Разработка лабораторного ветрогенератора Абдуллаев А. Т. 1, Асет М

Аэродинамический расчет ветроколеса 
 
Конструкционная схема 3-лопостного ветроколеса дана на рисунке 1, где L-длина лопасти, R-радиус 
окружности, D-ометаемая площадь ветроколеса [2].
Рис. 1. Схема ветроколеса 
 
=
, (2) 
Где N
ву
– мощность ветроустановки при исходной нагрузке, кВт (N
ву
=0,6 кВт);; 
N – исходная среднесуточная эквивалентная мощность нагрузки, кВт (N=0,2 кВт);; 
Nвур – расчетная мощность ветроустановки при другой нагрузке, кВт; 
Nр – расчетная среднесуточная эквивалентная мощность нагрузки, кВт. 
Из пропорции (1) следует: 
Nвур = 2Nр (2.1) 
L
R
D

---

Размеры ветроколеса при этом можно определить по формуле: 
Dву =
, (3) 
где Dву – расчетный диаметр ветроустановки, м; 
Vр – текущее значение рабочей скорости ветра, м/с. 
С этого следует что длина лопастей равно L=x/2, а диаметр ветроколеса D=x. 
На 2 рисунке приведен пример зависимости вырабатываемой мощности от скорости ветра для ветрового 
генератора номинальной мощностью 600 Вт. 
 
Рис. 2. График зависимости вырабатываемой мощности от скорости ветра 
 
Выбор контроллера 
 
В схеме используется операционный усилитель TL-084, реле и небольшое количество других 
радиоэлектронных компонентов. Схема используется для отсоединения источника зарядка от аккумулятора, 
после его полной зарядки. Подойдет как для 12В, так и для 24В аккумуляторов [3]. 
В схеме зарядного устройства используется 2 подстроечных резистора для установки верхнего и нижнего 
предела напряжения. Когда напряжение аккумулятора превышает заданное значение, то на обмотки реле 
подается напряжение и оно включается. Реле будет включено, пока напряжение не понизится ниже 
заданного уровня. 
Обычно, для ветряков используются аккумуляторы 12В, тогда верхний предел напряжения 
устанавливается на 15В, а нижний - 12В. Источник электроэнергии (ветрогенератор, либо солнечная панель) 
подключаются к аккумулятору через нормально замкнутые контакты реле. Когда напряжение аккумулятора 
превышает заданные 15В, контроллер замыкает контакты реле, тем самым переключая источник 
электроэнергии с аккумулятора на нагрузочный балласт (который не рекомендуется ставить для солнечных 
панелей, но который обязательно нужен для ветрогенераторов). 
Когда напряжение падает ниже 12В (задается подстроечным резистором), контроллер отключает реле и 
источник подключается с аккумулятору для его заряда. 
Рис. 3. Схема контроллера 

---

В устройстве используется 2 светодиода, один показывает наличие питания, второй светодиод (Dump 
On) загорается когда аккумулятор полностью заряжен и ток протекает через нагрузочный балласт. 
В заключении стоит отметить, что разработанная лабораторная ветроустановка предназначена для 
обучения студентов и учащихся в профессиональных образовательных учреждениях. И с помощью 
мультиметра мы можем наблюдать влияние скорости ветра на напряжение и тока внутри генератора и 
построить диаграмму зависимость передаваемой энергии ветроустановки от скорости ветра.
Литература 
 
1. Воронин С.М. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии: Учебное пособие. - Зерноград: 
ФГОУ ВПО АЧГАА, 2007. – 204 с. 
2. Быстрицкий Г.Ф. Общая энергетика: Учеб. пособие для сред. проф. образования: - М.: Издательский 
центр «Академия», 2005. – 208 с. 
3. Мухити И.М. «Электротехника», г. Алматы, 2005.–229 с.