Długość łopaty turbiny wiatrowej

Generator wiatrowy to mechanizm, który zamienia energię wiatru na energię elektryczną. Funkcjonuje w następujący sposób: strumienie powietrza przesuwają się na łopatki, które zaczynają się obracać wokół osi i wprawiają ją w ruch. Ona z kolei przekazuje go do generatora, gdzie wytwarzana jest energia elektryczna.

Jednym z ważnych elementów turbiny wiatrowej są jej łopaty. To od nich zależy przede wszystkim moc urządzenia, jego zdolność do pracy nawet przy słabym wietrze. Określają parametry techniczne generatora wiatrowego, jego wymiary geometryczne.

Źródło greenbelarus.info

Czy warto inwestować w to urządzenie?

Tak, ale tylko tam, gdzie średnia (w ciągu roku) prędkość wiatru wynosi od 8 metrów na sekundę. Łopaty niektórych dużych turbin wiatrowych mogą się poruszać, nawet jeśli prędkość wiatru wynosi tylko 4 m/s. W tym przypadku maksymalną wydajność osiąga się przy prędkości wiatru 12 m/s.

Moc urządzenia z trzema ostrzami oblicza się według następującego wzoru:

- P=0,6 (¶r2)v3
gdzie,
1. P - moc projektowa, kW;
2. r – odległość od centralnego punktu wirnika do końca łopaty, m;
3. v – prędkość średnia, m/s;
4. ¶=3,14.

Montaż turbin wiatrowych odbywa się w miejscach pustynnych, dolinach, na morzu: wszędzie tam, gdzie wiatr wieje stabilnie.

Na co zwrócić uwagę przystępując do tworzenia łopaty do generatora wiatrowego?

• Im dłuższe ostrza, tym wolniej się obracają, ale wymagają mniejszej siły, aby uruchomić wiatr. Naturalnie koło wiatrowe również będzie się powoli obracać.
• Koło wiatrowe łatwiej jest uruchomić przy dużej liczbie łopat, ich liczba wpływa na reakcję pod wpływem prądów wiatru. Zmniejsza to prędkość obrotową i moc generatora wiatrowego. Z tego powodu podobne urządzenia z 5-6 ostrzami nie są produkowane.
• Poziom hałasu turbiny wiatrowej zależy od jej średnicy i prędkości obrotowej. Czynnik ten należy wziąć pod uwagę przy doborze łopat turbiny wiatrowej, która ma być zainstalowana niedaleko osiedla.
• Im wyżej znajduje się koło wiatrowe prądnicy, tym więcej energii elektrycznej można z niego uzyskać. Optymalna wysokość to od 6 do 15 metrów. Z tego powodu koła wiatrowe generatorów domowych są montowane na dachach domów lub na wysokim, wytrzymałym słupie.

Jak działa generator: zasada zamiany ruchu obrotowego na energię elektryczną?

Wiatr napędza łopaty ruchem okrężnym, które zapewniają obrót wiatraka. To z kolei przekazuje ruch do turbiny. Działając na mnożnik zaczyna generować energię elektryczną proporcjonalnie do siły wiatru działającego na łopatę. Im większa jest ta siła, tym większa ilość wytworzonej energii elektrycznej.

Jednocześnie należy wziąć pod uwagę, że generatory nieposiadające mnożnika mają najwyższą sprawność. Przyspiesza ruch osi, ale jednocześnie zużywa energię. Ale w niektórych obszarach, gdzie prądy wiatru są słabe, należy je zainstalować, nawet tracąc część wydajności.

Rodzaje ostrzy

To zależy od rodzaju turbiny wiatrowej. W zależności od konstrukcji ostrza mogą być różne. Obecnie często używane są następujące typy:

• skrzydlaty. Montowane na urządzeniach z pionową i poziomą osią obrotu. Wykonane z wytrzymałych, trwałych materiałów.
• Żeglarstwo. Może być uskrzydlony. Wykonany z miękkich materiałów.
• Mieszkanie. Kształtem przypominają ostrza, w które wyposażone są młyny. Są wśród nich elementy wykonane z lekkich i mocnych materiałów, takich jak plastik czy sklejka.

Jaki materiał nadaje się do produkcji łopat turbin wiatrowych?

Ostrza wykonane są z różnych materiałów. Podlegają następującym wymaganiom:

• Wytrzymałość. Nieruchomość nie zapada się ani nie odkształca w wyniku długotrwałej ekspozycji na wiatr.
• Niska waga. Ułatwia transport na miejsce montażu, montaż, zmniejsza obciążenie części nośnych konstrukcji i jej ruchomych elementów. W szczególności łożyska, wały, przedłużenia, skrzynie biegów itp.
• Odporność na czynniki środowiskowe - promieniowanie słoneczne, opady, niskie i wysokie temperatury, ich nagłe zmiany.

Najlepszą opcją ich produkcji są następujące materiały:

• metale lekkie;
• Plastikowy;
• włókno szklane;
• złożony.

W pełni spełniają powyższe wymagania.

Źródło energovector.com

Zobacz wybór

Do poziomych turbin wiatrowych można stosować łopaty różnego typu, ponieważ konstrukcja tego urządzenia nie pozwala na zastosowanie łopat o skomplikowanych kształtach. Jednocześnie wszyscy dążą do ideału, ulepszania istniejących gatunków. Obecnie na uwagę zasługują następujące rodzaje ostrzy:

• Żeglarstwo;
• twarda płyta.

Różnią się od siebie kształtem i wzornictwem oraz są wykonane z różnych materiałów. Opiera się na ramie, na której naciągnięta jest mocna, odporna na środowisko tkanina. Montaż odbywa się tak, aby jeden z boków ramy nie był pokryty płótnem. Rezultatem jest trójkątne ostrze, którego jeden z boków nie jest przymocowany do podstawy.

Powoduje to, że koło obraca się w następujący sposób: przepływ wiatru wypełnia materię i wytwarza niezbędne ciśnienie w żaglu. Ostrze zaczyna się obracać i odpowiednio działa na pręt, który przenosi ruch obrotowy na koło. Ta opcja jest najbardziej optymalna do stworzenia domowego generatora wiatrowego, ponieważ nie wymaga stałej pielęgnacji i monitorowania stanu wirnika, a w szczególności tkaniny.

Źródło strana-rosatom.ru

Obliczanie długości łopaty turbiny wiatrowej

Łopaty w turbinie wiatrowej to jedna z głównych części. Moc silnika generującego prąd i prędkość zależą od ich wielkości i kształtu. Ci, którzy chcą zainstalować generator wiatrowy lub farmę tych urządzeń, stają przede wszystkim przed pytaniem – jak długo wybrać łopaty? Ich optymalny kształt, biorąc pod uwagę rodzaj tych produktów i aerodynamikę, był od dawna opracowywany. Z tego powodu dla klienta ważna jest długość ostrza, która decyduje o sile przyszłego projektu.

Przy wyborze należy wziąć pod uwagę, że liczba obrotów koła wiatrowego na minutę zależy od jego średnicy i długości łopaty. Ważnym wskaźnikiem jest również prędkość wiatraka – stosunek prędkości ruchu końca łopaty do prędkości działającego na nią wiatru. Ten wskaźnik wskazuje, ile obrotów na jednostkę czasu wykona koło wiatrowe przy określonej prędkości wiatru.

Dlatego turbiny wiatrowe o tej samej prędkości mogą mieć turbiny wiatrowe i łopaty o różnych rozmiarach. Należy to wziąć pod uwagę przy określaniu, jak długo należy zakupić łopaty do turbiny wiatrowej o określonej wielkości, aby generator wykonał wymaganą liczbę obrotów na minutę.

Źródło alternativenergy.ru

Generatory mogą mieć różną moc. Jednocześnie, aby zapewnić prądy o wymaganych właściwościach na wyjściu, muszą obracać koło wiatrowe z określoną prędkością. Jeśli ta cecha różni się od liczby obrotów koła wiatrowego na minutę przy średniej rocznej prędkości wiatru w twoim regionie, musisz zainstalować skrzynię biegów, która zwiększa ich liczbę.

Ważna jest również liczba ostrzy. Oczywiście dwie łopaty zapewniają minimalną wagę konstrukcji, zmniejszają jej elastyczność, ale jednocześnie minimalna prędkość wiatru, przy której zaczną się obracać, będzie dość duża. Dlatego tam, gdzie często wieją silne wiatry, można również zainstalować dwułopatowe turbiny wiatrowe, jeśli nie, należy rozważyć opcję generatora wiatrowego z trzema lub więcej łopatami.

Źródło winder.ua

Musisz również zrozumieć, że na długość ostrza wpływa również materiał jego produkcji, który określa wagę jednego produktu, jego wytrzymałość i zdolność nie zginania się pod bardzo silnym obciążeniem wiatrem. Im dłuższe ostrze, tym więcej będzie ważyło i oczywiście trudniej będzie je napędzać i zapewnić obrót z określoną prędkością. Oczywiście, jeśli planujesz zainstalować generator wiatrowy o małej mocy odpowiedni do użytku domowego, to liczba ta może zostać zignorowana.

Niektórzy uważają, że im więcej łopat, tym większa prędkość obrotowa turbiny wiatrowej. W rzeczywistości tak nie jest, ponieważ każda łopatka omiata tę samą zaokrągloną płaszczyznę w kierunku jazdy i pokonuje ten sam opór powietrza.

Jak widać, aby poprawnie obliczyć łopaty, trzeba mieć dużą wiedzę i pewne dane. Niektóre parametry można uzyskać na podstawie obliczeń, niektóre po prostu można znaleźć dopiero po uruchomieniu wiatraka. Jednocześnie, dla jasności, niektóre typy urządzeń wiatrowych nie mają matematycznie obliczonego modelu obrotu. Z tego powodu obliczenia mogą okazać się bezużyteczne. Po instalacji nadal musisz modyfikować i powtarzać setki razy.

Źródło ru.istabreeze.store

Jedną z dostępnych opcji wykonywania obliczeń jest kalkulator online. Używając go, możesz uzyskać gotowy wynik w ciągu kilku sekund. Jest bardzo łatwy w użyciu. Aby to zrobić, wystarczy podstawić wymagane dane w określonych polach. Ale nawet on nie gwarantuje idealnej dokładności obliczeń, ponieważ niektórych bardzo drobnych wartości nie można uzyskać z wyprzedzeniem przed instalacją, dopóki nie pojawią się pewne efekty. Dlatego często uciekaj się do eksperymentalnego doboru rozmiarów.

Często do przybliżonych obliczeń używana jest poniższa tabela.

Tworzenie ostrzy etapami

Produkowane często z rur PVC. Jego średnica wynosi 11-16 cm Praca wykonywana jest w następującej kolejności:

• rura jest cięta na kawałki odpowiadające długości ostrza;
• na odcinku wzdłuż jego długości rysowana jest linia do boków, od której usuwane są odcinki 22 mm. Szerokość ostrza wyniesie zatem 4,4 cm;
• z drugiej strony zostanie wykonana ta sama procedura;
• końce segmentu na jednym z boków paska osiowego są obrysowane w linii prostej;
• następnie stosuje się rysunek konturów ostrza;
• następnie samo ostrze jest wycinane bezpośrednio;
• jeden koniec jest zaokrąglony, boki są obrabiane pilnikiem lub papierem ściernym;
• następnie produkt przywiera do piasty.

Źródło ecotechnica.com.ua

Rezultatem powinno być ostrze o następujących wymiarach:

• końce równe szerokości - 4,4 cm;
• szerokość ostrza na środku wyniesie 5,5 cm;
• w odległości 0,15 długości ostrza od jego dolnej części jego szerokość powinna wynosić 8,8 cm.

Dlatego korzystając z tych danych, umieszczamy punkty na powierzchni przedmiotu obrabianego, które są połączone liniami prostymi. Po zarysowaniu możesz je zastąpić płynnymi przejściami. Następnie wycinany jest szablon, który służy później do produkcji innych ostrzy, ponieważ muszą one mieć ten sam rozmiar i kształt.

Aby zapewnić możliwość mocowania produktu do piasty, wykonuje się w nim specjalne otwory na śruby, wkręty lub wkręty. W takim przypadku wszystkie otwory ostrzy powinny znajdować się w tych samych miejscach. Jest to wymagane, aby nie zakłócić równowagi wirnika.

Możesz sprawdzić, czy występuje niewyważenie, instalując go na osi i rozpoczynając obrót. Po wykryciu musisz znaleźć obszar, który powinien być starannie wyostrzony, stopniowo osiągając zrównoważony obrót.

Wyważanie łopat zamontowanych na turbinie wiatrowej

Aby to zrobić, należy zmontować koło wiatrowe w zamkniętym pomieszczeniu, w którym nie ma wiatru ani przeciągów, i ustawić jego oś ściśle poziomo, a płaszczyzna, w której będzie się poruszać śruba, jest ściśle pionowa, prostopadła do poziomu osi i ziemia. Następnie ostrza należy obrócić wokół osi o 360 stopni. X to liczba ostrzy. Na przykład 3x360=1080 stopni. W idealnym przypadku przy tym ruchu ostrza nie powinny odchylać się nawet o jeden stopień.

Źródło winder.ua

Konserwacja i pielęgnacja turbin wiatrowych

Aby zapewnić bezawaryjną pracę generatora wiatrowego, konieczne jest bezpieczne przymocowanie go do łopat. Im są dłuższe, tym mocniejsze powinny być przyczepione. Termin kontroli jest określony w regulaminie zakładu energetycznego, wskazano jego paszport i instrukcję użytkowania.

Ogólne zasady regulują następującą kolejność sprawdzania ostrzy pod kątem niezawodności ich mocowania:

• każdego miesiąca. Przeprowadzana jest kontrola zewnętrzna i dokręcanie łączników w połączeniach węzłowych.
• co kwartał. Przykręcanie połączeń gwintowanych, jeśli są luźne. O ile oczywiście tego typu połączenia nie są dostępne w konkretnej turbinie wiatrowej.
• raz na pół roku. Sprawdzenie ostrzy pod kątem niewyważenia i, jeśli to konieczne, ich wyważenie.
• rocznie. Sprawdzenie stanu i funkcjonowania całego urządzenia. W razie potrzeby wykonywane są naprawy, powłoki malarskie i lakiernicze.

Wniosek

Jak widać, wybór idealnych łopat do turbiny wiatrowej jest dość trudnym zadaniem, wymagającym wiedzy i specjalnych narzędzi. Ale korzystając z powyższych informacji, można z grubsza określić, jak długo łopaty są potrzebne do generatora wiatrowego o określonej mocy, który może skutecznie pracować na określonym obszarze. Masz gwarancję, że będziesz mógł wybrać najlepszą opcję.