Ветрогенераторы с горизонтальной осью вращения

Ветровые генераторы с горизонтально расположенной осью можно применять для преобразования энергии, и для этого такие ветровые генераторы используют силу сопротивления или же подъемную силу. Так как использование подъемной силы позволяет развить скорость в несколько раз больше, чем при использовании силы сопротивления, предпочтительнее устройства с использованием подъемной силы. Подъемная силы воздействует на лопасти ветроколеса, и это делает ветроколесо более быстроходным.

Ветровой генератор с горизонтально расположенной осью вращения, имеет две или три лопасти, крепятся на монтажное гнездо, установленной на вершине башни ветровой турбины. Этот вид ветровых установок наиболее распространенный среди ветровых агрегатов. У таких установок вал ротора располагается горизонтально. Ветровые установки с горизонтальной осью вращения в основном имеют две или три лопасти, но встречаются виды установок с большим количеством лопастей. Лопасти ветровой установки должны максимально воздействовать с проходящим по площади вращения ротора воздушным потоком. Это делает работу ветровой установки эффективным. Ветровые установки, имеющие большое количество лопастей могут работать только при низких скоростях ветра. А ветровые установки с двумя или тремя лопастями могут вращаться с очень высокой скоростью, охватывая весь ветровой поток, попадающий на ветроколесо. Ветровые установки с большим количеством лопастей имеют меньше эффективности по сравнению с установками с двумя или тремя лопастями, потому что лопасти создают воздушный вихрь после себя и это создает помехи следом идущей лопасти.

Ветровое колесо может быть выполнено с множеством количеством лопастей (до 50 лопастей и больше) и с одной лопастью с контргрузом. Ветровые колеса с горизонтальной осью вращения в некоторых случаях выполняют зафиксированным по направлению ветрового потока. Если направление ветра неизменно дует с одного направления, используют такой тип ветровой установки. А в большинстве других видов ветровых установок гондола, на которую крепится ветроколесо, имеет систему ориентации на ветровой поток. Электронная система поворота гондолы ориентируется на направление ветра, получая сигналы от ветровой мачты, а у малых ветровых генераторов эту службу выполняет хвостовое оперение.

Для того, чтобы при больших скоростях ветра ограничить частоту вращения лопастей, применяется тормозная система. От сильного ветра лопасти могут вращаться очень быстро, но в то же время, лопасти могут получить повреждения. А так же используется ряд технологий по выводу ветровой установки из рабочего режима, из которых чаще всего применяют тормозную систему, поворот лопастей во флюгерное положение.

Лопасти могут закрепляться на вал редуктора, или же непосредственно на вал генератора. Редуктор используется для передачи вращающего момента генератору, увеличивая число оборотов зубчатой системой.

Из рисунка 1 можно увидеть, что установленная мощность Р_уст, которая развивается ветровым колесом с горизонтально расположенной осью вращения, зависит от его размеров.

Рисунок 1 – Мощности ветрогенераторов различных размеров при скорости ветра 7,6 м/с

Ветровые установки с горизонтальной осью вращения требуют использовать систему ориентации на ветровой поток, систему торможения при больших скоростях ветра, и все это усложняет их использование более эффективнее. Для наиболее эффектного использования воздушного потока, можно воспользоваться ветродвигателями с вертикально расположенной осью вращения.