ння сталості цього параметра при зміні швидкості вітру.
4.2 Класифікація та принцип дії вітроелектричних установок
ВЕУ за своїм призначенням і увазі перетворення енергії вітру в інші види поділяють на: ветромеханіческіе, вітроелектричні, ветротепловие і комбіновані (одержання, наприклад, механічної та електричної енергії). Найбільш універсальні вітроелектричні установки, по цієї причини вони набули найбільшого поширення. З точки зору автономності використання розрізняються ВЕУ:
- автономні;
- працюють з іншими енергоджерела (дизельні електростанції, фотоелектричні установки та ін);
- працюють у складі енергосистеми електропостачання.
Автономні ВЕУ можуть використовуватися як джерело енергопостачання, і в першу чергу - електропостачання об'єктів, віддалених від ЛЕП (лінії електропередач), газопроводів та інших комунікацій. Враховуючи непостійність швидкості вітру, а часто і його відсутність, для неприривного енергопостачання у складі таких ВЕУ необхідно мати акумулятори того виду енергії, що виробляється за допомогою даної установки. Так, для вітроелектричних установок необхідно мати електричний акумулятор, здатний забезпечити безперебійне надходження електроенергії на об'єкт не менше 2-х діб. ВЕУ, що працюють з іншими енергоджерела, дозволяють найкращим чином виконувати завдання безперервного енергопостачання будь-яких об'єктів. Завдяки наявності дизель-генератора, фотоелектричної станції, міні-ТЕЦ або слабкий ГЕС є можливість виключити потреба в акумулюванні енергії, виробленої ВЕУ. При цьому за рахунок використання ВЕУ забезпечується економія традиційного палива. При роботі ВЕУ в складі енергосистеми також забезпечується повне використання енергетичного потенціалу цієї установки і економія інших ПЕР, що споживаються електростанціями, які живлять енергосистему. Основним робочим органом вітродвигуна ВЕУ є ветроколесо, що приймає на себе енергію вітру і перетворює її в механічну енергію свого обертання. Воно обертається за рахунок аеродинамічних сил, що виникають при взаємодії вітрового потоку і лопатей. Розрізняють швидкохідні і тихохідні вітроколеса. Швидкохідне ветроколесо має невелике число лопатей, зазвичай дві або три. Взаємодія вітрового потоку і лопатей показано на рис.6. Площина обертання Рис
Векторна діаграма сил і швидкостей в перетині лопаті швидкохідного вітроколеса: П… в - швидкість вітру; П‰R - окружна швидкість перетину лопати; П… п - швидкість набігаючого потоку; R - радіус обертання перерізу лопаті; П† кут установки лопаті; а- кут атаки; F a - повна аеродинамічна сила; F n - підйомна сила; F c - сила лобового опору.
В
Для перерізу лопаті, віддаленого від центру обертання на відстань R (радіус обертання), при кутовий швидкості обертання (П‰ лінійна швидкість кругового руху (окружна швидкість) перетину дорівнюватиме П‰R. Вектор цієї швидкості розташований в площині обертання вітроколеса. Для даного перерізу повітряний потік набігає з відносною швидкістю П… п ' яка буде перевищувати швидкість вітру П… в' так як вона складається (векторно) з П… в і окружної швидкості П‰R. Виникаюча аеродинамічна сила F a розкладається на підйомну - F п ' створює обертальний момент в напрямку вектора окружної швидкості П‰R, і на силу лобового опору F c ' діючу проти напрямку обертання лопаті. Міняючи кут установки лопаті П† шляхом її повороту, можна змінювати величину і напрям векторів сил, що діють на лопать. Цим досягається регулювання частоти обертання вітроколеса, обмеження його потужності, а також пуск і зупинка прапори. Потужність (кВт) , що розвивається на валу вітроколеса, наближено можна визначити за формулою
Р вк = 3,85 в€™ 10 -4 в€™ р в€™ D 2 в€™ П… в З в€™ До ісп '
де р - щільність повітря, кг/м 3 ; П… в - швидкість вітру, м/с; D - діаметр вітроколеса, м; До ісп - коефіцієнт використання енергії вітру. br/>
Граничне значення До ісп для швидкохідного ідеального вітроколеса визначено російським ученим Н. Е. Жуковським і одно 0,593. З формули видно, що Р вк пропорційна П… в 3 , що і визначає необхідність регулювання швидкості обертання вітроколеса для забезпечення сталості розвивається потужності. Тихохідне ветроколесо конструктивно може бути виконано у вигляді лопатевих коліс, з числом лопатей від 6 і більше. Крім того, є розробки тихохідних вітродвигунів карусельного, барабанного, вітрильного типів і ін Значення До ісп для вбагатолопатеву вітроколіс не перевищує 0,38, для карусельного вітродвигуна - менше 0,18. Особливістю всіх тихохідних вітродвигунів є те, що вони при невеликій швидкості обертання розв...
