8.5. Испытания опытною образца ветроэлектрического агрегата мощностью 10 кВт
В октябре 2002 г. на ветрополигон ВИЭСХ поступил для испытаний опытный образец ветроагрегата ВТН8-10, созданный в Истринском институте НИИЭМ (рис. 8.15). Ветроагрегат имеет двухлопастное ветроколесо диаметром Д=8 м, синхронный магнитоэлектрический генератор, разработанный в НИИЭМ, мощностью 10 кВт при номинальной частоте вращения 250 об./мин.
Лопасти ветроколеса изготовлены из клееной древесины со стеклопластиковым покрытием Ветроколесо устанавливается на валу генератора. Лопасти имеют конструкцию, позволяющую изменять угол установа от пускового до оптимального рабочего, а также выходить на отрицательные углы для ограничения частоты вращения на расчетном уровне при высоких скоростях ветра. Регулирование частоты вращения ветроколеса обеспечивается центробежным регулятором (рис. 8.16).
Рис. 8.16. Ветроколесо ВТН8-10 с центробежным регулятором
Ориентация головки с ветроколесом по направлению ветра обеспечивается за счет парусности ветроколеса, устанавливаемого относительно набегающего воздушного потока «за башней».
Конструкция фундаментных опор ветроагрегата выполнена по нетрадиционной схеме (рис. 8.17).
Рис. 8.17. Схема размещения опорных устройств ветроагрегата ВТН8-10
Ветроагрегат имеет трубчатую мачту высотой Н=8 м с одним ярусом тросовых растяжек. В качестве центральной опоры для мачты используется стальная опорная плита с четырьмя отверстиями, через которые в грунт на глубину примерно 1,5 м забиваются металлические штыри. Для крепления четырех растяжек на глубине ниже промерзания грунта устанавливаются горизонтально закладные части фундаментных опор: стальные швеллеры длиною около 1 м. Связь тросовой растяжки со швеллером обеспечивается через заглубляемый в грунт металлический стержень.
После выполнения земляных работ и установки фундамента производится монтаж мачты с растяжками в горизонтальном положении, затем выполняется соединение растяжек с металлическими стержнями, подъем мачты в вертикальное положение и натяжение растяжек. После этого производится засыпка выкопанного фунта, его уплотнение (трамбовка) и опускание мачты в исходное положение для монтажа на ней генератора и ветроколеса. После выполнения монтажа генератора, ветроколеса и кабеля осуществляется подъем ветроагрегата в собранном виде ручной лебедкой, входящей в комплект ветроагрегата.
Подготовку ВТН8-10 к монтажу можно выполнить в течение одного дня. Прочностные расчеты, выполненные в институте НИИ-ЭМ, показали, что используемая конструкция фундаментных устройств обеспечивает прочность и устойчивость ветроагрегата в широком диапазоне скоростей ветра при грунтах различного типа.
Ветроагрегат ВТН8-10 является частью системы энергообеспечения, в состав которой входят: резервный источник энергоснабжения – дизель-электрический агрегат мощностью 8 кВт, аккумуляторная батарея с рабочим напряжением 230:250 В, инвертор и система заряда АБ. Все перечисленное оборудование размещается в контейнере, устанавливаемом вблизи ветроагрегата.
Весь ветроэнергетический комплекс разработан в Истринском ФГУП НИИЭМ. Разработка ВТН8-10 выполнена под руководством известного конструктора ветроагрегатов – С.А. Никонова, который после прекращения деятельности НПО «Ветроэн» руководил фирмой «Ветэн», разработавшей ряд новых ВЭУ мощностью 0,16; 0,5; 1,0 и 8 кВт по заказам ФГУП «Рыбинский завод приборостроения» и других организаций.