ВЕТРОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СТАНЦИИ

КОНСТРУКТИВНЫЕ СХЕМЫ ВЕТРОДВИГАТЕЛЕЙ

Конструкция быстроходных крыльчатых ветродвига­телей, применяемых в ветроэлектрических установках (ВЭУ), состоит из трех основных узлов: 1) ветроколеса, 2) головки с силовой передачей к генератору и устрой­ством для поворота на ветер и 3) опоры (столб, мачта или башня).

Ветроколесо состоит из двух-трех крыльев и втулки или тройника. К махам крыльев, закрепленным во втулке, крепятся лопасти, поперечное сечение которых имеет обтекаемый профиль. Лопасть по длине обычно имеет крутку. В зависимости от системы регулирования двигателя лопасти могут быть жестко закрепленными или поворотными, или иметь поворотные концы. Обычно лопасти выполняются полыми. Они состоят из деревян­ного, дерево-металлического или металлического свар­ного каркаса с поперечными нервюрами и продольными стрингерами и металлической, фанерной или матерчатой обшивки. По большей части поворотные лопасти или по­воротные концы лопастей связываются между собой ки­нематической системой, обеспечивающей одновремен­ность их поворота. Ветроколесо может работать с навет­ренной стороны опоры - ветродвигателя (перед опорой в направлении ветра) или с подветренной стороны ее (за опорой). В последнем случае у конструкций двигателей с пбворотными лопастями может быть достигнута неко­торая экономия веса вследствие уменьшения вылета ветроколеса от оси башни. Однако такой способ располо­жения ветроколеса имеет тот недостаток, что лопасти, проходя при каждом обороте в аэродинамической течи башни, работают в неблагоприятных условиях для их прочности, подвергаясь переменной ударной нагрузке.

В зависимости от диаметра ветроколеса, типа гене­ратора и назначения для ветродвигателей ВЭУ могут применяться разные виды регулирования: а) скоростное регулирование с помощью центробежного регулятора прямого или косвенного действия; б) аэродинамическое регулирование и в) регулирование выволом ветроколеса из-под ветра (§ 2-2).

Головка ветродвигателя представляет ли­тую или сварную конструкцию, несущую ветроколесо, си­ловую передачу к генератору и устройство для поворота головки с ветроколесом на ветер. Если конструкция вет­родвигателя предназначена специально для ветроэлек­трического агрегата, то на головке обычно размещается также генератор. Головка устанавливается на верху опо­ры ветродвигателя на подшипниках.

У ветродвигателей с ветроколесами диаметром до 3 м скорость вращения ветроколеса, допускаемая по условиям прочности, может быть принята достаточно большой для прямого соединения ветроколеса с генера­тором. При больших диаметрах ветроколеса скорость его вращения бывает для этого недостаточна. В этом случае ветроколесо соединяется с генератором через по­вышающую механическую 'передачу, в большинстве слу­чаев представляющую собой одно-двухступенчатый зуб­чатый редуктор. Если для ВЭУ используется ветродви­гатель универсального типа, имеющий вертикальный вал и два редуктора с конической передачей, генератор устанавливается под башней и 'присоединяется через муфту или клиноременную передачу к выходному валу нижнего редуктора. Последнее расположение генератора позволяет в ветроагрегатах средней мощности устанав­ливать в случае необходимости между ветродвигателем и генератором инерционный аккумулятор (маховик).

Автоматический. поворот головки с ветроколрсом на ветер может производиться: а) хвостом, б) виндрозами,

В) механизмом, управляемым флюгерным датчиком,

Г) без специального поворотного устройства путем само­установки ветроколеса, работающего за опорой.

У ветродвигателей малой мощности поворот головки производится с помощью хвоста, который крепится к го­ловке сзади ветроколеса, перпендикулярно к плоскости вращения последнего. Работая как флюгер, хвост пово­рачивает головку, следуя за изменением направления

5—2412
ветра. Для- ветродвигателей средней и большой мощно­сти поворот с помощью хвоста не применяется, так как последний получился бы слишком громоздким, а бы­стрый поворот головки при больших размерах ветро­колеса был бы опасен для прочности двигателя вслед­ствие возникновения на махах и валу ветроколеса боль­ших гироскопических сил.

Для поворота головки .ветродвигателей средней мощ­ности наибольшее распространение получили виндрозы, представляющие собой многолопастные ветроколеса не­большого диаметра, располагаемые сбоку головки под прямым углом к основному ветроколесу. При отклоне­нии направления ветра от перпендикулярного к плоскр - сти вращения ветроколеса виндроза начинает вращать­ся под влиянием воздушного потока, направленного под острым углом к плоскости ее вращения. Вращение винд­розы передается с помощью механической передачи на шестерню, находящуюся в зацеплении с зубчатым или цевочным ободом, опоясывающим верхнюю часть башни, что заставляет головку ветродвигателя поворачиваться вокруг оси башни до тех пор, пока плоскость вращения виндрозы не станет вновь параллельной направлению ветра, а ветроколеса— перпендикулярной ему.

У ветродвигателей средней и большой мощности (D = 30 м и больше) поворот головки производится электрическим или гидравлическим приводом, управляе­мым автоматически флюгерным датчиком.

На ветродвигателях небольшой мощности при работе ветроколеса с подветренной стороны опоры поворот го­ловки с ветроколесом на ветер может происходить без специального устройства. В этом случае ветроколесо, благодаря вылету относительно вертикальной оси вра­щения головки, само работает, как флюгер, устанавли­ваясь перпендикулярно к направлению ветра за опорой в устойчивом равновесии.

Опора ветродвигателя для ветрозарядных и малых агрегатов (выполняется в виде мачты из одного или нескольких деревянных столбов или металлической трубы, устанавливаемой на растяжках. Ветродвигатели средней и большой мощности устанавливаются на сталь­ных решетчатых или железобетонных башнях. Высота опоры выбирается по условиям места установки ветро­агрегата и должна обеспечивать на ветроколесе воздуш-

Оз to

Рис. 2-5. Ветродвигатель D-30 (Балаклавская ■ БЭС).

Ный поток, не искаженный близлежащими предметами или рельефом местности.

К нижней части опоры обычно крепится привод ме­ханизма пуска и останова двигателя, которой может действовать на - регулятор двигателя или создавать ме­ханическое торможение вала ветроколеса.

В табл. 2-І приведены конструктивные данные ветро­двигателей, а в табл. 2-2— технические данные ветро­электрических установок, используемых в СССР.

Общий вид некоторых ветродвигателей и ветроэлек­трических установок дан на рис. 2-1—2-5, а также 3-16, 3-18 и 3-19.