Жұмыс тәртіптері бойынша желгенераторларын классификациялау
Желқозғалтқышы бар жүйелер үш класқа бөлінеді.
Бірінші класына желді дөңгелектері тік жазықтықта орналасатын жел қозғалтқышы жатады; осыған байланысты айналу жазықтығы жел бағытына перпендикуляр және жел бағыты дөңгелектің осі ағынға параллель. Мұндай желқозғалтқыштар қанатты деп аталады 13.3-сурет.
Кейбір қанатты желқозғалтқыштарда желді дөңгелектің осінде горизонталь жазықтыққа қатысты 6 дан 8о дейін иіні болады.
13.3- сурет. Қанатты пішінді желқозғалтқышы.
.
Қанатты желқозғалтқыштар желді дөңгелектің типіне және жүрісіне байланысты үш топқа бөлінеді:
Екінші класына желді дөңгелектің вертикальды айналу осі бар желқозғалтқыш жүйесі жатады. Конструктивті жүйе бойынша олар екі топқа бөлінеді:
– жұмыс істемейтін күрекшелері шымылдықпен бүркеліп тұратын немесе желге қарсы қырынан орналасқан әткеншекті желқозғалтқыш;
– Савониус жүйесіндегі роторлы желқозғалтқыш.
Үшінші класына сулы диірменді дөңгелек принципі бойынша жұмыс істейтін дағыралы деп аталатын желқозғалтқыш жатады. Бұл желқозғалтқыштың айналмалы осі жел бағытына горизонталь және перпендикуляр (13.4-сурет).
13.4-сурет. Дағыралы пішінді желқозғалтқышы
Әлі де өрістеу алмаған басқа да жүйелер бар.
Қолдану классификациясында желқозғалтқышта айналудағы жел күшінің негізгі жұмыс принципін қарастырамыз.
-сурет. Желқозғалтқыштарының түрлері
Желқондырғылары екі негізгі белгілері бойынша бөлінеді – жел доңғалағының геометриясы және оның желге сәйкес бағытта орналасуы.
Желэнергетикалық қондырғылардың негізгі классификациялық белгілерін төменде келтірілген анықтамадан анықтауға болады [1,2,4,41].
Көлденең ості жел электр генераторлар. Көлденең ості пропелерлік желдоңғалағын қарастырайық. Бұл типтің негізгі айналдыру күші – көтеру күші болып саналады. Желдоңғалағы жұмыс жағдайында желге салыстырмалы тіреу мұнарасының алдында немесе оның артында орналасады. Алдында орналасқан жағдайда желдоңғалағы аэродинамикалық қалыптастырғыш немесе басқа да оны жұмыс жағдайында ұстап тұратын қондырғылардан тұру керек. Артында орналасқан жағдайда мұнанралық желдоңғалағын жел ағынын құйыны арттырады. Доңғалақтың мұндай жағдайында жұмыс жасауында айналмалы (циклдік) жүктеме пайда болады, қатты шуыл және желдоңғалағының флуктуациясы болады. Жел бағыты тез өзгеруі мүмкін және желдоңғалағындағы бұл өзгерістерді анық түрде анықтап отыру керек. Сондықтан күші 50 кВт-тан көп ЖЭҚ-да осы мақсат үшін сервоқозғалтқыштарды пайдаланады.
Жел электрогенераторларда екі және үш қалқанды желдоңғалағын пайдаланады, соңғысы дыбыссыз жүріспен ерекшеленеді. Электргенератор және редуктор (желдоңғалағын қосатын), негізінен тіреу мұнарасының жоғарғы жағында айналмалы баста орналасқан. Оларды төменгі жағына орналастыру ыңғайлы, алайда айналу моментінде болатын қиыншылықтар әсерінен бұл тәсіл өз-өзін ақтамайды. әлсіз желде үлкен айналу моментін тудыратын көпқалқанды доңғалақтар суды айдап шығару үшін және басқа да үлкен айналу жиілігін қажет етпейтін мақсаттарда пайдаланылады.
Тік ості жел электр генераторлар. Тік ості жел электрогенераторлар өзінің геометриясының арқасында әрқилы желбағытында жұмыс жасайды. Мұндай схема біліктің (валдың) ұзару есебінен өндіргішті өзгеркіш (генераторлы редукторды) мұнараның төменгі жағына орналастыруға мүмкіндік береді.
Мұндай қондырғылардың жетіспеушілігіне мыналар жатады:
– автотербеліс үдерістері әсерінен туындайтын жоғары бүлінушілігі;
– айналу үдерісінің тоқымасынан (пульсациясынан) туындайтын –өндіргіштің көрсеткішінің (генераторлар параметрі) шығысының тоқымасы (пульсациясы).
Осы себептерден көптеген жел электр генераторлар көлденең ості схемамен жасалған, алайда тік ості қондырғылар әлі де зерттелуде.
Көп тараған тік ості қондырғылар.
Кесе пішіндес ротор (анемометр). Осы типтегі жел доңғалағы кедергі күші әсерінен айналады.
Савониус роторы. Бұл дөңгелек те кедергі күші әсерінен айналады. Оның қалқандары жіңішке майыстырылған жапырақтан істелген, яғни арзан және қарапайымдылығымен ерекшеленеді. Айналу моменті әртүрлі кедергі әсерінен пайда болады, ол ішке немесе сыртқа қарай майыстырылған қалқан роторы. Үлкен геометриялық толу әсерінен бұл желдоңғалақтары үлкен айналу моментіне ие және суды айдап шығару үшін пайдаланылады.
Дарье роторы. Айналу моменті көтеру күшінен туындайды, ол аэродинамикалық профилі екі немесе үш жіңішке майыстырылған беттен шығады. Көтеру күші қалқан үлкен жылдамдықпен жел ағынын қиып өткенде максималды болады. Дарье роторы жел электрогенераторларында пайдаланылады бастапқыда ротор өздігінен айнала алмайды, сондықтан осы мақсатқа генераторды пайдаланады [15,25,38].
13.6-сурет. Көп тараған тік ості жел қондырғылары
Масгрув роторы. Бұл желдоңғалақ қалқандары жұмыс жағдайында тік орналасқан, ал оны тоқтатқанда көлденең оспен айналу мүмкіндігіне ие. Масгрув роторының көптеген түрлері бар, бірақ олар қатты желде жұмыс жасай алмайды.
Эванс роторы. Бұл ротордың қалқандары апатты жағдайда орналасқан және оны басқарғанда тік осі бойымен айналады.
Концентраторлар. ЖЭҚ-ң күші жел ағынын пайдалы жағынан қолданғанға байланысты. Оның жұмысын жақсарту үшін жел ағынын үлкейтетін арнайы концентраторлар ( күшейткіштер) пайдаланылады
Көлденең ості жел электрогенераторлар үшін көптеген концентраторлар жасалған олар диффузор немесе дефлектор конфузоры болуы мүмкін. Алайда концентраторлар өндіріс қрондырғыларында кең қолданыс таппаған.
12- ДӘРІС
Тақырып: Жел қондырғысының түрлері және құрылымы. Жел қондырғысының теориялық негізі және есебі
Жоспар:
Желгенераторларының жұмыс істеу тәртібі, сипаттамалары, түрлері
Жел генераторының компоненттері
Жел қондырғысының түрлері және құрылымы.
Жел қондырғысының теориялық негізі және есебі
Желгенераторларының жұмыс істеу тәртібі, сипаттамалары, түрлері
Жел генераторлары жел қозғалысының энергиясын электрлікке түрлендіруге арналған. Жел генераторының әрекет принципі келесідей: жел қысымымен ток генераторының роторын айналдырып, қалақшалар қозғалысқа түседі (әдетте үш фазалық).
Өндірілген электр энергиясыконтроллерге жіберіледі. Ол аккумуляторлар зарядына арналған кернеуді және токтың тиімді күшін қамтамасыз етіп,сондай-ақ қатты дауылда жүйені сақтандырып, басқару функциясын атқарады.Контроллерден аккумуляторлар заряд алады.
Өнеркәсіптік жел жағдайында, электр желі бойымен басты станцияға жіберіледі.Үйдегі жел генераторларында ток инвертормен электр.желісіне пайдалану(220 В)үшін түрленеді де тұтынушыларға жіберіледі [1,15,25].
13.7-сурет. Энергиямен қамтамасыздандырудың автономды жүйесі
Жел генераторының компоненттері
Жел қондырғыларының негізгі компоненттеріне келесі элементтер жатқызылады:
– Генератор айнымалы токты өндіретін қондырғы. Токтың күші мен генератор кернеуі желдің жылдамдығы мен тұрақтылығына байланысты. Генератор аккумуляторлы батареяларды зарядтау үшін қажет;
– Қалақшалар желдің кинетикалық энергиясының арқасында генератордың білігін қозғалысқа келтіреді;
– Контроллер – жел қондырғыларының көптеген үдерістерін басқарады, мысалы қалақшалардың бұрылысы, аккумуляторлардың заряды, қорғаныс функциялары және т.б.. Ол аккумуляторлы батареяларды зардятау үшін тұрақтыға өндіретін токты ауыспалыға түрлендіреді;
– Аккумуляторлы батареялар – электр энергиясын желсіз сағатта пайдалану үшін жинақтайды. Сондай-ақ, олар генератордан шығатын кернеуді түзетеді және тұрақтандырады. Солардың арқасында сіз ұйытқыған желде де еш кедергісіз тұрақты кернеуді алатын боласыз. Сіздің нысаныңыздың қоректендіруі аккумуляторлы батареялардан жүзеге асырылады;
– Анемоскоп және желді бағытының датчигі – қуаттылығы орташа және шағын қондырғылардағы жел бағыты туралы деректер жинауға жауап береді;
– Резервті автоматты қосу(РАҚ) – қоректендіру көзін автоматты ауыстырып-қосқыш. 0,5 секунд аралығында негізгі қорек көзі болмаған кезде бірнеше электрмен қоректендіру көзі арасындағы автоматты ауыстырып-қосуды жүзеге асырады. Жел қондырғысын, қоғамдық электр желісін, дизель-генераторды және қоректендірудің басқа да көздерін бірегей автоматтандырылған жүйеге біріктіруге мүмкіндік береді. Назар аударыңыз: РАҚ бір нысананың желілеріне бір мезетте қоректендірудің екі түрлі көзінен жұмыс істеуіне жол бермейді.
– Инвертор – аккумуляторлы батареяларда жинақталатын токты тұрақтыдан көптеген электр құралдары тұтынатын ауыспалыға түрлендіреді.