Библиографическое описание:

Манакова Е. А., Гаибов И. А., Бычков И. А., Черкасова Т. А., Бубенчиков А. А. Применение редукторов в ветроэнергетических установках // Молодой ученый. — 2016. — №28.2. — С. 86-87. — URL https://moluch.ru/archive/132/37229/ (дата обращения: 22.05.2018).



В статье рассматриваются редукторные и без редукторные ВЭУ. Описываются их преимущества и недостатки, а также их принцип действия. Изучены несколько примеров без редукторных ветроустановок. Сравнение двух типов ВЭУ и выявление более выгодного типа.

Ключевые слова: редуктор, ВЭУ, альтернативный источник энергии

Ветер, как альтернативный источник энергии, в последнее время приобретает все большую популярность. Одними из важнейших характеристик, которые определяют ценность этого природного явления, представляют собой его направление и скорость. Но в виду непостоянства природных условий приходится прибегать к разного рода техническим приемам для устранения имеющихся проблем. Одной из таких проблем в ветроэнергетике является небольшая скорость вращения ветродвигателя, причем, чем больше габариты установки, тем сильнее проявляется этот недостаток. Решением, отчасти, может служить механический редуктор или, по-другому, мультипликаторы.

В статье [1] описано разделение ветроэнергетических установок на редукторные и безредукторные.

Достоинства и недостатки редукторных ВЭУ:

+ Позволяют получать большие моменты на единицу массы;

+ Имеют сравнительно небольшую стоимость;

— Низкий КПД;

— Относительно быстро выходят из строя;

— Создают высокий уровень шума;

Достоинства и недостатки безредукторных ВЭУ:

+ Низкий уровень шума;

+ Могут работать при малых скоростях ветра;

+ Долговечны;

+ Конструкция позволяет избежать потерь, характерных редукторным ветроэнергетическим установкам;

— Высокая цена;

Механические редукторы имеют довольно простой принцип действия, но сами по себе весьма сложные устройства. Они служат механизмом для передачи и преобразования крутящего момента. Для преобразования вращения вала ветродвигателя используется механическая передача.

Редукторы бывают с различным типом используемой передачи:

- Цилиндрические — надежны и имеют длительный ресурс эксплуатации. Такие редукторы применяются при сложных режимах работы, для преобразования и передачи больших мощностей, эффективны при непрерывных промышленных процессах. КПД такого редуктора может достигать 98 %, это зависит от его передаточного числа.

- Червячные — устройства с механической передачей от винта, или так называемого «червяка», на зубчатое колесо (червячное колесо). У таких редукторов высокое передаточное отношение, большое тепловыделение и относительно низкий КПД. При серьезных нагрузках такой тип редукторов не используется.

- Планетарные — они имеют большую нагрузочную способность, небольшой вес, люфт и сравнительно малые габариты, а также позволяют получить большие передаточные числа.

- Конические — этот тип редукторов применяют в том случае, если есть необходимость в изменении направления кинетической передачи. Могут непрерывно работать при высоких оборотах.

- Комбинированные — несколько передач, находящихся в одном корпусе. Они имеют выгодное соотношение технических характеристик, габаритов и стоимости.

Безредукторные ВЭУ предусматривают установку электромагнитного подвеса ротора. Это решает ряд проблем: износ рабочих поверхностей, вибрации, шумность, затраты энергии на трение, затраты на смазочные материалы. БРВЭУ состоит из центральной трубы ротора, лопастной системы, нескольких электромагнитных подшипников с системами управления, осевой электромагнитной опоры, электрогенератора и статора. В статье [2] приводится расчет математической модели БРВЭУ.

В статье [3] рассматривается расчёт математической модели ВЭУ, включающей в себя: ветродвигатель крыльчатого типа, синхронный генератор с постоянными магнитами и мостовой неуправляемый выпрямитель. Такие расчеты позволяют достаточно точно описать отдельные аспекты исследуемых объектов и создавать на их основе экспериментальные образцы для испытаний. Рассмотрим каждую из моделей в отдельности.

Модель ветродвигателя крыльчатого типа. Расчетаэродинамических показателей производятся для каждого элемента лопасти с учетом профиля и угла атаки воздуха. Наилучшие АДХ достигаются при нулевом угле установки лопасти, но на практике установочный угол составляет 10–15º, дабы обеспечить достаточную прочность ветроколеса.

Модель синхронного генератора. В структурной основе его лежит система уравнений Парка-Горева. В состав электроэнергетической системы включены генераторы, регуляторы напряжения, нагрузка и т. д.

Также в статье представлена схема расчета модели мостового выпрямителя.

Немаловажным фактором работы ВЭУ являются колебания скорости ветра. В динамических расчетах установки используют несколько моделей динамики воздушного потока. Работа ВЭУ происходит в условиях турбулентности воздушного потока, поэтому моделирование влияния последней на работу ветроустановки очень важно.

После сравнения редукторных и безредукторных ветроэнергетических установок можно сделать вывод, что, несмотря на все свои недостатки, редукторные установки еще не скоро будут вытеснены безредукторными, но и в силу своих особенностей могут остаться конкурентоспособными еще долгое время.

Литература:

  1. ВЕТРОЭНЕРГЕТИКА. ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИИ // Научный форум. URL: http://www.scienceforum.ru/2016/pdf/21528.pdf (дата обращения: 7.12.2016).
  2. Митенков Ф. М., Овчинников В. Ф., Николаев М. Я. Моделирование динамики вертикально-осевой ветроэнергетической установки на электромагнитном подвесе. // Проблемы прочности и пластичности. — Нижний Новгород: Нижегородский гос. техн. ун-т., 2012. — С. 184–189.
  3. Колосов Р. В., Титов В. Г. Моделирование ветроэнергетических установок // Вестник Чувашского университета. — 2014. — № 2. — С. 27–32.
Основные термины (генерируются автоматически): ветроэнергетических установок, тип редукторов, принцип действия, разделение ветроэнергетических установок, недостатки редукторных ВЭУ, крыльчатого типа, Моделирование ветроэнергетических установок, безредукторных ветроэнергетических установок, воздушного потока, редукторов высокое передаточное, математической модели, ветроэнергетических установках, скорость вращения ветродвигателя, математической модели ВЭУ, угле установки лопасти, вращения вала ветродвигателя, редукторные ВЭУ, динамических расчетах установки, фактором работы ВЭУ, мостовой неуправляемый выпрямитель.


Обсуждение

Социальные комментарии Cackle
Задать вопрос