Александр Горкин - Энциклопедия «Техника» (с иллюстрациями)

в)

г)

д)

е)

ж)

Бытовые весы:

а – безмен; б – ручные пружинные; в – настольные пружинные; г – рычажные дозировочные; д – ручные равноплечные; е – напольные малогабаритные; ж – настольные рычажные

ВЕТРОДВИ́ГАТЕЛЬ, машина, преобразующая кинетическую энергию ветра в механическую энергию. Рабочим органом ветродвигателя является ветроколесо, воспринимающее напор воздушного потока и преобразующее его в механическую энергию вращения вала. Различают ветродвигатели карусельные (с вертикальными лопастями и вертикальной осью вращения), барабанного типа (с горизонтальными лопастями и горизонтальной осью вращения) и крыльчатые (с горизонтальной осью вращения, параллельной направлению ветрового потока). В зависимости от числа лопастей различают быстроходные (менее 4 лопастей), средней быстроходности (4–8) и тихоходные (более 8). На крыльчатых ветродвигателях лопасти крепят обычно к поворотной головке, внутри которой располагают также остальные узлы. Головку ветродвигателя помещают в гондолу и устанавливают на вершине опорной мачты; при изменении направления ветра гондола с помощью хвостового оперения или специального колеса (виндрозы), расположенного на хвостовом оперении, разворачивается до тех пор, пока плоскость вращения ветроколеса не займёт положение, перпендикулярное направлению ветра, при этом ветродвигатель развивает наибольшую мощность. Лопасти ветроколеса выполняются обычно из древесно-слоистого материала или из стеклопластика. Для поддержания расчётной частоты вращения используется центробежно-пружинный регулятор, исполнительный механизм которого изменяет угол поворота лопастей вокруг своей оси. Эта же система в комплексе со специальным устройством позволяет осуществить дистанционно или автоматически пуск ветродвигателя или его остановку. Серийные отечественные ветродвигатели имеют диаметр ветроколеса 10.12 и 18 м и расчётную мощность от 7.4 до 29.5 кВт. Кроме того, выпускаются ветродвигатели мощностью 30–50 кВт.

Крыльчатый многолопастный ветродвигатель

ВЕТРОЭНЕРГÉТИКА, отрасль энергетики, в которой для получения механической, электрической или тепловой энергии используется энергия ветра. Наряду с солнечной и гидравлической ветровая энергия относится к природным возобновляемым энергоресурсам. К её достоинствам относится доступность, повсеместное распространение и практическая неиссякаемость. Особое значение это приобретает для районов с благоприятным ветровым режимом, удалённых от сетей централизованного электроснабжения, и для сравнительно мелких потребителей (до 100 кВт), рассредоточенных на большой территории в труднодоступной местности (вахтовые посёлки, геологические базы и т. п.). Общий ветроэнергетический потенциал Земли оценивается в 1.2 млн. МВт, общая установленная мощность ветроэнергетических станций к 2000 г. составила ок. 17.8 тыс. МВт; прогноз на 2006 г. – 36 тыс. МВт. Наибольшее распространение в мире получили ветроэнергетические установки (ВЭУ) относительно небольшой мощности – от 0.1 до 6 кВт, применение которых экономически оправдывается при среднегодовой скорости ветра более 5 м/с в районах с высокой стоимостью доставки топлива. Основное препятствие для использования ветроэнергетического потенциала – непостоянство скорости (напора) ветра и, как следствие, большие колебания мощности ВЭУ и необходимость аккумулирования получаемой энергии.

Энергия ветра использовалась людьми с давних времён для вращения колёс ветряных мельниц, в парусном флоте, позже – для привода колёс ветроэлектрогенераторов. Первая ветровая электроустановка построена в Дании в 1901 г. После большого перерыва, обусловленного стремительным развитием тепловых и электрических двигателей, снова возник интерес к ВЭУ. В 1979 г. в США и Канаде были введены в эксплуатацию ветроэлектростанции мощностью по 200 кВт с диаметром рабочего колеса ок. 40 м, а в Дании – ВЭУ с диаметром колеса 60 м, рассчитанная на производство 4 млн. кВт·ч электроэнергии в год. Наиболее мощная ВЭУ (1.25 МВт) действует в США. Первая в России ВЭУ мощностью 8 кВт была построена в 1929—30 гг. в Курске. В 1931 г. вступила в строй ВЭУ мощностью 100 кВт – под Севастополем. В 50—60-е гг. был налажен выпуск серийных ветродвигателей мощностью 0.7—11 кВт, а в кон. 90-х гг. – мощностью 30—100 кВт. Однако пока ещё ВЭУ не могут конкурировать с традиционными производителями электроэнергии; необходимо повышать коэффициент полезного использования энергии ветра с 0.2–0.25 до 0.5–0.7 и решать проблему аккумулирования ветровой энергии.

ВЕТРОЭНЕРГЕТИ́ЧЕСКАЯ УСТАНÓВКА(ВЭУ), комплекс устройств и оборудования, предназначенный для преобразования энергии ветрового потока в другой вид энергии, удобный для практического использования. Обычно ВЭУ представляет собой высокую мачту, на вершине которой установлен ветродвигатель , соединённый передачей с рабочей машиной (напр., насосом или электрогенератором), преобразующей энергию ветра в определённый вид практической работы: перекачивание воды, получение тепла, электроосвещение и т. п. Кроме того, в составе установки предусматривается размещение устройств, запасающих энергию, напр. водосборники, аккумуляторы и др. Для обеспечения потребителей электроэнергией во время безветрия обычно используют резервный двигатель внутреннего сгорания. Различают ВЭУ специального назначения (насосные, опреснительные, зарядные и т. п.) и универсальные (ветросиловые и ветроэлектрические). Силовые ВЭУ преобразуют ветровую энергию в механическую, которая с помощью трансмиссии передаётся на рабочую машину. На электрических ВЭУ (ветроэлектростанциях) вырабатывается электрический ток, который передаётся на электродвигатели исполнительных машин. Установленная мощность ВЭУ зависит гл. обр. от диаметра рабочего колеса ветродвигателя и скорости ветра.

Ветроэнергетическая установка