Правильный подбор генератора – нормальная и эффективная работа ветроэлектростанции. В этой статье мы сравним несколько различных типов генераторов, которые могут применяться для ветроэлектростанций.
Автомобильный генератор переменного тока
К достоинствам данного генератора можно отнести его относительную дешевизну, распространенность (легко найти), а также то, что он не нуждается в переделках.
К недостаткам можно отнести такие вещи как – большая скорость вращения, для применения в ветряках требуется повышающие зубчатые передачи или шкивы. Необходим периодический осмотр токосъёмника и его техническое обслуживание. Также такой генератор выдает небольшую мощность.
Как отмечалось ранее, одним из главных недостатков автомобильных генераторов применительно в ветроэлектростанциям являются их высокие обороты, и, соответственно, для применения их к ветрякам необходимы повышающие звенья (редукторы и шкивы). Номинальные обороты автомобильных генераторов примерно 3000 об/мин. Наличие дополнительных повышающих обороты ветряка механизмов увеличивает потери энергии системы.
Также автомобильный генератор имеет электромагнитное возбуждение, что означает, что для того, чтобы получить электрический ток необходимо запитать обмотку возбуждения от внешнего источника. Это усложняет систему и снижает ее эффективность, но упрощает регулирование выходного напряжения, так как магнитный поток можно изменять путем регулирования тока возбуждения.
Также щетки и токосъёмники имеют тенденцию к изнашиванию, что приводит к необходимости периодически проводить осмотр этих элементов и при необходимости менять. Но также можно перемотать генератор на более низкие обороты. Это производят путем замены витков статора на более частые витки из более тонкой легированной стали.
Самодельный генератор с постоянными магнитами
Плюсом такой установки будет ее эффективность, крепкая конструкция, низкая стоимость, получения большой мощности.
Минусом будет то, что это довольно сложный трудоемкий проект, требующий выполнения работ на токарном станке.
Но применимость к ветроэлектростанции таких установок довольно хорошая.
Самодельный генератор с постоянными магнитами, как показали эксперименты, наиболее экономичен и выгоден для ветрогенераторов. Он вполне приемлемо работает на низких скоростях, а на высоких скоростях вращения способен выдавать большую мощность.
Поскольку вырабатывается переменный ток, то необходим выпрямитель, для преобразования переменного тока в постоянный для зарядки батарей.
Наилучшие показатели у трехфазных генераторов. Однако их построение сложнее чем однофазных. Поэтому при проектировании следует решить, сможете ли вы создать трехфазную систему или все-таки ограничитесь однофазной.
Для ветряка с диаметром в 2 метра такая электроустановка может выдать более 60 А в 12-вольтную батарея, а это не много не мало 700 Вт. На пике мощности ток может достигать 100 А. Пока такое решение является наиболее эффективным.
Конверсионный асинхронный генератор переменного тока
Плюсы – легко можно приобрести, относительно дешевый, хорошо работает на низких оборотах, сравнительно не сложно переоборудовать.
Недостатки – большое внутреннее сопротивление, имеет малую эффективность на высоких скоростях вращения, а также для переоборудования необходимо выполнять работы на токарном станке.
Имеет среднюю пригодность к применению в ветроэлектростанциях.
Обычный асинхронный электродвигатель вполне возможно переоборудовать в генератор с постоянными магнитами. Эксперименты показывают, что после переделок данная электроустановка имеет довольно хорошие показатели при работе на низких скоростях, и гораздо худшие при работе на высоких скоростях.
Поскольку асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором имеет в роторе обмотку для работы в двигательном режиме, то для переоборудования его необходимо эту обмотку удалить, и вместо нее установить постоянные магниты, превратив таким образом асинхронный электродвигатель в генератор с постоянными магнитами.
На практика такая установка способна выдавать 10-20 А. При увеличении скорости вращения такой установки ток возрастет незначительно, а остальная мощность будет тратиться на нагрев обмоток электрической машины. Обмотка асинхронных машин малой мощности выполнена тонкой обмоткой и не поддерживает большой ток. Например, для того же ветряка с диаметром в 2 метра пиковый ток не превысит 25 А.
Если вам не нужна большая сила тока при высоких скоростях, то асинхронный двигатель вполне неплохое решение. Желательно выбирать трехфазный электродвигатель, для снижения пульсаций в цепи постоянного тока, в который преобразуется переменный с генератора с помощью выпрямителя.
Генератор постоянного тока
Плюсы – довольно прост, нет необходимости в доработках, некоторые модели вполне могут работать на низких оборотах.
Минусы – прихотлив в обслуживании, трудно подобрать необходимой мощности.
Слабо пригоден для ветроэлектростанций.
Кажется логичным – генератор постоянного тока не требует выпрямителя, так как вырабатывает постоянный ток. На само деле, это не совсем так. В нем присутствуют щетки коллекторные, которые необходимо постоянно осматривать, также периодически необходимо чистить сам коллектор. При перегрузках коллектор может подгорать. Также при замене щеток их необходимо правильно подобрать и выставить. При использовании электроустановок переменного тока эти процессы отсутствуют.
При использовании электроустановок постоянного тока они могут выдавать мощность порядка 100-200 Вт, что вполне нормально для небольшого ветряка с высотой 1-2 метра.
Выбор места установки ветродвигателя
Лучшим местом для установки ветроэлектростанции, как вы уже наверно догадались, являются участки с минимальной затеняемостью ветра большими деревьями, а также постройками, минимальное расстояние к которым не должно быть меньше чем 25-30 метров. Высота ветроэлектростанции должна превышать высоту близлежащих строений на 3-5 метров. По линии наиболее частого направления ветра деревьев быть не должно.
