожаем конструкцию, делаем ее менее надежной. С другой - развязываем себе руки в плане изменения передаточного числа (можем его уменьшить или увеличить), изменить угол передачи вращения, ввести элементы сцепления для облегчения раскручивания ветряка, использовать несколько маломощных генераторов с приводом от одного вала и т.д.

При проектировании обязательно следует предусмотреть какой либо способ быстрого вывода ветряка из под ураганного ветра. Это следует делать немедленно, как только будет достигнута максимальная мощность генератора, а ветер продолжает нарастать. Лучше, если это будет происходить автоматически при достижении ветром определенной скорости. А спустя некоторое время после пропадания сильного ветра, так же автоматически система будет возвращаться в рабочее состояние.

При выборе материала для строительства учтите, что металл подвержен усталостному разрушению при постоянных и особенно знакопеременных нагрузках. Это происходит в результате разрушения кристаллической решетки металла. Дерево же и пластик не имеют кристаллической решетки. Поэтому они не подвержены усталостным нагрузкам. Старайтесь использовать именно их, особенно в лопастях ветряка

Вобщем отнеситесь к работе проектирования ветроэлектрогенератора творчески, без догматических установок, но тщательно продумывайте каждый узел.

Константин Тимошенко





Вам понравилось? Тогда:


 

Разделы сайта:


  • Проект дома (коттеджа)  
  • Фундамент дома  
  • Подвал дома  
  • Стены дома  
  • Полы дома  
  • Перегородки  
  • Окна  
  • Двери  
  • Перекрытия  
  • Крыша дома  
  • Кровля  
  • Отопление дома  
  • Водоснабжение  
  • Канализация  
  • Электроснабжение  
  • Другие коммуникации  
  • Зимний Сад  
  • Сауна и баня  
  • Камины и печи  
  • Лестницы  
  • Гараж  
  • Освещение дома  
  • Вентиляция дома  
  • Сантехника  
  • Кухня в доме  
  • ЭКО электроснабжение  
  • ЭКО отопление  
  • Благоустройство  
  • Строительный инструмент  
  • Строительные материалы  
  • Строительные технологии  
  • САМ - ИЗДАТ.  


  • Биржа труда
        Резюме и вакансии.




    Это тоже интересно:


    Majordomo
     

    Р’ РґР°РЅРЅС‹Р№ момент РЅР° СЃР°Р№С‚ rezult.delaysam.ru ведется DDoS атака.


    Для РІС…РѕРґР° РЅР° СЃР°Р№С‚ нажмите, пожалуйста, РєРЅРѕРїРєСѓ — РјС‹ СѓСЃС‚ановим
    защитные cookie Рё РїРµСЂРµР°РґСЂРµСЃСѓРµРј РЅР° СЃР°Р№С‚.

    Если Вы владелец сайта, дополнительную информацию Вы можете узнать
    РїРѕ e-mail support@majordomo.ru