Konstrukcja wiatraka

BRANŻOWY OŚRODEK BADAWCZO-ROZWOJOWY
MASZYN ELEKTRYCZNYCH
RESEARCH AND DEVELOPMENT CENTRE OF ELECTRICAL MACHINES

Al.Roździeńskiego188
40-203 Katowice
tel.: +4832 2582041
fax: +4832 2599948

KONSTRUKCJA WIATRAKA

Proponowane rozwiązanie konstrukcyjne wiatraka zostało opracowane w naszym
Ośrodku. Dane projektowe wiatraka:

moc znamionowa: 4 kW (przy prędkości wiatru 10 m/s),

średnica wirnika: 5,8 m,

ilość łopat wirnika: 3,

ustawienie do wiatru: ster kierunkowy (główny),

system bezprzekładniowy: brak przekładni zwiększającej prędkość obr.,

zabezpieczenie
przed silnym wiatrem: system przeciwburzowy ze sterem bocznym.

zastosowana prądnica:          PMGg 180L16 spec
                                        (3 kVA, 180 obr/min, U_N=3x170 V -» 230 V U_DC,
                                           f_N=24 Hz),

Wiatrak w Sosnowcu

Rysunek zestawieniowy

1. Śmigła (wirnik)

Śmigła zaprojektowano jako wykonane z blachy aluminiowej, osadzonej na żebrach wsporczych mocowanych do rury stalowej. Żebra wsporcze są tak zaprojektowane, aby montaż śmigła był łatwy do przeprowadzenia. Kąty zaklinowania i natarcia łopat uzyskuje się poprzez oparcie żeber w czasie montażu na równym podłożu.

Należy podkreślić, iż uzyskanie właściwych kątów zaklinowania jest najważniejsze w celu uzyskania dużej mocy wiatraka.

zdjęcie śmigła przed montażem,

rysunek blach śmigła,

rysunek żeber,

rysunek śmigła.

Wyżej wymienione rysunki są rysunkami poglądowymi. Rysunki z wymiarami można uzyskać w Ośrodku po wpłaceniu niewielkiej kwoty.

W naszym Ośrodku można też zakupić gotowe żebra wsporcze.

2. Zabezpieczenie przed zbyt silnym wiatrem

Jak widać z rysunku, wiatrak ma ster główny mocowany przegubowo i ster boczny zapewniający ustawianie się koła wiatrowego bokiem do wiatru (gdy wiatr wieje zbyt mocno). Szczegóły zawarte są na poniższym rysunku.

Układ przeciwburzowy

3. Prądnica i układ elektryczny

W celu wyeliminowania przekładni, która jest elementem bardzo drogim i zawodnym (cena fabryczna nowej przekładni jest wyższa od ceny prądnicy, choć przekładnia to tylko kilka kół zębatych!!!), zastosowano prądnicę typu PMGg 180L-16 spec. produkcji BOBRME Komel. Jest to wysokosprawna prądnica z magnesami trwałymi. Tylko zastosowanie prądnicy z magnesami trwałymi zapewni powodzenie budowy wiatraka. Taka prądnica jest samowzbudna - tzn. generuje napięcie od razu gdy zacznie się obracać. Prądnica nie posiada żadnych układów szczotek, komutatora itp., dlatego jest niezawodna.

Ponieważ prędkość obrotowa śmigła przy wietrze o prędkości 10 m/s wynosi ok. 150-180 obr/min, dlatego prądnica będzie dla takiego wiatru generowała napięcie trójfazowe o częstotliwości 24 Hz. Następnie napięcie będzie prostowane na napięcie stałe. Dla wiatru 10 m/s za prostownikiem uzyska się napięcie 230 V ±10%. Napięcie wyprostowane może być z powodzeniem zużywane do celów grzewczych (grzałki, nagrzewnice, bojlery itp.), lub do oświetlenia (lampy żarowe - czyli żarówki).

Ponieważ moc niesiona przez wiatr zmienia się wraz z jego prędkością, dlatego zaprojektowano układ 3 grzałek, które będą odpowiednio przełączane wraz ze zmianą prędkości wiatru. Jedna grzałka jest załączona na stałe, dwie pozostałe załączają się kolejno gdy wiatr się wzmaga.

Schemat elektryczny podłączenia grzałek

Styczniki nr 1 i 2 są wysterowywane za pomocą przekaźnika o dwóch różnych poziomach przełączania.

4. Wyprowadzenie mocy z wiatraka

Moc z wiatraka wyprowadzono kablem (linką) poprowadzoną wewnątrz masztu stalowego o średnicy 273 mm i grubości ścianki 12,5 mm. Z uwagi, iż wiatrak nie wykonuje zbyt dużo obrotów wokół osi (pionowej), dlatego nie ma ryzyka ukręcenia się kabla. Jednakże raz na np. pół roku zaleca się sprawdzić, czy kabel nie jest zbyt skręcony (w dolnej części masztu jest otwór, przez który wyprowadzony jest kabel).

Uwaga:
Nasz Ośrodek dołożył należytej staranności, aby informacje tu zawarte pozwalały wybudować efektywną i bezpieczną w użytkowaniu elektrownię wiatrową. Jednakże korzystanie z rozwiązań przedstawionych w niniejszym serwisie odbywa się na własną odpowiedzialność. Za ewentualne szkody powstałe na skutek wykorzystania zawartych tu informacji Ośrodek Komel nie ponosi odpowiedzialności.