Горизонтально-осевой ротор.

При работе плоскость вращения горизонтально-осевого ротора (РГО) должна устанавливаться перпендикулярно направлению ветрового потока, причем принципиально возможны два варианта рабочего положения:

- подветренное (за опорой) (рис. 4,а);

- наветренное (перед опорой) (рис. 4,б).

Рис. 4. Рабочее положение ротора:

а) подветренное; б) наветренное

Подветренное положение горизонтально-осевого ротора обеспечивает устойчивость его позиционирования как по отношению к ветровому потоку, так и по отношению к оси опоры. Однако при этом положении аэродинамическая тень опоры негативно влияет на работу ВЭУ.

Лопасти горизонтально-осевого ротора, проходя за опорой, подвергаются воздействию более низких скоростей и величины давления ветрового потока вследствие того, что тело опоры в значительной степени препятствует прохождению определенной его части. Образующиеся при этом перепады давления создают ощутимые дополнительные нагрузки на лопасти горизонтально-осевого ротора и всю конструкцию ВЭУ в целом. В результате аэродинамический момент, развиваемый каждой лопастью, в зоне аэродинамической тени опоры значительно снижается.

Кроме того, подветренное положение горизонтально-осевого ротора приводит к появлению значительного шума, поскольку всякий раз, когда лопасть проходит зону аэродинамической тени, возникает дополнительный акустический импульс.

Наветренное положение горизонтально-осевого ротора позволяет избавиться от недостатков, присущих подветренному, и, кроме того, снизить материалоемкость конструкции ВЭУ и повысить надежность ее составных частей вследствие уменьшения динамических нагрузок, увеличить эффективность преобразования энергии ветрового потока за счет существенного уменьшения влияния на его структуру.

Поэтому ВЭУ средней и большой мощности должны иметь привод принудительного ориентирования на направление ветрового потока, чтобы в рабочем состоянии они находились в наветренном положении. ВЭУ малой мощности, не оборудованные приводом принудительного ориентирования, должны иметь флюгерную установку.

По числу лопастей, составляющих ротор, ветродвигатели делятся на две группы:

1) малолопастные – быстроходные;

2) многолопастные – тихоходные.

Малолопастные ветродвигатели, в зависимости от количества используемых лопастей, подразделяются на однолопастные, двухлопастные и трехлопастные (рис. 5. а, б, в).

Рис. 5. Малолопастные роторы:

а) однолопастный; б) двухлопастный; в) трехлопастный

При этом количество лопастей и их геометрические размеры определяют величину коэффициента заполнения ометаемой поверхности.

,

где - суммарная площадь лопастей ротора;

- площадь ометаемой поверхности.

Однолопастные ветродвигатели характеризуются высокой скоростью вращения и экономичностью. Однако, несмотря на то, что такие ветродвигатели обеспечивают наивысшую отдачу на лопасть, остается открытой проблема обеспечения статического баланса конструкции, не говоря уже о динамическом. Использование балансировочного груза приводит к появлению значительного шума и снижению аэродинамических характеристик вследствие аэродинамического сопротивления.

Использование двух лопастей обеспечивает статический механический баланс, однако, наличие большой асимметрии момента инерции не дает сохранить динамический.

Многолопастные ветродвигатели (рис. 6) характеризуются большим коэффициентом заполнения и, вследствие этого, значительной величиной коэффициента осевого торможения ветрового потока и момента инерции, что существенно сказывается на величине коэффициента использования энергии ветра. Кроме того, применение многолопастных ветродвигателей в качестве привода электрического генератора приводит также к снижению экономических показателей эффективности ВЭУ из-за увеличения общей стоимости лопастей и роста затрат на мультипликатор, поскольку скорость вращения таких ветродвигателей невелика.

Рис. 6. Многолопастный ротор

По способу регулирования угла установки лопастей ветродвигатели делят на регулируемые и нерегулируемые.

		Ветер

Рис. 7. Угол установки лопасти