Automatski sistem koji se koristi kao zaštita na malim vjetrenjačama je, jedan od najteže shvatljivih koncepata. No, jednom kad shvatite kako se to radi, to sve ima smisla kao jednostavan i efikasan način da se zaštiti vjetrenjača pri jakim vjetrovima.

Pre nego što krenemo dalje, možete pogledati primer zeštite na

YouTube.

Adobe Flash Player not installed or older than 9.0.115!

Nakon što vidite sistem u akciji videćete da sve ima smisla. Takođe imajte na umu da formule koje se koristi nije egzaktna nauka, one će vam dati orijentacione podatke. Jedini način da se fino podesi zaštita vaše vetrenjače je kroz eksperimentisanje na samom modelu.

Postoji nekoliko načina za mehaničku kontrolu vetroturbine, kao što su nagib od turbine, menjanje ugla noža , i spojlera. Na ovoj stranici ćemo pogledati najčešći sistem koji se koristi za male vetrenjače, tkz. Furling sistem (rol).

Zašto mi koristimo furling  (rol)? Pa to će zaštititi vetrenjaču od uništenja pri jakim vetrovima, efikasn i  "siguran" sistem, a pruža i regulaciju izlazne snage. Zaštitini sistemi, poput onih na starim mlinovima vetrenjačama, koriste ručno upravljivu polugu ili prekidač za uključivanje turbine. To se postiže promenom ugla repa, umesto da bude izravno iza leđa, okrene se za 90 stepeni.

Automatski sistemi zaštite ,mogu biti električni ili  mehanički. Električni  koristi senzore za merenje brzine i smera vetra i male računare za upravljanje električnog motora, koji okreće vetrenjaču u ili izvan vetara. Ova vrsta zaštite,se koristi na velikim vetroelektranama.

Automatski mehanički sistem zaštite (rol) koristi pametnu kombinaciju gravitacije i sile vetra. Ispod je pojednostavljen dijagram vetrenjače. Repna osovina (pivot) je samo jednostavan zglob koji je pod uglom nagnut na jednu stranu, obično oko 20 stepeni. Budući da je osovina nagnuta nazad od vertikale, težina repa teži vući rep dole, slično kao kod frižidera, ako se nagne prema vama, vrata će se otvoriti, jer šarke vrata frižidera je u tom slučaju pod uglom od vertikale.

Postoji graničnik za zaustavljanje repa nakon što se zakrene ravno iza leđa vetrenjače, na 90 stepeni u odnosu na turbinu. Osa vetrenjače, turbine je pomerena(offset) na jednu stranu od stuba  (jarbola) , pa ako guramo turbinu, ona će težiti okretanju oko jarbola.

Snaga vetra, turbinu teži okrenuti oko ose stuba, međutim rep teži da zauzme 90 stepeni u odnosu na front turbine, to jest teži da zauzme donji položaj, tako da drži turbinu prema vetru. No, kako vetar pojača, silu prema frontu turbine, rep se podiže sve dok sila ne bude dovoljno jaka da podigne rep do krjnje granice i rep se zaustavlja.

Možemo koristiti neke matematičke proračune kada će zaštita proraditi,

ali prvo nam trebaju neke mere, a sve mere su  metričke.

• Prečnik turbine u metrima
• Turbina odmaknuta od ose jarbola (offset) u metrima
• Težina repa u kg
• Dužina repa u metrima
• Brzina vetra u metrima u sekundi

Prvo moramo rešiti  moment potreban za okretanje vetrenjače oko ose jarbola.

Potisak ili sila mogu biti izračunati (primer za 2m prečnik):

Turbine Potisak = prečnik ² * brzina vetra ² / 24
Turbina Potisak = 2m ² * 20m ² / 24 = 66.6kg

Turbina momenat je:

Turbine momenat. (kgm) = turbina Potisak x turbina Offset

Ako naša turbina ima prečnik od 2 metra, i želimo početak zaštite na vetaru iznad 20 metara u sekundi (72kmh).Pomereno od stuba (ofest) iznosi 0,1 metara (100mm).

Turbine momenat. = 66.6kg * 0,1 m = 6.66kgM

Dakle, trebamo 6.66kgM za ravnotežu turbine.

Rep momenat = rep Dužina * Furl otpor

i

Furl otpor = rep Težina * Sin (Pivot ugao u stepenima) * Sin 45°
Furl otpor = 20kg * Sin 20° * Sin 45° = 4,83 kg

tada

Dužina repa = rep momenat / Furl otpornost
Dužina repa = 6.66KgM / 4.83Kg = 1.378M

Dakle, za našu vetrenjaču za početak zaštite(rol) na 72kmh, treba osovina pod uglom od 20 ⁰ , dužina repa 1.378m i težina 20 kg.

Izračuni:

Turbine Potisak = prečnik ² * brzina vetra ² / 24
turbina momenat = turbina potisak x turbina pomak
rep osovina ugao = Sin- ¹ (turbinski momenat / Rep Dužina / Sin 45 ^o / rep masa)
rep dužina = turbina momenat / Rep Težina / Sin ( Pivot ugao u stepenima) / Sin 45^o
rep Težina = turbina momenat / Dužina repa / Sin (Pivot ugao u stepenima) / Sin 45^o

Napomene:

U krejnjem položaju repa treba postaviti graničnik kako rep nebi otišao van kontrole i oštetio krila rotora vetrenjače.

Sve gornje formule su sažete u excel programu za brzo proračunavanje parametara zaštite, na našem CD-u

NAPRAVI SAM VETRENJAČU ZA STRUJU