ЖУРНАЛ «СТА» 4/2018

РАЗРАБОТКИ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКА Ч ИСТЫЕ , ЗЕЛЁНЫЕ И ВОЗОБНОВЛЯЕМЫЕ В постоянном поиске альтернатив- ных источников энергии чистые, зелё- ные и возобновляемые технологии имеют приоритет. В этом плане для производства электроэнергии идеаль- на энергия ветра. Ветер – это воз- дух, который движется естественным образом. Евангелиста Торричелли, дав- ший в середине 1600-х годов правиль- ное научное объяснение этому явле- нию, писал: «... ветры вызываются раз- личиями температуры воздуха и, следо- вательно, его плотности между двумя областями земли». Ключевыми факто- рами в порождении ветров являются неравномерность нагрева поверхности Земли Солнцем из-за различия в струк- туре поверхности, а также вращение Земли. Т ЕХНОЛОГИИ Задача преобразования энергии вет- ра в электрическую решается с помо- щью ветровых турбин (рис. 1), пре- образующих кинетическую энергию ветра в электроэнергию следующим об- разом: 1)ветер вращает лопасти пропеллера, соосные с ротором; 2)ротор, состоящий из лопастей и сту- пицы, приводит в движение низко- оборотный вал, вращающийся со ско- ростью приблизительно 30–60 оборо- тов в минуту; 3)низкоскоростной вал приводит в дви- жение 2- или 3-ступенчатую повы- шающую коробку передач, которая, в свою очередь, передаёт вращение на высокоскоростной вал, вращающий- ся со скоростью приблизительно 1000–1800 оборотов в минуту; 4)высокоскоростной вал вращает гене- ратор; 5)генератор производит электричество. Процесс преобразования является чистым, экологически безопасным и до тех пор, пока светит Солнце и дуют вет- ра, он будет работать. В ЕТРОВЫЕ ТУРБИНЫ Ветровые турбины общего назначе- ния могут быть крупными и средними, с мощностью примерно от 500 кВт до 6 мегаватт. Крупные турбины обычно компонуются в ветровые поля, генери- рующие большие объёмы энергии в коммерческих целях. Наиболее ком- мерчески доступные ветрогенераторы сегодня проектируются и производятся в Дании. Типовая конфигурация такой турбины имеет горизонтальную ось, трёхлопаст- ный ротор и ориентируется по ветру ак- тивной автоматической системой. Коли- чество энергии, генерируемой ветровой турбиной, напрямую зависит от скорости ветра. В общем случае ветровые турбины начинают вырабатывать энергию при скорости ветра приблизительно 4 м/с (9 миль в час) и достигают номинальной мощности при скорости около 13 м/с (29 миль в час). При скорости ветра около 25 м/с (56 миль в час) они прекращают ра- боту. Поскольку скорость ветра увеличи- вается с высотой над уровнем земли, вет- ровые турбины устанавливают на высо- ких башнях приблизительно в 30 футов (30 метров) или больше, что обеспечива- ет лучшую утилизацию энергии ветра. Б ЕЗОПАСНОСТЬ И КОНТРОЛЬ ВЕТРОВОЙ ТУРБИНЫ Управление и безопасная эксплуата- ция ветровых турбин являются ключе- выми факторами использования энер- гии ветра. В отличие от многих других отраслей ветровые турбины работают без постоянного надзора. Их компоненты монтируются на вершине башни, и про- межуток времени между регулярным плановым обслуживанием может соста- вить до полугода и более. Тем временем вращающиеся компоненты производят вибрацию и тепло, которые могут вы- звать неисправность и разрушение ча- Современные ветрогенераторы В статье приводится описание конструкции и функционирования современных ветрогенераторных установок, незаменимым элементом которых является система управления и диагностики, собирающая и анализирующая сотни сигналов с различных датчиков. На примере модуля SCM7B34 рассмотрены устройство и преимущества нормализаторов сигналов компании Dataforth, предназначенных для жёстких условий эксплуатации. СТА 4/2018 88 www.cta.ru Рис. 1. Ветровые турбины преобразуют энергию ветра в электроэнергию Фото с сайта Evoheat.ru