Аннотация
Малые и микроветроэнергетические установки (микро ВЭУ), имеющие мощность до 10 кВт, используются в основном для энергоснабжения маломощных объектов распределенной энергетики. На базе Южно-Уральского государственного университета в г. Челябинске созданы и испытаны вертикально-осевые ВЭУ малой и сверхмалой мощности для электроснабжения осветительных установок, использующих для питания напряжение постоянного тока. С целью оптимизации конструкции ротора ВЭУ был проведен ряд теоретических и экспериментальных исследований, направленных на изучение аэродинамических характеристик. В результате исследований были определены основные габаритные соотношения элементов ротора, обеспечивающие заданную расчетную мощность, рассчитаны аэродинамические характеристики лопастей, произведен выбор оптимального профиля, рассчитаны относительные размеры лопастей и углы их установки. Установлена зависимость коэффициента использования энергии ветра от быстроходности ротора. Рассчитан коэффициент использования энергии ветра в зависимости от быстроходности, получена главная аэродинамическая характеристика ротора. Получены данные для всего используемого диапазона быстроходностей по величинам аэродинамических сил и моментов, необходимых для проведения прочностных и динамических расчетов. Подготовлен массив значений аэродинамической мощности как функции двух переменных: скорости ветра и скорости вращения ротора для использования его в системе регулирования.
Ключевые слова
Ветроустановка, микро ВЭУ, аэродинамическая характеристика, ротор, коэффициент использования энергии ветра.
1. Сироткин Е.А., Соломин Е.В., и др. Состояние развития мировой ветроиндустрии // Альтернативная энергетика и экология. 2014. № 05 (145). С.20–25.
2. Halstead R., Solomin E. Vertical wind turbines (Технические особенности и преимущества ветроэнергетических установок) // Альтернативная энергетика и экология. 2010. №1. С.36–41.
3. Соломин Е.В. Перспективы использования малых ветроэнергетических установок в агропромышленном комплексе // Механизация и электрификация сельского хозяйства. 2011. Вып. 7. С.12–15.
4. Шестаков А.Л., Кирпичникова И.М. Южно-Уральский государственный университет как стартовая площадка энергосберегающих технологий и использования возобновляемых источников энергии // Альтернативная энергетика и экология. 2010. № 1. С. 149-152.
5. Кирпичникова И.М. Разработки Южно-Уральского государственного университета в области использования возобновляемых источников энергии // Альтернативная энергетика и экология. 2014. № 5 (145). C. 54-57.
6. Соломин Е.В., Кирпичникова И.М. Мартьянов А.С. Итерационный подход в разработке и оптимизации вертикально-осевых ветроэнергетических установок // Электротехника. Электротехнология. Энергетика: cб. науч. тр. VII междунар. науч. конф. молодых ученых / Новосибирский государственный технический университет; Межвузовский центр содействия научной и инновационной деятельности студентов и молодых ученых Новосибирской области. ЭЭЭ-2015. Новосибирск. 2015.
7. Kirpichnikova I.M., Kozin A.A. Analysis of the group of vertical-axis wind turbines in the software package Matlab // International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology, № 1(1), 2014, С.43-46.
8. Кирпичникова И.М., Рахматулин И.Р. Лабораторные исследования устройства слежения за солнцем с использованием фотоэлементов // Альтернативная энергетика и экология. 2013. № 12 (134). С. 10-14.
9. Кирпичникова И.М., Четошников С.А. Моделирование комбинированной ветросолнечной установки // Альтернативная энергетика и экология. 2016. №7-8. C. 25-31.
10. Кирпичникова И.М., Топольская И.Г., Топольский Д.В. Об особенностях развития теории моделирования возобновляемых источников энергии в России // Альтернативная энергетика и экология. 2014. № 5 (145), C. 63-68.
11. Соломин Е.В. Ветроэнергетические установки ГРЦ–Вертикаль // Альтернативная энергетика и экология. 2010. №1. С.10–15.
12. Кирпичникова И.М., Соломин Е.В. Ветроэнергетическая установка с вертикальной осью вращения // Вестник ЮУрГУ. Серия «Энергетика». 2008. Вып. 10. № 26 (126). С. 32–35.
13. ANSYS CFX Release 10.0 documentation. 2006.
14. Соломин Е.В. Методология разработки и создания вертикально-осевых ветроэнергетических установок: монография. Челябинск: Изд–во ЮУрГУ, 2011. 324 с.
15. Киндряшов А.Н., Мартьянов А.С., Соломин Е.В. Электрические машины ветроэнергетических установок с вертикальной осью вращения // Альтернативная энергетика и экология. 2013 №01/2 (118). С.59–62.
16. Соломин Е.В., Сироткин Е.А., Козлов С.В. Электромеханическая система аварийного торможения ветроэнергетической установки // Электротехнические системы и комплексы. 2016. № 1 (30). С. 19-23. doi: 10.18503/2311-8318-2016-1(30)-19-23
17. Шимкович Д.Г. Расчет конструкций в MSC/NASTRAN for Windows. М.: ДМК Пресс, 2001.
18. Технические условия на безопасность ветросиловых установок / Компания "Германишер Ллойд".