1.4. Выбор места расположения вэу
При выборе расположения источников энергии необходимо учитывать экологические последствия от их работы.
Для исключения влияния помех на работу телевизионных, радиотехнических и др. систем рекомендуется следующие минимальные расстояния между ВЭУ и объектами:
- радио- и телепередатчики 6000 м;
- системы навигации 500 м;
- телеприемники 100-800 м;
- аэропорты 4000-6000 м.
Также кроме этого при работе ВЭУ возникают низкочастотные колебания, которые при работе ВЭУ в диапазоне частот 380 - 480 об/мин создают звуковые шумы мощностью 50 - 70 дБ днем и 40 дБ ночью на расстоянии 150-200 метров от ВЭУ.
Дизельная установка при работе выбрасывает в окружающую среду загрязняющие вещества, которые выделяются при сжигании топлива, следовательно дизельную установку также необходимо удалить на некоторое расстояние от жилых объектов.
Принимая во внимание все вышеперечисленные факторы располагаем ветроэнергетические установки на окраине жилого поселка. Дизельная электростанция может находится в одном помещении с распределительным устройством, но вследствие того, что при работе дизельной электростанции создается шум и присутствует вибрация, располагаем дизельную установку рядом с распределительным устройством в отдельном помещении, но на общем фундаменте. Взаимное расположение всех комплексов поселка и источников энергии показано на рисунке 7.
1.5. Выбор режима работы вэу и компоновка гондолы
Ветроколесо обтекается практически безграничным потоком воздуха, поэтому здесь нет возможности отвести прошедший через ветроколесо воздух за пределы огибающего потока, и это определенным образом ограничивает эффективность ветроустановок.
Параметр Z, называется быстроходностью ветроколеса и равен отношению окружной скорости конца лопастей vr к невозмущенной скорости набегающего потока u0:
Домножая обе части на радиус ветроколеса R, получаем условие, определяющее максимальную эффективность его работы:
Практика показывает, что для n-лопастного ветроколеса оптимальная быстроходность равна:
Одним из наиболее ценных результатов является критерий Глауэрта, связывающий максимальное значение коэффициента мощности Ср (характеризует эффективность использования ветрогенератором энергии воздушного потока, проходящего через ометаемую ветроколесом площадь ) с быстроходностьюZ.
Для трехлопастного ветроколеса Z=4,19, а коэффициент мощности при этом равенСр=0.37.
Быстроходность ветроколеса является, возможно, самой важной для него характеристикой, зависящей от трех основных переменных: радиуса описываемой ветроколесом окружности, его угловой скорости вращения, и скорости ветра. Как безразмерная величина это основной параметр подобия при исследовании и конструировании ветрогенераторов.
Конструктивное исполнение гондолы зависит в основном от типа генератора и наличия редуктора. При одинаковой мощности размеры и конструкция гондол существенно различаются.
Для ВЭУ-150 принимается простейшая компоновка гондолы ВЭУ на базе асинхронного генератора с короткозамкнутым ротором. Функциональная блок-схема данной ВЭУ приведена на рисунке 4.
Рис. 4. Функциональная блок-схема ВЭУ на основе индуктивного генератора
1 – ветроколесо; 2 – двухступенчатый редуктор; 3 – статор; 4 – короткозамкнутый ротор; 5 – асинхронный генератор с короткозамкнутой обмоткой ротора; 6 – устройство лёгкого запуска ВЭУ; 7 – блоки генераторов.
Система силовой электроники ВЭУ, работающей в режиме с изменяемой скоростью, для данного типа компоновки не применяется, а это значит, что ветроустановка работает с постоянной скоростью, которую обеспечивает автоматическое управление углом атаки лопастей ветроколеса.
Для ВЭУ-80 принята многим похожая на вышеприведённуюконструктивная компоновка гондолы ВЭУ – простейшая конструкция на базе генератора с постоянными магнитами – рис. 5.
Рис. 5. Функциональная блок-схема простейшей конструкции ВЭУ
1 – ветроколесо; 2 – одноступенчатый редуктор; 3 – статор синхронного генератора; 4 –ротор с постоянными магнитами; 5 –синхронный генератор с постоянными магнитами; 6 – система ВФИ
Выход генератора связан с сетью через вставку постоянного тока выпрямитель – фильтр – инвертор (ВФИ), которая обеспечивает работу ветроколеса с переменной скоростью.
Для уменьшения стоимости системы ВФИ применяются кремниевые тиристоры. Пассивные кремневые регулируемые выпрямители установлены со стороны генератора, чтобы из напряжения изменяемой частоты получить напряжение постоянного тока. Фильтр обеспечивает сглаживание выпрямленного напряжения. Затем это напряжение с помощью инвертора преобразуется в 400 В переменного тока промышленной частоты. После ВФИ должно стоять фильтрокомпенсирующее устройство, которое снижает уровень высших гармоник.