Вы когда-нибудь задумывались, почему у ветряных турбин всего три лопасти ротора? Почему у них нет двух или четырех?
Ветряная электростанция использует кинетическую энергию ветра для производства электроэнергии, которая затем подается в электросеть.
Сегодня можно встретить практически только трехлопастные роторы. Почему? У производителей есть две веские причины. Это экономически выгодно - трехлопастные роторы также более подходят с механической точки зрения.
Экономика
Теоретически действительно так, что чем больше у электростанции лопастей ротора, тем больше энергии можно получить от ветра. Однако это применимо только до тех пор, пока следующий лист не войдет в ветреную «тень» предыдущего.
Поэтому на практике не следует преувеличивать количество листьев. Каждый из них должен в первую очередь платить за произведенную в будущем энергию. Чем больше листов, тем выше затраты на производство и, кстати, расходы на обслуживание.
Каждая добавленная лопасть увеличивает количество получаемой энергии, но, кроме того, ее вес нагружает ротор и требует более стабильной и прочной конструкции мачты.
При этом лопасти ротора «надоедают» друг другу. Они вызывают небольшую турбулентность во время движения в воздухе, поэтому они «снимают ветер с парусов» листа, который вскоре достигает места. В трехстворчатой системе это не очень хорошо известно, но если бы их количество увеличилось, эффект был бы более выраженным.
Механическая нагрузка
Еще более очевиден недостаток многостворчатых систем с точки зрения механической нагрузки на ротор. Четырехлопастная ветряная турбина никогда не может работать так же сбалансировано, как трехлепестковая вертушка.
Причина - сама колонка, на которой установлен ротор.
Хотя три лезвия могут выступать по периметру вертушки под углом 120 градусов, что обеспечивает относительно плавную работу, два или даже четыре лезвия должны быть размещены прямо напротив друг друга (или парами перпендикулярно друг другу) под углом. 90 градусов.
В тот момент, когда одна из размещенных таким образом створок проходит мимо мачты, условия ее обтекания изменяются. Проще говоря, мачта его защищает. В то же время, однако, есть створка, которая находится прямо напротив, то есть прямо над мачтой, в наиболее быстром потоке воздуха. (На больших высотах воздух течет быстрее, чем прямо над поверхностью Земли).
Силы, прилагаемые двумя лопастями к ротору в такой момент, различны, и ротор получает механический удар. Затем это повторяется четыре раза за оборот в случае четырехстворчатой системы. Конечно, в долгосрочной перспективе это плохо влияет на ветроэнергетику.
В каком направлении вращаются лопасти ротора?
В самом начале использования ветряных турбин вы, возможно, встречали роторы, которые вращались в обоих направлениях. Конечно, не в обоих направлениях одновременно, а всегда в одном направлении, выбранном производителем системы.
Однако, как только различные ветряные электростанции начали объединяться в ветряные электростанции, было обнаружено, что разные направления вращения слишком неприятны для окружающей среды.
Сегодня все ветряки вращаются по часовой стрелке, это направление было выбрано как более приятное - мы привыкли к нему с ранних лет.