Буревая защита ветрогенератора

БУРЕВАЯ ЗАЩИТА ВЕТРОГЕНЕРАТОРА

Конструкция защиты ветрогенераторов YASHEL на моделях серии WS и Н от высокой скорости ветра (буревая защита) реализована путем отклонения ротора вверх, при котором лопасти позиционируются наподобие вертолетных. Этот способ является одним из самых простых, надежных и отказоустойчивых по сравнению с другими видами буревой защиты ветрогенераторов.

ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ

Принцип работы защитного механизма очень прост и заключается в следующем. С ростом скорости ветра, увеличивается давление воздушного потока на ротор ветрогенератора, и при превышении им определенной скорости, плоскость ветроколеса начинает отклоняться вверх благодаря тому, что ротор установлен на поворотной платформе. При этом лопасти ветрогенератора оказываются в положении как у вертолета, что приводит к снижению частоты их вращения и, соответственно, нагрузки на ротор генератора и мачту. В качестве противодействия давлению ветрового потока и балансирования ротора используются пружины или противовесы. Под воздействием ускорившегося потока ветра, ротор отклоняется вверх, а при снижении скорости – возвращается обратно под действием силы тяжести груза или натяжения пружины. Очевидно, что величина отклонения оси ротора от горизонтали зависит от того, насколько сильный ветер. При этом скорость обратного хода зависит от того, как быстро падает скорость давления ветра на плоскость ветроколеса. В любом случае будет определенный градиент падения скорости ветра, что также будет способствовать более плавному обратному ходу генератора.

ПРЕИМУЩЕСТВА

Увод ротора вверх более надежен, чем привычный нам и самый распространенный механизм защиты от ветра, как складывание хвоста, когда ветрогенератор поворачивается влево или вправо. В этом случае отсутствует риск того, что в критический момент отвалится хвост ветрогенератора в результате многократного воздействия ударных нагрузок, а ведь это произойдет именно в такой момент – во время шквалистых порывов ветра. Конструкция поворотной платформы проста, массивна и надежна, что обеспечивает высокую отказоустойчивость. Благодаря простоте конструкции снижается трудоемкость изготовления и упрощается конструкция защитного механизма, что повышает его надежность и отказоустойчивость в отличие от лопастей с изменяемым углом атаки, где предъявляются повышенные требования к точной балансировке и настройке поворотного механизма лопастей. Также можно выделить следующие преимущества:

• 100% защита во время штормового ветра. Даже при поломке самой пружины ветрогенератор не остается без защиты, а автоматически оказывается в защищенном положении от штормового ветра. Это несомненное преимущество в отличие от метода складыванием хвоста, где поломка хвоста приведет к неконтролируемому положению ветрогенератора. Использование противовесов вовсе исключает такую проблему и делает конструкцию еще более надежной.
• 100% надежность. Система буревой защиты проста и в процессе эксплуатации не требует настроек и регулирования. Также не содержит конструктивных элементов, имеющих повышенные требования к точной балансировке и настройке механизма регулирования, как у лопастей с изменяемым углом атаки.
• 100% отказоустойчивость. Никаких поломок и выхода из строя генератора в сильный ветер – конструкция поворотной платформы ротора проста, массивна и надежна. Никаких ограничений по количеству циклов поворота (как дверь – открыл-закрыл).
• Генерация при любом ветре – даже при штормовой скорости ветра, ротор продолжает вращаться и вырабатывать электроэнергию для ваших нужд без риска разрушения и обгорания обмотки при высокой скорости ветра в отличие от ветрогенераторов с простым электромагнитным тормозом.
• Плавное регулирование оборотов – при отклонении ветроколеса из-под плоскости ветра происходит плавное регулирование оборотов ротора. Электромагнитное торможение, когда батареи зарядятся, тоже происходит в пределах безопасных скоростей вращения лопастей. Это позволяет избежать ударного торможения ветрогенератора, которое может привести к разрушению вала ротора и лопастей.
• Саморегулирование – ротор отклоняется вверх и возвращается обратно в зависимости от величины давления воздушного потока.
• Плавность работы защитного механизма – использование противовесов позволяет более плавно регулировать баланс и обратное возвращение ротора.

На моделях ветрогенераторов YASHEL серии WS используется возвратная пружина, а на моделях серии "H" возврат происходит под действием силы тяжести.

Необходимо отметить, что ветрогенератор с буревой защитой только при помощи электромагнитного торможения будет вращаться при любой скорости ветра, если контроллер включит заряд аккумуляторных батарей. Большинство контроллеров заряда имеют простой алгоритм работы – включил и выключил. Когда аккумуляторы разрядились контроллер снимает с тормоза ветрогенератор и начинается заряд батарей. Независимо от скорости ветра, ветрогенератор будет вращаться до полного заряда АКБ. Порывы ветра могут достигать 25-30 м/с продолжительностью до минуты и более. Если в это время контроллер включит тормоз, то возможна поломка вала ротора и разрушение лопастей. При этом через обмотку будут протекать продолжительное время большие токи, будет высокая нагрузка на сам ротор ветрогенератора, подшипники и мачту. Поэтому в штормовую погоду ветрогенератор должен быть обязательно остановлен.

Существует еще один важный момент – емкость аккумуляторных батарей, которая должна иметь некоторый оптимальный размер. Это тоже один из простых способов ограничения продолжительности работы ветрогенератора в сильный ветер. Объясним на примере. Если емкость АКБ будет безразмерной, то контроллер никогда не будет тормозить ветрогенератор, и он будет вращаться всегда, независимо какая скорость ветра. При этом как ранее отметили нагрузка на ветрогенератор будет превышать предельно допустимый уровень. Оптимальный диапазон емкости АКБ не позволит ветрогенератору работать продолжительное время без остановки. Поэтому важно следовать рекомендуемой производителем емкости АКБ, если иная емкость не обоснована расчетом.  

Оригинал публикации здесь.