Zračne mase imaju neiscrpnu zalihu energije, koju je čovječanstvo koristilo u davnim vremenima. U osnovi, snaga vjetra omogućavala je kretanje brodova pod jedrima i rad vjetrenjača. Nakon izuma parnih strojeva, ova vrsta energije izgubila je na značaju.

Tek u modernim uvjetima energija vjetra ponovo je postala tražena kao pokretačka snaga primijenjena na električne generatore. Oni još uvijek nisu rašireni u industrijskim razmjerima, ali postaju sve popularniji u privatnom sektoru. Ponekad je jednostavno nemoguće spojiti se na dalekovod. U takvim situacijama mnogi vlasnici dizajniraju i proizvode generator vjetra za privatnu kuću vlastitim rukama od otpadnih materijala. U budućnosti se koriste kao glavni ili pomoćni izvori električne energije.

Teorija idealne vjetroturbine

Ovu teoriju su u različita vremena razvijali naučnici i stručnjaci u polju mehanike. Prvo ga je razvio V.P. Vetchinkin 1914. godine, a kao osnova korištena je teorija idealnog propelera. U ovim studijama prvo je izvedena stopa iskorišćenja energije vjetra idealne vjetroturbine.

Rad na ovom području nastavio je Nj.E. Žukovski, koji je izveo maksimalnu vrijednost ovog koeficijenta jednaku 0,593. U kasnijim radovima drugog profesora, Sabinin G.Kh. prilagođena vrijednost koeficijenta iznosila je 0,687.

Prema razvijenim teorijama, idealan vjetrobranski kotač trebao bi imati sljedeće parametre:

• Os rotacije kotača mora biti paralelna brzini protoka vjetra.
• Broj oštrica je beskrajno velik, vrlo male širine.
• Nulta vrijednost otpora profila krila u prisustvu stalne cirkulacije duž lopatica.
• Čitava pometena površina vjetroagregata ima konstantnu izgubljenu brzinu zraka za volanom.
• Tendencija ugaone brzine ka beskonačnosti.

Odabir vjetroagregata

Prilikom odabira modela generatora vjetra za privatnu kuću, treba uzeti u obzir potrebnu snagu kako bi se osigurao rad uređaja i opreme, uzimajući u obzir raspored i učestalost uključivanja. Određuje se mjesečnim obračunom utrošene električne energije. Uz to, vrijednost snage može se odrediti u skladu s tehničkim karakteristikama potrošača.

Treba imati na umu da se snaga svih električnih uređaja ne vrši izravno iz generatora vjetra, već iz pretvarača i kompleta baterija. Dakle, generator snage 1 kW može osigurati normalno funkcioniranje baterija koje napajaju pretvarač od četiri kilovata. Kao rezultat toga, kućanski aparati sličnog kapaciteta u potpunosti se opskrbljuju električnom energijom. Od velike je važnosti pravi izbor baterije. Posebnu pažnju treba obratiti na parametre kao što je struja punjenja.

Pri odabiru dizajna vjetroagregata uzimaju se u obzir sljedeći faktori:

• Smjer rotacije vjetrobranskog kotača je okomit ili vodoravan.
• Lopatice ventilatora mogu biti u obliku jedra, s ravnom ili zakrivljenom površinom. U nekim slučajevima se koriste kombinovane opcije.
• Materijal za oštrice i tehnologija za njihovu proizvodnju.
• Postavljanje lopatica ventilatora s različitim nagibom u odnosu na protok zraka koji prolazi.
• Broj lopatica uključenih u ventilator.
• Potrebna snaga prenesena iz vjetroturbine u generator.

Pored toga, potrebno je uzeti u obzir prosječnu godišnju brzinu vjetra za određeno područje, kako je precizirala meteorološka služba. Nije potrebno pojašnjavati smjer vjetra, jer se moderni dizajni vjetrogeneratora neovisno okreću u drugom smjeru.

Za većinu područja Ruske Federacije najoptimalnija opcija bila bi vodoravna orijentacija osi rotacije, površina lopatica je krivolinijska, udubljena, a struja zraka okolo teče pod oštrim uglom. Na količinu energije koju uzima vjetar utječe područje oštrice. Za običnu kuću sasvim je dovoljna površina od 1,25 m 2.

Broj okretaja vjetroturbine ovisi o broju lopatica. Vjetroturbine s jednom lopaticom najbrže se okreću. Ovi dizajni koriste protivtežu za protutežu. Takođe treba imati na umu da pri malim brzinama vjetra, manjim od 3 m / s, vjetroturbine postaju nesposobne da uzimaju energiju. Da bi jedinica mogla osjetiti slab vjetar, površina lopatica mora se povećati na najmanje 2 m 2.

Proračun generatora vjetra

Prije odabira generatora vjetra potrebno je odrediti brzinu i smjer vjetra koji su najkarakterističniji na mjestu predložene instalacije. Treba imati na umu da rotacija lopatica počinje s minimalnom brzinom vjetra od 2 m / s. Maksimalna efikasnost postiže se kada ovaj indikator dostigne vrijednost od 9 do 12 m / s. Odnosno, kako bi se osigurala struja za male kuća za odmortrebat će vam generator s minimalnom snagom od 1 kW / h i brzinom vjetra od najmanje 8 m / s.

Brzina vjetra i promjer propelera imaju direktan utjecaj na snagu koju stvara vjetroagregat. Izračunajte tačno karakteristike performansi određeni model je moguć koristeći sljedeće formule:

1. Proračuni u skladu s površinom rotacije vrše se na sljedeći način: P \u003d 0,6 x S x V 3, gdje je S površina okomita na smjer vjetra (m 2), V brzina vjetra (m / s), P snaga generatora ( kW).
2. Za proračun električne instalacije po promjeru vijka koristi se formula: P \u003d D 2 x V 3/7000, u kojoj je D promjer vijka (m), V brzina vjetra (m / s), P snaga generatora (kW).
3. Složeniji proračuni uzimaju u obzir gustinu protoka zraka. U ove svrhe postoji formula: P \u003d ξ x π x R 2 x 0,5 x V 3 x ρ x η ed x η gen, gdje je ξ koeficijent upotrebe energije vjetra (nemjerljiva vrijednost), π \u003d 3,14, R - poluprečnik rotora (m), V - brzina protoka vazduha (m / s), ρ - gustina vazduha (kg / m 3), η crvena - efikasnost reduktora (%), η gen - efikasnost generatora (%).

Dakle, električna energija proizvedena vjetroagregatom kvantitativno se povećava u kubnim omjerima s porastom brzine vjetra. Na primjer, ako se brzina vjetra udvostruči, generiranje kinetičke energije rotorom će se povećati 8 puta.

Pri odabiru mjesta za ugradnju generatora vjetra potrebno je dati prednost područjima bez velikih zgrada i visokog drveća koja stvaraju prepreku vjetru. Minimalna udaljenost od stambenih zgrada je 25 do 30 metara, inače će buka tijekom rada stvarati neugodnosti i nelagodu. Rotor vjetrenjače mora biti smješten na visini koja premašuje najbliže zgrade za najmanje 3-5 m.

Ako ne planirate povezati ladanjsku kuću na zajedničku mrežu, u ovom slučaju možete koristiti opcije za kombinirane sisteme. Rad vjetroagregata bit će mnogo učinkovitiji ako se koristi zajedno s dizelskim generatorom ili solarnom baterijom.

Kako napraviti generator vjetra vlastitim rukama

Bez obzira na vrstu i dizajn vetrogeneratora, svaki uređaj kao osnova opremljen je sličnim elementima. Svi modeli imaju generatore, od kojih su napravljene lopatice razni materijali, liftovi koji osiguravaju željeni nivo instalacije, kao i dodatne baterije i elektronski sistem upravljanja. Rotacione jedinice ili aksijalne konstrukcije pomoću magneta smatraju se najjednostavnijima za proizvodnju.

Opcija 1. Obrtni dizajn vjetroagregata.

Dizajn rotacione turbine na vetar koristi dve, četiri ili više lopatica. Takvi generatori vjetra nisu u mogućnosti u potpunosti pružiti električnu energiju velikim seoskim kućama. Koriste se prvenstveno kao pomoćni izvor električne energije.

Ovisno o projektnoj snazi \u200b\u200bvjetroagregata, odabiru se potrebni materijali i komponente:

• Generator iz automobila od 12 volti i akumulatora.
• Regulator napona koji pretvara izmjeničnu struju sa 12 na 220 volti.
• Veliki kontejner. Aluminijska kanta ili lonac od nehrđajućeg čelika najbolje funkcioniraju.
• Relej uklonjen iz vozila može se koristiti kao punjač.
• Trebat će vam prekidač od 12 V, lampica za punjenje s kontrolerom, vijci s maticama i podloškama, kao i metalne stezaljke s gumiranim brtvama.
• Trožilni kabel minimalnog presjeka od 2,5 mm 2 i konvencionalni voltmetar uklonjen iz bilo kojeg mjernog uređaja.

Prije svega, rotor se priprema iz postojeće metalne posude - lonca ili kante. Označena je u četiri jednaka dijela, na krajevima linija napravljene su rupe kako bi se olakšalo razdvajanje na dijelove. Zatim se posuda reže metalnim škarama ili brusilicom. Lopatice rotora se izrezuju iz nastalih praznina. Sva mjerenja moraju se pažljivo provjeriti u skladu s dimenzijama, inače struktura neće raditi ispravno.

Dalje se određuje strana rotacije remenice generatora. U pravilu se okreće u smjeru kazaljke na satu, ali bolje je to provjeriti. Nakon toga, rotorski dio je povezan s generatorom. Da bi se izbjegla neravnoteža u kretanju rotora, rupe za pričvršćivanje u obje konstrukcije moraju biti simetrično postavljene.

Da bi se povećala brzina rotacije, rubovi lopatica trebaju biti malo savijeni. S povećanjem kuta savijanja, rotacijska instalacija efikasnije će percipirati protoke zraka. Kao oštrice koriste se ne samo elementi reznog kapaciteta, već i pojedini detaljipovezan sa metalnim obradkom u obliku kruga.

Nakon pričvršćivanja spremnika na generator, cjelokupna dobivena konstrukcija mora se u potpunosti instalirati na jarbol pomoću metalnih stezaljki. Zatim se ožičenje montira i sastavi. Svaki pin mora biti priključen u svoj konektor. Jednom spojene žice su žicom pričvršćene na jarbol.

Na kraju sklopa spojeni su pretvarač, baterija i opterećenje. Baterija je povezana kablom presjeka 3 mm 2, za sve ostale priključke dovoljan je presjek 2 mm 2. Tada se može upravljati vjetroagregatom.

Opcija 2. Aksijalni dizajn generatora vjetra pomoću magneta.

Aksijalne vjetrenjače za kuću su struktura čiji su jedan od glavnih elemenata neodimijski magneti. Što se tiče njihovih performansi, oni su znatno ispred konvencionalnih rotacionih jedinica.

Rotor je glavni element cjelokupne strukture vjetroagregata. Za njegovu izradu najbolje odgovara glavčina automobilskog kotača u kompletu s kočnim diskovima. Dio koji je bio u pogonu treba pripremiti - očistiti od prljavštine i rđe, podmazati ležajeve.

Dalje, morate pravilno rasporediti i popraviti magnete. Ukupno će im trebati 20 komada, veličine 25 x 8 mm. Magnetsko polje u njima je smješteno po dužini. Parni magneti bit će polovi, smješteni su duž cijele ravnine diska, izmjenjujući se kroz jedan. Tada se utvrđuju prednosti i nedostaci. Jedan magnet naizmjence dodiruje druge magnete na disku. Ako se privuku, pol je pozitivan.

Sa povećanim brojem polova, moraju se poštovati određena pravila. U jednofaznim generatorima, broj polova jednak je broju magneta. U trofaznim generatorima poštuje se omjer 4/3 između magneta i polova i omjer 2/3 između polova i zavojnica. Magneti su instalirani okomito na opseg diska. Za njihovu ravnomernu distribuciju koristite papirni šablon... Prvo se magneti učvršćuju jakim ljepilom, a zatim konačno učvršćuju epoksidom.

Ako usporedimo jednofazne i trofazne generatore, tada će performanse prvih biti nešto lošije u odnosu na druge. To je zbog kolebanja velike amplitude u mreži zbog nestabilnog strujnog izlaza. Stoga se vibracije javljaju u jednofaznim uređajima. U trofaznim izvedbama ovaj nedostatak nadoknađuje se strujnim opterećenjima iz jedne u drugu fazu. To osigurava da se u mreži uvijek pruža konstantna vrijednost snage. Zbog vibracija, vijek trajanja jednofaznih sistema je znatno niži nego kod trofaznih sistema. Pored toga, trofazni modeli nemaju buku tokom rada.

Visina jarbola je približno 6-12 m. Ugrađuje se u sredinu oplate i prelijeva betonom. Tada se na jarbol postavlja gotova konstrukcija na koju je pričvršćen vijak. Sam jarbol je pričvršćen pomoću kablova.

Lopatice vjetroagregata

Učinkovitost vjetroagregata u velikoj mjeri ovisi o dizajnu lopatica. Prije svega, to je njihov broj i veličina, kao i materijal od kojeg će se izrađivati \u200b\u200blopatice za generator vjetra.

Čimbenici koji utječu na dizajn oštrice:

• Čak i najlakši vjetar može pomicati dugačke lopatice. Međutim, predugačka dužina može usporiti brzinu rotacije vjetrobranskog kotača.
• Povećanje ukupnog broja lopatica čini vjetrobranski točak osjetljivijim. Odnosno, što više lopatica, to bolje započinje rotacija. Međutim, snaga i brzina će se smanjiti, čineći takav uređaj neprikladnim za proizvodnju električne energije.
• Prečnik i brzina rotacije vjetrobranskog kotača utječu na razinu buke koju stvara uređaj.

Broj lopatica treba biti kompatibilan s mjestom ugradnje cijele konstrukcije. U najoptimalnijim uvjetima, pravilno odabrani noževi mogu pružiti maksimalan učinak generatora vjetra.

Prije svega, morate unaprijed odrediti potrebnu snagu i funkcionalnost uređaja. Da biste pravilno proizveli generator vjetra, trebate proučiti moguće izvedbe, kao i klimatske uvjete u kojima će raditi.

Pored ukupne snage, preporučuje se utvrđivanje vrijednosti izlazne snage, poznate i kao vršno opterećenje. Predstavlja ukupan broj instrumenata i opreme koji će se uključiti istovremeno s radom generatora vjetra. Ako je potrebno povećati ovaj pokazatelj, preporučuje se korištenje nekoliko pretvarača odjednom.

DIY generator vjetra 24v - 2500 vata

Rusija ima dvostruku poziciju u pogledu izvora energije vjetra. S jedne strane, zbog ogromne ukupne površine i obilja ravnih područja, vjetra uglavnom ima puno, a uglavnom je ravni. S druge strane, naši vjetrovi su uglavnom niskog potencijala, spori, vidi sl. Treće, vjetrovi su jaki u rijetko naseljenim područjima. Na osnovu toga, zadatak pokretanja generatora vjetra na farmi je prilično relevantan. No, da biste odlučili hoćete li kupiti prilično skup uređaj ili ga sami izraditi, morate dobro razmisliti koji tip (a ima ih puno) u koju svrhu odabrati.

Osnovni pojmovi

1. KIEV - koeficijent upotrebe energije vjetra. Ako se koristi za proračun mehaničarskog modela ravnog vjetra (vidi dolje), jednak je učinkovitosti rotora vjetroelektrane (APU).
2. Učinkovitost je propusnost APU-a, od nadolazećeg vjetra do stezaljki električnog generatora ili do količine vode pumpane u spremnik.
3. Minimalna radna brzina vjetra (MWS) je brzina kojom vjetroturbina počinje dovoditi struju u teret.
4. Najveća dopuštena brzina vjetra (MDS) je njegova brzina na kojoj se zaustavlja stvaranje energije: automatizacija ili isključuje generator, ili stavlja rotor u vetrokaz, ili ga presavija i skriva, ili se sam rotor zaustavlja, ili se APU jednostavno sruši.
5. Početna brzina vjetra (SWS) - pri toj se brzini rotor može okretati bez opterećenja, okretati se i ulaziti u način rada, nakon čega možete uključiti generator.
6. Negativna startna brzina (OSS) - to znači da APU (ili vjetroelektrana - vjetroelektrana ili VEA, vjetroelektrana) za pokretanje pri bilo kojoj brzini vjetra zahtijeva obavezno okretanje iz vanjskog izvora energije.
7. Početni (početni) obrtni moment - sposobnost rotora, prisilno usporenog u zračnoj struji, da stvori obrtni moment na osovini.
8. Vjetroagregat (VD) je dio APU-a od rotora do osovine generatora ili pumpe ili drugog potrošača energije.
9. Rotacijski generator vjetra - APU, u kojem se energija vjetra pretvara u obrtni moment na osovini zupčanika okretanjem rotora u zračnom toku.
10. Raspon radne brzine rotora je razlika između MDS i MPC pri radu pri nazivnom opterećenju.
11. Vjetrenjača sa malom brzinom - u njoj linearna brzina dijelova rotora u struji ne premašuje značajno brzinu vjetra ili ispod nje. Dinamička glava protoka direktno se pretvara u potisak lopatice.
12. Vjetroturbina velike brzine - linearna brzina lopatica je znatno (do 20 ili više puta) veća od brzine vjetra, a rotor stvara vlastitu cirkulaciju zraka. Ciklus pretvaranja energije protoka u potisak je složen.

Napomene:

1. APU-ovi male brzine, po pravilu, imaju KIEV niži od brzih, ali imaju početni obrtni moment dovoljan da okrene generator bez odspajanja tereta i nula TCO, tj. apsolutno samo pokretanje i primjenjivo na najlakšem vjetru.
2. Sporost i brzina relativni su pojmovi. Kućna vjetroagregata s 300 o / min može biti niske brzine i snažni APU-ovi tipa EuroWind, od kojih su polja vjetroelektrana, vjetroelektrane (vidi sliku) i čiji rotori čine oko 10 o / min, velika brzina, jer s takvim njihovim promjerom, linearna brzina lopatica i njihova aerodinamika u većem dijelu raspona prilično su "nalik avionu", vidi dolje.

Kakav generator trebate?

Električni generator za kućnu vjetroagregat mora proizvoditi električnu energiju u širokom rasponu brzina rotacije i imati mogućnost samopokretanja bez automatizacije i vanjskih izvora energije. U slučaju upotrebe APU-a sa OSS-om (vjetroagregati s predenjem), koji u pravilu imaju visoki KIEV i učinkovitost, on također mora biti reverzibilan, tj. biti u stanju da radi kao motor. Pri snagama do 5 kW, ovaj uvjet zadovoljavaju električne mašine s trajnim magnetima na bazi niobija (super magneti); na čeličnim ili feritnim magnetima možete računati na najviše 0,5-0,7 kW.

Bilješka: asinhroni alternatori ili kolektorski generatori s nemagnetiziranim statorom uopće nisu prikladni. Kad se sila vjetra smanji, oni se „ugasi“ mnogo prije nego što njegova brzina padne na MPC i tada oni sami neće započeti.

Izvrsno "srce" APU-a snage 0,3 do 1-2 kW dobiva se iz alternatora s ugrađenim ispravljačem; ovo je sada većina. Prvo, oni zadržavaju izlazni napon 11,6-14,7 V u prilično širokom rasponu brzina bez vanjskih elektroničkih stabilizatora. Drugo, silicijska vrata se otvaraju kada napon na namotu dostigne oko 1,4 V, a prije toga generator "ne vidi" opterećenje. Da biste to učinili, generator treba prilično dobro okretati.

U većini slučajeva autogenerator se može direktno, bez zupčanika ili remenskog pogona, povezati s HP-ovim vratilom velike brzine, odabirom brzine odabirom broja lopatica, vidi dolje. "Brzi šetači" imaju mali ili nula početni obrtni moment, ali rotor će imati dovoljno vremena da se dovoljno zavrti bez odvajanja tereta prije nego što se ventili otvore i generator će dati struju.

Bira vjetar

Prije nego što odlučimo koji ćemo generator vjetra napraviti, odlučimo se o lokalnoj aerologiji. U sivo-zelenkastom (bez vjetra) područja mape vjetra barem će neki smisao biti samo iz jedreće vjetroturbine (a o njima ćemo dalje). Ako trebate stalno napajanje, morat ćete dodati pojačivač (ispravljač sa stabilizatorom napona), punjač, \u200b\u200bsnažnu bateriju, pretvarač 12/24/36/48 V DC u 220/380 V 50 Hz izmjenične struje. Takva ekonomija koštat će ne manje od 20.000 američkih dolara, a malo je vjerojatno da će biti moguće ukloniti dugoročnu snagu veću od 3-4 kW. Generalno, s nepopustljivom željom za alternativnom energijom, bolje je potražiti drugi izvor.

Na žuto-zelenim, slabo vjetrovitim mjestima, s potrebom za električnom energijom do 2-3 kW, sami možete preuzeti vertikalni generator vjetra male brzine... Razvijeni su bezbroj, a postoje dizajni koji u pogledu KIEV-a i efikasnosti gotovo nisu inferiorni u odnosu na industrijske "lopatice".

Ako bi se trebala kupiti vjetroturbina za kuću, onda je bolje usredotočiti se na vjetroturbinu s rotorom jedra. Mnogo je sporova, a u teoriji još uvijek nije sve jasno, ali oni rade. U Ruskoj Federaciji "jedrilice" se proizvode u Taganrogu, snage 1-100 kW.

U crvenim, vjetrovitim predjelima izbor ovisi o potrebnoj snazi. U opsegu od 0,5-1,5 kW, opravdane su samo-izrađene "vertikale"; 1,5-5 kW - kupljene jedrilice. "Vertikalni" se također može kupiti, ali koštat će više od horizontalnog APU-a. I, konačno, ako je potrebna vjetroagregat snage 5 kW ili više, tada morate birati između vodoravnih kupljenih "lopatica" ili "jedrilica".

Bilješka: mnogi proizvođači, posebno drugog ešalona, \u200b\u200bnude setove dijelova od kojih sami možete sastaviti generator vjetra snage do 10 kW. Takav set koštat će 20-50% jeftinije od gotovog s instalacijom. Ali prije kupnje morate pažljivo proučiti aerologiju predloženog mjesta ugradnje, a zatim, prema specifikacijama, odabrati odgovarajući tip i model.

O sigurnosti

Dijelovi kućne vjetroturbine koja radi mogu imati linearnu brzinu veću od 120 ili čak 150 m / s, a komad bilo kojeg čvrstog materijala težine 20 g, koji leti brzinom od 100 m / s, uz "uspješan" pogodak, na mjestu ubija zdravog čovjeka. Čelična ili tvrda plastika, ploča debljine 2 mm, koja se kreće brzinom od 20 m / s, prepolovi je.

Pored toga, većina vjetroagregata preko 100 W prilično je bučna. Mnogi generiraju ultra niske (manje od 16 Hz) fluktuacije vazdušnog pritiska - infrazvuke. Infrazvuci su nečujni, ali destruktivni po zdravlje i šire se vrlo daleko.

Bilješka: kasnih 80-ih dogodio se skandal u Sjedinjenim Državama - najveća vjetroelektrana u zemlji u to vrijeme morala je biti zatvorena. Indijanci iz rezervata 200 km od polja njegovih oružanih snaga dokazali su na sudu da su zdravstveni poremećaji koji su kod njih naglo porasli nakon puštanja u pogon VE zbog njegovog infrazvuka.

Iz gore navedenih razloga, instalacija APU-a dozvoljena je na udaljenosti od najmanje 5 njihovih visina od najbližih stambenih zgrada. U dvorišta privatnih domaćinstava možete instalirati vjetroturbine industrijske proizvodnje, odgovarajuće certificirane. Generalno je nemoguće instalirati APU na krovove - tijekom njihovog rada, čak i kod onih male snage, javljaju se naizmjenična mehanička opterećenja koja mogu prouzročiti rezonanciju građevinske konstrukcije i njezino uništavanje.

Bilješka: visina APU-a je najviša točka pometanog diska (za rotore lopatica) ili geomerne figure (za vertikalni APU s rotorom na osovini). Ako APU jarbol ili os rotora strše prema gore još više, visina se izračunava od njihovog vrha - vrha.

Vjetar, aerodinamika, KIEV

Domaći generator vetra poštuje iste zakone prirode kao i fabrički izračunat na računaru. A graditelj kuće mora vrlo dobro razumjeti osnove svog rada - najčešće nema na raspolaganju skupe super moderne materijale i tehnološku opremu. Aerodinamika APU-a, kako je to teško ...

Vjetar i KIJEV

Za izračun serijske tvorničke APU-e tzv. plosnati mehanički model vjetra. Temelji se na sljedećim pretpostavkama:

• Brzina i smjer vjetra su konstantni unutar efektivne površine rotora.
• Zrak je neprekidan medij.
• Efektivna površina rotora jednaka je površini koja se pometa.
• Energija protoka zraka je čisto kinetička.

U takvim se uvjetima najveća energija po jedinici volumena zraka izračunava pomoću školske formule, pod pretpostavkom da je gustoća zraka u normalnim uvjetima 1,29 kg * kubičnih metara. m. Pri brzini vjetra od 10 m / s jedna kocka zraka nosi 65 J, a 650 W može se ukloniti iz jednog kvadrata efektivne površine rotora, uz 100% efikasnost čitavog APU-a. Ovo je vrlo pojednostavljen pristup - svi znaju da vjetar nikad nije savršeno ravan. Ali to se mora učiniti kako bi se osigurala ponovljivost proizvoda - uobičajena praksa u tehnologiji.

Ravni model ne treba zanemariti, on pruža jasan minimum raspoložive snage vjetra. No, zrak je, prvo, komprimiran, a drugo, vrlo je fluidan (dinamička viskoznost je samo 17,2 µPa * s). To znači da protok može teći oko prokrvljenog područja smanjujući efektivnu površinu i KIEV što se najčešće opaža. Ali, u principu, moguća je i suprotna situacija: vjetar će teći prema rotoru i efektivna površina tada će biti veća od površine koja se pometa, a KIEV će biti veća od 1 u odnosu na isto za ravni vjetar.

Evo dva primera. Prva je jahta za razonodu, prilično teška, jahta može ići ne samo protiv vjetra, već i brže od njega. Vjetar se misli napolju; prividni vjetar mora i dalje biti brži, inače kako će povući brod?

Drugi je klasik historije zrakoplovstva. Tijekom testova MIG-19, ispostavilo se da je presretač, koji je bio tonski teži od borca \u200b\u200bza liniju fronta, brže ubrzavao. Sa istim motorima na istom zmaju.

Teoretičari nisu znali što da misle i ozbiljno su sumnjali u zakon očuvanja energije. Na kraju se ispostavilo da je to radarski stožac koji strši iz usisa zraka. Od nosa do ljuske pojavio se zračni zaptivač, kao da ga bočno grabi prema kompresorima motora. Od tada su se udarni talasi u teoriji čvrsto utvrdili kao korisni, a fantastične performanse leta modernih letjelica nisu u malom dijelu zbog njihove vješte uporabe.

Aerodinamika

Razvoj aerodinamike obično se dijeli na dvije ere - prije N. G. Zhukovskyja i nakon. Njegov izvještaj „O priloženim vrtlozima“ od 15. novembra 1905. označio je početak nove ere u zrakoplovstvu.

Prije Žukovskog letjeli su na jedra postavljena ravno: pretpostavljalo se da čestice dolaznog toka daju sav zamah prednjoj ivici krila. To je omogućilo da se odmah riješimo vektorske veličine - kutnog momenta - koji je iznjedrio bijesnu i najčešće neanalitičku matematiku, da prijeđemo na mnogo prikladnije skalarne čisto energetske relacije i kao rezultat dobijemo izračunato polje tlaka na ravnini ležaja, više ili manje slično sadašnjem.

Takav mehanički pristup omogućio je stvaranje vozila koja, u najmanju ruku, mogu poletjeti i letjeti s jednog mjesta na drugo, a ne nužno srušiti se na zemlju negdje na putu. Ali želja za povećanjem brzine, nosivosti i drugim letećim osobinama sve je više otkrivala nesavršenost izvorne aerodinamičke teorije.

Zhukovskyjeva je bila ideja: uz gornju i donju površinu krila, zrak putuje drugačijom stazom. Iz uvjeta neprekidnosti medija (vakuumski mjehurići se ne formiraju u zraku sami) proizlazi da bi brzine gornjeg i donjeg toka koji se spuštaju s ruba kraja trebalo biti različite. Zbog male, ali konačne viskoznosti zraka, tamo bi se trebao stvoriti vrtlog zbog razlike u brzinama.

Vrtlog se rotira, a zakon očuvanja zamaha, nepromjenljiv kao i zakon očuvanja energije, vrijedi i za vektorske količine, tj. mora voditi računa o smjeru kretanja. Stoga, upravo tamo, na zadnjem rubu, treba formirati suprotno rotirajući vrtlog s istim zakretnim momentom. Na koje načine? Zbog energije koju generiše motor.

Za zrakoplovnu praksu ovo je značilo revoluciju: odabirom odgovarajućeg profila krila bilo je moguće poslati pričvršćeni vrtlog oko krila u obliku cirkulacije G, povećavajući mu podizanje. To jest, trošeći dio, a za velike brzine i opterećenja krila - veliki dio, snagu motora, moguće je stvoriti protok zraka oko uređaja, što omogućava postizanje najboljih kvaliteta leta.

To je učinilo zrakoplovstvo zrakoplovstvom, a ne dijelom aeronautike: sada je letjelica mogla stvoriti sebi potrebno okruženje za let i više nije igračka zračnih struja. Sve što vam treba je snažniji motor i sve snažniji ...

KIJEV

Ali vjetrenjača nema motor. Naprotiv, mora uzimati energiju iz vjetra i dati je potrošačima. I evo ga napolje - izvukao je noge, rep se zaglavio. Premalo energije vjetra bilo je dopušteno na samoj cirkulaciji rotora - bit će slaba, potisak lopatica će biti mali, a KIEV i snaga mala. Dajmo puno za cirkulaciju - rotor će se vrtjeti kao lud u praznom hodu pri slabom vjetru, ali potrošači opet dobivaju malo: dali su malo opterećenja, rotor je kočio, vjetar je puhao iz cirkulacije, a rotor je postao.

Zakon očuvanja energije daje "zlatnu sredinu" samo u sredini: 50% energije dajemo opterećenju, a za preostalih 50% protok uvijamo do maksimuma. Praksa potvrđuje pretpostavke: ako je efikasnost dobrog vučnog propelera 75-80%, tada KIEV, jednako pažljivo izračunato i ispuhano u vjetrovitom tunelu rotora lopatice, doseže 38-40%, tj. do polovine onoga što se može postići s viškom energije.

Modernost

U današnje se vrijeme aerodinamika, naoružana modernom matematikom i računalima, sve više udaljava od neminovno nečega i pojednostavljenja modela do preciznog opisa ponašanja stvarnog tijela u stvarnom toku. I evo, pored opšte crte - moći, moći i više snage! - bočne staze su pronađene, ali obećavajuće sa samo ograničenom količinom energije koja ulazi u sistem.

Poznati alternativni zrakoplov Paul McCready stvorio je avion još 80-ih godina, sa dva motora s motornom pilom snage 16 ks. prikazuju 360 km / h. Osim toga, šasija mu je bio tricikl koji se ne može uvlačiti, a točkovi su bez naduvavanja. Nijedan od McCreadyjevih uređaja nije se povezao na mrežu i oglasio se pripravnošću, ali dva - jedan s klipnim motorima i propelerima, a drugi mlazni - oblijetala su zemljinu kuglu prvi put u istoriji bez slijetanja na jednu benzinsku pumpu.

Razvoj teorije također je vrlo bitno utjecao na jedra koja su urodila izvornim krilom. Aerodinamika "uživo" omogućila je jahtama vjetra od 8 čvorova. stajati na hidrofilima (vidi sl.); da se s propelerom ubrza takav pogon do potrebne brzine, potreban je motor od najmanje 100 KS. Trkački katamarani jedre na oko 30 čvorova na istom vjetru. (55 km / h).

Postoje i potpuno ne trivijalni nalazi. Ljubitelji najrjeđeg i najekstremnijeg sporta - skakanje u dnu - nose odijelo posebnog krila, krilo, lete bez motora, manevriraju brzinom većom od 200 km / h (slika desno), a zatim glatko sleću na unaprijed odabrano mjesto. U kojoj bajci ljudi lete sami?

Također su razriješene mnoge misterije prirode; naročito - let buba. Prema klasičnoj aerodinamici ne može da leti. Na isti način kao što je osnivač „stealth“ F-117 sa svojim dijamantskim krilom, također nije u mogućnosti poletjeti. A MiG-29 i Su-27, koji već neko vrijeme mogu letjeti repom prema naprijed, ne uklapaju se u nikakve ideje.

I zašto, dakle, baviti se vjetrenjačama, a ne zabavno i ne sredstvo za uništavanje vlastite vrste, već izvor vitalnog resursa, treba li plesati bez zadrške iz teorije slabih tokova sa svojim ravnim modelom vjetra? Zar ne postoji način da idemo dalje?

Šta očekivati \u200b\u200bod klasika?

Ipak, ni u kojem slučaju se ne smijete odreći klasika. Osigurava temelj bez oslanjanja na koji se ne može podići više. Na isti način, kao što teorija skupa ne poništava tablicu množenja, a kvantna kromodinamika ne čini da jabuke lete s drveća.

Pa šta možete očekivati \u200b\u200bod klasičnog pristupa? Pogledajmo sliku. Levo - vrste rotora; oni su prikazani uslovno. 1 - vertikalna vrtača, 2 - vertikalna ortogonala (vjetrenjača); 2-5 - rotora s različitim noževima s optimiziranim profilima.

S desne strane, duž vodoravne osi, iscrtana je relativna brzina rotora, tj. Omjer linearne brzine lopatice i brzine vjetra. Okomito prema gore - KIJEV. A dolje - opet, relativni obrtni moment. Za pojedinačni (100%) okretni moment smatra se onaj koji stvara rotor prisilno kočen u protoku sa 100% KIEV, tj. kada se sva energija toka pretvara u rotirajuću silu.

Ovaj pristup omogućava dalekosežne zaključke. Na primjer, broj lopatica mora biti izabran ne samo i ne toliko prema željenoj brzini vrtnje: 3- i 4 noževi odmah gube puno u smislu KIEV-a i okretnog momenta u odnosu na 2- i 6-noževa koji dobro rade u približno istom rasponu brzina. I vanjski slični karuse i ortogonalni imaju bitno različita svojstva.

U cjelini, prednost treba dati krilnim rotorima, osim u slučajevima kada je potrebna najveća jeftinost, jednostavnost, samopokretanje bez održavanja bez automatizacije i nemoguće podizanje na jarbol.

Bilješka: razgovarajmo posebno o jedrenjačkim rotorima - čini se da se ne uklapaju u klasiku.

Okomito

APU-ovi s vertikalnom osi rotacije imaju neospornu prednost u svakodnevnom životu: njihove jedinice koje zahtijevaju održavanje koncentrirane su na dnu i nema ih potrebe podizati. Ostaje, pa čak i onda ne uvijek, samoporavnavajući potisni ležaj, ali on je snažan i izdržljiv. Zato prilikom dizajniranja jednostavne vjetroagregata treba započeti odabir opcija s vertikalnim jedinicama. Njihove glavne vrste prikazane su na Sl.

Sunce

Na prvom položaju - najjednostavniji, najčešće nazvan rotor Savonius. U stvari, to su izmislili 1924. u SSSR-u Ya. A. i AA Voronin, a finski industrijalac Sigurd Savonius besramno je prisvojio izum, zanemarujući sovjetsku potvrdu o autorskom pravu i započeo serijsku proizvodnju. Ali uvod u sudbinu izuma puno znači, stoga, da ne bismo uzburkali prošlost i ne uznemirili pepeo mrtvih, ovu vjetroturbinicu nazvat ćemo rotorom Voronin-Savonius ili, ukratko, VS.

VS je dobar za sve, osim za "lokomotivu" KIJEV u 10-18%. Međutim, u SSSR-u su puno radili na tome, i tu postoje određeni pomaci. Ispod ćemo razmotriti poboljšani dizajn, ne puno složeniji, ali daje glavu noževima prema KIEV-u.

Napomena: zrakoplov s dva oštrica ne vrti se, već se trza; Četverostruka oštrica je samo malo glađa, ali gubi dosta u KIJEVU. Da bi se poboljšala 4- „korita“ najčešće se nose preko dva sprata - par noževa pri dnu, a drugi par, rotiran za 90 stepeni vodoravno, iznad njih. KIJEV je sačuvan, a bočna opterećenja na mehanici su oslabljena, ali se savijanja malo povećavaju, a s vjetrom većim od 25 m / s, takav APU na osovini, tj. bez nošenja preko rotora ispruženog platnom „ruši kula“.

Darija

Sljedeći je rotor Darrieus; KIJEV - do 20%. Još je jednostavnije: lopatice su izrađene od jednostavne elastične trake bez ikakvog profila. Darrieusova teorija rotora još nije dovoljno razvijena. Jasno je samo da se počinje odmotavati zbog razlike u aerodinamičkom otpornosti grba i džepa trake, a zatim postaje neka vrsta brzog formiranja vlastite cirkulacije.

Okretni moment je mali, a u početnim položajima rotora uopće nije paralelno i okomito na vjetar, pa je samookretanje moguće samo s neparnim brojem lopatica (krila?) .U svakom slučaju, opterećenje iz generatora mora se odvojiti za vrijeme okretanja.

Darrieus rotor ima još dvije loše osobine. Prvo, tokom rotacije, vektor potiska oštrice opisuje potpunu rotaciju u odnosu na njen aerodinamični fokus, i to ne glatko, već u trzajima. Stoga, Darrieusov rotor brzo ruši svoju mehaniku čak i pri ravnomjernom vjetru.

Drugo, Daria ne stvara samo buku, već i vrišta i vrišti, do te mjere da se vrpca pukne. To je zbog njegove vibracije. I što više noža, jači je rov. Dakle, ako se izrađuje Daria, tada je dvosjekli, napravljeni od skupih materijala za apsorbiranje zvuka visoke čvrstoće (ugljična vlakna, mylar), a mali je zrakoplov prilagođen za centriranje u sredini jarbola.

Ortogonalno

Na poz. 3 - pravokutni vertikalni rotor sa profilisanim noževima. Ortogonalno jer krila vertikalno ispadaju. Prijelaz s VS na ortogonal prikazan je na Sl. levo.

Kut postavljanja lopatica u odnosu na tangenciju na kružnicu koja dodiruje aerodinamičke žarišta krila može biti bilo pozitivan (na slici) ili negativan, u skladu sa silom vjetra. Ponekad se oštrice prave okretne, a na njih se postavljaju vremenski kombiji, automatski držeći "alfu", ali takve se strukture često pokidaju.

Središnje tijelo (plavo na slici) omogućava vam da KIEV spustite na gotovo 50% .U pravokutniku s tri oštrice trebao bi imati oblik trokuta u presjeku s blago izbočenim stranama i zaobljenim uglovima, a s većim brojem noževa dovoljan je jednostavan cilindar. Ali teorija za pravokutnik daje optimalni broj lopatica nedvosmisleno: trebalo bi ih biti točno 3.

Ortogonalno se odnosi na vjetroelektrane velike brzine sa OSS, tj. nužno zahtijeva promociju tokom puštanja u rad i nakon smirivanja. Serijski APU bez nadzora snage do 20 kW proizvode se prema pravokutnoj shemi.

Helicoid

Helicoidni rotor, ili Gorlov rotor (poz. 4) - vrsta ortogonalnog oblika, koji pruža jednoliku rotaciju; pravokutnik s ravnim krilima "suze" samo nešto slabije od dvokrilnog pr. Savijanje lopatica duž helikoida omogućava vam da izbjegnete gubitke KIEV-a zbog njihove zakrivljenosti. Iako zakrivljena lopatica odbacuje dio toka bez da ga upotrebljava, on smjenjuje dio njega u zonu najveće linearne brzine, nadoknađujući gubitke. Helicoidi se koriste rjeđe od ostalih vjetroagregata, jer zbog složenosti njihove izrade skuplje su od svojih kolega jednake kvalitete.

Barrel-zagrebka

5 poz. - rotor tipa BC okružen vodilicama njegov dijagram prikazan je na Sl. na desnoj strani. U industrijskom dizajnu se retko nalazi, jer skupo kupnja zemljišta ne kompenzira povećanje kapaciteta, a potrošnja materijala i složenost proizvodnje su velike. Ali graditelj kuće koji se boji posla više nije gospodar, već potrošač, a ako vam nije potrebno više od 0,5-1,5 kW, onda treba urediti za njega:

• Rotor ove vrste je apsolutno siguran, tih, ne stvara vibracije i može se instalirati bilo gdje, čak i na igralištu.
• Savijanje galvaniziranih korita i zavarivanje okvira iz cijevi je besmislen posao.
• Rotacija je apsolutno ujednačena, mehanički dijelovi se mogu uzeti iz najjeftinijih ili iz smeća.
• Ne plaši se uragana - prejaki vetar ne može da se gurne u „bačvu“; oko nje se pojavljuje racionalizirani vrtložni kokon (s tim ćemo efektom naići kasnije).
• I što je najvažnije, budući da je površina „hvatanja“ nekoliko puta veća od one rotora unutra, KIEV može biti nadjedinica, a moment rotacije već pri 3 m / s na „bačvi“ promjera tri metra je takav da generator od 1 kW s maksimalnim opterećenjem iznosi kaže se da je bolje da ne trzate.

Video: Vjetrenjača Lenz

60-ih godina u SSSR-u je E.S.Biryukov patentirao vrtiljak s APU s 46% KIEV-a. Nešto kasnije, V. Blinov je postigao 58% dizajna po istom principu KIEV-a, ali nema podataka o njegovim testovima. A opsežne testove Biryukovih oružanih snaga izveli su službenici časopisa Izumitelj i racionalizator. Dvokatni rotor promjera 0,75 m i visine 2 m u svježem vjetru je pokrenuo asinhroni generator snage 1,2 kW i punom snagom, a izdržao je 30 m / s bez probijanja. Biryukov APU crteži prikazani su na Sl.

1. pocinčani krovni rotor;
2. samoporavnavajući dvoredni kuglični ležaj;
3. kablovi - čelični kabl od 5 mm;
4. osovina osovine - čelična cijev debljine stijenke 1,5-2,5 mm;
5. aerodinamičke ručice za kontrolu brzine;
6. noževi regulatora brzine - šperploča ili lima od 3-4 mm;
7. šipke regulatora brzine;
8. opterećenje regulatora brzine, njegova težina određuje brzinu;
9. pogonski remen - biciklistički točak bez gume sa cevkom;
10. potisni ležaj - potisni ležaj;
11. pogonska remenica - standardni remenski generator;
12. generator.

Biryukov je dobio nekoliko potvrda o autorskim pravima za svoj APU. Prvo primijetite rez rotora. Kad ubrzava, djeluje poput aviona, stvarajući veliki početni trenutak. Kako centrifuga napreduje, u vanjskim džepovima lopatica stvara se vrtložni jastuk. S gledišta vjetra, lopatice se profiliraju, a rotor se pretvara u ortogonalni brzi hod, pri čemu se virtualni profil mijenja ovisno o jačini vjetra.

Drugo, profilisani kanal između lopatica u rasponu radne brzine djeluje kao centralno tijelo. Ako jača vjetar, tada se u njemu stvara i vrtložni jastuk, koji se proteže izvan rotora. Isti vrtlogni kokon pojavljuje se oko APU-a s vodičima. Energija za njegovo stvaranje uzima se od vjetra, a ona više nije dovoljna za razbijanje vjetrenjače.

Treće, regulator brzine je dizajniran prvenstveno za turbinu. Njezin promet održava optimalnim sa stanovišta KIJEVA. A optimalna brzina generatora osigurava se izborom prijenosnog omjera mehanike.

Napomena: Nakon objavljivanja u IR-u za 1965. godinu, Oružane snage Ukrajine, Biryukova je potonula u zaborav. Autor nije dobio odgovor od vlasti. Sudbina mnogih sovjetskih izuma. Kažu da su neki Japanci postali milijarder, redovno čitajući sovjetske popularne tehničke časopise i patentirajući sve što je vrijedno pažnje.

Oštrice

Kao što je gore spomenuto, horizontalna vjetroturbina od lopatice je najbolja u klasikama. Ali, prvo, potreban joj je stabilan, barem srednji vjetar. Drugo, konstrukcija DIYer-a prepuna je puno zamki, zbog čega često plod dugog napornog rada u najboljem slučaju osvjetljava toalet, hodnik ili trijem, ili se čak ispada da može samo odmotavati.

Prema dijagramima na Sl. pogledajmo bliže; pozicije:

• Sl. I:

1. noževi rotora;
2. generator;
3. generator krevet;
4. zaštitna lopata (uragan lopata);
5. strujni kolektor;
6. šasija;
7. okretni čvor;
8. radno vremensko krilo;
9. jarbol;
10. stezaljka za kablove.

• Sl. B, pogled odozgo:

1. zaštitna lopatica;
2. radno vremensko krilo;
3. opružni regulator zatezanja zaštitne lopatice.

• Sl. G, sakupljač struje:

1. kolektor s kontinuiranim bakrenim prstenastim sabirnicama;
2. opružne bakar-grafitne četke.

Bilješka: uragan zaštita za vodoravnu oštricu promjera više od 1 m apsolutno je potrebna, jer nije sposoban stvoriti vrtlog kokona oko sebe. S manjim dimenzijama, izdržljivost rotora do 30 m / s može se postići oštricama od propilena.

Pa gde su spoticanja?

Oštrice

Očekivati \u200b\u200bkako će nadahnuti amateri očekivati \u200b\u200bpostizanje snage na vratilu generatora veće od 150-200 W na noževima bilo kojeg raspona, odsječenih od plastične cijevi s debelim zidovima, kako se često savjetuje. Oštrica cevi (osim ako nije toliko gusta da se prosto koristi kao prazna) imat će segmentirani profil, tj. njegov vrh, ili oba, bit će kružni lukovi.

Profili segmenata pogodni su za nekompresivni medij, poput hidrofolova ili lopatica propelera. Za plinove je potrebna lopatica promjenjivog profila i nagiba, na primjer, vidi sl .; raspon - 2 m. Bit će to složen i dugotrajan proizvod, a zahtijevat će mukotrpan proračun u potpunosti naoružan teorijom, puhanje u cijev i testove punih razmjera.

Generator

Kada se rotor montira direktno na njegovu osovinu, redovni ležaj će se brzo slomiti - ne događa se isto opterećenje na svim lopaticama u vjetroturbinama. Trebate srednju osovinu s posebnim potpornim ležajem i mehanički prijenos s njega na generator. Za velike vjetroelektrane uzima se dvoredni ležaj koji se poravnava; u najbolji modeli - troslojna, Sl. D na Sl. viši. To omogućava da se osovina rotora ne samo lagano savija, nego se također lagano pomera sa strane na stranu ili gore i dolje.

Bilješka: trebalo je oko 30 godina da razvije potisni ležaj za EuroWind APU.

Vremenska krila

Princip njegovog djelovanja prikazan je na Sl. C. Vjetar, pojačavajući se, pritisne na lopatu, opruga se proteže, rotor se savija, obrtaji padaju i na kraju on postaje paralelan s protokom. Čini se da je sve u redu, ali na papiru je bilo glatko ...

Vjetrovitog dana pokušajte držati poklopac za kuhanje ili veliku tepsiju za ručicu paralelnu s vjetrom. Samo pažljivo - prhki komad gvožđa može udariti u lice na takav način da protrlja nos, preseče usnu ili čak izbije oko.

Ravni vjetar se javlja samo u teorijskim proračunima i, s dovoljno tačnosti za praksu, u vjetrovima. U stvarnosti, uraganske vjetrenjače s uraganom lopataju više nego potpuno bespomoćne. Bolje je mijenjati iskrivljene sečive, nego učiniti sve ponovo. U industrijskim postrojenjima je druga stvar. Tamo se visina lopatica, jedno po jedno, nadgleda i prilagođava automatizacijom pod kontrolom računara u vozilu. A izrađeni su od teških kompozita, a ne od vodovodnih cijevi.

Kolekcionar struje

Ovo je mjesto koje se redovno servisira. Svaki inženjer struje zna da sakupljač četkica treba očistiti, podmazati i regulirati. A jarbol je iz cijevi za vodu. Nećete ući, jednom mjesečno ili dva morat ćete baciti cijelu vjetrenjaču na zemlju i zatim je ponovo podići. Koliko će trajati od takve "prevencije"?

Video: lopatica sa vjetrom + solarna ploča za napajanje ljetne kućice

Mini i mikro

No, s smanjenjem veličine krila, poteškoće padaju prema kvadratu promjera kotača. Već je moguće samostalno izraditi APU horizontalne krilce za snagu do 100 W. Optimalan bi bio 6 noža. Uz više noževa, promjer rotora za istu snagu bit će manji, ali biti će ih teško učvrstiti na glavčini. Rotori s manje od 6 noževa mogu se zanemariti: oštrici od 100 W 2 rotora potreban je rotor promjera 6,34 m, a 4 noža iste snage potrebno je 4,5 m. Za 6 noža ovisnost promjera snage izražava se na sljedeći način :

• 10 W - 1,16 m.
• 20 W - 1,64 m.
• 30 W - 2 m.
• 40 W - 2,32 m.
• 50 W - 2,6 m.
• 60 W - 2,84 m.
• 70 W - 3,08 m.
• 80 W - 3,28 m.
• 90 W - 3,48 m.
• 100 W - 3,68 m.
• 300 W - 6,34 m.

Najbolje će računati sa snagom od 10-20 vata. Prvo, plastična sečiva s rasponom većim od 0,8 m neće izdržati vjetrove veće od 20 m / s bez dodatnih mjera zaštite. Drugo, s rasponom lopatice do istog 0,8 m, linearna brzina njegovih krajeva neće premašiti brzinu vjetra za više od tri puta, a zahtjevi za profiliranje uvijanjem smanjuju se za naredne veličine; ovdje "korito" sa segmentiranim profilom od cijevi, poz. B na sl. A 10-20 W tablet će napajati tablet, napuniti pametni telefon ili upaliti kućno svjetlo.

Zatim odaberite generator. Kineski motor je savršen - koncentrator na točkovima za električne bicikle, poz. 1 na slici. Njegova snaga kao motora je 200-300 W, ali u režimu generatora on će davati oko 100 W. No, hoće li nam odgovarati u smislu prometa?

Indeks brzine z za 6 noževa je 3. Formula za izračunavanje brzine rotacije pod opterećenjem je N \u003d v / l * z * 60, gdje je N brzina rotacije, 1 / min, v je brzina vjetra, a l je obim rotora. Sa rasponom oštrice od 0,8 m i vjetrom od 5 m / s dobivamo 72 o / min; pri 20 m / s - 288 o / min. Kotač za bicikl se okreće približno istom brzinom, tako da ćemo ukloniti naših 10-20 vata iz generatora koji može dati 100. Možete postaviti rotor direktno na njegovo vratilo.

Ali ovdje se pojavljuje sljedeći problem: mi smo, potrošivši puno rada i novca, barem za motor, dobili ... igračku! Šta je 10-20, pa, 50 vata? I ne možete napraviti vjetroturban s lopaticama koji će moći napajati barem televizor kod kuće. Je li moguće kupiti gotov mini generator vjetra i hoće li to koštati manje? Što je više moguće, pa čak i što jeftinije, pogledajte poz. 4 i 5. Pored toga, bit će i mobilni. Stavite ga na panj - i iskoristite.

Druga opcija je ako stepper motor leži negdje od starog 5- ili 8-inčnog pogona, ili iz pogona papira ili nosačem neupotrebljivog inkjet ili točkastih matričnih pisača. Može raditi kao generator, a lakše je pričvrstiti rotor iz kartona (poz. 6) na njega nego sastaviti konstrukciju poput one prikazanu u poz. 3.

Općenito, zaključak o "lopaticama" je nedvosmislen: domaći - vjerovatnije kako bi se prilagodio sadržaju vašeg srca, ali ne i za stvarni dugoročni učinak energije.

Video: najjednostavniji generator vjetra za osvjetljenje ljetne kućice

Jedrilice

Jedriličarski generator vjetra poznat je već duže vrijeme, ali mekani paneli njegovih noževa (vidi sliku) počeli su se izrađivati \u200b\u200bpojavom sintetičkih tkanina i filmova visoke čvrstoće, otpornih na habanje. Vjetrenjače s više lopatica s krutim jedrima široko su rasprostranjene u cijelom svijetu kao pogon za automatske pumpe za vodu male snage, ali njihovi su tehnički podaci niži čak i od karusela.

Međutim, meko jedro poput krila vjetrenjače čini se da nije tako jednostavno. Ne radi se o otpornosti na vjetar (proizvođači ne ograničavaju najveću dopuštenu brzinu vjetra): jedrilice već znaju da je vjetar gotovo nemoguće probiti bermudska jedra. Umjesto toga, list će ispariti, ili se jarbol slomiti, ili će cijelo plovilo napraviti "prevrtanje". Radi se o energiji.

Nažalost, ne mogu se pronaći precizni podaci ispitivanja. Prema recenzijama korisnika, bilo je moguće izraditi „sintetičke“ ovisnosti za ugradnju vjetroturbine-4.380 / 220.50 proizvedene u Taganrogu s promjerom vjetrenjača 5 m, težinom glave vjetra 160 kg i brzinom rotacije do 40 o / min; prikazani su na Sl.

Naravno, ne mogu postojati garancije za 100% pouzdanost, ali čak i tako je jasno da ovdje nema naznaka plosnatalističkog modela. Ni na koji način kotač od 5 metara na ravnom vjetru od 3 m / s ne može dati oko 1 kW, pri 7 m / s doći do visoravni snage i zadržati ga do snažne oluje. Proizvođači, usput, izjavljuju da se nazivne 4 kW mogu dobiti pri 3 m / s, ali ako ih ugrađuju njihove snage prema rezultatima lokalnih studija aerologije.

Ni kvantitativna teorija ne postoji; objašnjenja programera su nejasna. Međutim, s obzirom da ljudi kupuju vjetrenjače Taganrog i oni rade, ostaje pretpostaviti da deklarisana konična cirkulacija i propulzivni učinak nisu fikcija. U svakom slučaju, oni su mogući.

Onda se, ispada, PRIJE rotora, prema zakonu o očuvanju momenta, također bi trebao nalaziti stožast vrtlog, ali koji se širi i spor. I takav lijevak će gurnuti vjetar u rotor, njegova će se efektivna površina ispasti više, a KIEV - prekomjerna jedinica.

Svjetlo o ovom pitanju moglo bi se osvijetliti mjerenjima tlačnog polja ispred rotora, barem pomoću kućnog aneroida. Ako se ispostavi da je viši nego sa strane, onda, uistinu, jedrenje APU-a djeluje poput buba.

Domaći generator

Iz onoga što je gore rečeno jasno je da je za graditelje domova bolje da se okomite na vertikale ili jedrilice. Ali oboje su jako spori, a prebacivanje na generator velike brzine nepotreban je posao, nepotrebni troškovi i gubici. Možete li sami napraviti efikasan električni generator niske brzine?

Da, možete, sa magnetima napravljenim od legura niobija, tzv. super magneti. Postupak proizvodnje glavnih dijelova prikazan je na Sl. Zavojnice - svaki od 55 okreta bakrene žice 1 mm u otpornoj na toplotu izolaciju emajla, FEMM, PETV itd. Visina namotaja je 9 mm.

Obratite pažnju na utora u polovinama rotora. Moraju biti smješteni tako da se magneti (lijepljeni su magnetskim krugom epoksidnim ili akrilnim) nakon sklapanja zajedno s suprotnim polovima. „Palačinke“ (magnetni krugovi) moraju biti izrađene od mekog magnetskog feromagneta; redovan strukturalni čelik će odraditi. Debljina "palačinki" je najmanje 6 mm.

Generalno, bolje je kupiti magnete sa aksijalnim otvorom i zategnuti ih vijcima; super magneti privlače strašnom silom. Iz istog razloga na osovinu između "palačinki" stavlja se cilindrični razmak visok 12 mm.

Namota koji čine sekcije statora povezani su prema dijagramima koji su također prikazani na Sl. Lemljeni krajevi ne smiju se protezati, već trebaju formirati petlje, jer u protivnom epoksid koji će biti preplavljen statorom očvrsnuvši se može probiti žice.

Stator se izliva u kalup debljine 10 mm. Nema potrebe za centriranjem i balansiranjem, stator se ne rotira. Razmak između rotora i statora je 1 mm na svakoj strani. Stator u kućištu generatora mora biti sigurno fiksiran ne samo protiv aksijalnog pomaka, već i protiv okretanja; snažno magnetsko polje sa strujom u opterećenju povući će ga duž sebe.

Video: uradi sam generator vjetrenjača

Izlaz

I šta na kraju imamo? Interes za "noževe" objašnjava se više njihovim spektakularnim izgledom nego stvarnim performansama u domaćem dizajnu i maloj snazi. Samostalno napravljeni karuse APU osigurat će „stanje pripravnosti“ za punjenje akumulatora ili opskrbu energijom male kuće.

Ali s jedrenjačkim APU-om, vrijedi eksperimentirati s majstorima kreativnom linijom, posebno u mini verziji, s kotačem promjera 1-2 m. Ako su pretpostavke programera točne, tada će biti moguće ukloniti iz ovoga, pomoću gore opisanog kineskog motora-agregata, svih njegovih 200-300 W.

Andrey je rekao:

Hvala vam na besplatnom savjetovanju ... A cijene "firmi" nisu baš skupe, a mislim da će zanatlije iz zaleđa moći napraviti generatore slične vašim. I Li-po baterije mogu se naručiti iz Kine, pretvarači u Čeljabinsku su jako dobri (sa glatkim i jedra, lopatice ili rotori - ovo je još jedan razlog za bijeg misli naših zgodnih Rusa.

Ivan je rekao:

pitanje:
Za vjetroagregate s vertikalnom osi (položaj 1) i verziju "Lenz" moguće je dodati dodatni detalj - rotor koji je izložen vjetru i zatvori beskorisnu stranu s njega (ide prema strani vjetra). Odnosno, vjetar neće usporiti oštricu, već ovaj "zaslon". Postavljanje na vjetru sa "repom" smještenim iza same vjetrenjače ispod i iznad lopatica (grebena). Pročitao sam članak i rodila se ideja.

Klikom na gumb "Dodaj komentar" pristajem na mjesto.

Struja postaje sve skuplja. Da biste se osjećali ugodno izvan grada po vrućem ljetnom vremenu i hladnom zimskom danu, morate ili potrošiti puno ili započeti potragu za alternativnim izvorima energije. Rusija je ogromna zemlja s velikim ravnim površinama. Iako u većini regija prevladavaju spori vjetrovi, slabo naseljeno područje puše snažne i snažne zračne struje. Stoga je prisustvo vjetrenjače na farmi vlasnika prigradskih nekretnina najčešće opravdano. Prikladan model bira se na osnovu područja primjene i stvarnih svrha upotrebe.

Vjetrenjača br. 1 - dizajn rotacionog tipa

To možete učiniti sami pomoću jednostavne rotacijske vjetrenjače. Naravno, vjerovatno je da on neće moći napajati veliku vikendicu električnom energijom, ali opskrba strujom skromne baštenske kuće sasvim je u njegovoj moći. Pomoću nje možete gospodarske zgrade uveče opskrbljivati \u200b\u200bsvjetlošću, osvjetljavati vrtne staze i pripadajuću teritoriju.

Više o drugim vrstama alternativnih izvora energije možete pročitati u ovom članku:

Ovo otprilike liči na rotacioni generator vjetra izrađen ručno. Kao što vidite, u dizajnu ove opreme nema ništa super komplicirano.

Priprema dijelova i potrošnog materijala

Za sastavljanje generatora vjetra, čija snaga neće prelaziti 1,5 kW, trebat će nam:

• generator iz automobila 12 V;
• 12 V kiselina ili helijum baterija;
• pretvarač 12V - 220V za 700 W - 1500 W;
• veliki spremnik izrađen od aluminija ili nehrđajućeg čelika: kanta ili voluminozna posuda;
• automobilski relej punjenja baterije i indikatorska lampica za punjenje;
• poluhermetički prekidač tipa "tipka" za 12 V;
• voltmetar iz bilo kojeg nepotrebnog mjernog uređaja, možete automobil;
• vijci s podloškama i maticama;
• žice s presjekom 2,5 mm 2 i 4 mm 2;
• dvije stezaljke kojima će generator biti pričvršćen na jarbol.

Da bismo obavili posao, trebat će nam metalne škare ili brusilica, mjerač vrpce, marker ili građevinska olovka, odvijač, ključevi, bušilica, bušilica i grickalice.

Većina vlasnika privatnih kuća ne prepoznaje upotrebu geotermalnog grijanja, ali takav sustav ima izgleda. Više o prednostima i nedostacima ovog kompleksa možete pročitati u sljedećem članku:

Napredak u dizajnu

Napravit ćemo rotor i redizajnirati remenicu alternatora. Za početak nam je potrebna cilindrična metalna posuda. Najčešće se za te svrhe prilagođava lončić ili kanta. Uzmite traku i flomaster ili građevinsku olovku i podijelite posudu na četiri jednaka dijela. Ako režemo metal škarama, prvo da bismo ih mogli umetnuti. Takođe možete koristiti brusilicu ako kanta nije izrađena od obojenog lima ili pocinčanog čelika. U tim će se slučajevima metal neizbježno pregrijati. Oštrice smo izrezali bez rezanja do kraja.

Da se ne bi pogriješilo s veličinom lopatica koje smo izrezali u posudu, potrebno je pažljivo izmjeriti i sve pažljivo prebrojati

Na dnu i u remenici označite i izbušite rupe za vijke. U ovoj je fazi važno odvojiti vrijeme i rupe rasporediti simetrično kako bi se izbjegla neravnoteža tijekom rotacije. Lopatice bi trebale biti savijene, ali ne previše. Prilikom izvođenja ovog dijela posla uzmite u obzir smjer rotacije generatora. Obično se vrti u smjeru kazaljke na satu. U zavisnosti od ugla savijanja, povećava se područje uticaja strujanja vetra, a time i brzine rotacije.

Ovo je druga vrsta oštrice. U ovom slučaju, svaki dio postoji zasebno, a ne kao dio posude iz koje je izrezan

Budući da svaka od lopatica vjetrenjače postoji zasebno, morate je zavrnuti. Prednost ovog dizajna je povećana održivost.

Kašika s gotovim sečivima treba pričvrstiti na remenicu pomoću vijaka. Instaliramo generator na jarbol pomoću stezaljki, zatim spajamo žice i montiramo lanac. Bolje je unaprijed napisati dijagram, boje žica i kontaktne oznake. Žice se takođe moraju pričvrstiti na jarbol.

Za spajanje baterije koristimo žice od 4 mm 2, čija dužina ne smije biti veća od 1 metra. Povezujemo opterećenje (električni uređaji i rasvjeta) pomoću žica s presjekom 2,5 mm 2. Ne zaboravite staviti pretvarač (pretvarač). Povezana je mrežom na kontakte 7,8 žicom 4 mm 2.

Struktura vjetroagregata sastoji se od otpornika (1), namotaja generatora (2), rotora generatora (3), regulatora napona (4), releja reverzne struje (5), ampermetra (6), baterije (7), osigurača (8) , prekidač (9)

Prednosti i nedostaci takvog modela

Ako se sve pravilno obavi, ovaj generator vjetra će raditi bez da vam stvara probleme. S baterijom od 75A i pretvaračem od 1000 W može napajati uličnu rasvjetu, uređaje za video nadzor itd.

Shema instalacije jasno pokazuje kako se tačno energija vjetra pretvara u električnu energiju i kako se koristi za namjeravanu svrhu.

Prednosti ovog modela su očite: vrlo je ekonomičan proizvod, dobro se podnosi popravcima, ne zahtijeva posebne uvjete za njegovo funkcioniranje, radi pouzdano i ne narušava vašu zvučnu udobnost. Nedostaci uključuju nisku produktivnost i značajnu ovisnost o jakim naletima vjetra: lopatice se mogu otrgnuti zračnim strujama.

Vjetrenjača br. 2 - aksijalni dizajn s magnetima

Aksijalne vjetrenjače sa statorima bez željeza na neodimijskim magnetima nisu donesene u Rusiji donedavno zbog nepristupačnosti potonjih. Ali sada su u našoj zemlji i jeftiniji su nego u početku. Stoga su naši majstori počeli da proizvode vjetrenjače ovog tipa.

Vremenom, kada mogućnosti rotacione turbine na vetar više neće pružati sve potrebe privrede, može se napraviti aksijalni model na neodimijumskim magnetima

Šta treba pripremiti?

Aksijalni generator zasnovan je na glavčini automobila s kočnim diskovima. Ako je ovaj dio bio u funkciji, mora se rastaviti, ležajevi moraju biti provjereni i podmazani, a hrđa mora biti očišćena. Gotov generator će biti obojen.

Da biste pravilno očistili pesto od hrđe, koristite metalnu četku koja se može postaviti na električnu bušilicu. Hub će opet izgledati sjajno

Raspodela i osiguravanje magneta

Zalijepit ćemo magnete na diskove rotora. U ovom slučaju koristi se 20 magneta dimenzija 25x8mm. Ako se odlučite za izradu različitog broja polova, tada upotrijebite pravilo: u jednofaznom generatoru mora biti onoliko polova koliko ima magneta, a u trofaznom generatoru potrebno je promatrati omjer 4/3 ili 2/3 polova prema zavojnicama. Magnete stavljajte naizmeničnim polovima. Da biste osigurali da je njihova lokacija ispravna, koristite predložak sa sektorima ispisanim na papiru ili na samom disku.

Ako postoji takva prilika, bolje je koristiti pravokutne magnete, a ne okrugle, jer je u okruglim magnetskim poljem koncentrirano u sredini, a u pravokutnim - duž njihove dužine. Suprotni magneti moraju imati različite polove. Da ne biste nešto zbunili, nanesite oznaku na njihovu površinu "+" ili "-". Da odredite stup, uzmite jedan magnet i dovedite ostale na njega. Stavite plus na atraktivne površine, a minus na odbojne površine. Na diskovima bi se stubovi trebali izmjenjivati.

Magneti su pravilno postavljeni. Prije pričvršćivanja epoksidnom smolom potrebno je napraviti stranice od plastelina kako bi se ljepljiva masa mogla očvrsnuti, a ne staklo na stolu ili podu

Da biste fiksirali magnete, trebate koristiti snažno ljepilo, nakon čega se čvrstoća lijepljenja dodatno pojačava epoksidnom smolom. Preplavljen je magnetima. Kako biste spriječili širenje smole, možete napraviti plastične ivice ili jednostavno omotati disk trakom.

Trofazni i jednofazni generatori

Jednofazni stator gori je od trofaznog, jer odaje vibracije pod opterećenjem. To je zbog razlike u amplitudi struje, koja nastaje zbog neprestanog povratka istog u jednom trenutku. Trofazni model ne trpi ovaj nedostatak. Snaga u njemu je uvijek konstantna, jer se faze međusobno nadoknađuju: ako struja padne u jednoj, a u drugoj se povećava.

U sporu između jednofaznih i trofaznih opcija, ova posljednja izlazi kao pobjednička, jer dodatna vibracija ne produžava život opreme i iritira sluh

Kao rezultat toga, povratnost trofaznog modela je 50% veća nego kod jednofaznog modela. Još jedna prednost izbjegavanja nepotrebnih vibracija je zvučni komfor kada se radi pod opterećenjem: generator se ne stegne tijekom rada. Uz to, vibracije uvijek uništavaju vjetrenjaču prije njezina isteka.

Proces namotavanja zavojnice

Svaki stručnjak će vam reći da prije namotavanja zavojnica morate pažljivo izračunati. I svaki vježbač učinit će sve intuitivno. Naš generator neće biti prebrz. Moramo početi puniti 12-voltnu bateriju pri 100-150 o / min. Uz takve početne podatke, ukupan broj zavoja u svim zavojnicama trebao bi biti 1000-1200 komada. Ostaje podijeliti ovu brojku s brojem zavojnica i otkriti koliko će zavoja biti u svakoj.

Da bi generator vjetra bio snažniji pri malim brzinama, morate povećati broj polova. U ovom slučaju će se u zavojnicama povećavati frekvencija trenutnih oscilacija. Za navijanje zavojnica bolje je koristiti debelu žicu. To će smanjiti otpor, a to znači da će se struja povećati. Treba napomenuti da se pri visokom naponu struja može "pojesti" otpornošću namotaja. Jednostavna kućna mašina pomoći će vam da brzo i precizno navijate visokokvalitetne kaleme.

Stator je označen, zavojnice su na svom mjestu. Da biste ih fiksirali, koristi se epoksidna smola, čijoj se drenaži ponovo pružaju stranice od plastelina.

Zbog broja i debljine magneta smještenih na diskovima, generatori mogu značajno varirati u svojim radnim parametrima. Da biste saznali koliko snage možete očekivati \u200b\u200bkao rezultat, možete namotati jednu zavojnicu i vrtjeti je u generatoru. Da biste odredili buduću snagu, napon treba mjeriti pri određenim brzinama bez opterećenja.

Na primjer, pri 200 o / min dobiva se 30 volti s otporom od 3 ohma. Oduzimamo napon akumulatora od 12 volti od 30 volti, a dobivenih 18 volti podijelimo s 3 ohma. Rezultat je 6 ampera. Ovo je jačina zvuka koja ide na bateriju. Iako se u praksi, naravno, nešto manje čini zbog gubitaka na diodnom mostu i u žicama.

Najčešće su zavojnice okrugle, ali je bolje da ih malo razvučete. U ovom se slučaju dobiva više bakra u sektoru, a zavoji zavojnica su ravna. Promjer unutrašnje rupe zavojnice trebao bi odgovarati veličini magneta ili biti malo veći.

Obavljaju se preliminarna ispitivanja dobivene opreme koja potvrđuju njezine izvrsne performanse. Vremenom se ovaj model može poboljšati.

Prilikom izrade statora imajte na umu da njegova debljina treba odgovarati debljini magneta. Ako se poveća broj okreta u zavojnicama i stator postane deblji, diskovni prostor će se povećati, a magnetski tok će se smanjiti. Kao rezultat, može se stvoriti isti napon, ali niža struja zbog povećane otpornosti zavojnica.

Šperploča se koristi kao oblik statora, ali sektore za zavojnice možete označiti na papiru, a pločice napraviti od plastelina. Snaga proizvoda će se povećati staklenom krpom postavljenom na dno kalupa i na vrhu kalema. Epoksidna smola ne treba da se lepi za kalup. Da biste to učinili, podmazuju ga voskom ili vazelinom. U iste svrhe možete koristiti traku ili traku. Zavojnice su nepomično fiksirane, krajevi faza su izvučeni. Tada su svih šest žica povezane trokutom ili zvijezdom.

Sklop generatora ispituje se pomoću rotacije rukom. Rezultirajući napon je 40 volti, dok je struja približno 10 ampera.

Završni korak - jarbol i propeler

Stvarna visina gotovog jarbola bila je 6 metara, ali bilo bi bolje da je 10-12 metara. Osnova za to treba betonirati. Sidrenje se mora izvesti tako da se cijev može podići i spustiti ručnim vitlom. Na vrh cevi je pričvršćen vijak.

PVC cijev je pouzdan i lagan materijal, pomoću kojeg možete napraviti vijak za vjetrenjaču s unaprijed određenim zavojem

Da biste napravili vijak, potrebna vam je PVC cijev promjera 160 mm. Iz njega treba izrezati šraf od dva metra. Ima smisla eksperimentirati s oblikom noža kako biste dobili više okretnog momenta pri malim obrtajima. Propeler se mora ukloniti iz jakih vjetrova. Ova se funkcija obavlja pomoću preklopnog repa. Proizvedena energija se čuva u baterijama.

Jarbol se mora podići i spustiti pomoću ručnog vitla. Dodatna strukturna stabilnost može se dati korištenjem zateznih kablova

Skrećemo vam pažnju dvije mogućnosti za generatore vjetra, koje najčešće koriste ljetni stanovnici i vlasnici prigradskih nekretnina. Svaki od njih je efikasan na svoj način. Naročito rezultat upotrebe takve opreme očituje se u područjima sa jakim vjetrovima. U svakom slučaju, takav pomoćnik u domaćinstvu nikada neće naštetiti.

Snaga samostalno napravljenog vjetroelektrana bit će dovoljna za punjenje baterija za raznu opremu, osiguravanje rasvjete i, uopšte, rada kućanskih električnih uređaja. Instaliranjem vjetroagregata štedite troškove električne energije. Po želji se predmetna jedinica može sastaviti ručno. Samo trebate odlučiti o glavnim parametrima generatora vjetra i sve učiniti u skladu s uputama.

Dizajn vjetroturbine uključuje nekoliko lopatica koje se okreću pod utjecajem struja vjetra. Kao rezultat ovog efekta nastaje rotaciona energija. Generiranu energiju rotor dovodi do multiplikatora, koji zauzvrat prenosi energiju na električni generator.

Postoje i dizajni vjetroagregata bez multiplikatora. Odsustvo multiplikatora može značajno povećati produktivnost instalacije.

Vjetroturbine se mogu ugraditi pojedinačno i u skupinama ujedinjene u vjetroelektranu. Također, vjetroturbine se mogu kombinirati s dizel generatorima, što će uštedjeti gorivo i osigurati najefikasniji rad elektroenergetskog sustava kod kuće.

Šta trebate znati prije sastavljanja vjetroturbine?

Prije nego što započnete s sastavljanjem generatora vjetra, trebate odlučiti o nekoliko ključnih točaka.

Prvi korak. Odaberite odgovarajuću vrstu dizajna vjetroagregata. Ugradnja može biti vertikalna ili horizontalna. U slučaju samo-sklapanja bolje je dati izbor u korist vertikalnih modela, jer jednostavniji su za proizvodnju i balansiranje.

Korak drugi. Odredite odgovarajuću snagu. U ovom je trenutku sve individualno - usredotočite se na vlastite potrebe. Da bi se dobila veća snaga, potrebno je povećati promjer i masu radnog kola.

Povećanje ovih karakteristika dovest će do određenih poteškoća u fazi pričvršćivanja i uravnoteženja kotača vjetroturbine. Razmotrite ovaj trenutak i objektivno procijenite svoje mogućnosti. Ako ste početnik, razmislite o tome da instalirate više vjetrenjača srednjeg dometa, umjesto jedne vrlo učinkovite jedinice.

Treći korak. Razmislite možete li sve elemente generatora vjetra napraviti sami. Svaki detalj mora biti precizno izračunan i izveden u potpunosti u skladu sa tvorničkim kolegama. U nedostatku potrebnih vještina, bolje je kupiti gotove elemente.

Četvrti korak. Odaberite odgovarajuće baterije. Bolje je odbiti automobilske baterije, jer oni su kratkotrajni, eksplozivni i zahtjevni u održavanju i održavanju.

Preferiraju se zatvorene baterije. Koštaju nekoliko puta više, ali služe nekoliko puta duže i, općenito, imaju veće performanse.

Obratite posebnu pažnju na odabir odgovarajućeg broja noža. Najpopularniji su generatori vjetra sa 2 i 3 noža. Međutim, takve instalacije imaju niz nedostataka.

Pri radu sa generatorom sa 2 ili 3 lopatice javljaju se snažne centrifugalne i žiroskopske sile. Pod uticajem ovih sila, opterećenje glavnih elemenata generatora vjetra značajno se povećava. Istovremeno, u nekim trenucima snage djeluju oprečno jedna drugoj.

Da biste izravnali dolazna opterećenja i zadržali netaknutu strukturu vjetroagregata, morate to izvesti kompetentni aerodinamički proračun lopatica i izrada ih u tačnom skladu s izračunatim podacima. Čak i minimalne greške smanjuju učinkovitost instalacije nekoliko puta i povećavaju vjerojatnost ranog kvara vjetra.

Vjetroturbine velike brzine stvaraju mnogo buke, posebno kada je riječ o kućnim instalacijama: Što su veći noževi, glasniji će biti buka. Ovaj trenutak nameće brojna ograničenja. Na primjer, neće uspjeti instalirati tako bučnu konstrukciju na krov kuće, osim ako, naravno, vlasniku ne prija osjećaj života u zračnoj luci.

Imajte na umu da će se s povećanjem broja lopatica povećati razina vibracija nastalih tokom rada generatora vjetra. Komplete s dvije oštrice teže je uravnotežiti, posebno za neiskusnog korisnika. Zbog toga će biti puno buke i vibracija iz vjetroturbina sa dva noža.

Dajte izbor u korist generatora vjetra s 5-6 noževa. Praksa pokazuje da su takvi modeli najoptimalniji za samostalnu proizvodnju i upotrebu kod kuće.

Vijak se preporučuje izraditi promjera oko 2 m. Gotovo svako može podnijeti rad sklapanja i balansiranja. Uz više iskustva, možete pokušati sastaviti i instalirati točak sa 12 noževa. Sastavljanje takve jedinice zahtijevat će više napora. Povećaće se i materijalni i vremenski troškovi. Međutim, 12 lopatica omogućit će, čak i uz slab vjetar od 6-8 m / s, da primi snagu na razini od 450-500 W.

Imajte na umu da će se s 12 noževa kotač prilično usporiti, a to može dovesti do različitih problema. Na primjer, morate sastaviti poseban mjenjač, \u200b\u200bkoji je složeniji i skuplji za proizvodnju.

Tako je najbolja opcija za početnika kućnog majstora generator vjetra s kotačem promjera 200 cm, opremljen oštricama srednje duljine u količini od 6 komada.

Pribor i alati za montažu

Za sastavljanje vjetroturbine bit će potrebno mnogo različitih komponenti i dodataka. Prikupite i kupite sve što vam je potrebno unaprijed kako se ubuduće ne biste trebali ometati.

Ovisno o uvjetima određene situacije, popis potrebnih alata može se neznatno razlikovati. U ovom trenutku, samostalno ćete se orijentirati tokom rada.

Korak po korak vodič za sastavljanje vjetroagregata

Montaža i ugradnja domaćeg vjetroelektrana izvodi se u nekoliko faza.

Prvi korak. Pripremite tri boda betonska podloga... Odredite dubinu i ukupnu čvrstoću temelja u skladu s vrstom tla i klimatskim uvjetima na gradilištu. Ostavite beton da se očvrsne 1 do 2 tjedna i postavite jarbol. Da biste to učinili, zakopajte potporni jarbol oko 50-60 cm u zemlju i popravite ga užadom.

Druga faza. Pripremite rotor i remenicu. Kolotur je frikcioni točak. Utor ili obod smješten je oko opsega takvog kotača. Prilikom odabira promjera rotora, morate se usredotočiti na prosječnu godišnju brzinu vjetra. Dakle, sa prosječnom brzinom od 6-8 m / s, rotor promjera 5 m bit će efikasniji od rotora od 4 m.

Treća faza Napravite lopatice buduće vjetrenjače. Da biste to učinili, uzmite bačvu i podijelite je na nekoliko jednakih dijelova u skladu s odabranim brojem lopatica. Označite noževe markerom, a zatim izrežite elemente. Brusilica je savršena za rezanje, možete koristiti i metalne škare.

Četvrta faza. Pričvrstite dno bubnja na remenicu generatora. Za pričvršćivanje koristite vijke. Nakon toga trebate saviti oštrice na cijevi. Ne pretjerujte, inače će gotova instalacija biti nestabilna. Podesite odgovarajuću brzinu vrtnje generatora vjetra promjenom zakrivljenosti lopatica

Peta faza. Spojite žice na generator i skupljajte ih u lancu u dozi. Pričvrstite generator na jarbol. Spojite žice na generator i jarbol. Montirajte generator u lanac. Takođe spojite bateriju u krug. Imajte na umu da je najveća dopuštena dužina žica za ovu instalaciju 100 cm. Spojite opterećenje žicama.

Za sastavljanje jednog generatora potrebno je u prosjeku 3-6 sati, ovisno o raspoloživim vještinama i, općenito, efikasnosti i majstoru.

Vjetroturbina zahtijeva redovnu njegu i održavanje.

1. 2-3 tjedna nakon instaliranja novog generatora trebate rastavite uređaj i provjerite jesu li postojeći učvršćivači sigurni... Radi vlastite sigurnosti provjerite nosače samo na laganom vjetru.
2. Podmažite ležajeve barem jednom u 6 meseci. Kad se na kotaču pojave prvi znakovi neravnoteže, odmah ga uklonite i otklonite postojeće pogreške. Najčešći znak neravnoteže je nenormalno tresenje oštrice.
3. Čitajte četkice za pantograf najmanje svakih 6 mjeseci... Svake 2-6 godina farbajte metalne elemente instalacija. Redovno bojenje zaštititi će metal od oštećenja od korozije.
4. Pratite stanje generatora... Redovno provjeravajte da se generator ne zagrijava tokom rada. Ako instalacijska površina postane toliko vruća da je vrlo teško držati ruku na njoj, odnesite generator u radionicu.
5. Pratite stanje kolektora... Sva kontaminacija mora se ukloniti sa kontakata što je prije moguće. oni značajno smanjuju efikasnost instalacije. Obratite pažnju na mehaničko stanje kontakata. Pregrijavanje jedinice, izgorjeli namoti i druge slične nedostatke - sve bi to trebalo odmah otkloniti.

Dakle, nema ništa teško u sastavljanju vjetroturbine. Dovoljno je samo pripremiti sve potrebne elemente, sastaviti instalaciju prema uputama i gotov uređaj spojiti na mrežnu mrežu. Ispravno sastavljen vjetar za vaš dom bit će pouzdan izvor besplatne električne energije. Slijedite vodič i biće vam dobro.

Sretan rad!

Video - Napravite vjetrenjače za dom

Neiscrpna energija koju zračne mase nose sa sobom oduvijek je privlačila pažnju ljudi. Naši su djedovi naučili kako usmjeriti vjetar u jedra i točkove vjetrenjače, nakon čega je dva stoljeća besciljno projurio ogromnim prostranstvima Zemlje.

Danas je za njega pronađen koristan posao. Generator vjetra za privatnu kuću iz kategorije tehničkih inovacija postaje stvarni faktor u našem životu.

Pogledajmo bliže vjetroelektrane, procijenimo uvjete za njihovo isplativo korištenje i razmotrimo postojeće sorte... U našem članku kućni majstori dobit će informacije za razmišljanje o temi samonagradnje vjetrenjače i uređajima potrebnim za njezin učinkovit rad.

Šta je vjetrenjača?

Princip rada vjetroelektrane u domaćinstvu je jednostavan: struja zraka rotira oštrice rotora montirane na osovinu generatora i stvara naizmjeničnu struju u svojim namotima. Električna energija se čuva u baterijama i troši ih kućanskim aparatima po potrebi. Naravno, ovo je pojednostavljeni dijagram rada kućne vjetroturbine. U praktičnom smislu, nadopunjuje ga uređaji koji pretvaraju električnu energiju.

Neposredno iza generatora u energetskom lancu nalazi se regulator. Pretvara trofaznu izmjeničnu struju u istosmjernu struju i usmjerava je da puni baterije. Većina kućanskih aparata ne može raditi na "konstantu", pa je iza baterija smješten još jedan uređaj - pretvarač. Izvodi obrnutu radnju: pretvara jednosmernu struju u domaćinstvo naizmeničnu struju naponom od 220 volti. Jasno je da ove transformacije ne prolaze bez ostavljanja traga i zauzimaju prilično pristojan dio početne energije (15-20%).

Ako je vjetroagregat uparen sa solarnom baterijom ili drugim generatorom električne energije (benzin, dizel), tada je krug dopunjen automatskim prekidačem (ATS). Kad je isključeno glavno napajanje, aktivira ga rezervno.

Za maksimalnu snagu, generator vjetra mora biti postavljen duž struje vjetra. U jednostavnim sustavima implementira se princip vremenskih lopova. Za to se na suprotnom kraju generatora fiksira okomita lopatica, koja ga okreće prema vjetru.

Kod snažnijih instalacija nalazi se rotacijski električni motor koji upravlja senzorom smjera.

Glavne vrste vjetrenjača i njihove značajke

Postoje dvije vrste vjetroagregata:

1. Sa horizontalnim rotorom.
2. S vertikalnim rotorom.

Prvi tip je najčešći. Karakteriše ga visoka efikasnost (40-50%), ali ima povećan nivo buke i vibracija. Pored toga, za njegovo postavljanje potreban je veliki slobodan prostor (100 metara) ili visok jarbol (sa 6 metara).

Generatori s vertikalnim rotorom su manje energetski učinkoviti (efikasnost je gotovo 3 puta niža od one horizontalne).

Njihove prednosti uključuju jednostavnu ugradnju i strukturnu pouzdanost. Slaba buka omogućava postavljanje vertikalnih generatora na krovove, pa čak i na razini tla. Te se instalacije ne boje zaleđivanja i uragana. Pokreću se iz slabog vjetra (od 1,0-2,0 m / s), dok vodoravnoj vjetroelektrani treba protok zraka srednje snage (3,5 m / s i više). U obliku rotora (rotora), vertikalni generatori vjetra su vrlo raznoliki.

Rotacijski kotači vertikalnih vjetrenjača

Zbog male brzine rotora (do 200 o / min) mehanički vijek takvih instalacija značajno prelazi performanse vodoravnih generatora vjetra.

Kako izračunati i odabrati generator vjetra?

Vjetar nije prirodni plin koji se pumpa kroz cijevi, niti se struja neprekidno opskrbljuje žicama do naše kuće. On je kapriciozan i nestašan. Danas uragan otrpava krovove i lomi stabla, a sutra daje mjesto potpunoj tišini. Stoga, prije nego što kupite ili napravite vlastitu vjetrenjaču, morate procijeniti potencijal zračne energije u vašem području. Da biste to učinili, odredite prosječnu godišnju jačinu vjetra. Ova vrijednost može se naći na Internetu na zahtjev.

Dobivši upravo takvu tablicu, pronalazimo područje našeg prebivališta i pogledamo intenzitet njegove boje, uspoređujući ga s ocjenom ljestvice. Ako se pokaže da je prosječna godišnja brzina vjetra manja od 4,0 metara u sekundi, onda nema smisla instalirati vjetrenjaču. Neće osigurati potrebnu količinu energije.

Ako je snaga vjetra dovoljna za instaliranje vjetroelektrane, tada možete prijeći na sljedeći korak: odabir snage generatora.

Ako govorimo o autonomnom napajanju električnom energijom kod kuće, onda se uzima u obzir prosječna potrošnja električne energije od jedne porodice. Kreće se od 100 do 300 kWh mesečno. U regijama sa niskim godišnjim potencijalom vjetra (5-8 m / s), takva količina električne energije može se proizvesti vjetrometrom od 2-3 kW. Treba imati na umu da je zimi prosječna brzina vjetra veća, pa će zato proizvodnja energije u ovom periodu biti veća nego ljeti.

Odabir generatora vjetra. Procijenjene cijene

Cijene vertikalnih domaćih vjetrogeneratora snage 1,5-2,0 kW kreću se u rasponu od 90 do 110 tisuća rubalja. Paket po ovoj cijeni uključuje samo generator sa lopaticama, bez jarbola i dodatne opreme (regulator, pretvarač, kabel, baterije). Kompletna elektrana zajedno s instalacijom koštat će 40-60% više.

Cijena jačih vjetroagregata (3-5 kW) kreće se od 350 do 450 tisuća rubalja (s dodatnom opremom i instalacijskim radovima).

Napravite vjetrenjaču. Zabavna ili stvarna ušteda?

Recimo odmah da nije lako napraviti generator vjetra vlastitim rukama punim i efikasnim. Kompetentno izračunavanje vjetrenjača, mehanizma prijenosa, odabir generatora pogodnog za snagu i brzinu su zasebna tema. Daćemo samo kratke preporuke o glavnim fazama ovog procesa.

Generator

Automobilski generatori i električni motori iz veš mašine sa direktnim pogonom nisu prikladni za tu svrhu. Oni su sposobni da proizvode energiju iz vjetra, ali to će biti zanemarivo. Za efikasan rad, autogeneratorima su potrebne veoma velike brzine koje vjetroturbina ne može razviti.

Motori perilica imaju drugačiji problem. Tamo se nalaze feritni magneti, a za generator vjetra potrebni su produktivniji - niodimij. Postupak njihovog samosastavljanja i namotavanja namotaja koji nose struju zahtijeva strpljenje i veliku preciznost.

Snaga samostalno sastavljenog uređaja u pravilu ne prelazi 100-200 vata.

U posljednje vrijeme motocikli za bicikle i skutere postali su popularni među proizvođačima kuća. S gledišta energije vjetra, to su snažni neodim generator koji su optimalno prilagođeni za vertikalne vjetrovite felne i punjenje baterija. Do 1 kW energije vjetra može se ukloniti iz takvog generatora.

Motorno kolo - gotov generator za domaću vjetroelektranu

Vijak

Najlakši za napraviti su propeleri jedra i rotora. Prva se sastoji od laganih zakrivljenih cijevi pričvršćenih na središnju ploču. Oštrice napravljene od izdržljive tkanine povlače se preko svake cijevi. Za veliko promicanje propelera potrebno je pričvršćivanje noževa sa šarkama, tako da se tijekom uragana savijaju i ne deformiraju.

Dizajn rotora vjetrenjača koristi se za vertikalne generatore. Jednostavan je za proizvodnju i pouzdan u radu.

Samostalne vjetroturbine sa horizontalnom osi rotacije pokreću se propelerskim vijkom. Domaći majstori sastavljaju ga od PVC cijevi promjera 160-250 mm. Oštrice su montirane na okrugloj čeličnoj ploči s provrtom za osovinu generatora.