Мачта ветрогенератора: обзор конструкций

Мачта - очень важный элемент конструкции ветрогенератора. От правильного выбора типа опоры, её высоты зависит как производительность всей ветроустановки, так и собственная безопасность при эксплуатации.

Выбор типа мачты для ветрогенератора напрямую зависит от того, какой ветряк должен быть установлен. Важно учитывать особенности местности, где планируется установка ветряка, а так же вопрос технического обслуживания силовой установки в дальнейшем.
Мачта для ветрогенератора

к содержанию ↑

Расчет высоты опоры

Несомненно, высота установки ветряка очень важна, важно рассчитать минимальную, на которую нужно будет поднять генератор, чтобы он выдавал номинальное напряжение. Посредством климатических наблюдений, а именно измерением силы ветра на различных высотах от поверхности земли, установлено, что от нижнего края лопастей до верхушек деревьев, крыш домов и других препятствий должно быть 10 метров или более. Здесь сила ветра будет оптимальной, вне зависимости от местности.

Также мачту ветрогенератора необходимо устанавливать на удалении в 150 м или более от зданий или древесных насаждений. Исходя из вышеизложенного, можно легко рассчитать необходимую высоту мачты ветряка. К примеру, на участке находятся 12-метровые древесные насаждения, значит, нижняя лопасть генератора должна находиться над землей на высоте 22 метров. К этой цифре необходимо прибавить длину лопасти и получим высоту мачты.

Так для ветряка с диаметром 6 м длина лопасти составит 3 метра, а высота мачты должна быть не менее 25 метров. Располагать генератор ниже 25 метров от поверхности земли нецелесообразно, поскольку сила ветра будет недостаточной для того, чтобы ветряк вырабатывал необходимое количество энергии. Другим языком — это нерациональное использование средств, выделенных на такой проект.

к содержанию ↑

Типы опор

Вторым основным вопросом является тип опоры, на которую будет установлен ветряк. Есть четыре основных вида опор, которые пользуются наибольшим спросом:

  • растяжная;
  • коническая;
  • сварная;
  • гидравлическая.
  1. Растяжная мачта ветрогенератора изготавливается из стальных труб небольшого диаметра и имеет один или несколько поясов с растяжками, которые представляют собой металлические тросы. Благодаря растяжкам такая опора не требует мощного фундамента.

    Растяжные мачты используются для размещения маломощных ветряков, и имеют высоту до 20 метров. Положительные стороны такой конструкции — это ее относительная дешевизна и простота установки.
    Опора для ветрогенератора
    В стоимость мачты входят затраты на сварочные работы для ее изготовления, монтаж и сами материалы: стальные трубы, тросы, крепежные элементы, бетон для фундамента. Устанавливается такая конструкция, как правило, с помощью лебедки.

    Минусом растяжной опоры является то, что на нее нельзя подниматься, а, следовательно, для обслуживания генератора каждый раз придется опускать и поднимать всю опору.

    Еще один недостаток — это большая площадь, занятая растяжными тросами. Но если место позволяет, то лучше установить такую мачту, поскольку стоимость ее будет на порядок ниже других вариантов.

  2. Конические мачты также изготавливаются из труб, но гораздо большего диаметра. На такую опору можно устанавливать генераторы мощностью до 5 кВ. Благодаря своей конструкции, она может иметь высоту до 36 метров. Коническая конструкция опоры это ее главный плюс — благодаря этому генератор на такой мачте можно использовать при любых ветрах и вибрации при работе генератора будут минимальными. Отрицательной стороной конических опор является их стоимость, которая значительно выше по сравнению с растяжными мачтами, поскольку на ее изготовление уходит гораздо больше материалов и времени.
  3. Сварная мачта или мачта-ферма — ее делают из отдельных деталей, которые монтируют непосредственно на месте. Такая конструкция надежна в работе и имеет низкую себестоимость. Минусами сварных мачт является их внешний вид и высокая парусность — постоянный гул ветра в деталях. Однако если такая мачта находится вдали от домов и внешний вид имеет второстепенное значение, можно обратить внимание на такой вариант.
  4. Гидравлическая мачта имеет говорящее название — в ней применяется гидравлическая система, поднимающая и опускающая генератор на необходимую высоту. Это полностью автономная система, для установки мачты и обслуживания ветряка не нужен подъемный кран или другая техника. Однако такая мачта имеет один большой недостаток — она самая дорогая из всех перечисленных.
к содержанию ↑

Фундамент

Любая мачта для ветрогенератора представляет собой массивную конструкцию, которая должна иметь очень прочный фундамент. В случае с растяжной мачтой, требуется также заливка фундамента для крепления растяжек. Очевидно, что чем выше и массивнее мачта, тем прочнее должен быть фундамент.

Первоначально необходимо выбрать место для опоры с учетом ветров и наличия препятствий. Для фундамента потребуется площадь примерно 2х2 метра. Работы по заливке фундамента начинаются с подготовки котлована, его глубина должна составлять около 70 см. На дно котлована укладывается слой щебня толщиной до 20 см, утрамбовывается, а на него слой песка такой же толщины.
Фундамент для ветрогенератора
На утрамбованный песок устанавливается основа мачты так, чтобы она возвышалась над поверхностью земли на 15 см, и заливается бетоном марки М-400. Толщина слоя бетона должна составлять до 40 см. 12 часов спустя таким же бетоном заливается оставшаяся часть котлована. Устанавливать опору можно спустя месяц — после паузы для отстоя бетона.

к содержанию ↑

Для промышленных генераторов

Промышленные ветрогенераторы, как правило, используются крупными энергетическими корпорациями. Такие установки объединяют в сети, которые образовывают ветровые электростанции.

Мачта для промышленного ветряка представляет собой капитальное сооружение, имеющее надежный фундамент. У основания установлен силовой шкаф, включающий силовые контакторы и цепи управления. Сама башня полая внутри, в ней расположены лестницы и силовые кабели, идущие от генератора к силовому шкафу.

На самом верху опоры расположен поворотный механизм, к которому непосредственно крепится гондола ветрогенератора, включающая в себя сам генератор, трансмиссию и тормозную систему.

к содержанию ↑

Для вертикальных ветряных установок

Вертикальные ветрогенераторы имеют существенные конструктивные различия по сравнению с традиционными горизонтальными. Опоры для таких ветрогенераторов также имеют особенности.
Мачта для вертикального ветрогенератора схема
Для этих установок не требуются высокие опоры и большие открытые пространства. Мачта для вертикального ветрогенератора представляет собой легкую разборную металлическую конструкцию высотой 3,5-6 м, которая может быть установлена на крыше любого здания.


Оцените статью:
1 Star2 Stars3 Stars4 Stars5 Stars
Загрузка...
Поделитесь с друзьями:
Добавление комментария