Расчет мачты для ветрогенератора

Сооружение мачты для ветрогенератора: обзор конструкций, выбор и сборка самодельных ветряков

Обновлено: 8 января 2021

Ветрогенератор не может полноценно функционировать на малых высотах. Даже вертикальные конструкции, не требовательные к направлению ветра, нуждаются в некотором подъеме над поверхностью земли для размещения в более выгодных условиях.

Горизонтальные конструкции нуждаются в опорной конструкции большой высоты — считается оптимальным расположение ветряка над верхушками близлежащих построек или крон деревьев не менее, чем в 10 метрах. То есть, если неподалеку (по правилам — не менее 30 м) есть деревья высотой 10 м, то высота мачты должна составлять 20 м.

Требования достаточно просты, но соблюдать их сложно в силу технических трудностей, возникающих при создании и установке конструкций подобных размеров.

Мачта ветрогенератора: обзор конструкций

Существует несколько разновидностей мачт для ветрогенераторов:

• растяжная. Используются металлические трубы относительно небольшого диаметра. В качестве поддерживающих элементов применяются растяжки из стального троса, присоединенного к конструкции на одном или нескольких уровнях.
• сварная. Состоит из отдельных элементов, сваренных в единую систему. Обычно делают трехгранную ферму из продольных труб с наклонными поперечными элементами. Конструкция трудоемкая, способна шуметь от ветра, но вполне надежная и прочная.
• коническая. Это сооружение создается из труб большого диаметра, уменьшающегося к вершине. При создании такой конструкции придется немало потрудиться, работы непростые и требуют большого количества материалов. Существуют секционные варианты конических мачт, собранные наподобие сварных, но с разным сечением у основания и вершины.
• гидравлическая. Наиболее дорогостоящая конструкция, способная самостоятельно подниматься и опускаться при участии гидравлического механизма. Для обслуживания или ремонта ветряка такой вариант самый предпочтительный, но высокая стоимость ограничивает использование на практике.

Следует учитывать необходимость размещения мачты на должном расстоянии от построек. Кроме того, потребуется надежный фундамент, особенно для тяжелых и высоких мачт. Он представляет собой мощную бетонную подушку с залитыми анкерами, удерживающими сооружение в вертикальном положении.

Создание своими руками любого из этих вариантов потребует предварительного расчета, точности и тщательности выполнения работ.

Какую выбираем?

Выбор конструкции мачты — вопрос, в первую очередь обусловленный финансовыми и техническими возможностями владельца. Прежде всего, необходимо точно выяснить, не имеется ли ограничений на высоту сооружений для данного региона, иначе можно заработать неприятные разговоры с представителями администрации и штрафные санкции.

Наиболее правильным подходом станет предварительный расчет количества материалов, необходимых для сборки мачты. Понадобится также изучить метеорологическую обстановку в регионе, скорость преобладающих ветров, направление, наличие ураганов или шквалистых порывов или делать защиту ветрогенератора от сильного ветра. Все полученные данные помогут сузить круг поисков и выделить оптимальный вариант, соответствующий возможностям пользователя и потребностям местности.

Самодельная мачта для ветряка

Прежде всего надо определиться с точкой установки мачты. Учесть минимальное расстояние до ближайших построек или деревьев, по возможности изыскать место на пригорке или возвышении, чтобы сэкономить на высоте мачты и, соответственно, количестве материала.

Важно! Нельзя устанавливать мачту на крыше дома. На первый взгляд, такой вариант выглядит привлекательно, но он годится только для вертикальных тихоходных устройств. Появится постоянный шум и вибрация, способствующие расстройствам здоровья, депрессиям и прочим некомфортным состояниям.

Затем приступают к созданию фундаментной подушки. При выполнении работ требуется соблюдать требования СНиП, использовать качественные материалы. Поверхность основания должна быть оборудована анкерными креплениями для основания мачты.

Необходимо также установить колья для растяжек (если они планируются). Применяются металлические швеллера или уголки, закопанные в землю на 1,5 м или забетонированные для наилучшей сопротивляемости нагрузкам на отрыв.

Сборка мачты производится непосредственно на месте, если это возможно. Иначе придется изыскивать способы доставки, преодолевать отсутствие удобных подъездных путей, прочие трудности. Наиболее удобным вариантом станет изготовление всех заготовок, деталей или элементов конструкции в удобном месте — цехе, мастерской и т.п. Если проект допускает, можно изготовить отдельные части мачты, которые на месте надо лишь соединить между собой.

Необходимо предусмотреть возможность доступа к генератору. Для этого либо создают механизм опускания устройства, либо (чаще всего) приваривают к мачте скобы или штыри для подъема к генератору. Процедура обслуживания в таких условиях опасна, требует использования страховочных и защитных средств.

Установка конструкции и монтаж ветрогенератора

Установка готовой конструкции производится при помощи лебедки. Применяются разные способы:

• подъем через перпендикулярный упор, предотвращающий падение сооружения на лебедку при нарушении равновесия
• установка одной части мачты и подъем второй половины, используя первую как точку опоры

В обоих случаях следует действовать аккуратно, соблюдать правила безопасности. Подъем обычно производится при закрепленной на фундаменте поворотной части основания мачты, которая служит шарниром и одновременно фиксирует сооружение в нужном положении. Когда мачта установлена вертикально, незамедлительно устанавливаются и натягиваются распорки. Одновременно затягиваются анкерные болты, залитые в бетон на фундаменте.

Установка ветрогенератора производится на готовую мачту. В зависимости от конструкции, производится либо опускание площадки для ветряка вниз, либо придется подниматься на мачту с ветряком в руках, что сложно, физически трудно и опасно. Вопрос подъема на высоту остается самым злободневным среди владельцев ветряков, требует максимально удобного решения.

Источник

Мачта для ветрогенератора

Дата публикации: 4 декабря 2013

Ветрогенератор любит высоту. Поэтому в общей системе установки мачта для ветрогенератора занимает значительное место. При этом надо знать основные правила выбора опоры для ветряка. Сразу скажем самое важное условие: нижний край окружности крутящихся лопастей обязан находиться метров на 10 выше крыш домов, верхушек деревьев – вообще любых препятствий на расстоянии от них не менее 150 метров. Именно на такой высоте действует преобладающая сила ветра в любой местности.

Оптимальную высоту выбираем следующим образом. Допустим, ваш ветряк диаметром 6 метров (размах лопастей). Поблизости располагаются 12-метровые деревья. Вопрос: какой высоты должна быть опора, чтобы ветроустановка давала расчётную мощность? Поскольку мы уже знаем, что нижний край лопасти должен быть, как минимум, на 10 метров выше препятствий, в данном случае деревьев. Сама лопасть – 3 метра, да плюс 10 метров требуемое расстояние над препятствием, плюс 12-метровые деревья. Значит, минимальный рост устанавливаемой опоры должен быть 25 метров. Выше – лучше.

Короче говоря, о низких ветряных электрических установках мечтать не приходится. Хотя они были бы удобны для обслуживания. Но основной ветер гуляет в 25 метрах от поверхности и выше. Разместить ветрогенератор ниже и надеяться получить электроэнергию равносильно тому, что ловить сачком птичку высоко в небе, стоя на табуретке.

Какую мачту выбираем?

На сегодняшний день специалисты определили четыре самых ходовых вида опор для бытовых ветрогенераторов:

1. Растяжная мачта
2. Коническая
3. Гидравлическая
4. Сварная.

Первый вид делается из труб небольшого диаметра. Она не требует мощного фундамента благодаря трём стальным тросам – растяжкам. Устанавливается для ветрогенераторов малой мощности и имеет максимальную высоту до 20 метров.

Её плюсы: простейшая установка и небольшие финансовые затраты. Минусы: на такую мачту подниматься нельзя, что затрудняет осмотр и ремонт ветрогенератора. И второй недостаток – растяжные тросики занимают немалую площадь. Если места много, то советуем ставить мачту с растяжками — она дешевле на пять порядков всех остальных.

В следующем видео — пример такой мачты:

Второй вид – коническая мачта. Делается она тоже из труб, но большого диаметра и пригодна для ветрогенераторов мощностью до 5 квт. Она достигает 36 метров. Плюсы: малая вибрация и надёжность в эксплуатации при любых ветрах. Минусы – более высокая стоимость, чем у растяжной.

Третий вид – гидравлическая мачта. Поднимается высоко и опускается с помощью гидросистемы. Поэтому для обслуживания ветряка не нужен кран, её можно опустить для осмотра и ремонта. Единственный недостаток – уж больно дорогая.

И четвёртый вид – сварной вариант, или мачта-ферма. Её делают из отдельных деталей и монтируют по частям. Надёжна в работе, низкая себестоимость, но подводит внешний вид и ветер гудит в сварных деталях – большая парусность. Зато дёшево и сердито.

Основание опоры

Прежде всего, выбираем место под фундамент. Учитываем преобладающее направление ветров, чтобы перед установкой не было никаких препятствий для воздушного потока. Площадь около 4 кв. м. Примечание: чем выше расположение ветряка, тем мощнее должен быть фундамент.

Готовим котлован глубиной не менее 70 см. На дно укладываем слой щебня до 20 см, трамбуем, затем слой песка такой же толщины. Хорошо уплотняем, трамбуем. Затем помещаем на дно основу опоры с таким расчётом, чтобы она выходила над поверхностью почвы на 15 см. И заливаем бетон марки М400 толщиной до 40 см.

Ждём застывания полсуток. Заливаем остальную часть траншеи. Месяц — пауза для отстоя бетона. Теперь всё. Фундамент готов для монтажа установки.

В следующем видео показано, как изготовить мачту для ветрогенератора:

Источник

Мачта для ветрогенератора

Типы мачт для ветрогенераторов, чертежи мачт для ветрогенератора, установка, требования к мачтам.

Для установки ветрогенератора и его эффективной работы понадобится изготовить мачту. От того насколько правильно мачта будет построена, зависит её долговечность и безопасность.

Как выбрать место установки ветрогенератора.

Для эффективной работы ветрогенератор рекомендуется устанавливать в регионах со среднегодовой скоростью ветра от 4 м/с.

Предпочтительно устанавливать мачту на открытой местности.

Расстояние от мачты до ближайших построек и высоких деревьев должно быть не менее 15 метров. Расстояние от нижнего края ветроколеса до ближайших объектов (ветки деревьев, строения) не менее 2 метров.

Также нужно предусмотреть место под заваливание мачты для обслуживания и ремонтных работ ветрогенератора.

Высоту мачты нужно рассчитывать индивидуально, высота зависит от местных природных условий в частности от среднегодовой скорости ветра, наличия препятствий (строения, высокие деревья).

Как осуществляется буревая и грозовая защита ветрогенератора.

При сильном ветре для защиты ветрогенератора от повышенной нагрузки применяется метод поворота в косой поток.

При сильном ветре ветроколесо поворачивается к направлению ветра под углом, если ветер очень сильный ветроколесо поворачивается практически на 90 градусов. Таким способом значительно снижается нагрузка на ветрогенератор.

Роль молниеотвода обычно выполняет хвост ветрогенератора.

Типы мачт для ветряка.

Типы мачт для ветрогенераторов:

• На растяжках.
• Коническая секционная.
• Гидравлическая.

Для эффективной работы ветрогенератора рекомендуется строить мачту высотой не менее 8 м. При такой высоте конструкция мачты будет составной.

Мачта из труб на растяжках.

Мачта изготовляется из металлических труб, поддерживается с помощью растяжек, используется для установки ветрогенератов мощностью до 5 кВт.

Мачту можно изготовить из металлических водопроводных труб диаметром не менее 120 мм. Если использовать трубу меньшего диаметра, то мачта под воздействием ветра будет раскачиваться. Для соединения труб применяются болтовые соединения, для этого на концах труб привариваются фланцы.

Не рекомендуется крепить составные элементы сварочным методом, болтовые соединения будут надёжнее.

Питающий кабель должен проходить внутри трубы, для выхода кабеля в нижней части мачты делается отверстие в трубе. Подъём мачты осуществляется с помощью лебёдки.

Для устойчивости мачты нужно установить дополнительные растяжки из троса, рекомендуется использовать оцинкованный трос диаметром не менее 6 мм.

Мачта для ветрогенератора должна устанавливаться на фундамент, Мачта крепится к фундаменту на анкерные болты. Для креплений под растяжки также нужно сделать 4 фундамента.

Перед тем как устанавливать мачту, фундамент должен выстояться месяц, это необходимо, чтобы бетон набрал прочность.

Преимущества: сравнительно небольшая стоимость.

К недостаткам такой конструкции можно отнести сложность подъёма и обслуживания ветрогенератора, к тому же установленные растяжки занимают большую площадь.

Коническая секционная мачта.

Коническая мачта состоит из секций сварных металлоконструкций. Секции состоят опорных уголков (3 – 4 шт), и диагональных перемычек. Мачта свободностоящая и не нуждается в дополнительных опорах.

Преимущества: надёжность, низкая вибрация, небольшая площадь под установку.

Недостатки: Строительство конической мачты обойдётся дороже мачты на растяжках. Для установки небольшой мачты используется лебёдка, для более массивной конструкции понадобится кран.

Гидравлическая мачта для ветрогенератора.

Конструкция состоит из конической мачты и гидравлического основания с гидроцилиндрами.

Гидравлические мачты изготовляются для мощных ветрогенераторов до 50 кВт, высота гидравлических мачт может быть до 30 метров.

Преимущества: Для установки мачты не требуется кран, простота обслуживания мачты и ветрогенератора.

Недостатки: сложность изготовления и высокая стоимость.

Варианты установки мачт.

Установка мачты с помощью лебёдки.

Требования к установке мачты.

Перед тем как проектировать мачту нужно ознакомиться с нормативами, установленными в вашем регионе, в некоторых регионах запрещается строить мачты выше 12 – 18 метров. Мачты запрещено строить возле линий электропередач.

Лопасти ветряка под воздействием центробежных сил могут раскручиваться до очень высокой скорости, если лопасть отломится, она может причинить человеку существенные травмы. Также важно не допускать разбалансировки ветроколеса характерный признак дрожание лопастей.

Источник