Luftmassen haben eine unerschöpfliche Energieversorgung, die die Menschheit in der Antike genutzt hat. Grundsätzlich sorgte die Windkraft für die Bewegung von Schiffen unter Segeln und den Betrieb von Windmühlen. Nach der Erfindung der Dampfmaschinen hat diese Art von Energie ihre Relevanz verloren.

Nur unter modernen Bedingungen wurde die Windenergie als treibende Kraft für elektrische Generatoren wieder nachgefragt. Sie sind im industriellen Maßstab noch nicht weit verbreitet, werden aber im privaten Sektor immer beliebter. Manchmal ist es einfach unmöglich, eine Verbindung zur Stromleitung herzustellen. In solchen Situationen entwerfen und fertigen viele Eigentümer einen Windgenerator für ein Privathaus mit eigenen Händen aus Schrott. In Zukunft werden sie als Haupt- oder Nebenstromquelle verwendet.

Die ideale Windkraftanlagentheorie

Diese Theorie wurde zu verschiedenen Zeiten von Wissenschaftlern und Spezialisten auf dem Gebiet der Mechanik entwickelt. Es wurde zuerst von V.P. Vetchinkin im Jahr 1914 und die Theorie eines idealen Propellers wurde als Grundlage verwendet. In diesen Studien wurde zunächst die Windenergienutzungsrate einer idealen Windkraftanlage abgeleitet.

Die Arbeiten in diesem Bereich wurden von N.E. Zhukovsky, der den Maximalwert dieses Koeffizienten von 0,593 herleitete. In den späteren Arbeiten eines anderen Professors, Sabinin G.Kh. Der angepasste Wert des Koeffizienten betrug 0,687.

Nach den entwickelten Theorien sollte ein ideales Windrad die folgenden Parameter haben:

• Die Drehachse des Rades muss parallel zur Geschwindigkeit des Windflusses sein.
• Die Anzahl der Klingen ist unendlich groß und hat eine sehr geringe Breite.
• Nullwert des Profilwiderstands der Flügel bei konstanter Zirkulation entlang der Schaufeln.
• Die gesamte überstrichene Oberfläche der Windkraftanlage hat eine konstant verlorene Luftgeschwindigkeit am Rad.
• Die Tendenz der Winkelgeschwindigkeit ins Unendliche.

Wahl einer Windkraftanlage

Bei der Auswahl eines Modells eines Windgenerators für ein Privathaus sollte die erforderliche Leistung berücksichtigt werden, um den Betrieb von Geräten und Ausrüstungen unter Berücksichtigung des Zeitplans und der Häufigkeit des Einschaltens sicherzustellen. Sie wird durch monatliche Abrechnung des Stromverbrauchs ermittelt. Zusätzlich kann der Leistungswert gemäß den technischen Eigenschaften der Verbraucher bestimmt werden.

Es ist zu beachten, dass die Stromversorgung aller Elektrogeräte nicht direkt vom Windgenerator, sondern vom Wechselrichter und einem Satz Batterien erfolgt. Ein Generator mit einer Leistung von 1 kW kann somit den normalen Betrieb der Batterien gewährleisten, die einen Vier-Kilowatt-Wechselrichter versorgen. Infolgedessen werden Haushaltsgeräte mit einer ähnlichen Kapazität vollständig mit Strom versorgt. Ist von großer Wichtigkeit richtige Wahl Batterien. Besondere Aufmerksamkeit sollte Parametern wie dem Ladestrom gewidmet werden.

Bei der Auswahl einer Windkraftanlage werden folgende Faktoren berücksichtigt:

• Die Drehrichtung des Windrades ist vertikal oder horizontal.
• Die Lüfterblätter können segelförmig sein und eine gerade oder gekrümmte Oberfläche haben. In einigen Fällen werden kombinierte Optionen verwendet.
• Material für Klingen und Technologie für deren Herstellung.
• Platzierung von Lüfterflügeln mit unterschiedlicher Neigung zum Luftstrom.
• Die Anzahl der im Lüfter enthaltenen Flügel.
• Die erforderliche Leistung wird von der Windkraftanlage auf den Generator übertragen.

Darüber hinaus muss die durchschnittliche jährliche Windgeschwindigkeit für ein bestimmtes Gebiet berücksichtigt werden, die vom Wetterdienst angegeben wird. Es ist nicht erforderlich, die Windrichtung zu klären, da moderne Konstruktionen von Windgeneratoren unabhängig voneinander in die andere Richtung drehen.

Für die meisten Gebiete der Russischen Föderation wäre eine horizontale Ausrichtung der Rotationsachse die optimalste Option. Die Oberfläche der Schaufeln ist konkav gekrümmt, wodurch der Luftstrom in einem spitzen Winkel herumströmt. Die dem Wind entnommene Kraft wird durch die Fläche der Klinge beeinflusst. Für ein gewöhnliches Haus reicht eine Fläche von 1,25 m 2 völlig aus.

Die Anzahl der Umdrehungen der Windkraftanlage hängt von der Anzahl der Blätter ab. Windkraftanlagen mit einem Blatt drehen sich am schnellsten. Diese Konstruktionen verwenden ein Gegengewicht zum Ausgleich. Es sollte auch berücksichtigt werden, dass Windkraftanlagen bei niedrigen Windgeschwindigkeiten unter 3 m / s keine Energie mehr aufnehmen können. Damit das Gerät schwachen Wind wahrnimmt, muss die Fläche seiner Blätter auf mindestens 2 m 2 vergrößert werden.

Berechnung des Windgenerators

Vor der Auswahl eines Windgenerators müssen die Windgeschwindigkeit und -richtung bestimmt werden, die am Ort der vorgeschlagenen Installation am charakteristischsten sind. Es ist zu beachten, dass die Drehung der Blätter bei einer minimalen Windgeschwindigkeit von 2 m / s beginnt. Der maximale Wirkungsgrad wird erreicht, wenn dieser Indikator einen Wert von 9 bis 12 m / s erreicht. Das heißt, um Strom für einen kleinen zu liefern landhausbenötigen Sie einen Generator mit einer Mindestleistung von 1 kW / h und einer Windgeschwindigkeit von mindestens 8 m / s.

Windgeschwindigkeit und Propellerdurchmesser wirken sich direkt auf die von einer Windkraftanlage erzeugte Leistung aus. Berechnen Sie genau leistungsmerkmale Ein bestimmtes Modell ist mit den folgenden Formeln möglich:

1. Berechnungen gemäß dem Drehbereich werden wie folgt durchgeführt: P \u003d 0,6 x S x V 3, wobei S die Fläche senkrecht zur Windrichtung (m 2) ist, V die Windgeschwindigkeit (m / s) ist, P die Leistung des Generatorsatzes ist ( kW).
2. Für die Berechnung einer elektrischen Installation anhand des Schneckendurchmessers wird die Formel verwendet: P \u003d D 2 x V 3/7000, wobei D der Durchmesser der Schnecke (m) ist, V die Windgeschwindigkeit (m / s) ist, P die Generatorleistung (kW) ist.
3. Komplexere Berechnungen berücksichtigen die Luftströmungsdichte. Für diese Zwecke gibt es eine Formel: P \u003d ξ x π x R 2 x 0,5 x V 3 x ρ x η ed x η gen, wobei ξ der Koeffizient des Windenergieverbrauchs (unermesslicher Wert) ist, π \u003d 3,14, R - Rotorradius (m), V - Luftströmungsgeschwindigkeit (m / s), ρ - Luftdichte (kg / m 3), η Rot - Reduzierwirkungsgrad (%), η Gen - Generatorwirkungsgrad (%).

Somit steigt der von der Windkraftanlage erzeugte Strom mit zunehmender Windgeschwindigkeit quantitativ in einem kubischen Verhältnis an. Wenn sich beispielsweise die Windgeschwindigkeit verdoppelt, erhöht sich die kinetische Energieerzeugung durch den Rotor um das Achtfache.

Bei der Auswahl eines Ortes für die Installation eines Windgenerators müssen Bereiche ohne große Gebäude und hohe Bäume bevorzugt werden, die eine Barriere gegen den Wind bilden. Der Mindestabstand zu Wohngebäuden beträgt 25 bis 30 Meter, da sonst Lärm während des Betriebs zu Unannehmlichkeiten und Unannehmlichkeiten führt. Der Rotor der Windmühle muss sich in einer Höhe befinden, die mindestens 3-5 m über den nächstgelegenen Gebäuden liegt.

Wenn Sie nicht vorhaben, das Landhaus mit einem gemeinsamen Netzwerk zu verbinden, können Sie in diesem Fall die Optionen für kombinierte Systeme verwenden. Der Betrieb einer Windkraftanlage ist in Verbindung mit einem Dieselgenerator oder einer Solarbatterie wesentlich effizienter.

Wie man einen Windgenerator mit eigenen Händen macht

Unabhängig von Typ und Aufbau des Windgenerators ist jedes Gerät als Basis mit ähnlichen Elementen ausgestattet. Alle Modelle haben Generatoren, Schaufeln aus verschiedene Materialien, Hebebühnen, um den gewünschten Installationsgrad zu gewährleisten, sowie zusätzliche Batterien und ein elektronisches Steuerungssystem. Rotationseinheiten oder axiale Strukturen unter Verwendung von Magneten gelten als am einfachsten herzustellen.

Option 1. Rotationsauslegung der Windkraftanlage.

Bei der Konstruktion einer rotierenden Windkraftanlage werden zwei, vier oder mehr Blätter verwendet. Solche Windgeneratoren können große Landhäuser nicht vollständig mit Strom versorgen. Sie werden hauptsächlich als Hilfsstromquelle eingesetzt.

Abhängig von der Auslegungsleistung der Windkraftanlage werden die erforderlichen Materialien und Komponenten ausgewählt:

• Generator aus einem 12 Volt Auto und einer Autobatterie.
• Ein Spannungsregler, der Wechselstrom von 12 auf 220 Volt umwandelt.
• Großer Behälter. Ein Aluminiumeimer oder ein Edelstahltopf funktioniert am besten.
• Ein aus dem Fahrzeug entferntes Relais kann als Ladegerät verwendet werden.
• Sie benötigen einen 12-V-Schalter, eine Ladelampe mit Controller, Schrauben mit Muttern und Unterlegscheiben sowie Metallklemmen mit gummierten Dichtungen.
• Dreiadriges Kabel mit einem Mindestquerschnitt von 2,5 mm 2 und einem herkömmlichen Voltmeter, das von jedem Messgerät entfernt wurde.

Zunächst wird der Rotor aus einem vorhandenen Metallbehälter hergestellt - einem Topf oder einem Eimer. Es ist in vier gleiche Teile unterteilt. An den Enden der Leitungen sind Löcher angebracht, um die Trennung in Einzelteile zu erleichtern. Dann wird der Behälter mit einer Metallschere oder einer Schleifmaschine geschnitten. Die Rotorblätter werden aus den resultierenden Rohlingen geschnitten. Alle Messungen müssen sorgfältig auf Übereinstimmung mit den Abmessungen überprüft werden, da sonst die Struktur nicht richtig funktioniert.

Als nächstes wird die Drehseite der Generatorscheibe bestimmt. In der Regel dreht es sich im Uhrzeigersinn, aber es ist besser, dies zu überprüfen. Danach wird der Rotorteil mit dem Generator verbunden. Um ein Ungleichgewicht in der Bewegung des Rotors zu vermeiden, müssen die Befestigungslöcher in beiden Strukturen symmetrisch positioniert sein.

Um die Drehzahl zu erhöhen, sollten die Kanten der Klingen leicht gebogen sein. Mit zunehmendem Biegewinkel werden Luftströme von der Drehanlage effizienter wahrgenommen. Als Klingen werden nicht nur Elemente der Schnittkapazität verwendet, sondern auch individuelle Detailsverbunden mit einem Metallwerkstück in Form eines Kreises.

Nach dem Anbringen des Containers am Generator muss die gesamte erhaltene Struktur mit Metallklammern vollständig am Mast installiert werden. Dann wird die Verkabelung montiert und montiert. Jeder Pin muss in einen eigenen Stecker gesteckt werden. Nach dem Anschließen wird die Verkabelung mit Draht am Mast befestigt.

Am Ende der Montage werden Wechselrichter, Batterie und Last angeschlossen. Die Batterie ist mit einem Kabel mit einem Querschnitt von 3 mm 2 verbunden, für alle anderen Verbindungen ist ein Querschnitt von 2 mm 2 ausreichend. Dann kann die Windkraftanlage betrieben werden.

Option 2. Axialer Aufbau eines Windgenerators mit Magneten.

Axiale Windmühlen für zu Hause sind eine Struktur, deren eines der Hauptelemente Neodym-Magnete sind. In ihrer Leistung sind sie herkömmlichen Rotationseinheiten deutlich voraus.

Der Rotor ist das Hauptelement der gesamten Struktur der Windkraftanlage. Für die Herstellung ist eine Autoradnabe mit Bremsscheiben am besten geeignet. Das in Betrieb befindliche Teil sollte vorbereitet werden - von Schmutz und Rost gereinigt, die Lager schmieren.

Als nächstes müssen Sie die Magnete richtig verteilen und befestigen. Insgesamt benötigen sie 20 Stück mit einer Größe von 25 x 8 mm. Das Magnetfeld in ihnen befindet sich entlang der Länge. Die geraden Magnete sind Pole, sie befinden sich entlang der gesamten Ebene der Scheibe und wechseln sich durch einen ab. Dann werden die Vor- und Nachteile festgelegt. Ein Magnet berührt abwechselnd die anderen Magnete auf der Scheibe. Wenn sie anziehen, ist der Pol positiv.

Bei einer erhöhten Anzahl von Polen müssen bestimmte Regeln befolgt werden. Bei einphasigen Generatoren entspricht die Anzahl der Pole der Anzahl der Magnete. Bei Dreiphasengeneratoren wird ein 4/3-Verhältnis zwischen Magneten und Polen und ein 2/3 Verhältnis zwischen Polen und Spulen eingehalten. Die Magnete sind senkrecht zum Scheibenumfang installiert. Verwenden Sie für ihre gleichmäßige Verteilung papiervorlage... Zuerst werden die Magnete mit starkem Klebstoff gesichert und schließlich mit Epoxidharz fixiert.

Wenn wir einphasige und dreiphasige Generatoren vergleichen, ist die Leistung der ersteren im Vergleich zu den letzteren etwas schlechter. Dies ist auf hohe Amplitudenschwankungen im Netzwerk aufgrund eines instabilen Stromausgangs zurückzuführen. Daher treten bei einphasigen Geräten Vibrationen auf. Bei dreiphasigen Ausführungen wird dieser Nachteil durch Strombelastungen von einer Phase zur anderen ausgeglichen. Dies stellt sicher, dass im Netzwerk immer ein konstanter Leistungswert bereitgestellt wird. Aufgrund von Vibrationen ist die Lebensdauer von Einphasensystemen erheblich geringer als die von Dreiphasensystemen. Darüber hinaus weisen Dreiphasenmodelle während des Betriebs keine Geräusche auf.

Die Höhe des Mastes beträgt ca. 6-12 m. Er wird in der Mitte der Schalung eingebaut und mit Beton gegossen. Anschließend wird am Mast eine vorgefertigte Struktur installiert, an der die Schraube befestigt ist. Der Mast selbst wird mit Kabeln befestigt.

Windturbinenblätter

Der Wirkungsgrad von Windkraftanlagen hängt weitgehend von der Konstruktion der Blätter ab. Dies ist vor allem ihre Anzahl und Größe sowie das Material, aus dem die Blätter für den Windgenerator hergestellt werden.

Faktoren, die das Blattdesign beeinflussen:

• Selbst der leichteste Wind kann lange Blätter bewegen. Eine zu lange Länge kann jedoch die Drehzahl des Windrads verlangsamen.
• Durch Erhöhen der Gesamtzahl der Blätter reagiert das Windrad schneller. Das heißt, je mehr Klingen, desto besser beginnt die Rotation. Leistung und Geschwindigkeit nehmen jedoch ab, so dass ein solches Gerät für die Stromerzeugung ungeeignet ist.
• Der Durchmesser und die Drehzahl des Windrads beeinflussen den vom Gerät erzeugten Geräuschpegel.

Die Anzahl der Schaufeln sollte mit dem Installationsort der gesamten Struktur kompatibel sein. Unter optimalen Bedingungen können korrekt ausgewählte Blätter die maximale Leistung des Windgenerators liefern.

Zunächst müssen Sie die erforderliche Leistung und Funktionalität des Geräts im Voraus bestimmen. Um einen Windgenerator ordnungsgemäß herzustellen, müssen Sie die möglichen Konstruktionen sowie die klimatischen Bedingungen untersuchen, unter denen er betrieben wird.

Zusätzlich zur Gesamtleistung wird empfohlen, den Wert der Ausgangsleistung, auch als Spitzenlast bezeichnet, zu bestimmen. Es gibt die Gesamtzahl der Instrumente und Geräte an, die gleichzeitig mit dem Betrieb des Windgenerators eingeschaltet werden. Wenn dieser Indikator erhöht werden muss, wird empfohlen, mehrere Wechselrichter gleichzeitig zu verwenden.

DIY Windgenerator 24V - 2500 Watt

In Bezug auf die Windenergieressourcen hat Russland eine doppelte Position. Einerseits gibt es aufgrund der großen Gesamtfläche und der Fülle an flachen Flächen im Allgemeinen viel Wind und es ist größtenteils flach. Auf der anderen Seite sind unsere Winde meist schwach, langsam, siehe Abb. Am dritten sind die Winde in dünn besiedelten Gebieten heftig. Auf dieser Grundlage ist die Aufgabe, einen Windgenerator auf dem Hof \u200b\u200bzu starten, sehr relevant. Um jedoch zu entscheiden, ob Sie ein ziemlich teures Gerät kaufen oder selbst herstellen möchten, müssen Sie sorgfältig überlegen, welcher Typ (und es gibt viele davon) für welchen Zweck Sie wählen müssen.

Grundlegendes Konzept

1. Kiew - Nutzungskoeffizient der Windenergie. Wenn es zur Berechnung eines mechanistischen Modells eines ebenen Windes verwendet wird (siehe unten), entspricht es dem Wirkungsgrad des Rotors einer Windkraftanlage (APU).
2. Der Wirkungsgrad ist der Durchgangswirkungsgrad der APU, vom Gegenwind bis zu den Anschlüssen des elektrischen Generators oder bis zur in den Tank gepumpten Wassermenge.
3. Die minimale Betriebswindgeschwindigkeit (MWS) ist die Geschwindigkeit, mit der die Windkraftanlage beginnt, die Last mit Strom zu versorgen.
4. Die maximal zulässige Windgeschwindigkeit (MDS) ist die Geschwindigkeit, mit der die Energieerzeugung stoppt: Die Automatisierung schaltet entweder den Generator aus oder legt den Rotor in eine Wetterfahne oder faltet ihn zusammen und versteckt ihn oder der Rotor selbst stoppt oder die APU wird einfach zerstört.
5. Startwindgeschwindigkeit (SWS) - Bei dieser Geschwindigkeit kann sich der Rotor ohne Last drehen, drehen und in den Betriebsmodus wechseln. Danach können Sie den Generator einschalten.
6. Negative Startgeschwindigkeit (OSS) - Dies bedeutet, dass die APU (oder Windkraftanlage - Windkraftanlage oder VEA, Windkraftanlage) zum Starten bei jeder Windgeschwindigkeit ein obligatorisches Hochfahren von einer externen Energiequelle erfordert.
7. Startdrehmoment - die Fähigkeit eines Rotors, der in einem Luftstrom gewaltsam abgebremst wird, ein Drehmoment auf der Welle zu erzeugen.
8. Eine Windkraftanlage (VD) ist ein Teil der APU vom Rotor zur Welle eines Generators oder einer Pumpe oder eines anderen Energieverbrauchers.
9. Rotationswindgenerator - APU, bei dem Windenergie durch Drehen des Rotors im Luftstrom in Drehmoment auf der Nebenabtriebswelle umgewandelt wird.
10. Der Drehzahlbereich des Rotors ist der Unterschied zwischen MDS und MPC bei Nennlast.
11. Langsame Windmühle - darin überschreitet die lineare Geschwindigkeit der Rotorteile im Strom die Windgeschwindigkeit nicht wesentlich oder darunter. Der dynamische Strömungskopf wird direkt in Schaufelschub umgewandelt.
12. Hochgeschwindigkeits-Windkraftanlage - Die lineare Drehzahl der Blätter ist deutlich (bis zu 20 oder mehr Mal) höher als die Windgeschwindigkeit, und der Rotor bildet eine eigene Luftzirkulation. Der Zyklus der Umwandlung von Strömungsenergie in Schub ist komplex.

Anmerkungen:

1. Niedriggeschwindigkeits-APUs haben in der Regel einen niedrigeren KIEV als Hochgeschwindigkeits-APUs, aber ein Startdrehmoment, das ausreicht, um den Generator hochzufahren, ohne die Last zu trennen, und keine TCO, d. H. Absolut selbststartend und bei leichtesten Winden einsetzbar.
2. Langsamkeit und Geschwindigkeit sind relative Konzepte. Eine Haushaltswindkraftanlage mit 300 U / min kann eine niedrige Drehzahl sein, und leistungsstarke APUs vom Typ EuroWind, aus denen die Felder von Windkraftanlagen, Windparks (siehe Abb.) Und deren Rotoren etwa 10 U / min leisten, sind schnell, weil Mit ihrem Durchmesser sind die Lineargeschwindigkeit der Schaufeln und ihre Aerodynamik über den größten Teil ihrer Spannweite ziemlich "flugzeugartig", siehe unten.

Was für einen Generator brauchen Sie?

Ein elektrischer Generator für eine Haushaltswindkraftanlage muss Strom in einem weiten Bereich von Drehzahlen erzeugen und ohne Automatisierung und externe Stromquellen selbst starten können. Im Fall der Verwendung einer APU mit einem OSS (Windkraftanlagen mit Spinnerei), die in der Regel einen hohen KIEV und Wirkungsgrad aufweisen, muss sie auch reversibel sein, d.h. als Motor arbeiten können. Bei Leistungen bis 5 kW erfüllen elektrische Maschinen mit Permanentmagneten auf Niobbasis (Supermagnete) diese Bedingung; Bei Stahl- oder Ferritmagneten können Sie mit maximal 0,5 bis 0,7 kW rechnen.

Hinweis: Asynchrone Lichtmaschinen oder Kollektorgeneratoren mit nicht magnetisiertem Stator sind überhaupt nicht geeignet. Wenn die Windkraft abnimmt, "gehen" sie aus, lange bevor ihre Geschwindigkeit auf den MPC abfällt, und dann starten sie selbst nicht.

Ein ausgezeichnetes "Herz" der APU mit einer Leistung von 0,3 bis 1-2 kW wird von einer Lichtmaschine mit eingebautem Gleichrichter erhalten; das sind jetzt die Mehrheit. Erstens halten sie die Ausgangsspannung von 11,6 bis 14,7 V in einem ziemlich weiten Drehzahlbereich ohne externe elektronische Stabilisatoren. Zweitens öffnen sich die Siliziumgatter, wenn die Spannung an der Wicklung etwa 1,4 V erreicht und der Generator zuvor die Last „nicht sieht“. Dazu muss der Generator ziemlich gut gedreht werden.

In den meisten Fällen kann der Autogenerator direkt ohne Zahnrad- oder Riemenantrieb mit der Hochgeschwindigkeits-Hochdruckwelle verbunden werden, indem die Geschwindigkeit durch Auswahl der Anzahl der Schaufeln ausgewählt wird (siehe unten). "Fast-Walker" haben ein kleines oder Null-Anlaufdrehmoment, aber der Rotor hat genug Zeit, um sich ausreichend zu drehen, ohne die Last zu trennen, bevor die Ventile öffnen und der Generator Strom liefert.

Vom Wind wählen

Bevor wir uns für einen Windgenerator entscheiden, entscheiden wir uns für die lokale Aerologie. In graugrünlich (windstille) Bereiche der Windkarte werden zumindest teilweise nur von einer Segelwindkraftanlage stammen (und wir werden weiter darüber reden). Wenn Sie eine konstante Stromversorgung benötigen, müssen Sie einen Booster (einen Gleichrichter mit Spannungsstabilisator), ein Ladegerät, eine leistungsstarke Batterie und einen Wechselrichter mit 12/24/36/48 V DC und 220/380 V 50 Hz AC hinzufügen. Eine solche Wirtschaftlichkeit wird nicht weniger als 20.000 USD kosten, und es ist unwahrscheinlich, dass es möglich sein wird, eine Langzeitleistung von mehr als 3-4 kW zu entfernen. Im Allgemeinen ist es bei einem unnachgiebigen Wunsch nach alternativer Energie besser, nach einer anderen Quelle zu suchen.

An gelbgrünen, schwach windigen Orten mit einem Strombedarf von bis zu 2-3 kW können Sie selbst einen langsamen vertikalen Windgenerator einsetzen... Sie wurden unzählig entwickelt, und es gibt Designs, die in Bezug auf KIEV und Effizienz industriellen "Klingen" fast nicht unterlegen sind.

Wenn eine Windkraftanlage für ein Haus gekauft werden soll, ist es besser, sich auf eine Windkraftanlage mit Segelrotor zu konzentrieren. Es gibt viele Streitigkeiten, und theoretisch ist immer noch nicht alles klar, aber sie funktionieren. In der Russischen Föderation werden in Taganrog "Segelboote" mit einer Leistung von 1-100 kW hergestellt.

In roten, windigen Regionen hängt die Auswahl von der erforderlichen Leistung ab. Im Bereich von 0,5 bis 1,5 kW sind selbstgemachte "Vertikale" gerechtfertigt; 1,5-5 kW - gekaufte Segelboote. "Vertikal" kann auch gekauft werden, kostet aber mehr als eine horizontale APU. Und schließlich, wenn eine Windkraftanlage mit einer Leistung von 5 kW oder mehr benötigt wird, müssen Sie zwischen horizontal gekauften "Blättern" oder "Segelbooten" wählen.

Hinweis: viele Hersteller, insbesondere der zweiten Staffel, bieten Kits mit Teilen an, aus denen Sie selbst einen Windgenerator mit einer Leistung von bis zu 10 kW zusammenbauen können. Ein solches Set kostet 20-50% billiger als ein fertiges Set mit Installation. Vor dem Kauf müssen Sie jedoch die Aerologie des vorgeschlagenen Installationsortes sorgfältig untersuchen und dann gemäß den Spezifikationen den geeigneten Typ und das entsprechende Modell auswählen.

Über Sicherheit

Teile einer in Betrieb befindlichen Haushaltswindkraftanlage können eine lineare Geschwindigkeit von mehr als 120 oder sogar 150 m / s haben, und ein Stück eines festen Materials mit einem Gewicht von 20 g, das mit einer Geschwindigkeit von 100 m / s fliegt und einen "erfolgreichen" Treffer erzielt, tötet einen gesunden Mann auf der Stelle. Eine 2 mm dicke Stahl- oder Hartplastikplatte mit einer Geschwindigkeit von 20 m / s halbiert sie.

Darüber hinaus sind die meisten Windkraftanlagen über 100 W ziemlich laut. Viele erzeugen extrem niedrige Luftdruckschwankungen (weniger als 16 Hz) - Infraschall. Infraschall ist unhörbar, aber gesundheitsschädlich und verbreitet sich sehr weit.

Hinweis: ende der 80er Jahre gab es in den USA einen Skandal - der damals größte Windpark des Landes musste geschlossen werden. Die Indianer aus dem Reservat 200 km vom Feld ihrer Streitkräfte entfernt bewiesen vor Gericht, dass die Gesundheitsstörungen, die in ihnen nach der Inbetriebnahme der WPP stark zugenommen hatten, auf deren Infraschall zurückzuführen waren.

Aus den oben genannten Gründen ist die Installation der APU in einem Abstand von mindestens 5 ihrer Höhen von den nächsten Wohngebäuden zulässig. In den Innenhöfen privater Haushalte können Sie entsprechend zertifizierte industrielle Windkraftanlagen installieren. Es ist im Allgemeinen unmöglich, eine APU auf den Dächern zu installieren. Während des Betriebs treten auch bei solchen mit geringer Leistung wechselnde mechanische Belastungen auf, die eine Resonanz der Gebäudestruktur und deren Zerstörung verursachen können.

Hinweis: die Höhe der APU ist der höchste Punkt der überstrichenen Scheibe (für Blattrotoren) oder der geomeren Figur (für vertikale APU mit einem Rotor auf der Welle). Wenn der APU-Mast oder die Rotorachse noch höher nach oben ragen, wird die Höhe von oben nach oben berechnet.

Wind, Aerodynamik, Kiew

Ein selbstgebauter Windgenerator folgt den gleichen Naturgesetzen wie ein Fabrikgenerator, der auf einem Computer berechnet wird. Und ein Hausbauer muss die Grundlagen seiner Arbeit sehr gut verstehen - meistens verfügt er nicht über teure hochmoderne Materialien und technologische Geräte. Die Aerodynamik der APU, oh, wie schwierig ist es ...

Wind und Kiew

Zur Berechnung der seriellen Werks-APU wird die sogenannte. flaches mechanistisches Windmodell. Es basiert auf folgenden Annahmen:

• Windgeschwindigkeit und Windrichtung sind innerhalb der effektiven Rotoroberfläche konstant.
• Luft ist ein kontinuierliches Medium.
• Die effektive Rotoroberfläche entspricht der überstrichenen Fläche.
• Die Energie des Luftstroms ist rein kinetisch.

Unter solchen Bedingungen wird die maximale Energie pro Volumeneinheit Luft nach der Schulformel berechnet, wobei angenommen wird, dass die Luftdichte unter normalen Bedingungen 1,29 kg * Kubikmeter beträgt. m. Bei einer Windgeschwindigkeit von 10 m / s trägt ein Luftwürfel 65 J, und 650 W können mit einem Wirkungsgrad von 100% der gesamten APU von einem Quadrat der effektiven Rotoroberfläche entfernt werden. Dies ist ein sehr vereinfachter Ansatz - jeder weiß, dass der Wind niemals perfekt flach ist. Dies muss jedoch getan werden, um die Wiederholbarkeit von Produkten sicherzustellen - eine in der Technologie übliche Praxis.

Das flache Modell sollte nicht ignoriert werden, es bietet ein klares Minimum an verfügbarer Windkraft. Aber Luft komprimieren wir erstens und zweitens ist sie sehr flüssig (die dynamische Viskosität beträgt nur 17,2 μPa * s). Dies bedeutet, dass die Strömung um den überstrichenen Bereich fließen kann, wodurch die effektive Oberfläche und der KIEV, die am häufigsten beobachtet werden, verringert werden. Im Prinzip ist aber auch die umgekehrte Situation möglich: Der Wind fließt zum Rotor und die effektive Oberfläche ist dann größer als die überstrichene Oberfläche, und der KIEV ist größer als 1 relativ zu derselben für einen flachen Wind.

Hier sind zwei Beispiele. Die erste ist eine Vergnügungsyacht, ziemlich schwer, die Yacht kann nicht nur gegen den Wind fahren, sondern auch schneller als sie. Wind ist draußen gemeint; Der scheinbare Wind muss noch schneller sein, sonst wie wird er das Schiff ziehen?

Der zweite ist ein Klassiker der Luftfahrtgeschichte. Bei den Tests des MIG-19 stellte sich heraus, dass der Abfangjäger, der eine Tonne schwerer als der Frontkämpfer war, schneller beschleunigte. Mit den gleichen Motoren im gleichen Segelflugzeug.

Theoretiker wussten nicht, was sie denken sollten, und bezweifelten ernsthaft das Gesetz der Energieerhaltung. Am Ende stellte sich heraus, dass es sich um den Radarverkleidungskegel handelte, der aus dem Lufteinlass ragte. Von der Nase bis zur Schale erschien eine Luftdichtung, als würde sie von den Seiten zu den Motorkompressoren geharkt. Seitdem haben sich Stoßwellen theoretisch als nützlich fest etabliert, und die fantastische Flugleistung moderner Flugzeuge ist nicht zuletzt auf ihren geschickten Einsatz zurückzuführen.

Aerodynamik

Die Entwicklung der Aerodynamik ist normalerweise in zwei Epochen unterteilt - vor und nach N. G. Zhukovsky. Sein Bericht "Über die angebrachten Wirbel" vom 15. November 1905 markierte den Beginn einer neuen Ära in der Luftfahrt.

Vor Schukowski flogen sie auf flach gesetzten Segeln: Es wurde angenommen, dass die Partikel des einströmenden Stroms der Vorderkante des Flügels ihren ganzen Schwung verleihen. Dies ermöglichte es, die Vektorgröße - den Drehimpuls -, die zu wütender und meist nichtanalytischer Mathematik führte, sofort loszuwerden, zu viel bequemeren skalaren rein energetischen Beziehungen überzugehen und als Ergebnis ein berechnetes Druckfeld auf der Lagerebene zu erhalten, das der Gegenwart mehr oder weniger ähnlich ist.

Ein solcher mechanistischer Ansatz ermöglichte es, Fahrzeuge zu entwickeln, die zumindest abheben und von einem Ort zum anderen fliegen können und nicht unbedingt irgendwo auf dem Weg zu Boden stürzen müssen. Der Wunsch, Geschwindigkeit, Tragfähigkeit und andere Flugeigenschaften zu erhöhen, zeigte jedoch immer mehr die Unvollkommenheit der ursprünglichen aerodynamischen Theorie.

Schukowskys Idee war folgende: Entlang der Ober- und Unterseite des Flügels bewegt sich die Luft auf einem anderen Weg. Aus dem Zustand der Kontinuität des Mediums (Vakuumblasen bilden sich nicht von selbst in der Luft) folgt, dass die Geschwindigkeiten der oberen und unteren Strömung, die von der Hinterkante absteigen, unterschiedlich sein sollten. Aufgrund der geringen, aber endlichen Viskosität der Luft sollte sich dort aufgrund der unterschiedlichen Geschwindigkeiten ein Wirbel bilden.

Der Wirbel dreht sich, und das Gesetz der Impulserhaltung, ebenso unveränderlich wie das Gesetz der Energieerhaltung, gilt auch für Vektorgrößen, d.h. muss die Bewegungsrichtung berücksichtigen. Daher sollte genau dort an der Hinterkante ein entgegengesetzt rotierender Wirbel mit dem gleichen Drehmoment gebildet werden. Mit welchen Mitteln? Aufgrund der vom Motor erzeugten Energie.

Für die Praxis der Luftfahrt bedeutete dies eine Revolution: Durch Auswahl des geeigneten Flügelprofils konnte der anhaftende Wirbel in Form einer Zirkulation G um den Flügel herum gelassen werden, wodurch sein Auftrieb erhöht wurde. Das heißt, nachdem ein Teil ausgegeben wurde und für hohe Geschwindigkeiten und Flügellasten - ein großer Teil, die Motorleistung - ist es möglich, einen Luftstrom um das Gerät herum zu erzeugen, der es ermöglicht, die besten Flugqualitäten zu erzielen.

Dies machte die Luftfahrt zu einer Luftfahrt und nicht zu einem Teil der Luftfahrt: Jetzt konnte sich das Flugzeug die für den Flug notwendige Umgebung schaffen und nicht länger ein Spielzeug für Luftströmungen sein. Alles was Sie brauchen ist ein leistungsstärkerer Motor und immer leistungsstärkere ...

KIEV nochmal

Aber die Windmühle hat keinen Motor. Im Gegenteil, es muss dem Wind Energie entziehen und an die Verbraucher abgeben. Und hier kommt es heraus - er zog seine Beine heraus, der Schwanz blieb stecken. In der eigenen Zirkulation des Rotors war zu wenig Windenergie zulässig - sie ist schwach, der Schub der Blätter ist gering und der KIEV und die Leistung sind gering. Lassen Sie uns viel für die Zirkulation geben - der Rotor dreht sich wie verrückt im Leerlauf bei schwachem Wind, aber die Verbraucher bekommen wieder wenig: Sie gaben eine kleine Last, der Rotor bremste, der Wind blies die Zirkulation ab und der Rotor wurde.

Das Gesetz der Energieerhaltung gibt genau in der Mitte ein "goldenes Mittel": Wir geben 50% der Energie an die Last und für die restlichen 50% verdrehen wir den Fluss zum Optimum. Die Praxis bestätigt die Annahmen: Wenn der Wirkungsgrad eines guten Zugpropellers 75-80% beträgt, erreicht der KIEV des Blattrotors, ebenso sorgfältig berechnet und in einem Windkanal geblasen, 38-40%, d.h. Bis zu die Hälfte dessen, was mit einem Energieüberschuss erreicht werden kann.

Modernität

Heutzutage bewegt sich die Aerodynamik, die mit moderner Mathematik und Computern ausgestattet ist, zunehmend von unvermeidlichen Dingen und vereinfachenden Modellen zu einer genauen Beschreibung des Verhaltens eines realen Körpers in einem realen Fluss. Und hier zusätzlich zur allgemeinen Linie - Kraft, Kraft und noch mehr Kraft! - Es werden Seitenwege gefunden, die jedoch nur mit einer begrenzten Menge an Energie, die in das System gelangt, vielversprechend sind.

Der berühmte alternative Flieger Paul McCready schuf bereits in den 80er Jahren ein Flugzeug mit zwei Motoren aus einer Kettensäge mit einer Leistung von 16 PS. zeigt 360 km / h. Darüber hinaus war das Fahrgestell ein nicht einziehbares Dreirad, und die Räder waren ohne Verkleidungen. Keines von McCready's Fahrzeugen ging online und war in Alarmbereitschaft, aber zwei - eines mit Kolbenmotoren und Propellern und das andere Jet - flogen zum ersten Mal in der Geschichte um den Globus, ohne an einer Tankstelle zu landen.

Die Entwicklung der Theorie wirkte sich auch sehr stark auf die Segel aus, aus denen der ursprüngliche Flügel hervorging. "Live" -Aerodynamik erlaubte den Yachten bei 8 Knoten Wind. auf Tragflügelbooten stehen (siehe Abb.); Um einen solchen Whopper mit einem Propeller auf die erforderliche Geschwindigkeit zu beschleunigen, ist ein Motor mit mindestens 100 PS erforderlich. Rennkatamarane segeln mit etwa 30 Knoten im gleichen Wind. (55 km / h).

Es gibt auch völlig nicht triviale Funde. Fans der seltensten und extremsten Sportart - Base Jumping - tragen einen speziellen Flügelanzug, einen Wingsuit, fliegen ohne Motor, manövrieren mit einer Geschwindigkeit von mehr als 200 km / h (Abb. Rechts) und landen dann reibungslos an einem ausgewählten Ort. In welchem \u200b\u200bMärchen fliegen Menschen alleine?

Viele Geheimnisse der Natur wurden ebenfalls gelöst; insbesondere - der Flug eines Käfers. Nach der klassischen Aerodynamik kann es nicht fliegen. Ebenso wie der Gründer der "Stealth" F-117 mit ihrem rautenförmigen Flügel auch nicht abheben kann. Und die MiG-29 und Su-27, die für einige Zeit mit dem Schwanz nach vorne fliegen können, passen überhaupt nicht in irgendwelche Ideen.

Und warum ist es dann notwendig, mit Windkraftanlagen umzugehen, die keinen Spaß machen und kein Werkzeug zur Zerstörung ihrer eigenen Art, sondern eine Quelle einer lebenswichtigen Ressource sind, um aus der Theorie der schwachen Ströme mit ihrem Flachwindmodell unbedingt zu tanzen? Gibt es nicht einen Weg weiter zu gehen?

Was kann man von einem Klassiker erwarten?

In keinem Fall sollten Sie jedoch auf die Klassiker verzichten. Es bietet ein Fundament ohne sich zu stützen, auf das man nicht höher steigen kann. Ebenso hebt die Mengenlehre die Multiplikationstabelle nicht auf, und die Quantenchromodynamik lässt Äpfel nicht von Bäumen hochfliegen.

Was können Sie also mit dem klassischen Ansatz erwarten? Schauen wir uns das Bild an. Links - Rotortypen; Sie werden bedingt angezeigt. 1 - vertikales Karussell, 2 - vertikales Orthogonal (Windkraftanlage); 2-5 - Rotoren mit einer unterschiedlichen Anzahl von Blättern mit optimierten Profilen.

Rechts entlang der horizontalen Achse ist die relative Rotordrehzahl aufgetragen, d. H. Das Verhältnis der linearen Geschwindigkeit des Blattes zur Windgeschwindigkeit. Vertikal nach oben - KIEV. Und runter - wieder das relative Drehmoment. Ein einzelnes (100%) Drehmoment wird als dasjenige angesehen, das einen Rotor erzeugt, der im Fluss mit 100% KIEV gewaltsam gebremst wird, d. H. wenn die gesamte Energie der Strömung in eine rotierende Kraft umgewandelt wird.

Dieser Ansatz ermöglicht weitreichende Schlussfolgerungen. Zum Beispiel muss die Anzahl der Schaufeln nicht nur und nicht so sehr entsprechend der gewünschten Drehzahl gewählt werden: 3- und 4-Schaufeln verlieren sofort viel an KIEV und Drehmoment im Vergleich zu 2- und 6-Schaufeln, die in ungefähr demselben Drehzahlbereich gut funktionieren. Und äußerlich ähnliche Karussells und orthogonale haben grundlegend unterschiedliche Eigenschaften.

Im Großen und Ganzen sollten Flügelrotoren bevorzugt werden, außer in Fällen, in denen ein Höchstmaß an Billigkeit, Einfachheit und wartungsfreiem Selbststart ohne Automatisierung erforderlich ist und ein Anheben zum Mast nicht möglich ist.

Hinweis: Lassen Sie uns besonders über Segelrotoren sprechen - sie passen anscheinend nicht zu den Klassikern.

Vertikale

APUs mit vertikaler Rotationsachse haben einen unbestreitbaren Vorteil für den Alltag: Ihre wartungsbedürftigen Einheiten sind unten konzentriert und müssen nicht angehoben werden. Es bleibt und selbst dann nicht immer ein selbstausrichtendes Axiallager, aber es ist stark und langlebig. Daher sollte bei der Konstruktion einer einfachen Windkraftanlage die Auswahl der Optionen mit vertikalen Einheiten begonnen werden. Ihre Haupttypen sind in Abb. 1 dargestellt.

Sonne

In der ersten Position - der einfachsten, am häufigsten als Savonius-Rotor bezeichnet. Tatsächlich wurde es 1924 in der UdSSR von Ya. A. und AA Voronin erfunden, und der finnische Industrielle Sigurd Savonius übernahm die Erfindung schamlos, ignorierte das sowjetische Urheberrechtszertifikat und begann mit der Serienproduktion. Die Einführung in das Schicksal der Erfindung bedeutet jedoch viel. Um die Vergangenheit nicht aufzurütteln und die Asche der Toten nicht zu stören, werden wir diese Windkraftanlage den Voronin-Savonius-Rotor oder kurz VS nennen.

VS ist gut für alle, außer für die "Lokomotive" KIEV in 10-18%. In der UdSSR haben sie jedoch viel daran gearbeitet, und es gibt einige Entwicklungen. Im Folgenden werden wir ein verbessertes Design betrachten, das nicht viel komplizierter ist, aber laut KIEV den Klingen einen Vorsprung verschafft.

Hinweis: Das zweiblättrige Flugzeug dreht sich nicht, sondern ruckelt. Das 4-Blatt ist nur etwas glatter, verliert aber in KIEV viel. Um die 4- "Mulden" zu verbessern, werden diese meistens über zwei Stockwerke getragen - ein Paar Klingen unten und ein weiteres Paar, das horizontal um 90 Grad gedreht ist. KIEV bleibt erhalten und die seitlichen Belastungen der Mechanik werden geschwächt, aber die Biegebelastungen nehmen geringfügig zu, und bei einem Wind von mehr als 25 m / s kann eine solche APU auf der Welle, d.h. Ohne das Lager über dem Rotor, das von den Abdeckungen gespannt wird, „reißt der Turm ab“.

Daria

Der nächste ist der Darrieus-Rotor; Kiew - bis zu 20%. Noch einfacher ist es: Die Klingen bestehen aus einem einfachen Gummiband ohne Profil. Die Darrieus-Rotortheorie ist noch nicht ausreichend entwickelt. Es ist nur klar, dass es sich aufgrund des Unterschieds im aerodynamischen Widerstand des Buckels und der Tasche des Bandes zu entspannen beginnt, und dann wird es ziemlich schnell und bildet seinen eigenen Kreislauf.

Das Drehmoment ist gering und in den Startpositionen des Rotors gibt es überhaupt keine Parallele und Senkrechte zum Wind, so dass ein Selbstdrehen nur mit einer ungeraden Anzahl von Schaufeln (Flügeln?) Möglich ist. In jedem Fall muss die Last vom Generator während des Hochfahrens getrennt werden.

Der Darrieus-Rotor hat zwei weitere schlechte Eigenschaften. Erstens beschreibt der Schubvektor der Schaufel während der Drehung eine vollständige Umdrehung relativ zu ihrem aerodynamischen Fokus, und zwar nicht reibungslos, sondern in Rucken. Daher bricht der Darrieus-Rotor auch bei gleichmäßigem Wind schnell seine Mechanik.

Zweitens macht Daria nicht nur Geräusche, sondern schreit und schreit bis zu dem Punkt, an dem das Band reißt. Dies ist auf seine Vibration zurückzuführen. Und je mehr Klingen, desto stärker das Brüllen. Wenn Daria hergestellt wird, besteht es aus zwei Blättern, die aus teuren hochfesten schallabsorbierenden Materialien (Kohlefaser, Mylar) bestehen, und ein kleines Flugzeug ist für das Drehen in der Mitte des Mastpfostens geeignet.

Senkrecht

Auf pos. 3 - orthogonaler vertikaler Rotor mit profilierten Schaufeln. Orthogonal, weil die Flügel senkrecht herausragen. Der Übergang vom VS zum Orthogonalen ist in Abb. 1 dargestellt. links.

Der Installationswinkel der Schaufeln relativ zur Tangente an den Kreis, der die aerodynamischen Brennpunkte der Flügel berührt, kann je nach Windkraft entweder positiv (in der Abbildung) oder negativ sein. Manchmal werden die Klingen schwenkbar gemacht und Wettertransporter werden darauf gestellt, wobei automatisch das "Alpha" gehalten wird, aber solche Strukturen brechen oft.

Der zentrale Körper (in der Abbildung blau) ermöglicht es Ihnen, den KIEV auf fast 50% zu bringen. Bei einem orthogonalen Dreiblatt sollte er die Form eines Dreiecks im Querschnitt mit leicht konvexen Seiten und abgerundeten Ecken haben, und bei einer größeren Anzahl von Klingen ist ein einfacher Zylinder ausreichend. Die Theorie für das Orthogonale gibt jedoch eindeutig die optimale Anzahl von Schaufeln an: Es sollten genau drei davon vorhanden sein.

Orthogonal bezieht sich auf Hochgeschwindigkeits-Windkraftanlagen mit OSS, d.h. erfordert notwendigerweise eine Beförderung während der Inbetriebnahme und nach Ruhe. Serielle unbeaufsichtigte APUs mit einer Leistung von bis zu 20 kW werden nach dem orthogonalen Schema hergestellt.

Helicoid

Helicoid-Rotor oder Gorlov-Rotor (Pos. 4) - eine Art Orthogonal, das für eine gleichmäßige Rotation sorgt; Das Orthogonale mit geraden Flügeln „zerreißt“ nur geringfügig schwächer als das zweiblättrige BC. Durch das Biegen der Schaufeln entlang des Helikoids können Sie KIEV-Verluste aufgrund ihrer Krümmung vermeiden. Obwohl die gekrümmte Schaufel einen Teil der Strömung zurückweist, ohne sie zu verwenden, harkt sie einen Teil davon in die Zone mit der höchsten Lineargeschwindigkeit, um die Verluste auszugleichen. Helicoide werden seltener eingesetzt als andere Windkraftanlagen, weil Aufgrund der Komplexität ihrer Herstellung sind sie teurer als ihre Gegenstücke gleicher Qualität.

Fass-Zagrebka

5 pos. - Rotor vom Typ BC, umgeben von Leitschaufeln; Das Diagramm ist in Abb. 1 dargestellt. rechts. Es ist selten im Industriedesign zu finden, weil Der teure Landerwerb kompensiert die Kapazitätserhöhung nicht, und der Materialverbrauch und die Komplexität der Produktion sind groß. Aber ein Hausbauer, der Angst vor der Arbeit hat, ist nicht länger ein Meister, sondern ein Verbraucher, und wenn nicht mehr als 0,5 bis 1,5 kW benötigt werden, dann ein Leckerbissen für ihn:

• Ein Rotor dieses Typs ist absolut sicher, geräuschlos, erzeugt keine Vibrationen und kann überall installiert werden, auch auf einem Spielplatz.
• Das Biegen von verzinkten Mulden und das Schweißen eines Rahmens aus Rohren ist ein Unsinn.
• Die Rotation ist absolut gleichmäßig, die mechanischen Teile können aus dem billigsten oder aus dem Müll entnommen werden.
• Keine Angst vor Hurrikanen - zu starker Wind kann nicht in das "Fass" drängen; Um ihn herum erscheint ein stromlinienförmiger Wirbelkokon (auf diesen Effekt werden wir später stoßen).
• Und was am wichtigsten ist, da die Oberfläche des "Greifers" um ein Vielfaches größer ist als die des Rotors im Inneren, kann der KIEV übereinheitlich sein, und das Drehmoment bereits bei 3 m / s am "Zylinder" mit drei Metern Durchmesser ist so, dass ein Generator von 1 kW mit einer maximalen Last ist es wird gesagt, dass es besser ist, nicht zu zucken.

Video: Lenz Windkraftanlage

In den 60er Jahren in der UdSSR patentierte E.S.Biryukov eine Karussell-APU mit 46% KIEV. Wenig später erreichte V. Blinov 58% des Designs nach dem gleichen Prinzip von KIEV, es liegen jedoch keine Daten zu seinen Tests vor. Die Mitarbeiter des Magazins Inventor and Rationalizer führten umfassende Tests der Streitkräfte von Biryukov durch. Ein zweistöckiger Rotor mit einem Durchmesser von 0,75 m und einer Höhe von 2 m bei frischem Wind drehte den Asynchrongenerator 1,2 kW bei voller Leistung und hielt 30 m / s ohne Ausfall stand. Biryukovs APU-Zeichnungen sind in Abb. 1 dargestellt.

1. verzinkter Dachrotor;
2. selbstausrichtendes zweireihiges Kugellager;
3. kabel - 5 mm Stahlkabel;
4. wellenachse - Stahlrohr mit einer Wandstärke von 1,5-2,5 mm;
5. aerodynamische Geschwindigkeitsregelhebel;
6. drehzahlreglerblätter - 3-4 mm Sperrholz oder Kunststoffplatte;
7. stangen des Geschwindigkeitsreglers;
8. die Last des Geschwindigkeitsreglers, sein Gewicht bestimmt die Geschwindigkeit;
9. antriebsscheibe - ein Fahrradrad ohne Reifen mit Schlauch;
10. axiallager - Axiallager;
11. angetriebene Riemenscheibe - Standard-Generatorscheibe;
12. generator.

Biryukov erhielt mehrere Urheberrechtszertifikate für seine APU. Beachten Sie zuerst den Schnitt des Rotors. Beim Beschleunigen funktioniert es wie ein Flugzeug und erzeugt einen großen Startmoment. Mit fortschreitender Drehung wird in den Außentaschen der Klingen ein Wirbelkissen erzeugt. Aus Sicht des Windes werden die Blätter profiliert und der Rotor verwandelt sich in ein Hochgeschwindigkeitsorthogonal, wobei sich das virtuelle Profil entsprechend der Windstärke ändert.

Zweitens wirkt der profilierte Kanal zwischen den Schaufeln im Betriebsdrehzahlbereich als zentraler Körper. Wenn der Wind zunimmt, wird auch ein Wirbelkissen erzeugt, das sich über den Rotor hinaus erstreckt. Es erscheint der gleiche Wirbelkokon wie um die APU mit den Leitschaufeln. Die Energie für ihre Entstehung wird dem Wind entnommen und reicht für den Zusammenbruch der Windmühle nicht mehr aus.

Drittens ist der Drehzahlregler hauptsächlich für die Turbine ausgelegt. Er hält ihren Umsatz aus Sicht von KIEV optimal. Und die optimale Generatordrehzahl wird durch die Wahl des Übersetzungsverhältnisses der Mechanik sichergestellt.

Anmerkung: Nach Veröffentlichungen in der IR für 1965, den Streitkräften der Ukraine, versank Biryukova in Vergessenheit. Der Autor erhielt keine Antwort von den Behörden. Das Schicksal vieler sowjetischer Erfindungen. Sie sagen, dass einige Japaner Milliardär wurden, regelmäßig sowjetische Fachzeitschriften lasen und alles patentierten, was Aufmerksamkeit verdient.

Klingen

Wie oben erwähnt, ist eine horizontale Flügelrotor-Windkraftanlage die beste der Klassiker. Aber zuerst braucht es einen stabilen, mindestens mittelstarken Wind. Zweitens ist die Konstruktion für den Heimwerker mit vielen Fallstricken behaftet, weshalb die Früchte langer harter Arbeit oft bestenfalls die Toilette, den Flur oder die Veranda beleuchten oder sich sogar nur selbst entspannen können.

Gemäß den Diagrammen in Abb. Lasst uns genauer hinschauen; Positionen:

• FEIGE. UND:

1. rotorblätter;
2. generator;
3. generatorbett;
4. schützende Wetterfahne (Hurrikanschaufel);
5. stromabnehmer;
6. chassis;
7. drehknoten;
8. arbeitswetterfahne;
9. mast;
10. klemme für Kabel.

• FEIGE. B, Draufsicht:

1. schützende Wetterfahne;
2. arbeitswetterfahne;
3. federspannungsregler der Schutzschaufel.

• FEIGE. G, Stromabnehmer:

1. einen Kollektor mit durchgehenden Kupferring-Sammelschienen;
2. federbelastete Kupfer-Graphit-Bürsten.

Hinweis: hurrikanschutz für ein horizontales Blatt mit einem Durchmesser von mehr als 1 m ist unbedingt erforderlich, weil Er ist nicht in der Lage, einen Wirbelkokon um sich herum zu erzeugen. Bei kleineren Abmessungen kann mit Propylenblättern eine Rotordauer von bis zu 30 m / s erreicht werden.

Wo sind also die Stolpersteine?

Klingen

Erwarten Sie eine Leistung auf der Generatorwelle von mehr als 150-200 W bei Schaufeln jeder Spannweite, die aus einem dickwandigen Kunststoffrohr geschnitten sind, wie oft empfohlen wird, sind die Hoffnungen eines hoffnungslosen Amateurs. Ein Rohrblatt (es sei denn, es ist so dick, dass es einfach als Rohling verwendet wird) hat ein segmentiertes Profil, d.h. Die Oberseite oder beide sind Kreisbögen.

Segmentprofile eignen sich für ein inkompressibles Medium wie Tragflügelboote oder Propellerblätter. Für Gase wird eine Schaufel mit variablem Profil und Steigung benötigt, zum Beispiel siehe Abb.; Spannweite - 2 m. Es wird ein komplexes und zeitaufwändiges Produkt sein, das eine sorgfältige Berechnung erfordert, die vollständig mit der Theorie ausgestattet ist, ein Rohr einbläst und Tests in vollem Umfang durchführt.

Generator

Wenn der Rotor direkt auf seiner Welle montiert ist, bricht das Standardlager bald - die gleiche Belastung aller Blätter in Windkraftanlagen tritt nicht auf. Sie benötigen eine Zwischenwelle mit einem speziellen Stützlager und einem mechanischen Getriebe von dort zum Generator. Bei großen Windkraftanlagen wird ein selbstausrichtendes zweireihiges Lager verwendet. im beste Modelle - dreistufig, Abb. D in Abb. höher. Dadurch kann sich die Rotorwelle nicht nur leicht biegen, sondern auch leicht von einer Seite zur anderen oder auf und ab bewegen.

Hinweis: die Entwicklung eines Axiallagers für die EuroWind APU dauerte etwa 30 Jahre.

Notfall Wetterfahne

Das Funktionsprinzip ist in Fig. 1 gezeigt. Der zunehmende Wind drückt auf die Schaufel, die Feder streckt sich, der Rotor verzieht sich, seine Umdrehungen fallen ab und am Ende wird er parallel zur Strömung. Alles scheint in Ordnung zu sein, aber auf dem Papier war es glatt ...

Versuchen Sie an einem windigen Tag, einen Kochdeckel oder einen großen Topf parallel zum Wind am Griff zu halten. Nur vorsichtig - ein zappeliges Stück Eisen kann das Gesicht so treffen, dass es die Nase reibt, die Lippe schneidet oder sogar das Auge ausschlägt.

Flacher Wind tritt nur in theoretischen Berechnungen und mit ausreichender Genauigkeit für die Praxis in Windkanälen auf. In Wirklichkeit zerfleischen Hurrikan-Windmühlen mit einer Hurrikan-Schaufel mehr als völlig wehrlose. Es ist besser, die verzogenen Klingen zu wechseln, als alles erneut zu tun. In Industrieanlagen ist das eine andere Sache. Dort wird die Neigung der Blades einzeln überwacht und durch Automatisierung unter der Steuerung eines Bordcomputers eingestellt. Und sie bestehen aus Hochleistungsverbundwerkstoffen, nicht aus Wasserleitungen.

Stromabnehmer

Dies ist eine regelmäßig gewartete Site. Jeder Energietechniker weiß, dass ein Kollektor mit Bürsten gereinigt, geschmiert und reguliert werden muss. Und der Mast ist aus einer Wasserleitung. Sie werden nicht einsteigen, einmal im Monat oder zwei müssen Sie die ganze Windmühle auf den Boden werfen und sie dann wieder anheben. Wie lange wird er von einer solchen "Prävention" dauern?

Video: Schaufelwindgenerator + Solarpanel zur Stromversorgung des Sommerhauses

Mini und Mikro

Mit abnehmender Größe der Schaufel fallen die Schwierigkeiten jedoch entlang des Quadrats des Raddurchmessers. Es ist bereits möglich, eine horizontale Flügel-APU für eine Leistung von bis zu 100 W selbst herzustellen. Ein 6-Blatt wäre optimal. Mit mehr Schaufeln ist der Rotordurchmesser bei gleicher Leistung kleiner, es ist jedoch schwierig, sie fest an der Nabe zu befestigen. Rotoren mit weniger als 6 Blättern können ignoriert werden: Ein 100-W-2-Blatt benötigt einen Rotor mit 6,34 m Durchmesser und ein 4-Blatt mit derselben Leistung benötigt 4,5 m. Bei einem 6-Blatt wird die Abhängigkeit von Leistung und Durchmesser wie folgt ausgedrückt ::

• 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.

Am besten rechnen Sie mit einer Leistung von 10-20 Watt. Erstens hält eine Kunststoffklinge mit einer Spannweite von mehr als 0,8 m Windgeschwindigkeiten von mehr als 20 m / s ohne zusätzliche Schutzmaßnahmen nicht stand. Zweitens wird bei einer Blattspanne von bis zu 0,8 m die lineare Geschwindigkeit seiner Enden die Windgeschwindigkeit nicht mehr als dreimal überschreiten, und die Anforderungen für die Profilierung mit Verdrehung werden um Größenordnungen verringert. hier ein "Trog" mit einem segmentierten Profil aus einem Rohr, pos. B in Abb. Und 10-20 W versorgen das Tablet mit Strom, laden das Smartphone auf oder leuchten das Reinigungslicht auf.

Wählen Sie als nächstes den Generator aus. Ein chinesischer Motor ist perfekt - eine Radnabe für Elektrofahrräder, pos. 1 in Abb. Seine Leistung als Motor beträgt 200-300 W, im Generatormodus jedoch etwa 100 W. Aber wird es uns in Bezug auf den Umsatz passen?

Der Geschwindigkeitsindex z für 6 Blätter beträgt 3. Die Formel zur Berechnung der Drehzahl unter Last lautet N \u003d v / l * z * 60, wobei N die Drehzahl, 1 / min, v die Windgeschwindigkeit und l der Rotorumfang ist. Bei einer Blattspanne von 0,8 m und einem Wind von 5 m / s erhalten wir 72 U / min; bei 20 m / s - 288 U / min. Das Fahrradrad dreht sich ungefähr mit der gleichen Geschwindigkeit, so dass wir unsere 10-20 Watt von einem Generator entfernen, der 100 liefern kann. Sie können den Rotor direkt auf seine Welle setzen.

Aber hier tritt folgendes Problem auf: Wir haben viel Arbeit und Geld ausgegeben, zumindest für einen Motor, und ... ein Spielzeug! Was ist 10-20, na ja, 50 Watt? Und Sie können keine Windmühle mit Flügeln herstellen, die mindestens einen Fernseher zu Hause mit Strom versorgen kann. Ist es möglich, einen fertigen Mini-Windgenerator zu kaufen, und kostet er weniger? So viel wie möglich und sogar so billig, siehe pos. 4 und 5. Darüber hinaus wird es auch mobil sein. Legen Sie es auf einen Baumstumpf - und verwenden Sie es.

Die zweite Option ist, wenn ein Schrittmotor irgendwo von einem alten 5- oder 8-Zoll-Laufwerk oder von einem Papierlaufwerk oder einem Wagen eines unbrauchbaren Tintenstrahl- oder Nadeldruckers liegt. Es kann als Generator arbeiten, und es ist einfacher, einen Karussellrotor aus Dosen (Pos. 6) daran zu befestigen, als eine Struktur wie die in Pos. 3.

Im Allgemeinen ist die Schlussfolgerung zu den "Klingen" eindeutig: selbst gemacht - eher, um nach Herzenslust zu optimieren, aber nicht für eine echte langfristige Energieabgabe.

Video: der einfachste Windgenerator zur Beleuchtung eines Sommerhauses

Segelboote

Ein Segelwindgenerator ist seit langem bekannt, aber die weichen Paneele seiner Blätter (siehe Abb.) Wurden mit dem Aufkommen hochfester, verschleißfester synthetischer Stoffe und Folien hergestellt. Mehrblatt-Windmühlen mit starren Segeln sind als Antrieb für automatische Wasserpumpen mit geringer Leistung auf der ganzen Welt weit verbreitet, aber ihre technischen Daten sind sogar niedriger als für Karussells.

Ein weiches Segel wie der Flügel einer Windmühle scheint jedoch nicht so einfach zu sein. Es geht nicht um Windwiderstand (Hersteller beschränken die maximal zulässige Windgeschwindigkeit nicht): Segelyachten wissen bereits, dass es fast unmöglich ist, dass der Wind die Bermudasegel bricht. Vielmehr wird das Blatt herausreißen oder der Mast wird brechen oder das ganze Schiff wird einen "Turn Overkill" machen. Es geht um Energie.

Leider können keine genauen Testdaten gefunden werden. Laut Nutzerkritiken konnten "synthetische" Abhängigkeiten für die Installation einer in Taganrog hergestellten Windkraftanlage 4.380 / 220.50 mit einem Windraddurchmesser von 5 m, einem Windkopfgewicht von 160 kg und einer Drehzahl von bis zu 40 U / min erstellt werden. Sie sind in Abb. 1 dargestellt.

Natürlich kann es keine Garantie für 100% ige Zuverlässigkeit geben, aber es ist klar, dass es hier keine Anzeichen für ein flachmechanistisches Modell gibt. In keiner Weise kann ein 5-Meter-Rad bei einem flachen Wind von 3 m / s etwa 1 kW leisten, bei 7 m / s ein Leistungsplateau erreichen und es dann einem schweren Sturm standhalten. Die Hersteller erklären übrigens, dass nominal 4 kW bei 3 m / s erreicht werden können, wenn sie jedoch von ihren Kräften gemäß den Ergebnissen lokaler Aerologiestudien installiert werden.

Es gibt auch keine quantitative Theorie; Die Erklärungen der Entwickler sind dunkel. Da die Leute jedoch die Taganrog-Windkraftanlagen kaufen und arbeiten, bleibt davon auszugehen, dass die erklärte konische Zirkulation und die treibende Wirkung keine Fiktion sind. In jedem Fall sind sie möglich.

Dann stellt sich heraus, dass VOR dem Rotor nach dem Gesetz der Impulserhaltung auch ein konischer Wirbel vorhanden sein sollte, der sich jedoch ausdehnt und langsam ist. Und ein solcher Trichter treibt den Wind zum Rotor, seine effektive Oberfläche wird stärker gefegt und KIEV - Übereinheit.

Licht in diese Frage könnte durch Feldmessungen des Druckfeldes vor dem Rotor gebracht werden, zumindest mit einem Haushaltsaneeroid. Wenn sich herausstellt, dass es höher ist als von den Seiten zur Seite, dann funktionieren Segel-APUs tatsächlich wie eine Käferfliege.

Selbst gemachter Generator

Aus dem oben Gesagten geht hervor, dass es für Bauherren besser ist, entweder vertikale oder Segelboote zu übernehmen. Beide sind jedoch sehr langsam, und die Umstellung auf einen Hochgeschwindigkeitsgenerator ist unnötige Arbeit, unnötige Kosten und Verluste. Können Sie selbst einen effizienten elektrischen Generator mit niedriger Drehzahl herstellen?

Ja, mit Magneten aus Nioblegierung können Sie die sogenannten. Supermagnete. Der Herstellungsprozess der Hauptteile ist in Abb. 2 dargestellt. Spulen - jeweils 55 Windungen Kupfer 1 mm Draht in hitzebeständiger hochfester Emailisolierung, FEMM, PETV usw. Die Höhe der Wicklungen beträgt 9 mm.

Achten Sie auf die Keilnuten in den Rotorhälften. Sie müssen so angeordnet sein, dass die Magnete (sie werden mit Epoxid oder Acryl auf den Magnetkreis geklebt) nach dem Zusammenbau mit entgegengesetzten Polen zusammenkommen. "Pfannkuchen" (Magnetkreise) müssen aus einem weichmagnetischen Ferromagneten bestehen; normaler Baustahl reicht aus. Die Dicke der "Pfannkuchen" beträgt mindestens 6 mm.

Im Allgemeinen ist es besser, Magnete mit einem axialen Loch zu kaufen und sie mit Schrauben festzuziehen. Supermagnete ziehen mit schrecklicher Kraft an. Aus dem gleichen Grund wird zwischen den "Pfannkuchen" ein 12 mm hoher zylindrischer Abstandshalter auf den Schaft gelegt.

Die Wicklungen, aus denen die Statorabschnitte bestehen, sind gemäß den ebenfalls in Fig. 1 gezeigten Diagrammen verbunden. Die gelöteten Enden sollten nicht gedehnt werden, sondern Schleifen bilden, da sonst das Epoxidharz, das beim Aushärten mit dem Stator geflutet wird, die Drähte brechen kann.

Der Stator wird bis zu einer Dicke von 10 mm in die Form gegossen. Es ist nicht erforderlich zu zentrieren und zu balancieren, der Stator dreht sich nicht. Der Abstand zwischen Rotor und Stator beträgt auf jeder Seite 1 mm. Der Stator im Generatorgehäuse muss nicht nur gegen axiale Verschiebung, sondern auch gegen Drehen sicher befestigt sein; Ein starkes Magnetfeld mit einem Strom in der Last zieht es mit.

Video: DIY Windkraftanlagengenerator

Ausgabe

Und was haben wir am Ende? Das Interesse an "Klingen" erklärt sich eher durch ihr spektakuläres Erscheinungsbild als durch die tatsächliche Leistung in einem hausgemachten Design und bei geringer Leistung. Eine hausgemachte Karussell-APU liefert "Standby" -Strom zum Laden einer Autobatterie oder zum Versorgen eines kleinen Hauses mit Strom.

Bei der Segel-APU lohnt es sich jedoch, mit Meistern zu experimentieren, die einen kreativen Charakter haben, insbesondere in einer Mini-Version mit einem Rad mit einem Durchmesser von 1 bis 2 m. Wenn die Annahmen der Entwickler richtig sind, können mit dem oben beschriebenen chinesischen Motorengenerator alle 200-300 Watt daraus entfernt werden.

Andrey sagte:

Vielen Dank für Ihre kostenlose Beratung ... Und die Preise "von Firmen" sind nicht wirklich teuer, und ich denke, dass Handwerker aus den Provinzen Generatoren herstellen können, die Ihren ähnlich sind. Und Li-Po-Batterien können aus China bestellt werden, Wechselrichter in Tscheljabinsk sind sehr gut Sinus) .Und Segel, Klingen oder Rotoren sind ein weiterer Grund für den Gedankenflug unserer handlichen russischen Männer.

Ivan sagte:

frage:
Bei Windkraftanlagen mit vertikaler Achse (Position 1) und der Version "Lenz" kann ein zusätzliches Detail hinzugefügt werden - ein Laufrad, das dem Wind ausgesetzt ist und die nutzlose Seite davon abschließt (zur Windseite). Das heißt, der Wind wird die Klinge nicht verlangsamen, sondern diesen „Bildschirm“. Einstellen im Wind mit dem "Schwanz" hinter der Windmühle selbst unter und über den Blättern (Graten). Ich las den Artikel und eine Idee wurde geboren.

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Strom wird immer teurer. Um sich bei heißem Sommerwetter und einem frostigen Wintertag außerhalb der Stadt wohl zu fühlen, müssen Sie entweder viel Geld ausgeben oder nach alternativen Energiequellen suchen. Russland ist ein riesiges Land mit großen flachen Flächen. Obwohl in den meisten Regionen langsame Winde vorherrschen, wird das dünn besiedelte Gebiet von starken und heftigen Luftströmungen geblasen. Daher ist das Vorhandensein eines Windgenerators in der Farm des Eigentümers von Vorortimmobilien am häufigsten gerechtfertigt. Ein geeignetes Modell wird basierend auf dem Anwendungsbereich und den tatsächlichen Verwendungszwecken ausgewählt.

Windkraftanlage Nr. 1 - rotierende Ausführung

Sie können es selbst mit einer einfachen Windmühle machen. Natürlich ist es unwahrscheinlich, dass er ein großes Häuschen mit Strom versorgen kann, aber ein bescheidenes Gartenhaus mit Strom zu versorgen, liegt ganz in seiner Macht. Damit können Sie Nebengebäude abends mit Licht versorgen, beleuchten gartenwege und das angrenzende Gebiet.

Weitere Informationen zu anderen Arten alternativer Energiequellen finden Sie in diesem Artikel:

So oder fast sieht es aus wie ein von Hand gefertigter Rotationswindgenerator. Wie Sie sehen können, ist das Design dieser Geräte nicht besonders kompliziert.

Vorbereitung von Teilen und Verbrauchsmaterialien

Um einen Windgenerator zusammenzubauen, dessen Leistung 1,5 kW nicht überschreitet, benötigen wir:

• generator aus dem Auto 12 V;
• 12 V Säure- oder Heliumbatterie;
• wandler 12V - 220V für 700 W - 1500 W;
• ein großer Behälter aus Aluminium oder Edelstahl: ein Eimer oder eine voluminöse Pfanne;
• kfz-Batterieraderelais und Ladeanzeigelampe;
• halbhermetischer Schalter vom Typ "Knopf" für 12 V;
• ein Voltmeter von jedem unnötigen Messgerät, können Sie Auto;
• schrauben mit Unterlegscheiben und Muttern;
• drähte mit einem Querschnitt von 2,5 mm 2 und 4 mm 2;
• zwei Klemmen, mit denen der Generator am Mast befestigt wird.

Für die Arbeit benötigen wir eine Metallschere oder eine Schleifmaschine, ein Maßband, einen Marker oder einen Konstruktionsstift, einen Schraubendreher, Schlüssel, einen Bohrer, einen Bohrer und Zangen.

Die meisten privaten Hausbesitzer erkennen die Nutzung von Erdwärme nicht an, aber ein solches System hat Perspektiven. Weitere Informationen zu den Vor- und Nachteilen dieses Komplexes finden Sie im folgenden Artikel:

Designfortschritt

Wir werden einen Rotor bauen und die Lichtmaschinenscheibe neu konstruieren. Zu Beginn benötigen wir einen zylindrischen Metallbehälter. Meistens wird ein Topf oder ein Eimer für diese Zwecke angepasst. Nehmen Sie ein Maßband und einen Marker oder einen Bleistift und teilen Sie den Behälter in vier gleiche Teile. Wenn wir Metall mit einer Schere schneiden, müssen wir zum Einsetzen zuerst Löcher bohren. Sie können auch eine Mühle verwenden, wenn der Eimer nicht aus lackiertem Blech oder verzinktem Stahl besteht. In diesen Fällen wird das Metall unvermeidlich überhitzen. Wir schneiden die Klingen aus, ohne sie bis zum Ende zu schneiden.

Um sich nicht mit der Größe der Klingen zu verwechseln, die wir in den Behälter schneiden, müssen sorgfältige Messungen durchgeführt und alles sorgfältig nachgezählt werden

Markieren und bohren Sie im Boden und in der Riemenscheibe Löcher für die Schrauben. In diesem Stadium ist es wichtig, dass Sie sich Zeit nehmen und die Löcher symmetrisch anordnen, um ein Ungleichgewicht während der Drehung zu vermeiden. Die Klingen sollten gebogen sein, aber nicht zu stark. Berücksichtigen Sie bei der Ausführung dieses Teils der Arbeit die Drehrichtung des Generators. Es dreht sich normalerweise im Uhrzeigersinn. Abhängig vom Biegewinkel nimmt der Einflussbereich der Windströmungen und damit die Drehzahl zu.

Dies ist eine andere Art von Klinge. In diesem Fall existiert jedes Teil separat und nicht als Teil des Behälters, aus dem es geschnitten wurde

Da jedes der Blätter der Windmühle separat vorhanden ist, müssen Sie jedes anschrauben. Der Vorteil dieses Designs ist seine erhöhte Wartbarkeit.

Der Eimer mit den fertigen Messern sollte mit Schrauben an der Riemenscheibe befestigt werden. Wir installieren den Generator mit Klammern am Mast, verbinden dann die Drähte und montieren die Kette. Es ist besser, das Diagramm, die Drahtfarben und die Kontaktmarkierungen im Voraus neu zu schreiben. Die Drähte müssen auch am Mast befestigt sein.

Zum Anschließen der Batterie verwenden wir 4 mm 2 Drähte, deren Länge nicht mehr als 1 Meter betragen sollte. Wir verbinden die Last (Elektrogeräte und Beleuchtung) mit Drähten mit einem Querschnitt von 2,5 mm 2. Vergessen Sie nicht, den Konverter (Wechselrichter) einzusetzen. Es wird über ein 4 mm 2 Kabel mit den Kontakten 7.8 mit dem Netzwerk verbunden.

Die Windkraftanlagenstruktur besteht aus einem Widerstand (1), einer Generatorstarterwicklung (2), einem Generatorrotor (3), einem Spannungsregler (4), einem Rückstromrelais (5), einem Amperemeter (6), einer Batterie (7), einer Sicherung (8). Schalter (9)

Die Vor- und Nachteile eines solchen Modells

Wenn alles richtig gemacht ist, funktioniert dieser Windgenerator ohne Probleme für Sie. Mit einer 75-A-Batterie und einem 1000-W-Wandler können Straßenbeleuchtung, Videoüberwachungsgeräte usw. mit Strom versorgt werden.

Das Schema der Anlage zeigt deutlich, wie genau Windenergie in Elektrizität umgewandelt wird und wie sie für den vorgesehenen Zweck verwendet wird.

Die Vorteile dieses Modells liegen auf der Hand: Es ist ein sehr wirtschaftliches Produkt, es eignet sich gut zur Reparatur, erfordert keine besonderen Funktionsbedingungen, arbeitet zuverlässig und verletzt Ihren akustischen Komfort nicht. Zu den Nachteilen zählen eine geringe Produktivität und eine erhebliche Abhängigkeit von starken Windböen: Die Blätter können durch Luftströmungen abgerissen werden.

Windkraftanlage Nr. 2 - axiales Design mit Magneten

Axiale Windmühlen mit eisenlosen Statoren auf Neodym-Magneten wurden in Russland bis vor kurzem aufgrund der Unzugänglichkeit der letzteren nicht hergestellt. Aber jetzt sind sie in unserem Land und sie sind billiger als ursprünglich. Deshalb haben unsere Handwerker begonnen, Windkraftanlagen dieses Typs herzustellen.

Im Laufe der Zeit, wenn die Fähigkeiten der rotierenden Windkraftanlage nicht mehr alle wirtschaftlichen Anforderungen erfüllen, kann ein axiales Modell für Neodym-Magnete erstellt werden

Was muss vorbereitet werden?

Der Axialgenerator basiert auf einer Nabe eines Autos mit Bremsscheiben. Wenn dieses Teil in Betrieb war, muss es zerlegt, die Lager überprüft und geschmiert werden und der Rost muss entfernt werden. Der fertige Generator wird lackiert.

Verwenden Sie eine Metallbürste, die auf eine Bohrmaschine gesetzt werden kann, um die Nabe ordnungsgemäß von Rost zu reinigen. Der Hub wird wieder großartig aussehen

Magnete verteilen und sichern

Wir werden Magnete auf die Rotorscheiben kleben. In diesem Fall werden 20 Magnete von 25 x 8 mm verwendet. Wenn Sie sich für eine andere Anzahl von Polen entscheiden, verwenden Sie die Regel: In einem Einphasengenerator sollten so viele Pole vorhanden sein wie Magnete, und in einem Dreiphasengenerator muss das Verhältnis von 4/3 oder 2/3 Polen zu den Spulen eingehalten werden. Platzieren Sie die Magnete durch Wechseln der Pole. Verwenden Sie eine Vorlage mit Sektoren, die auf Papier oder auf der Disc selbst gedruckt sind, um sicherzustellen, dass ihre Position korrekt ist.

Wenn es eine solche Möglichkeit gibt, ist es besser, rechteckige Magnete zu verwenden, als runde, da bei runden das Magnetfeld in der Mitte und bei rechteckigen Magneten konzentriert ist - entlang ihrer Länge. Gegenüberliegende Magnete müssen unterschiedliche Pole haben. Um nichts zu verwirren, bringen Sie einen Marker auf der Oberfläche "+" oder "-" an. Um den Pol zu bestimmen, nehmen Sie einen Magneten und bringen Sie die anderen dorthin. Setzen Sie ein Plus auf attraktive Oberflächen und ein Minus auf abstoßende Oberflächen. Bei Discs sollten sich die Pole abwechseln.

Die Magnete sind richtig positioniert. Vor dem Fixieren mit Epoxidharz müssen die Seiten aus Plastilin hergestellt werden, damit sich die Klebemasse verfestigen kann und nicht Glas auf dem Tisch oder Boden

Um die Magnete zu befestigen, müssen Sie einen starken Kleber verwenden, wonach die Stärke des Klebens zusätzlich mit Epoxidharz verstärkt wird. Es ist mit Magneten überflutet. Um die Ausbreitung von Harz zu verhindern, können Sie Plastilin-Bordsteine \u200b\u200bherstellen oder die Disc einfach mit Klebeband umwickeln.

Dreiphasen- und Einphasengeneratoren

Ein Einphasenstator ist schlechter als ein Dreiphasenstator, da er unter Last Vibrationen abgibt. Dies ist auf die Differenz in der Amplitude des Stroms zurückzuführen, die aufgrund der nicht konstanten Rückführung zu einem bestimmten Zeitpunkt auftritt. Das Dreiphasenmodell leidet nicht unter diesem Nachteil. Die Leistung darin ist immer konstant, weil sich die Phasen gegenseitig kompensieren: Wenn der Strom in der einen fällt und in der anderen zunimmt, steigt er an.

Im Streit zwischen einphasigen und dreiphasigen Optionen gewinnt letztere, da die zusätzliche Vibration die Lebensdauer des Geräts nicht verlängert und das Gehör reizt

Infolgedessen ist die Rendite des Dreiphasenmodells 50% höher als die des Einphasenmodells. Ein weiterer Vorteil der Vermeidung unnötiger Vibrationen ist der akustische Komfort beim Betrieb unter Last: Der Generator summt während des Betriebs nicht. Außerdem zerstören Vibrationen eine Windkraftanlage immer vor ihrem Ablaufdatum.

Spulenwicklungsprozess

Jeder Spezialist wird Ihnen sagen, dass Sie vor dem Wickeln der Spulen eine sorgfältige Berechnung durchführen müssen. Und jeder Praktizierende wird alles intuitiv tun. Unser Generator wird nicht zu schnell sein. Wir müssen den 12-Volt-Akku mit 100-150 U / min aufladen. Mit solchen Anfangsdaten sollte die Gesamtzahl der Windungen in allen Spulen 1000-1200 Stück betragen. Es bleibt, diese Zahl durch die Anzahl der Spulen zu teilen und herauszufinden, wie viele Windungen es in jeder geben wird.

Um den Windgenerator bei niedrigen Geschwindigkeiten leistungsfähiger zu machen, müssen Sie die Anzahl der Pole erhöhen. In diesem Fall nimmt die Frequenz der Stromschwingung in den Spulen zu. Es ist besser, dicken Draht zum Wickeln der Spulen zu verwenden. Dies verringert den Widerstand, was bedeutet, dass der Strom zunimmt. Es ist zu beachten, dass bei einer hohen Spannung der Strom durch den Widerstand der Wicklung "verbraucht" werden kann. Mit einer einfachen hausgemachten Maschine können Sie hochwertige Spulen schnell und genau aufwickeln.

Der Stator ist markiert, die Spulen sind angebracht. Zur Fixierung wird Epoxidharz verwendet, dessen Drainage wiederum durch Plastilinseiten verhindert wird.

Aufgrund der Anzahl und Dicke der Magnete auf den Scheiben können Generatoren in ihren Betriebsparametern erheblich variieren. Um herauszufinden, wie viel Leistung als Ergebnis zu erwarten ist, können Sie eine Spule wickeln und im Generator drehen. Um die zukünftige Leistung zu bestimmen, sollte die Spannung bei bestimmten Leerlaufdrehzahlen gemessen werden.

Beispielsweise werden bei 200 U / min 30 Volt mit einem Widerstand von 3 Ohm erhalten. Wir subtrahieren die Batteriespannung von 12 Volt von 30 Volt und dividieren die resultierenden 18 Volt durch 3 Ohm. Das Ergebnis sind 6 Ampere. Dies ist die Lautstärke, die zur Batterie geleitet wird. Obwohl es in der Praxis natürlich aufgrund von Verlusten an der Diodenbrücke und in den Drähten weniger herauskommt.

Meistens sind die Spulen rund, aber es ist besser, sie ein wenig zu dehnen. In diesem Fall wird mehr Kupfer in dem Sektor erhalten, und die Windungen der Spulen sind gerader. Der Durchmesser des inneren Lochs der Spule sollte der Größe des Magneten entsprechen oder etwas größer sein.

Vorversuche der resultierenden Ausrüstung werden durchgeführt, die ihre hervorragende Leistung bestätigen. Im Laufe der Zeit kann dieses Modell verbessert werden.

Beachten Sie bei der Herstellung eines Stators, dass seine Dicke der Dicke der Magnete entsprechen sollte. Wenn die Anzahl der Windungen in den Spulen erhöht und der Stator dicker gemacht wird, nimmt der Scheibenraum zu und der Magnetfluss nimmt ab. Infolgedessen kann die gleiche Spannung erzeugt werden, jedoch ein geringerer Strom aufgrund des erhöhten Widerstands der Spulen.

Sperrholz wird als Form für den Stator verwendet, aber Sie können Sektoren für Spulen auf Papier markieren und aus Plastilin Bordsteine \u200b\u200bherstellen. Die Festigkeit des Produkts wird durch ein Glasgewebe erhöht, das auf den Boden der Form und auf die Spulen gelegt wird. Epoxidharz sollte nicht an der Form haften. Dazu wird es mit Wachs oder Vaseline geschmiert. Für die gleichen Zwecke können Sie Band oder Band verwenden. Die Spulen sind unbeweglich miteinander verbunden, die Enden der Phasen sind herausgezogen. Dann werden alle sechs Drähte mit einem Dreieck oder Stern verbunden.

Die Generatorbaugruppe wird mittels Handdrehung getestet. Die resultierende Spannung beträgt 40 Volt, während der Strom ungefähr 10 Ampere beträgt.

Letzter Schritt - Mast und Propeller

Die tatsächliche Höhe des fertigen Mastes betrug 6 Meter, aber es wäre besser, ihn 10-12 Meter zu machen. Die Basis dafür muss betoniert werden. Die Befestigung muss so erfolgen, dass das Rohr mit einer Handwinde angehoben und abgesenkt werden kann. Eine Schraube ist oben am Rohr angebracht.

PVC-Rohre sind ein zuverlässiges und leichtes Material, aus dem Sie eine Windmühlenschraube mit einer vorgegebenen Biegung herstellen können

Für die Herstellung einer Schraube benötigen Sie ein PVC-Rohr mit einem Durchmesser von 160 mm. Daraus ist eine Zwei-Meter-Schraube mit sechs Klingen herauszuschneiden. Es ist sinnvoll, mit der Schaufelform zu experimentieren, um bei niedrigen Drehzahlen mehr Drehmoment zu erzielen. Der Propeller muss von starken Winden entfernt werden. Diese Funktion wird mit einem Faltschwanz ausgeführt. Die erzeugte Energie wird in Batterien gespeichert.

Der Mast muss mit einer Handwinde angehoben und abgesenkt werden. Zusätzliche strukturelle Stabilität kann durch Verwendung von Spannkabeln erreicht werden

Wir machen Sie auf zwei Optionen für Windgeneratoren aufmerksam, die am häufigsten von Sommerbewohnern und Eigentümern von Vorortimmobilien genutzt werden. Jeder von ihnen ist auf seine Weise wirksam. Insbesondere das Ergebnis der Verwendung solcher Geräte zeigt sich in Gebieten mit starkem Wind. In jedem Fall wird ein solcher Assistent im Haushalt niemals weh tun.

Die Leistung eines selbstgebauten Windgenerators reicht aus, um Batterien für verschiedene Geräte aufzuladen, Beleuchtung bereitzustellen und im Allgemeinen den Betrieb von Elektrogeräten für den Haushalt zu gewährleisten. Durch die Installation einer Windkraftanlage sparen Sie Stromkosten. Auf Wunsch kann das betreffende Gerät von Hand zusammengebaut werden. Sie müssen sich nur für die Hauptparameter des Windgenerators entscheiden und alles gemäß den Anweisungen tun.

Das Design der Windkraftanlage umfasst mehrere Blätter, die sich unter dem Einfluss von Windströmungen drehen. Infolge dieses Effekts wird Rotationsenergie erzeugt. Die erzeugte Energie wird vom Rotor dem Multiplikator zugeführt, der seinerseits die Energie auf den elektrischen Generator überträgt.

Es gibt auch Windkraftanlagen ohne Multiplikatoren. Das Fehlen eines Multiplikators kann die Produktivität der Installation erheblich steigern.

Windkraftanlagen können sowohl einzeln als auch in Gruppen installiert werden, die in einem Windpark zusammengefasst sind. Windkraftanlagen können auch mit Dieselgeneratoren kombiniert werden, wodurch Kraftstoff gespart und der effizienteste Betrieb des Stromversorgungssystems zu Hause sichergestellt wird.

Was müssen Sie vor dem Zusammenbau einer Windkraftanlage wissen?

Bevor Sie mit der Montage eines Windgenerators beginnen, müssen Sie sich für eine Reihe wichtiger Punkte entscheiden.

Erster Schritt. Wählen Sie eine geeignete Art der Windkraftanlage. Die Installation kann vertikal oder horizontal erfolgen. Bei der Selbstorganisation ist es besser, die Wahl zugunsten vertikaler Modelle zu treffen, weil Sie sind einfacher herzustellen und auszugleichen.

Schritt zwei. Bestimmen Sie die geeignete Leistung. In diesem Moment ist alles individuell - konzentrieren Sie sich auf Ihre eigenen Bedürfnisse. Um mehr Leistung zu erhalten, müssen Durchmesser und Masse des Laufrads vergrößert werden.

Eine Erhöhung dieser Eigenschaften führt zu bestimmten Schwierigkeiten beim Fixieren und Auswuchten des Windkraftanlagenrads. Betrachten Sie diesen Moment und bewerten Sie Ihre Fähigkeiten objektiv. Wenn Sie ein Anfänger sind, sollten Sie mehrere Mittelklasse-Windkraftanlagen anstelle einer sehr effizienten Einheit installieren.

Schritt drei. Überlegen Sie, ob Sie alle Elemente des Windgenerators selbst herstellen können. Jedes Detail muss genau berechnet und in voller Übereinstimmung mit den werkseitigen Gegenstücken hergestellt werden. In Ermangelung der erforderlichen Fähigkeiten ist es besser, vorgefertigte Elemente zu kaufen.

Vierter Schritt. Wählen Sie geeignete Batterien. Es ist besser, Autobatterien abzulehnen, weil Sie sind kurzlebig, explosiv und fordern Pflege und Wartung.

Versiegelte Batterien werden bevorzugt. Sie kosten ein paar Mal mehr, dienen aber um ein Vielfaches länger und haben im Allgemeinen eine höhere Leistung.

Achten Sie besonders auf die Auswahl einer geeigneten Anzahl von Klingen. Am beliebtesten sind Windgeneratoren mit 2 und 3 Blättern. Solche Installationen weisen jedoch eine Reihe von Nachteilen auf.

Wenn ein Generator mit 2 oder 3 Schaufeln in Betrieb ist, treten starke Zentrifugal- und Kreiselkräfte auf. Unter dem Einfluss dieser Kräfte steigt die Belastung der Hauptelemente des Windgenerators erheblich an. Gleichzeitig wirken die Kräfte manchmal gegensätzlich.

Um die ankommenden Lasten auszugleichen und die Struktur der Windkraftanlage intakt zu halten, müssen Sie eine Leistung erbringen kompetente aerodynamische Berechnung der Schaufeln und deren genaue Übereinstimmung mit den berechneten Daten. Selbst minimale Fehler verringern die Effizienz der Anlage um ein Vielfaches und erhöhen die Wahrscheinlichkeit eines vorzeitigen Ausfalls des Windgenerators.

Hochgeschwindigkeits-Windkraftanlagen verursachen viel Lärm, insbesondere bei hausgemachten Installationen. Je größer die Blätter sind, desto lauter wird der Lärm. Dieser Moment bringt eine Reihe von Einschränkungen mit sich. Zum Beispiel wird es nicht funktionieren, eine so laute Struktur auf dem Dach eines Hauses zu installieren, es sei denn, der Eigentümer mag das Lebensgefühl auf einem Flugplatz natürlich nicht.

Beachten Sie, dass mit zunehmender Anzahl der Blätter die während des Betriebs des Windgenerators erzeugten Vibrationen zunehmen. Zwei-Klingen-Sätze sind schwieriger zu balancieren, insbesondere für den unerfahrenen Benutzer. Folglich werden Windkraftanlagen mit zwei Schaufeln viel Lärm und Vibrationen verursachen.

Wählen Sie einen Windgenerator mit 5-6 Blättern. Die Praxis zeigt, dass solche Modelle für eine unabhängige Produktion und Verwendung zu Hause am besten geeignet sind.

Es wird empfohlen, die Schraube mit einem Durchmesser von ca. 2 m herzustellen. Fast jeder kann die Arbeit des Zusammenbaus und Auswuchtens erledigen. Mit mehr Erfahrung können Sie versuchen, ein Rad mit 12 Blättern zu montieren und zu installieren. Die Montage einer solchen Einheit erfordert mehr Aufwand. Die Material- und Zeitkosten werden ebenfalls steigen. Mit 12 Schaufeln kann jedoch auch bei einem schwachen Wind von 6-8 m / s eine Leistung von 450-500 W empfangen werden.

Denken Sie daran, dass sich das Rad mit 12 Blättern ziemlich langsam bewegt und dies zu verschiedenen Problemen führen kann. Zum Beispiel müssen Sie ein spezielles Getriebe zusammenbauen, dessen Herstellung komplizierter und teurer ist.

Daher ist die beste Option für einen unerfahrenen Heimwerker ein Windgenerator mit einem Rad mit einem Durchmesser von 200 cm, der mit mittellangen Blättern in einer Menge von 6 Stück ausgestattet ist.

Zubehör und Werkzeuge für die Montage

Für die Montage einer Windkraftanlage sind viele verschiedene Komponenten und Zubehörteile erforderlich. Sammeln und kaufen Sie alles, was Sie brauchen, im Voraus, damit Sie in Zukunft nicht mehr davon abgelenkt werden müssen.

Abhängig von den Bedingungen einer bestimmten Situation kann die Liste der erforderlichen Werkzeuge geringfügig variieren. In diesem Moment orientieren Sie sich selbständig im Verlauf der Arbeit.

Eine schrittweise Anleitung zum Zusammenbau einer Windkraftanlage

Die Montage und Installation eines hausgemachten Windgenerators erfolgt in mehreren Schritten.

Erster Schritt. Bereiten Sie einen Dreipunkt vor betonsockel... Bestimmen Sie die Tiefe und Gesamtfestigkeit des Fundaments entsprechend der Bodenart und den klimatischen Bedingungen auf der Baustelle. Lassen Sie den Beton 1 bis 2 Wochen aushärten und stellen Sie den Mast auf. Vergraben Sie dazu den Stützmast ca. 50-60 cm im Boden und befestigen Sie ihn mit Abspannseilen.

Zweite Phase. Rotor und Riemenscheibe vorbereiten. Die Riemenscheibe ist ein Reibrad. Eine Nut oder Felge befindet sich um den Umfang eines solchen Rades. Bei der Auswahl eines Rotordurchmessers müssen Sie sich auf die durchschnittliche jährliche Windgeschwindigkeit konzentrieren. Bei einer Durchschnittsgeschwindigkeit von 6-8 m / s ist ein Rotor mit 5 m Durchmesser effizienter als ein 4 m Rotor.

Stufe drei. Machen Sie die Blätter der zukünftigen Windkraftanlage. Nehmen Sie dazu ein Fass und teilen Sie es entsprechend der ausgewählten Anzahl von Klingen in mehrere gleiche Teile. Markieren Sie die Klingen mit einem Marker und schneiden Sie die Elemente aus. Eine Mühle eignet sich perfekt zum Schneiden, Sie können auch eine Metallschere verwenden.

Vierte Stufe. Befestigen Sie den Boden der Trommel an der Generatorscheibe. Verwenden Sie zur Befestigung Schrauben. Danach müssen Sie die Klingen am Lauf biegen. Übertreiben Sie es nicht, sonst ist die fertige Installation instabil. Stellen Sie die entsprechende Drehzahl der Windkraftanlage ein, indem Sie die Krümmung der Blätter ändern.

Fünfte Stufe. Schließen Sie die Drähte an den Generator an und sammeln Sie sie in einer Dosis in einer Kette. Befestigen Sie den Generator am Mast. Verbinden Sie die Drähte mit dem Generator und dem Mast. Bauen Sie den Generator zu einer Kette zusammen. Schließen Sie auch die Batterie an den Stromkreis an. Bitte beachten Sie, dass die maximal zulässige Kabellänge für diese Installation 100 cm beträgt. Verbinden Sie die Last mit Kabeln.

Die Montage eines Generators dauert durchschnittlich 3-6 Stunden, abhängig von den verfügbaren Fähigkeiten und im Allgemeinen von der Effizienz und dem Master.

Die Windkraftanlage muss regelmäßig gewartet und gewartet werden.

1. 2-3 Wochen nach der Installation eines neuen Generators müssen Sie zerlegen Sie das Gerät und stellen Sie sicher, dass die vorhandenen Befestigungselemente sicher sind... Überprüfen Sie zu Ihrer eigenen Sicherheit die Halterungen nur bei leichtem Wind.
2. Lager schmieren mindestens einmal alle 6 Monate. Wenn die ersten Anzeichen eines Ungleichgewichts am Rad auftreten, entfernen Sie es sofort und beseitigen Sie die vorhandenen Fehler. Das häufigste Anzeichen für ein Ungleichgewicht ist ein abnormales Schütteln der Klinge.
3. Überprüfen Sie die Stromabnehmerbürsten mindestens alle 6 Monate... Alle 2-6 Jahre metallelemente lackieren Installation. Regelmäßige Lackierung schützt das Metall vor Korrosionsschäden.
4. Überwachen Sie den Status des Generators... Überprüfen Sie regelmäßig, ob der Generator während des Betriebs nicht überhitzt. Wenn die Installationsfläche so heiß wird, dass es sehr schwierig wird, Ihre Hand darauf zu halten, bringen Sie den Generator in eine Werkstatt.
5. Überwachen Sie den Zustand des Kollektors... Verunreinigungen müssen so schnell wie möglich von den Kontakten entfernt werden. Sie reduzieren die Effizienz der Installation erheblich. Achten Sie auf den mechanischen Zustand der Kontakte. Überhitzung des Geräts, durchgebrannte Wicklungen und ähnliche Defekte - all dies sollte sofort beseitigt werden.

Somit ist die Montage einer Windkraftanlage nicht schwierig. Es reicht aus, nur alle notwendigen Elemente vorzubereiten, die Installation gemäß den Anweisungen zusammenzubauen und das fertige Gerät an das Stromnetz anzuschließen. Ein ordnungsgemäß montierter Windgenerator für Ihr Zuhause ist eine zuverlässige Quelle für kostenlosen Strom. Folgen Sie dem Tutorial und es wird Ihnen gut gehen.

Viel Spaß beim Arbeiten!

Video - DIY Windkraftanlagen für zu Hause

Die unerschöpfliche Energie, die Luftmassen mit sich führen, hat immer die Aufmerksamkeit der Menschen auf sich gezogen. Unsere Urgroßväter lernten, den Wind in die Segel und Räder von Windmühlen zu nutzen, wonach er zwei Jahrhunderte lang ziellos über die weiten Weiten der Erde raste.

Für ihn wurde heute ein nützlicher Job gefunden. Ein Windgenerator für ein Privathaus aus der Kategorie der technischen Innovationen wird zu einem echten Faktor in unserem Leben.

Schauen wir uns Windkraftanlagen genauer an, bewerten die Bedingungen für ihre kostengünstige Nutzung und berücksichtigen sie bestehende Sorten... In unserem Artikel erhalten Heimwerker Informationen zum Thema Selbstorganisation einer Windmühle und der für ihren effektiven Betrieb erforderlichen Geräte.

Was ist eine Windkraftanlage?

Das Funktionsprinzip einer Haushaltswindkraftanlage ist einfach: Der Luftstrom dreht die auf der Generatorwelle montierten Rotorblätter und erzeugt in ihren Wicklungen einen Wechselstrom. Der entstehende Strom wird in Batterien gespeichert und bei Bedarf von Haushaltsgeräten verbraucht. Dies ist natürlich ein vereinfachtes Diagramm der Funktionsweise einer Heimwindkraftanlage. In der Praxis wird es durch Geräte ergänzt, die Elektrizität umwandeln.

Direkt hinter dem Generator in der Energiekette befindet sich die Steuerung. Es wandelt dreiphasigen Wechselstrom in Gleichstrom um und leitet ihn zum Laden der Batterien. Die meisten Haushaltsgeräte können nicht mit einer "Konstanten" betrieben werden, daher befindet sich ein anderes Gerät hinter den Batterien - ein Wechselrichter. Es führt den umgekehrten Vorgang aus: Es wandelt Gleichstrom in Haushaltswechselstrom mit einer Spannung von 220 Volt um. Es ist klar, dass diese Transformationen nicht spurlos verlaufen und einen recht anständigen Teil der Anfangsenergie (15-20%) einnehmen.

Wenn die Windkraftanlage mit einer Solarbatterie oder einem anderen Stromgenerator (Benzin, Diesel) gekoppelt ist, wird die Schaltung durch einen automatischen Schalter (ATS) ergänzt. Wenn die Hauptstromversorgung getrennt wird, wird die Sicherung aktiviert.

Für maximale Leistung sollte der Windgenerator entlang des Windstroms positioniert werden. In einfachen Systemen ist das Wetterfahnenprinzip implementiert. Hierzu ist am gegenüberliegenden Ende des Generators ein vertikales Blatt befestigt, das es in Richtung Wind dreht.

In leistungsstärkeren Anlagen gibt es einen rotierenden Elektromotor, der von einem Richtungssensor gesteuert wird.

Die Haupttypen von Windkraftanlagen und ihre Eigenschaften

Es gibt zwei Arten von Windkraftanlagen:

1. Mit horizontalem Rotor.
2. Mit einem vertikalen Rotor.

Der erste Typ ist der häufigste. Es zeichnet sich durch einen hohen Wirkungsgrad (40-50%) aus, weist jedoch einen erhöhten Geräusch- und Vibrationspegel auf. Darüber hinaus erfordert die Installation einen großen Freiraum (100 Meter) oder einen hohen Mast (ab 6 Metern).

Generatoren mit vertikalem Rotor sind weniger energieeffizient (der Wirkungsgrad ist fast dreimal niedriger als der von horizontalen).

Ihre Vorteile sind einfache Installation und strukturelle Zuverlässigkeit. Geringe Geräuschentwicklung ermöglicht die Installation vertikaler Generatoren auf Dächern und sogar in Bodennähe. Diese Installationen haben keine Angst vor Vereisung und Hurrikanen. Sie werden von einem schwachen Wind (von 1,0 bis 2,0 m / s) gestartet, während eine horizontale Windkraftanlage einen Luftstrom mittlerer Stärke (3,5 m / s und mehr) benötigt. Vertikale Windgeneratoren sind in Form des Laufrads (Rotors) sehr unterschiedlich.

Drehräder von vertikalen Windkraftanlagen

Aufgrund der niedrigen Rotordrehzahl (bis zu 200 U / min) übertrifft die mechanische Ressource solcher Anlagen die Leistung horizontaler Windgeneratoren erheblich.

Wie berechnet und wählt man einen Windgenerator aus?

Wind ist weder Erdgas, das durch Rohre gepumpt wird, noch Strom, der ohne Unterbrechung durch Drähte zu uns nach Hause fließt. Er ist launisch und launisch. Heute reißt ein Hurrikan Dächer ab und bricht Bäume, und morgen weicht er völliger Ruhe. Daher müssen Sie vor dem Kauf oder der Herstellung einer eigenen Windkraftanlage das Potenzial der Luftenergie in Ihrer Region bewerten. Bestimmen Sie dazu die durchschnittliche jährliche Windstärke. Dieser Wert kann auf Anfrage im Internet abgerufen werden.

Nachdem wir eine solche Tabelle erhalten haben, finden wir den Bereich unseres Wohnsitzes und betrachten die Intensität seiner Farbe, indem wir ihn mit der Bewertungsskala vergleichen. Wenn sich herausstellt, dass die durchschnittliche jährliche Windgeschwindigkeit weniger als 4,0 Meter pro Sekunde beträgt, ist die Installation der Windkraftanlage nicht sinnvoll. Es wird nicht die erforderliche Energiemenge bereitgestellt.

Wenn die Windstärke ausreicht, um einen Windpark zu installieren, können Sie mit dem nächsten Schritt fortfahren: Auswahl der Leistung des Generators.

Wenn es sich um eine autonome Stromversorgung zu Hause handelt, wird der durchschnittliche Stromverbrauch einer Familie berücksichtigt. Sie reicht von 100 bis 300 kWh pro Monat. In Regionen mit einem geringen jährlichen Windpotential (5-8 m / s) kann eine solche Strommenge von einer 2-3 kW Windkraftanlage erzeugt werden. Es ist zu beachten, dass im Winter die durchschnittliche Windgeschwindigkeit höher ist und daher die Energieerzeugung in diesem Zeitraum höher ist als im Sommer.

Wahl eines Windgenerators. Geschätzte Preise

Die Preise für vertikale Haushaltswindgeneratoren mit einer Leistung von 1,5 bis 2,0 kW liegen im Bereich von 90 bis 110 Tausend Rubel. Das Paket zu diesem Preis beinhaltet nur einen Generator mit Schaufeln, ohne Mast und zusätzliche Ausrüstung (Steuerung, Wechselrichter, Kabel, Batterien). Ein komplettes Kraftwerk zusammen mit der Installation kostet 40-60% mehr.

Die Kosten für leistungsstärkere Windkraftanlagen (3-5 kW) liegen zwischen 350 und 450.000 Rubel (mit zusätzlicher Ausrüstung und Installationsarbeiten).

DIY Windmühle. Spaß oder echte Ersparnisse?

Nehmen wir gleich an, es ist nicht einfach, einen Windgenerator mit eigenen Händen voll und effizient zu bauen. Die kompetente Berechnung von Windrad, Getriebemechanismus und Auswahl eines für Leistung und Geschwindigkeit geeigneten Generators ist ein separates Thema. Wir werden nur kurze Empfehlungen zu den Hauptphasen dieses Prozesses geben.

Generator

Automobilgeneratoren und Elektromotoren von waschmaschinen mit Direktantrieb sind für diesen Zweck nicht geeignet. Sie sind in der Lage, Energie aus dem Windrad zu erzeugen, aber es wird vernachlässigbar sein. Für einen effizienten Betrieb benötigen Autogeneratoren sehr hohe Drehzahlen, die eine Windkraftanlage nicht entwickeln kann.

Waschmaschinenmotoren haben ein anderes Problem. Dort gibt es Ferritmagnete, und für einen Windgenerator werden produktivere benötigt - Niodimium. Der Prozess ihrer Selbstorganisation und Wicklung stromführender Wicklungen erfordert Geduld und hohe Präzision.

Die Leistung eines selbstmontierten Geräts überschreitet in der Regel 100-200 Watt nicht.

In letzter Zeit sind Motorräder für Fahrräder und Motorroller bei Bauherren beliebt geworden. Unter dem Gesichtspunkt der Windenergie sind dies leistungsstarke Neodymgeneratoren, die sich optimal für die Arbeit mit vertikalen Windrädern und das Laden von Batterien eignen. Bis zu 1 kW Windenergie können aus einem solchen Generator entfernt werden.

Motor-Rad - ein fertiger Generator für einen hausgemachten Windpark

Schraube

Am einfachsten sind Segel- und Rotorpropeller herzustellen. Die erste besteht aus leichten, gebogenen Rohren, die an einer zentralen Platte befestigt sind. Klingen aus strapazierfähigem Stoff werden über jedes Rohr gezogen. Der große Luftwiderstand des Propellers erfordert eine schwenkbare Befestigung der Blätter, damit sie sich während eines Hurrikans falten und nicht verformen.

Das Rotordesign des Windrads wird für vertikale Generatoren verwendet. Es ist einfach herzustellen und zuverlässig im Betrieb.

Selbstgebaute Windkraftanlagen mit horizontaler Drehachse werden von einer Propellerschraube angetrieben. Heimwerker montieren es aus PVC-Rohren mit einem Durchmesser von 160-250 mm. Die Schaufeln sind auf einer runden Stahlplatte mit einer Bohrung für die Generatorwelle montiert.