Las masas de aire tienen un suministro inagotable de energía, que la humanidad utilizó en la antigüedad. Básicamente, la energía eólica proporcionó el movimiento de barcos a vela y el funcionamiento de molinos de viento. Tras la invención de las máquinas de vapor, este tipo de energía ha perdido relevancia.

Solo en las condiciones modernas la energía eólica volvió a ser demandada como fuerza motriz aplicada a los generadores eléctricos. Todavía no están muy extendidos a escala industrial, pero se están volviendo más populares en el sector privado. A veces es simplemente imposible conectarse a la línea eléctrica. En tales situaciones, muchos propietarios diseñan y fabrican un generador de viento para una casa privada con sus propias manos a partir de materiales de desecho. En el futuro, se utilizarán como fuentes de electricidad principales o auxiliares.

La teoría ideal de la turbina eólica

Esta teoría fue desarrollada en diferentes momentos por científicos y especialistas en el campo de la mecánica. Fue desarrollado por primera vez por V.P. Vetchinkin en 1914, y se utilizó como base la teoría de una hélice ideal. En estos estudios, primero se derivó la tasa de utilización de la energía eólica de una turbina eólica ideal.

El trabajo en esta área fue continuado por N.E. Zhukovsky, quien dedujo el valor máximo de este coeficiente igual a 0.593. En los trabajos posteriores de otro profesor, Sabinin G.Kh. el valor ajustado del coeficiente fue 0,687.

Según las teorías desarrolladas, una rueda de viento ideal debería tener los siguientes parámetros:

• El eje de rotación de la rueda debe ser paralelo a la velocidad del flujo del viento.
• El número de palas es infinitamente grande, con un ancho muy pequeño.
• Valor cero de la resistencia del perfil de las alas en presencia de circulación constante a lo largo de las palas.
• Toda la superficie barrida de la turbina eólica tiene una velocidad de aire perdida constante en la rueda.
• La tendencia de la velocidad angular al infinito.

Elegir una turbina eólica

Al elegir un modelo de generador eólico para una casa privada, se debe tener en cuenta la potencia requerida para garantizar el funcionamiento de los dispositivos y equipos, teniendo en cuenta el horario y la frecuencia de encendido. Se determina mediante la contabilidad mensual de la electricidad consumida. Además, el valor de la potencia se puede determinar de acuerdo con las características técnicas de los consumidores.

Hay que tener en cuenta que la alimentación de todos los aparatos eléctricos no se realiza directamente desde el aerogenerador, sino desde el inversor y un juego de baterías. Así, un generador con una capacidad de 1 kW es capaz de asegurar el normal funcionamiento de las baterías alimentando un inversor de cuatro kilovatios. Como resultado, los electrodomésticos con una capacidad similar se suministran completamente con electricidad. Es de gran importancia buena elección baterías Se debe prestar especial atención a parámetros como la corriente de carga.

Al elegir un diseño de turbina eólica, se tienen en cuenta los siguientes factores:

• La dirección de rotación de la rueda de viento es vertical u horizontal.
• Las palas del ventilador pueden tener forma de vela, con una superficie recta o curva. En algunos casos, se utilizan opciones combinadas.
• Material para palas y tecnología para su fabricación.
• Colocación de aspas de ventilador con diferente inclinación en relación con el flujo de aire que pasa.
• El número de aspas incluidas en el ventilador.
• La energía requerida transferida de la turbina eólica al generador.

Además, es necesario tener en cuenta la velocidad media anual del viento para un área específica, según lo especificado por el servicio meteorológico. No es necesario aclarar la dirección del viento, ya que los diseños modernos de generadores eólicos giran independientemente en la otra dirección.

Para la mayoría de las áreas de la Federación de Rusia, la opción más óptima sería una orientación horizontal del eje de rotación, la superficie de las palas es cóncava curva, alrededor de la cual el flujo de aire fluye en un ángulo agudo. La cantidad de energía que se toma del viento está influenciada por el área de la pala. Para una casa ordinaria, un área de 1,25 m 2 es suficiente.

El número de revoluciones de la turbina eólica depende del número de palas. Las turbinas eólicas con una pala giran más rápido. Estos diseños utilizan un contrapeso como contrapeso. También debe tenerse en cuenta que a velocidades de viento bajas, por debajo de 3 m / s, las turbinas eólicas se vuelven incapaces de tomar energía. Para que la unidad perciba viento débil, el área de sus palas debe aumentarse a al menos 2 m 2.

Cálculo del aerogenerador

Antes de elegir un aerogenerador, es necesario determinar la velocidad y dirección del viento, que son las más características en el lugar de la instalación propuesta. Cabe recordar que la rotación de las palas comienza a una velocidad mínima del viento de 2 m / s. La máxima eficiencia se alcanza cuando este indicador alcanza un valor de 9 a 12 m / s. Es decir, para proporcionar electricidad a un pequeño casa de vacaciones, necesitará un generador con una potencia mínima de 1 kW / hy una velocidad del viento de al menos 8 m / s.

La velocidad del viento y el diámetro de la hélice tienen un impacto directo en la energía generada por una turbina eólica. Calcule con precisión características de presentación un modelo en particular es posible usando las siguientes fórmulas:

1. Los cálculos de acuerdo con el área de rotación se realizan de la siguiente manera: P \u003d 0.6 x S x V 3, donde S es el área perpendicular a la dirección del viento (m 2), V es la velocidad del viento (m / s), P es la potencia del grupo electrógeno ( kW).
2. Para los cálculos de una instalación eléctrica por el diámetro del tornillo, se utiliza la fórmula: P \u003d D 2 x V 3/7000, donde D es el diámetro del tornillo (m), V es la velocidad del viento (m / s), P es la potencia del generador (kW).
3. Los cálculos más complejos tienen en cuenta la densidad del flujo de aire. Para estos propósitos, existe una fórmula: P \u003d ξ x π x R 2 x 0.5 x V 3 x ρ x η ed x η gen, donde ξ es el coeficiente de uso de energía eólica (valor inconmensurable), π \u003d 3.14, R - radio del rotor (m), V - velocidad del flujo de aire (m / s), ρ - densidad del aire (kg / m 3), η rojo - eficiencia del reductor (%), η gen - eficiencia del generador (%).

Por lo tanto, la electricidad producida por la turbina eólica aumenta cuantitativamente en una proporción cúbica con el aumento de la velocidad del viento. Por ejemplo, si la velocidad del viento se duplica, la generación de energía cinética por el rotor aumentará 8 veces.

Al elegir un lugar para instalar un aerogenerador, es necesario dar preferencia a áreas sin grandes edificios y árboles altos que creen una barrera al viento. La distancia mínima desde los edificios residenciales es de 25 a 30 metros; de lo contrario, el ruido durante el funcionamiento creará inconvenientes e incomodidades. El rotor del molino de viento debe ubicarse a una altura que supere los edificios más cercanos en al menos 3-5 m.

Si no planea conectar la casa de campo a una red común, en este caso, puede usar las opciones para sistemas combinados. El funcionamiento de una turbina eólica será mucho más eficiente cuando se utilice junto con un generador diésel o una batería solar.

Cómo hacer un generador de viento con tus propias manos.

Independientemente del tipo y diseño del aerogenerador, cada dispositivo como base está equipado con elementos similares. Todos los modelos tienen generadores, palas de varios materiales, ascensores para asegurar el nivel de instalación deseado, así como baterías adicionales y sistema de control electrónico. Las unidades de tipo rotativo o las estructuras axiales que utilizan imanes se consideran las más fáciles de fabricar.

Opción 1. Diseño rotatorio de la turbina eólica.

El diseño de una turbina eólica rotativa utiliza dos, cuatro o más palas. Dichos generadores eólicos no pueden proporcionar electricidad por completo a las grandes casas de campo. Se utilizan principalmente como fuente auxiliar de electricidad.

Dependiendo de la potencia de diseño de la turbina eólica, se seleccionan los materiales y componentes necesarios:

• Generador de un automóvil de 12 voltios y una batería de automóvil.
• Un regulador de voltaje que convierte la corriente alterna de 12 a 220 voltios.
• Recipiente grande. Un balde de aluminio o una olla de acero inoxidable funcionan mejor.
• Un relé retirado del vehículo se puede utilizar como cargador.
• Necesitará un interruptor de 12 V, una lámpara de carga con controlador, pernos con tuercas y arandelas, así como abrazaderas metálicas con juntas de goma.
• Cable de tres hilos con una sección mínima de 2,5 mm 2 y un voltímetro convencional extraído de cualquier dispositivo de medida.

En primer lugar, el rotor se prepara a partir de un recipiente de metal existente: una cacerola o un cubo. Está marcado en cuatro partes iguales, se hacen agujeros en los extremos de las líneas para facilitar la separación en los componentes. Luego, el recipiente se corta con unas tijeras de metal o un molinillo. Las palas del rotor se cortan de los espacios en blanco resultantes. Todas las medidas deben verificarse cuidadosamente para que cumplan con las dimensiones, de lo contrario, la estructura no funcionará correctamente.

A continuación, se determina el lado de rotación de la polea del generador. Como regla general, gira en el sentido de las agujas del reloj, pero es mejor comprobarlo. Después de eso, la parte del rotor está conectada al generador. Para evitar un desequilibrio en el movimiento del rotor, los orificios de montaje en ambas estructuras deben colocarse simétricamente.

Para aumentar la velocidad de rotación, los bordes de las cuchillas deben estar ligeramente doblados. Con un aumento en el ángulo de flexión, los flujos de aire serán percibidos de manera más eficiente por la instalación giratoria. Como cuchillas, no solo se utilizan elementos de la capacidad de corte, sino también detalles individualesconectado a una pieza de trabajo de metal en forma de círculo.

Después de sujetar el contenedor al generador, toda la estructura obtenida debe instalarse completamente en el mástil mediante abrazaderas metálicas. Luego, el cableado se monta y se ensambla. Cada pin debe conectarse a su propio conector. Una vez conectado, el cableado se une al mástil con alambre.

Al final del montaje, el inversor, la batería y la carga están conectados. La batería se conecta con un cable con una sección transversal de 3 mm 2, para todas las demás conexiones es suficiente una sección transversal de 2 mm 2. Entonces se puede operar la turbina eólica.

Opción 2. Diseño axial de un aerogenerador mediante imanes.

Los molinos de viento axiales para el hogar son una estructura, uno de cuyos elementos principales son los imanes de neodimio. En términos de rendimiento, están muy por delante de las unidades rotativas convencionales.

El rotor es el elemento principal de toda la estructura de la turbina eólica. Para su fabricación, un cubo de rueda de automóvil completo con discos de freno es el más adecuado. La parte que ha estado en funcionamiento debe prepararse: limpiar de suciedad y óxido, lubricar los cojinetes.

A continuación, debe distribuir y arreglar correctamente los imanes. En total, necesitarán 20 piezas, de 25 x 8 mm de tamaño. El campo magnético en ellos se encuentra a lo largo. Los imanes pares serán polos, se ubican a lo largo de todo el plano del disco, alternando a través de uno. Entonces se determinan los pros y los contras. Un imán toca alternativamente a los otros imanes del disco. Si se atraen, entonces el polo es positivo.

Con un mayor número de polos, se deben seguir ciertas reglas. En generadores monofásicos, el número de polos es el mismo que el número de imanes. En los generadores trifásicos, se respeta una relación de 4/3 entre imanes y polos y una relación de 2/3 entre polos y bobinas. Los imanes se instalan perpendicularmente a la circunferencia del disco. Para su distribución uniforme, utilice plantilla de papel... Primero, los imanes se aseguran con pegamento fuerte y finalmente se fijan con epoxi.

Si comparamos generadores monofásicos y trifásicos, el rendimiento de los primeros será ligeramente peor en comparación con los segundos. Esto se debe a fluctuaciones de gran amplitud en la red debido a la salida de corriente inestable. Por lo tanto, la vibración se produce en dispositivos monofásicos. En diseños trifásicos, esta desventaja se compensa con cargas de corriente de una fase a otra. Esto asegura que siempre se proporcione un valor de potencia constante en la red. Debido a la vibración, la vida útil de los sistemas monofásicos es significativamente menor que la de los sistemas trifásicos. Además, los modelos trifásicos no tienen ruido durante el funcionamiento.

La altura del mástil es de aproximadamente 6-12 m, se instala en el centro del encofrado y se vierte con hormigón. Luego, se instala una estructura preparada en el mástil, en la que se fija el tornillo. El mástil en sí se fija mediante cables.

Palas de turbina eólica

La eficiencia de las turbinas eólicas depende en gran medida del diseño de las palas. En primer lugar, este es su número y tamaño, así como el material del que se fabricarán las palas del aerogenerador.

Factores que afectan el diseño de la hoja:

• Incluso el viento más ligero puede mover palas largas. Sin embargo, una longitud demasiado larga puede ralentizar la velocidad de rotación de la rueda de viento.
• El aumento del número total de palas hace que la rueda de viento responda mejor. Es decir, cuantas más hojas, mejor comienza la rotación. Sin embargo, la potencia y la velocidad disminuirán, lo que hará que dicho dispositivo no sea adecuado para la generación de energía.
• El diámetro y la velocidad de rotación de la rueda de viento afecta el nivel de ruido generado por el dispositivo.

El número de palas debe ser compatible con la ubicación de instalación de toda la estructura. En las condiciones más óptimas, las palas seleccionadas correctamente pueden proporcionar la potencia máxima del aerogenerador.

En primer lugar, debe determinar de antemano la potencia y la funcionalidad requeridas del dispositivo. Para fabricar adecuadamente un aerogenerador, es necesario estudiar los posibles diseños, así como las condiciones climáticas en las que será operado.

Además de la potencia total, se recomienda determinar el valor de la potencia de salida, también conocida como carga máxima. Representa el número total de instrumentos y equipos que se encenderán simultáneamente con el funcionamiento del aerogenerador. Si es necesario aumentar este indicador, se recomienda utilizar varios inversores a la vez.

Generador eólico de bricolaje 24v - 2500 vatios

Rusia tiene una posición doble con respecto a los recursos de energía eólica. Por un lado, debido a la enorme superficie total y la abundancia de áreas planas, generalmente hay mucho viento, y es mayormente llano. Por otro lado, nuestros vientos son en su mayoría de bajo potencial, lentos, ver fig. En el tercero, los vientos son violentos en áreas escasamente pobladas. En base a esto, la tarea de poner en marcha un aerogenerador en el parque es bastante relevante. Pero, para decidir si comprar un dispositivo bastante caro o hacerlo usted mismo, debe pensar detenidamente qué tipo (y hay muchos) para qué propósito elegir.

Conceptos básicos

1. KIEV - coeficiente de uso de energía eólica. Si se usa para calcular un modelo mecánico de un viento plano (ver más abajo), es igual a la eficiencia del rotor de una planta de energía eólica (APU).
2. La eficiencia es la eficiencia a través de la APU, desde el viento que se aproxima a las terminales del generador eléctrico, o hasta la cantidad de agua bombeada al tanque.
3. La velocidad mínima operativa del viento (MWS) es la velocidad a la que la turbina eólica comienza a suministrar corriente a la carga.
4. La velocidad máxima permitida del viento (MDS) es la velocidad a la que se detiene la generación de energía: la automatización apaga el generador o coloca el rotor en una veleta, o lo pliega y lo esconde, o el propio rotor se detiene o la APU simplemente colapsa.
5. Velocidad del viento inicial (SWS): a esta velocidad, el rotor puede girar sin carga, girar e ingresar al modo de funcionamiento, después de lo cual puede encender el generador.
6. Velocidad de arranque negativa (OSS): esto significa que la APU (o turbina eólica - planta de energía eólica, o VEA, unidad de energía eólica) para arrancar a cualquier velocidad del viento requiere un arranque obligatorio de una fuente de energía externa.
7. Par de arranque (inicial): la capacidad de un rotor, desacelerado a la fuerza en una corriente de aire, para crear un par en el eje.
8. Una turbina eólica (VD) es una parte de la APU desde el rotor hasta el eje de un generador o bomba, u otro consumidor de energía.
9. Generador de viento rotativo - APU, en el que la energía eólica se convierte en par en el eje de la toma de fuerza al girar el rotor en la corriente de aire.
10. El rango de velocidad de operación del rotor es la diferencia entre MDS y MPC cuando se opera a carga nominal.
11. Molino de viento de baja velocidad: en él, la velocidad lineal de las partes del rotor en la corriente no excede significativamente la velocidad del viento o por debajo de ella. El cabezal de flujo dinámico se convierte directamente en empuje de la hoja.
12. Turbina eólica de alta velocidad: la velocidad lineal de las palas es significativamente (hasta 20 veces o más) más alta que la velocidad del viento, y el rotor forma su propia circulación de aire. El ciclo de conversión de la energía del flujo en empuje es complejo.

Notas:

1. Las APU de baja velocidad, por regla general, tienen un KIEV más bajo que las de alta velocidad, pero tienen un par de arranque suficiente para hacer girar el generador sin desconectar la carga y cero TCO, es decir, absolutamente autoencendido y aplicable con los vientos más suaves.
2. La lentitud y la velocidad son conceptos relativos. Una turbina eólica doméstica con 300 rpm puede ser de baja velocidad y potentes APU del tipo EuroWind, de las cuales los campos de las plantas de energía eólica, los parques eólicos (ver Fig.) Y cuyos rotores producen aproximadamente 10 rpm, son de alta velocidad, porque con tal diámetro, la velocidad lineal de las palas y su aerodinámica en la mayor parte de su envergadura son bastante “similares a las de un avión”, ver más abajo.

¿Qué tipo de generador necesitas?

Un generador eléctrico para una turbina eólica doméstica debe generar electricidad en una amplia gama de velocidades de rotación y tener la capacidad de arrancar automáticamente sin automatización ni fuentes de energía externas. En el caso de utilizar una APU con un OSS (aerogeneradores con hilado), que, por regla general, tienen un KIEV y una eficiencia elevados, también debe ser reversible, es decir Ser capaz de funcionar como motor. Con potencias de hasta 5 kW, esta condición es satisfecha por máquinas eléctricas con imanes permanentes a base de niobio (súper imanes); en imanes de acero o ferrita, no puede contar con más de 0,5-0,7 kW.

Nota: Los alternadores asíncronos o los generadores de colector con un estator no magnetizado no son adecuados en absoluto. Cuando la fuerza del viento disminuye, "se apagan" mucho antes de que su velocidad baje al MPC, y entonces ellos mismos no arrancarán.

Un excelente "corazón" de la APU con una capacidad de 0.3 a 1-2 kW se obtiene de un alternador con un rectificador incorporado; estos son ahora la mayoría. En primer lugar, mantienen el voltaje de salida de 11,6-14,7 V en un rango bastante amplio de velocidades sin estabilizadores electrónicos externos. En segundo lugar, las compuertas de silicio se abren cuando el voltaje a través del devanado alcanza aproximadamente 1,4 V, y antes de eso, el generador "no ve" la carga. Para hacer esto, el generador necesita estar bastante bien encendido.

En la mayoría de los casos, el autogenerador puede conectarse directamente, sin engranajes ni transmisión por correa, al eje HP de alta velocidad seleccionando la velocidad y eligiendo el número de palas, ver más abajo. Los "caminadores rápidos" tienen un par de arranque pequeño o nulo, pero el rotor tendrá tiempo suficiente para girar lo suficiente sin desconectar la carga antes de que las válvulas se abran y el generador dé corriente.

Elegir por el viento

Antes de decidir qué aerogenerador fabricar, decidamos la aerología local. En gris verdoso áreas (sin viento) del mapa eólico, al menos algo de sentido será solo de una turbina eólica de vela (y hablaremos más de ellos). Si necesita una fuente de alimentación constante, deberá agregar un amplificador (un rectificador con estabilizador de voltaje), un cargador, una batería potente, un inversor 12/24/36/48 V CC en 220/380 V 50 Hz CA. Tal economía costará no menos de $ 20,000, y es poco probable que sea posible eliminar una potencia a largo plazo de más de 3-4 kW. En general, con un deseo inquebrantable de energía alternativa, es mejor buscar otra fuente de energía.

En lugares de color amarillo verdoso, con viento débil, con una necesidad de electricidad de hasta 2-3 kW, puede adquirir usted mismo un generador eólico vertical de baja velocidad... Se han desarrollado innumerables, y hay diseños que en términos de KIEV y eficiencia casi no son inferiores a las "palas" industriales.

Si se supone que se va a comprar una turbina eólica para una casa, entonces es mejor centrarse en una turbina eólica con un rotor de vela. Hay muchas disputas, y en teoría todavía no todo está claro, pero funcionan. En la Federación de Rusia, los "veleros" se producen en Taganrog con una capacidad de 1 a 100 kW.

En regiones rojas y ventosas, la elección depende de la potencia requerida. En el rango de 0,5-1,5 kW, se justifican las "verticales" de fabricación propia; 1,5-5 kW - veleros comprados. También se puede comprar "vertical", pero costará más que una APU horizontal. Y, finalmente, si se requiere una turbina eólica con una capacidad de 5 kW o más, entonces debe elegir entre "palas" compradas horizontales o "veleros".

Nota: muchos fabricantes, especialmente los del segundo escalón, ofrecen kits de piezas a partir de los cuales puede montar usted mismo un generador eólico con una capacidad de hasta 10 kW. Tal conjunto costará entre un 20 y un 50% más barato que uno listo para usar con instalación. Pero antes de comprar, debe estudiar cuidadosamente la aerología del sitio de instalación propuesto y luego, de acuerdo con las especificaciones, seleccionar el tipo y modelo adecuados.

Sobre seguridad

Partes de una turbina eólica doméstica en funcionamiento pueden tener una velocidad lineal superior a 120 o incluso 150 m / s, y una pieza de cualquier material sólido que pese 20 g, volando a una velocidad de 100 m / s, con un golpe "exitoso", mata a un hombre sano en el acto. Una placa de acero o plástico duro de 2 mm de espesor, que se mueve a una velocidad de 20 m / s, la corta por la mitad.

Además, la mayoría de las turbinas eólicas de más de 100 W son bastante ruidosas. Muchos generan fluctuaciones de presión de aire ultrabajas (menos de 16 Hz): infrasonidos. Los infrasonidos son inaudibles, pero destructivos para la salud y se propagan muy lejos.

Nota: a finales de los 80, hubo un escándalo en los Estados Unidos: el parque eólico más grande del país en ese momento tuvo que cerrarse. Los indígenas del resguardo a 200 km del campo de batalla de sus Fuerzas Armadas demostraron ante los tribunales que los desórdenes de salud que se habían incrementado abruptamente en ellos luego de la puesta en servicio del WPP se debían a su infrasonido.

Por las razones anteriores, la instalación de la APU está permitida a una distancia de al menos 5 de sus alturas de los edificios residenciales más cercanos. En los patios de hogares privados, puede instalar turbinas eólicas de fabricación industrial, debidamente certificadas. En general, es imposible instalar una APU en los techos; durante su funcionamiento, incluso con los de baja potencia, surgen cargas mecánicas alternas que pueden causar una resonancia de la estructura del edificio y su destrucción.

Nota: la altura de la APU es el punto más alto del disco barrido (para rotores de palas) o figura geomérica (para APU vertical con un rotor en el eje). Si el mástil de la APU o el eje del rotor sobresalen aún más hacia arriba, la altura se calcula desde su parte superior: la parte superior.

Viento, aerodinámica, KIEV

Un aerogenerador casero obedece a las mismas leyes de la naturaleza que uno de fábrica calculado en una computadora. Y un constructor de viviendas debe comprender muy bien los conceptos básicos de su trabajo; la mayoría de las veces, no tiene a su disposición materiales y equipos tecnológicos supermodernos caros. La aerodinámica de la APU es tan difícil ...

Viento y KIEV

Para calcular la APU de fábrica en serie, el llamado. modelo de viento plano mecanicista. Se basa en los siguientes supuestos:

• La velocidad y la dirección del viento son constantes dentro de la superficie efectiva del rotor.
• El aire es un medio continuo.
• La superficie efectiva del rotor es igual al área barrida.
• La energía del flujo de aire es puramente cinética.

En tales condiciones, la energía máxima por unidad de volumen de aire se calcula utilizando la fórmula de la escuela, asumiendo que la densidad del aire en condiciones normales es de 1,29 kg * metros cúbicos. m) A una velocidad del viento de 10 m / s, un cubo de aire transporta 65 J y se pueden eliminar 650 vatios de un cuadrado de la superficie efectiva del rotor, con una eficiencia del 100% de toda la APU. Este es un enfoque muy simplista: todos saben que el viento nunca es perfectamente plano. Pero esto debe hacerse para garantizar la repetibilidad de los productos, una práctica común en tecnología.

El modelo plano no debe ignorarse; proporciona un mínimo claro de energía eólica disponible. Pero el aire, en primer lugar, está comprimido y, en segundo lugar, es muy fluido (la viscosidad dinámica es de solo 17.2 μPa * s). Esto significa que el flujo puede fluir alrededor del área barrida, reduciendo la superficie efectiva y KIEV, que se observa con mayor frecuencia. Pero en principio, la situación opuesta también es posible: el viento fluye hacia el rotor y el área de la superficie efectiva será entonces mayor que la superficie barrida, y el KIEV será mayor que 1 con respecto a la misma para un viento plano.

A continuación se muestran dos ejemplos. El primero es un yate de recreo, bastante pesado, el yate puede ir no solo contra el viento, sino también más rápido que él. El viento se refiere al exterior; el viento aparente debe ser aún más rápido, de lo contrario, ¿cómo arrastrará el barco?

El segundo es un clásico de la historia de la aviación. Durante las pruebas del MIG-19, resultó que el interceptor, que era una tonelada más pesado que el caza de primera línea, aceleraba más rápido. Con los mismos motores en el mismo planeador.

Los teóricos no sabían qué pensar y dudaban seriamente de la ley de conservación de la energía. Al final, resultó que era el cono del carenado del radar que sobresalía de la entrada de aire. Desde su morro hasta la carcasa, apareció un sello de aire, como si lo rastrillara desde los lados hasta los compresores del motor. Desde entonces, las ondas de choque se han establecido firmemente en teoría como útiles, y el fantástico rendimiento de vuelo de los aviones modernos se debe en gran parte a su hábil uso.

Aerodinámica

El desarrollo de la aerodinámica generalmente se divide en dos eras: antes de N. G. Zhukovsky y después. Su informe "Sobre los vórtices adjuntos" del 15 de noviembre de 1905 marcó el comienzo de una nueva era en la aviación.

Antes de Zhukovsky, volaban con velas planas: se suponía que las partículas de la corriente entrante daban todo su impulso al borde de ataque del ala. Esto hizo posible deshacerse inmediatamente de la cantidad vectorial - el momento angular - que dio lugar a matemáticas furiosas y, en la mayoría de los casos, no analíticas, para pasar a relaciones escalares puramente energéticas mucho más convenientes y, como resultado, el campo de presión calculado en el plano del cojinete, más o menos similar al presente.

Un enfoque tan mecanicista hizo posible crear vehículos que, como mínimo, pueden despegar y volar de un lugar a otro, no necesariamente chocando contra el suelo en algún lugar del camino. Pero el deseo de aumentar la velocidad, la capacidad de carga y otras cualidades de vuelo reveló cada vez más la imperfección de la teoría aerodinámica original.

La idea de Zhukovsky era la siguiente: a lo largo de las superficies superior e inferior del ala, el aire viaja por un camino diferente. De la condición de continuidad del medio (las burbujas de vacío no se forman en el aire por sí mismas), se deduce que las velocidades de los flujos superior e inferior que descienden del borde de fuga deben ser diferentes. Debido a la viscosidad pequeña pero finita del aire, debería formarse un vórtice debido a la diferencia de velocidades.

El vórtice gira, y la ley de conservación del momento, tan inmutable como la ley de conservación de la energía, también es válida para cantidades vectoriales, es decir, debe tener en cuenta la dirección del movimiento. Por lo tanto, allí mismo, en el borde de fuga, se debe formar un vórtice de rotación opuesta con el mismo par. ¿Por qué medios? Debido a la energía generada por el motor.

Para la práctica de la aviación, esto significó una revolución: al elegir el perfil de ala apropiado, fue posible dejar que el vórtice adjunto alrededor del ala en forma de circulación G, aumentara su sustentación. Es decir, habiendo gastado una parte, y para altas velocidades y cargas de ala, una gran parte, la potencia del motor, es posible crear un flujo de aire alrededor del dispositivo, lo que permite lograr las mejores cualidades de vuelo.

Esto hizo de la aviación una aviación y no parte de la aeronáutica: ahora la aeronave podría crearse el entorno necesario para el vuelo y dejar de ser un juguete de las corrientes de aire. Todo lo que necesitas es un motor más potente y cada vez más potente ...

KIEV de nuevo

Pero el molino de viento no tiene motor. Al contrario, debe tomar energía del viento y dársela a los consumidores. Y aquí sale: sacó las piernas, la cola se atascó. Se permitió muy poca energía eólica en la propia circulación del rotor: será débil, el empuje de las palas será pequeño y el KIEV y la potencia serán bajos. Demos mucho por la circulación: el rotor girará como loco al ralentí con un viento débil, pero los consumidores nuevamente obtienen poco: dieron un poco de carga, el rotor frenó, el viento sopló la circulación y el rotor se convirtió.

La ley de conservación de la energía da una "media áurea" justo en el medio: le damos el 50% de la energía a la carga, y para el 50% restante giramos el flujo al óptimo. La práctica confirma las suposiciones: si la eficiencia de una buena hélice de tracción es del 75-80%, entonces el KIEV, calculado con el mismo cuidado y soplado en un túnel de viento, del rotor de palas alcanza el 38-40%, es decir. hasta la mitad de lo que se puede lograr con un exceso de energía.

Modernidad

Hoy en día, la aerodinámica, armada con las matemáticas y las computadoras modernas, se está alejando cada vez más de algo inevitable y simplificando los modelos hacia una descripción precisa del comportamiento de un cuerpo real en un flujo real. Y aquí, además de la línea general: ¡potencia, potencia y más potencia! - Se encuentran caminos laterales, pero prometedores solo con una cantidad limitada de energía que ingresa al sistema.

El famoso aviador alternativo Paul McCready creó un avión en los años 80, con dos motores de una motosierra con una potencia de 16 CV. mostrando 360 km / h. Además, su chasis era de un triciclo no retráctil y las ruedas no tenían carenados. Ninguno de los vehículos de McCready se conectó y se puso en alerta, pero dos, uno con motores de pistón y hélices, y el otro jet, dieron la vuelta al mundo por primera vez en la historia sin aterrizar en una estación de servicio.

El desarrollo de la teoría también afectó de manera muy significativa las velas que dieron origen al ala original. La aerodinámica "en vivo" permitió a los yates con un viento de 8 nudos. pararse sobre hidroalas (ver fig.); para acelerar tal enorme a la velocidad requerida con una hélice, se requiere un motor de al menos 100 hp. Los catamaranes de carreras navegan a unos 30 nudos con el mismo viento. (55 km / h).

También hay hallazgos completamente no triviales. Los fanáticos del deporte más raro y extremo, el salto base, usan un traje de ala especial, un traje de alas, vuelan sin motor, maniobran a una velocidad de más de 200 km / h (imagen de la derecha) y luego aterrizan suavemente en un lugar preseleccionado. ¿En qué cuento de hadas la gente vuela sola?

También se han resuelto muchos misterios de la naturaleza; en particular, el vuelo de un escarabajo. Según la aerodinámica clásica, no puede volar. De la misma manera que el fundador del F-117 "furtivo" con su ala en forma de diamante, tampoco puede despegar. Y el MiG-29 y el Su-27, que durante algún tiempo pueden volar con la cola hacia adelante, no encajan en ninguna idea.

¿Y por qué entonces, cuando se trata de aerogeneradores, no tan divertido ni como una herramienta para destruir los de su propia especie, sino como una fuente de un recurso vital, es imperativo bailar desde la teoría de las corrientes débiles con su modelo de viento plano? ¿No hay forma de ir más lejos?

¿Qué esperar de un clásico?

Sin embargo, en ningún caso debes renunciar a los clásicos. Proporciona una base sin apoyarse en la que uno no puede elevarse más alto. De la misma manera, como la teoría de conjuntos no cancela la tabla de multiplicar, y la cromodinámica cuántica no hace que las manzanas salgan volando de los árboles.

Entonces, ¿qué puede esperar con el enfoque clásico? Veamos la foto. Izquierda: tipos de rotores; se muestran de forma condicional. 1 - carrusel vertical, 2 - ortogonal vertical (turbina eólica); Rotores de 2 a 5 álabes con diferente número de álabes con perfiles optimizados.

A la derecha, a lo largo del eje horizontal, se traza la velocidad relativa del rotor, es decir, la relación entre la velocidad lineal de la pala y la velocidad del viento. Vertical hacia arriba - KIEV. Y hacia abajo, de nuevo, el par relativo. Se considera que un solo par (100%) es el que crea un rotor frenado a la fuerza en el flujo con 100% KIEV, es decir, cuando toda la energía del flujo se convierte en una fuerza giratoria.

Este enfoque permite conclusiones de gran alcance. Por ejemplo, el número de palas debe elegirse no solo y no tanto de acuerdo con la velocidad de rotación deseada: las 3 y 4 palas pierden inmediatamente mucho en términos de KIEV y par en comparación con 2 y 6 palas que funcionan bien en aproximadamente el mismo rango de velocidad. Y carrusel y ortogonal exteriormente similares tienen propiedades fundamentalmente diferentes.

En general, se debe dar preferencia a los rotores de paletas, excepto en los casos en que se requiera la máxima economía, simplicidad, autoarranque sin mantenimiento y sin automatización, y la elevación al mástil sea imposible.

Nota: hablemos especialmente de los rotores de vela; parece que no encajan en los clásicos.

Vertical

Las APU con eje de rotación vertical tienen una ventaja indiscutible para el día a día: sus unidades que requieren mantenimiento se concentran en la parte inferior y no es necesario levantarlas. Queda, e incluso entonces no siempre, un cojinete de empuje autoalineable, pero es fuerte y duradero. Por lo tanto, al diseñar una turbina eólica simple, la selección de opciones debe comenzar con unidades verticales. Sus principales tipos se muestran en la Fig.

Dom

En la primera posición, la más simple, a menudo llamada rotor Savonius. De hecho, fue inventado en 1924 en la URSS por Ya.A. y A.A. Voronin, y el industrial finlandés Sigurd Savonius se apropió descaradamente de la invención, ignorando el certificado de derechos de autor soviético, y comenzó la producción en serie. Pero la introducción en el destino de la invención significa mucho, por lo tanto, para no remover el pasado y no perturbar las cenizas de los muertos, llamaremos a esta turbina eólica el rotor Voronin-Savonius, o, para abreviar, VS.

VS es bueno para todos, excepto para la "locomotora" KIEV en un 10-18%. Sin embargo, en la URSS trabajaron mucho en eso y hay algunos avances. A continuación consideraremos un diseño mejorado, que no es mucho más complicado, pero que según KIEV da una ventaja a las palas.

Nota: el avión de dos palas no gira, sino que se sacude; El de 4 palas es solo un poco más suave, pero pierde mucho en KIEV. Para mejorar los 4 "comederos", los más a menudo se llevan sobre dos pisos: un par de cuchillas en la parte inferior y otro par, girado 90 grados horizontalmente, por encima de ellos. KIEV se conserva y las cargas laterales sobre la mecánica se debilitan, pero las de flexión aumentan ligeramente, y con un viento de más de 25 m / s, una APU en el eje, es decir, sin el cojinete sobre el rotor estirado por los obenques, “derriba la torre”.

Daria

El siguiente es el rotor Darrieus; KIEV - hasta 20%. Es aún más sencillo: las palas están formadas por una simple banda elástica sin perfil. La teoría del rotor de Darrieus aún no está suficientemente desarrollada. Solo está claro que comienza a desenrollarse debido a la diferencia en la resistencia aerodinámica de la joroba y el bolsillo de la cinta, y luego se vuelve algo rápido, formando su propia circulación.

El par es pequeño y en las posiciones de arranque del rotor no hay paralelo o perpendicular al viento, por lo que el auto-giro solo es posible con un número impar de palas (¿alas?) .En cualquier caso, la carga del generador debe desconectarse durante el giro.

El rotor Darrieus tiene dos malas cualidades más. Primero, durante la rotación, el vector de empuje de la pala describe una revolución completa en relación con su enfoque aerodinámico, y no suavemente, sino en sacudidas. Por lo tanto, el rotor Darrieus rompe rápidamente su mecánica incluso con viento uniforme.

En segundo lugar, Daria no solo está haciendo ruido, sino gritando y chillando, hasta el punto de que la cinta se rompe. Esto se debe a su vibración. Y cuantas más hojas, más fuerte es el rugido. Entonces, si Daria está hecho, es de dos palas, hecho de costosos materiales que absorben el sonido de alta resistencia (fibra de carbono, mylar), y un pequeño avión está adaptado para girar en el medio del mástil.

Ortogonal

En pos. 3 - rotor vertical ortogonal con palas perfiladas. Ortogonal porque las alas sobresalen verticalmente. La transición del VS a la ortogonal se ilustra en la Fig. izquierda.

El ángulo de instalación de las palas con respecto a la tangente al círculo que toca los focos aerodinámicos de las alas puede ser positivo (en la figura) o negativo, de acuerdo con la fuerza del viento. A veces, las palas giran sobre un eje y se colocan sobre ellas camionetas meteorológicas que sujetan automáticamente el "alfa", pero estas estructuras suelen romperse.

El cuerpo central (azul en la figura) permite llevar el KIEV a casi el 50%. En una ortogonal de tres palas, debe tener la forma de un triángulo en sección con lados ligeramente convexos y esquinas redondeadas, y con un mayor número de palas, un simple cilindro es suficiente. Pero la teoría de lo ortogonal da el número óptimo de hojas sin ambigüedades: debería haber exactamente 3 de ellas.

Ortogonal se refiere a turbinas eólicas de alta velocidad con OSS, es decir, Requiere necesariamente promoción durante la puesta en servicio y después de la calma. Las APUs desatendidas en serie con una capacidad de hasta 20 kW se producen de acuerdo con el esquema ortogonal.

Helicoide

Rotor helicoidal, o rotor de Gorlov (pos. 4) - una especie de ortogonal, que proporciona una rotación uniforme; el ortogonal con alas rectas “desgarra” solo un poco más débil que el BC de dos palas. La flexión de las palas a lo largo del helicoide permite evitar pérdidas de KIEV por su curvatura. Aunque la pala curva rechaza parte del flujo sin utilizarlo, también rastrilla parte del mismo en la zona de mayor velocidad lineal, compensando las pérdidas. Los helicoides se utilizan con menos frecuencia que otras turbinas eólicas, porque debido a la complejidad de su fabricación, son más caras que sus homólogos de igual calidad.

Barril-zagrebka

5 pos. - Rotor tipo BC rodeado por paletas de guía; su diagrama se muestra en la Fig. a la derecha. Rara vez se encuentra en el diseño industrial, porque La costosa adquisición de tierras no compensa el aumento de capacidad, y el consumo de materiales y la complejidad de la producción son grandes. Pero un constructor de viviendas que le teme al trabajo ya no es un maestro, sino un consumidor, y si no se necesitan más de 0.5-1.5 kW, entonces un tidbit para él:

• Un rotor de este tipo es absolutamente seguro, silencioso, no genera vibraciones y puede instalarse en cualquier lugar, incluso en un parque infantil.
• Doblar canales galvanizados y soldar un marco de tuberías es un trabajo sin sentido.
• La rotación es absolutamente uniforme, las piezas mecánicas se pueden sacar de las más baratas o de la basura.
• Sin miedo a los huracanes: el viento demasiado fuerte no puede empujar hacia el "barril"; un capullo de vórtice aerodinámico aparece a su alrededor (encontraremos este efecto más adelante).
• Y lo más importante, dado que la superficie de la "cuchara" es varias veces más grande que la del rotor en el interior, el KIEV puede estar sobre-unidad, y el momento de rotación ya a 3 m / s en el "barril" de tres metros de diámetro es tal que un generador de 1 kW con una carga máxima es se dice que es mejor no contraerse.

Video: aerogenerador Lenz

En los años 60 en la URSS, E.S.Biryukov patentó el carrusel APU con 46% de KIEV. Un poco más tarde, V. Blinov logró el 58% del diseño basado en el mismo principio de KIEV, pero no hay datos sobre sus pruebas. Y el personal de la revista Inventor and Rationalizer llevó a cabo pruebas a gran escala de las Fuerzas Armadas de Biryukov. Un rotor de dos pisos con un diámetro de 0,75 my una altura de 2 m en un viento fresco hizo girar un generador asíncrono de 1,2 kW a plena potencia y resistió 30 m / s sin romperse. Los dibujos de APU de Biryukov se muestran en la Fig.

1. rotor de techo galvanizado;
2. rodamiento de bolas de doble hilera autoalineable;
3. cables - cable de acero de 5 mm;
4. eje del eje: tubería de acero con un espesor de pared de 1,5-2,5 mm;
5. palancas de control de velocidad aerodinámicas;
6. cuchillas del regulador de velocidad: madera contrachapada de 3-4 mm o láminas de plástico;
7. varillas del regulador de velocidad;
8. la carga del controlador de velocidad, su peso determina la velocidad;
9. polea motriz: una rueda de bicicleta sin neumático con cámara;
10. cojinete de empuje - cojinete de empuje;
11. polea conducida - polea generadora estándar;
12. generador.

Biryukov recibió varios certificados de derechos de autor para su APU. Primero, observe la sección del rotor. Al acelerar, funciona como un avión, creando un gran momento de inicio. A medida que avanza el giro, se crea un cojín de vórtice en los bolsillos exteriores de las palas. Desde el punto de vista del viento, las palas se perfilan y el rotor se vuelve ortogonal de alta velocidad, con el perfil virtual cambiando según la fuerza del viento.

En segundo lugar, el canal perfilado entre las palas en el rango de velocidad de funcionamiento actúa como un cuerpo central. Si el viento aumenta, también se crea un cojín de vórtice en él, que se extiende más allá del rotor. El mismo capullo de vórtice aparece alrededor de la APU con las paletas de guía. La energía para su creación se toma del viento y ya no es suficiente para la avería del molino de viento.

En tercer lugar, el controlador de velocidad está diseñado principalmente para la turbina. Mantiene su rotación óptima desde el punto de vista de KIEV. Y la velocidad óptima del generador está garantizada por la elección de la relación de transmisión de los mecánicos.

Nota: después de las publicaciones en el RI de 1965, las Fuerzas Armadas de Ucrania, Biryukova se hundió en el olvido. El autor no recibió respuesta de las autoridades. El destino de muchos inventos soviéticos. Dicen que algunos japoneses se hicieron multimillonarios, leían regularmente revistas técnicas populares soviéticas y patentaban todo lo que mereciera atención.

Cuchillas

Como se indicó anteriormente, una turbina eólica de rotor de palas horizontal es la mejor de los clásicos. Pero, en primer lugar, necesita un viento estable, al menos de fuerza media. En segundo lugar, la construcción para el aficionado al bricolaje está plagada de muchos escollos, por lo que a menudo el fruto de un arduo trabajo, en el mejor de los casos, ilumina el inodoro, el pasillo o el porche, o incluso resulta que solo puede relajarse.

Según los diagramas de la Fig. miremos más de cerca; posiciones:

• HIGO. Y:

1. álabes del rotor;
2. generador;
3. cama del generador;
4. veleta protectora (pala para huracanes);
5. colector de corriente;
6. chasis;
7. nudo giratorio;
8. veleta de trabajo;
9. mástil;
10. abrazadera para cables.

• HIGO. B, vista superior:

1. veleta protectora;
2. veleta de trabajo;
3. regulador de tensión de resorte de la paleta protectora.

• HIGO. G, colector de corriente:

1. un colector con barras colectoras de anillo de cobre continuo;
2. cepillos de cobre y grafito con resorte.

Nota: la protección contra huracanes para una pala horizontal con un diámetro de más de 1 m es absolutamente necesaria, porque no es capaz de crear un capullo de vórtice a su alrededor. Con dimensiones más pequeñas, se puede lograr una resistencia del rotor de hasta 30 m / s con palas de propileno.

Entonces, ¿dónde están los obstáculos?

Cuchillas

Esperar alcanzar una potencia en el eje del generador de más de 150-200 W en palas de cualquier tramo, cortadas de una tubería de plástico de paredes gruesas, como a menudo se aconseja, son las esperanzas de un aficionado desesperado. Una hoja de tubería (a menos que sea tan gruesa que simplemente se use como pieza en bruto) tendrá un perfil segmentado, es decir, su parte superior, o ambas, serán arcos circulares.

Los perfiles de segmento son adecuados para un medio incompresible, como hidroalas o palas de hélice. Para los gases, se necesita una pala de perfil y paso variables, por ejemplo, ver fig .; luz - 2 m Será un producto complejo y lento que requiere un cálculo minucioso completamente armado con teoría, soplado en una tubería y pruebas a gran escala.

Generador

Cuando el rotor se monta directamente en su eje, el rodamiento estándar pronto se romperá; no ocurre la misma carga en todas las palas de las turbinas eólicas. Necesita un eje intermedio con un cojinete de soporte especial y una transmisión mecánica desde él hasta el generador. Para turbinas eólicas grandes, se toma un cojinete de doble hilera autoalineable; en mejores modelos - tres niveles, Fig. D en la Fig. mayor. Esto permite que el eje del rotor no solo se doble ligeramente, sino que también se mueva ligeramente de lado a lado o hacia arriba y hacia abajo.

Nota: fueron necesarios unos 30 años para desarrollar un cojinete de empuje para la APU EuroWind.

Veleta de emergencia

El principio de su funcionamiento se muestra en la FIG. C. El viento, aumentando, presiona la pala, el resorte se estira, el rotor se deforma, sus revoluciones bajan y al final se vuelve paralelo al flujo. Todo parece estar bien, pero fue suave en el papel ...

En un día ventoso, intente sostener una tapa para hervir o una cacerola grande por el mango paralelo al viento. Solo con cuidado: una pieza de hierro inquieta puede golpear la cara de tal manera que frote la nariz, corte el labio o incluso le caiga el ojo.

El viento plano se produce solo en cálculos teóricos y, con suficiente precisión para la práctica, en túneles de viento. En realidad, los aerogeneradores de un huracán con una pala de huracán destrozan más que los completamente indefensos. Es mejor cambiar las cuchillas deformadas que hacerlo todo de nuevo. En las instalaciones industriales, es otra cuestión. Allí, el paso de las palas, una a la vez, se supervisa y ajusta mediante automatización bajo el control de una computadora de a bordo. Y están hechos de materiales compuestos resistentes, no de tuberías de agua.

Colector de corriente

Este es un sitio con servicio regular. Cualquier ingeniero energético sabe que un colector con escobillas debe limpiarse, lubricarse y regularse. Y el mástil es de una tubería de agua. No vas a entrar, una vez al mes o dos tendrás que tirar todo el molino al suelo y luego volver a levantarlo. ¿Cuánto tiempo durará de tal "prevención"?

Video: aerogenerador de palas + panel solar para suministro de energía de la cabaña de verano.

Mini y micro

Pero con una disminución en el tamaño de la paleta, las dificultades caen a lo largo del cuadrado del diámetro de la rueda. Ya es posible fabricar una APU de paleta horizontal por nuestra cuenta para una potencia de hasta 100 W. Uno de 6 palas sería óptimo. Con más palas, el diámetro del rotor para la misma potencia será menor, pero será difícil asegurarlas firmemente en el buje. Se pueden ignorar los rotores con menos de 6 palas: un rotor de 2 palas de 100 W necesita un rotor de 6,34 m de diámetro, y uno de 4 palas de la misma potencia necesita 4,5 m. Para un 6 palas, la dependencia entre la potencia y el diámetro se expresa de la siguiente manera :

• 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.

Lo mejor será contar con una potencia de 10-20 vatios. Primero, una hoja de plástico con una luz de más de 0,8 m no resistirá vientos superiores a 20 m / s sin medidas de protección adicionales. En segundo lugar, con una envergadura de pala de hasta los mismos 0,8 m, la velocidad lineal de sus extremos no superará la velocidad del viento en más de tres veces, y los requisitos para perfilar con torsión se reducen en órdenes de magnitud; aquí un "canal" con un perfil segmentado de una tubería, pos. B en la Fig. Y 10-20 W proporcionarán energía a la tableta, recargarán el teléfono inteligente o encenderán la luz de limpieza.

A continuación, seleccione el generador. Un motor chino es perfecto: un cubo de rueda para bicicletas eléctricas, pos. 1 en la fig. Su potencia como motor es de 200-300 W, pero en modo generador dará unos 100 W. Pero, ¿nos vendrá bien en términos de facturación?

El índice de velocidad z para 6 palas es 3. La fórmula para calcular la velocidad de rotación bajo carga es N \u003d v / l * z * 60, donde N es la velocidad de rotación, 1 / min, v es la velocidad del viento y l es la circunferencia del rotor. Con una luz de palas de 0,8 my un viento de 5 m / s, obtenemos 72 rpm; a 20 m / s - 288 rpm. La rueda de la bicicleta gira aproximadamente a la misma velocidad, por lo que retiraremos nuestros 10-20 vatios de un generador capaz de dar 100. Puede colocar el rotor directamente sobre su eje.

Pero aquí surge el siguiente problema: nosotros, después de haber gastado mucha mano de obra y dinero, al menos en un motor, conseguimos ... ¡un juguete! ¿Qué son 10-20, bueno, 50 vatios? Y no se puede hacer una turbina eólica de palas capaz de alimentar al menos un televisor en casa. ¿Es posible comprar un mini generador de viento ya hecho y costará menos? Tanto como sea posible, e incluso más barato, consulte la pos. 4 y 5. Además, también será móvil. Colóquelo en el tocón de un árbol y úselo.

La segunda opción es si un motor paso a paso se encuentra en algún lugar de una unidad antigua de 5 u 8 pulgadas, o de una unidad de papel o un carro de una impresora de inyección de tinta o matriz de puntos inutilizable. Puede funcionar como generador, y es más fácil colocarle un rotor carrusel de latas (pos. 6) que montar una estructura como la que se muestra en la pos. 3.

En general, la conclusión sobre las "cuchillas" no es ambigua: hechas en casa, más probablemente para ajustarlas al máximo, pero no para la producción real de energía a largo plazo.

Video: el generador de viento más simple para iluminar una cabaña de verano.

Veleros

Un aerogenerador de vela se conoce desde hace mucho tiempo, pero los paneles blandos de sus palas (ver Fig.) Comenzaron a fabricarse con la llegada de telas y películas sintéticas de alta resistencia y resistentes al desgaste. Los molinos de viento de varias palas con velas rígidas están ampliamente distribuidos en todo el mundo como propulsor de bombas de agua automáticas de baja potencia, pero sus datos técnicos son inferiores incluso a los de los carruseles.

Sin embargo, una vela blanda como el ala de un molino de viento no parece tan sencilla. No se trata de la resistencia al viento (los fabricantes no limitan la velocidad máxima permitida del viento): los veleros ya saben que es casi imposible que el viento rompa las velas de las bermudas. Más bien, la lona se rasgará, o el mástil se romperá, o todo el barco hará un "vuelco excesivo". Se trata de energía.

Desafortunadamente, no se pueden encontrar datos de prueba precisos. Según las opiniones de los usuarios, fue posible elaborar dependencias "sintéticas" para la instalación de un aerogenerador-4.380 / 220.50 producido en Taganrog con un diámetro de rueda de viento de 5 m, un peso de cabeza de viento de 160 kg y una velocidad de rotación de hasta 40 rpm; se muestran en la Fig.

Por supuesto, no puede haber garantías de una fiabilidad del 100%, pero aun así está claro que aquí no hay indicios de un modelo plano mecanicista. De ninguna manera una rueda de 5 metros con un viento plano de 3 m / s puede dar alrededor de 1 kW, a 7 m / s alcanzar una meseta en potencia y luego mantenerla hasta una fuerte tormenta. Los fabricantes, por cierto, declaran que se pueden obtener 4 kW nominales a 3 m / s, pero cuando se instalan por sus fuerzas de acuerdo con los resultados de los estudios de aerología local.

Tampoco existe una teoría cuantitativa; Las explicaciones de los desarrolladores son oscuras. Sin embargo, dado que la gente compra los aerogeneradores Taganrog y funcionan, queda suponer que la circulación cónica declarada y el efecto propulsor no son ficción. En cualquier caso, son posibles.

Entonces, resulta que, ANTES del rotor, de acuerdo con la ley de conservación del momento, también debería haber un vórtice cónico, pero en expansión y lento. Y tal embudo conducirá el viento al rotor, su superficie efectiva resultará ser más barrida y KIEV - sobre-unidad.

La luz sobre esta cuestión podría arrojarse mediante mediciones de campo del campo de presión frente al rotor, al menos con un aneroide doméstico. Si resulta ser más alto que de los lados a los lados, entonces, de hecho, las APU de navegación funcionan como moscas de escarabajo.

Generador casero

De lo anterior, está claro que es mejor para los constructores de viviendas tomar verticales o veleros. Pero ambos son muy lentos y la transferencia a un generador de alta velocidad es un trabajo innecesario, costos y pérdidas innecesarios. ¿Puede hacer usted mismo un generador eléctrico de baja velocidad eficiente?

Sí, se puede, con imanes de aleación de niobio, el llamado. super imanes. El proceso de fabricación de las piezas principales se muestra en la Fig. Bobinas: cada una de 55 vueltas de alambre de cobre de 1 mm en aislamiento de esmalte de alta resistencia resistente al calor, FEMM, PETV, etc. La altura de los devanados es de 9 mm.

Preste atención a los chaveteros en las mitades del rotor. Deben ubicarse de manera que los imanes (se pegan al circuito magnético con epoxi o acrílico) después del montaje se junten con polos opuestos. Los "panqueques" (circuitos magnéticos) deben estar hechos de un ferromaimán magnético blando; El acero estructural regular servirá. El grosor de las "tortitas" es de al menos 6 mm.

En general, es mejor comprar imanes con orificio axial y apretarlos con tornillos; los súper imanes atraen con una fuerza terrible. Por la misma razón, se coloca un espaciador cilíndrico de 12 mm de altura en el eje entre los "panqueques".

Los devanados que componen las secciones del estator están conectados según los diagramas que también se muestran en la Fig. Los extremos soldados no deben estirarse, sino que deben formar bucles, de lo contrario, el epoxi, que se inundará con el estator, endureciéndose, puede romper los cables.

El estator se vierte en el molde hasta un espesor de 10 mm. No es necesario centrar y equilibrar, el estator no gira. El espacio entre el rotor y el estator es de 1 mm en cada lado. El estator en la carcasa del generador debe fijarse de forma segura no solo contra el desplazamiento axial, sino también contra el giro; un fuerte campo magnético con una corriente en la carga lo arrastrará.

Video: generador de turbina eólica de bricolaje

Salida

¿Y qué tenemos al final? El interés por las "palas" se explica más por su espectacular apariencia que por el rendimiento real en un diseño casero y con poca potencia. Una APU de carrusel hecha en casa proporcionará energía de "reserva" para cargar la batería de un automóvil o suministrar energía a una casa pequeña.

Pero con la APU de vela, vale la pena experimentar con maestros con una racha creativa, especialmente en una versión mini, con una rueda de 1-2 m de diámetro. Si las suposiciones de los desarrolladores son correctas, entonces será posible eliminar de esto, por medio del motor-generador chino descrito anteriormente, todos sus 200-300 vatios.

Andrey dijo:

Gracias por su consulta gratuita ... Y los precios "de las empresas" no son realmente caros, y creo que los artesanos del interior podrán fabricar generadores similares al suyo. Y las baterías Li-po se pueden pedir en China, los inversores en Chelyabinsk son muy buenos (con sine) Y velas, palas o rotores: esta es otra razón para el vuelo de pensamiento de nuestros hábiles hombres rusos.

Ivan dijo:

pregunta:
Para aerogeneradores con eje vertical (posición 1) y la versión “Lenz”, es posible agregar un detalle adicional: un impulsor que está expuesto al viento y cierra el lado inútil (que va hacia el lado del viento). Es decir, el viento no ralentizará la pala, sino esta “pantalla”. Poniéndose en el viento con la "cola" ubicada detrás del molino de viento por debajo y por encima de las aspas (crestas). Leí el artículo y nació una idea.

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La electricidad es cada vez más cara. Para sentirse cómodo fuera de la ciudad en un clima caluroso de verano y un día helado de invierno, debe gastar mucho o comenzar a buscar fuentes de energía alternativas. Rusia es un país enorme con grandes áreas planas. Aunque los vientos lentos prevalecen en la mayoría de las regiones, el área escasamente poblada es impulsada por fuertes y violentas corrientes de aire. Por lo tanto, la presencia de un generador eólico en la granja del propietario de los bienes raíces suburbanos se justifica con mayor frecuencia. Se elige un modelo adecuado en función del área de aplicación y los propósitos reales de uso.

Turbina eólica n. ° 1 - diseño de tipo rotativo

Puede hacerlo usted mismo con un simple molino de viento rotativo. Por supuesto, es poco probable que pueda suministrar electricidad a una casa de campo grande, pero proporcionar electricidad a una casa de jardín modesta está dentro de sus posibilidades. Con él, puede suministrar luz a las dependencias por la noche, iluminar caminos del jardín y el territorio contiguo.

Puede leer más sobre otros tipos de fuentes de energía alternativas en este artículo:

Esto o casi parece un aerogenerador rotatorio hecho a mano. Como ves, no hay nada súper complicado en el diseño de este equipo.

Preparación de piezas y consumibles

Para montar un aerogenerador, cuya potencia no superará los 1,5 kW, necesitaremos:

• generador del coche 12 V;
• batería de ácido o helio de 12 V;
• convertidor 12V - 220V para 700 W - 1500 W;
• un recipiente grande de aluminio o acero inoxidable: un cubo o una sartén voluminosa;
• relé de carga de batería de automóvil y lámpara indicadora de carga;
• interruptor semihermético del tipo "botón" para 12 V;
• un voltímetro de cualquier dispositivo de medición innecesario, puede automóvil;
• pernos con arandelas y tuercas;
• cables con una sección transversal de 2,5 mm 2 y 4 mm 2;
• dos abrazaderas con las que se sujetará el generador al mástil.

Para hacer el trabajo, necesitaremos tijeras de metal o una amoladora, una cinta métrica, un marcador o un lápiz de construcción, un destornillador, llaves, un taladro, un taladro y pinzas.

La mayoría de los propietarios de viviendas privadas no reconocen el uso de calefacción geotérmica, pero tal sistema tiene perspectivas. Puede leer más sobre las ventajas y desventajas de este complejo en el siguiente artículo:

Progreso del diseño

Vamos a hacer un rotor y rediseñar la polea del alternador. Para empezar, necesitamos un recipiente metálico cilíndrico. Muy a menudo, una cacerola o un balde se adaptan para estos fines. Tome una cinta métrica y un marcador o lápiz de construcción y divida el recipiente en cuatro partes iguales. Si cortamos metal con tijeras, para insertarlas, primero debemos hacer agujeros. También puede usar una amoladora si el cubo no está hecho de chapa pintada o acero galvanizado. En estos casos, el metal se sobrecalentará inevitablemente. Cortamos las cuchillas sin cortarlas hasta el final.

Para no confundirnos con las dimensiones de las cuchillas que cortamos en el recipiente, es necesario tomar medidas cuidadosas y contar todo cuidadosamente.

En la parte inferior y en la polea, marque y taladre los agujeros para los tornillos. En esta etapa, es importante tomarse su tiempo y disponer los agujeros simétricamente para evitar el desequilibrio durante la rotación. Las cuchillas deben estar dobladas, pero no demasiado. Al realizar esta parte del trabajo, tenga en cuenta la dirección de rotación del generador. Por lo general, gira en el sentido de las agujas del reloj. Dependiendo del ángulo de flexión, aumenta el área de influencia de los flujos de viento y, por lo tanto, la velocidad de rotación.

Este es otro tipo de hoja. En este caso, cada parte existe por separado y no como parte del contenedor del que se cortó.

Dado que cada una de las palas del molino de viento existe por separado, debe atornillar cada una. La ventaja de este diseño es su mayor facilidad de mantenimiento.

El cucharón con las cuchillas terminadas debe asegurarse a la polea con pernos. Instalamos el generador en el mástil usando abrazaderas, luego conectamos los cables y ensamblamos la cadena. Es mejor volver a escribir el diagrama, los colores de los cables y las marcas de contacto por adelantado. Los cables también deben fijarse al mástil.

Para conectar la batería, utilizamos cables de 4 mm 2, cuya longitud no debe ser superior a 1 metro. Conectamos la carga (electrodomésticos e iluminación) mediante cables con una sección transversal de 2,5 mm 2. No olvide poner el convertidor (inversor). Se conecta a la red a los contactos 7.8 con un cable de 4 mm 2.

La estructura del aerogenerador consta de una resistencia (1), un devanado de arranque del generador (2), un rotor del generador (3), un regulador de voltaje (4), un relé de corriente inversa (5), un amperímetro (6), una batería (7), un fusible (8) , interruptor (9)

Las ventajas y desventajas de tal modelo.

Si todo se hace correctamente, este aerogenerador funcionará sin problemas. Con una batería de 75A y un convertidor de 1000 W, puede alimentar alumbrado público, dispositivos de videovigilancia, etc.

El esquema de la instalación demuestra claramente cómo se convierte exactamente la energía eólica en electricidad y cómo se utiliza para el propósito previsto.

Las ventajas de este modelo son obvias: es un producto muy económico, se presta bien a la reparación, no requiere condiciones especiales para su funcionamiento, funciona de manera confiable y no viola su confort acústico. Las desventajas incluyen una baja productividad y una dependencia significativa de fuertes ráfagas de viento: las palas pueden ser arrancadas por las corrientes de aire.

Turbina eólica n. ° 2 - diseño axial con imanes

Los molinos de viento axiales con estatores sin hierro sobre imanes de neodimio no se han fabricado en Rusia hasta hace poco debido a la inaccesibilidad de estos últimos. Pero ahora están en nuestro país, y son más baratos que inicialmente. Por eso, nuestros artesanos comenzaron a fabricar aerogeneradores de este tipo.

Con el tiempo, cuando las capacidades de la turbina eólica rotativa ya no satisfagan todas las necesidades de la economía, es posible hacer un modelo axial sobre imanes de neodimio.

¿Qué hay que preparar?

El generador axial se basa en un buje de un automóvil con discos de freno. Si esta parte estaba en funcionamiento, se debe desmontar, revisar y lubricar los cojinetes y limpiar el óxido. Se pintará el generador terminado.

Para limpiar adecuadamente el cubo del óxido, use un cepillo de metal que se puede colocar en un taladro eléctrico. El centro se verá genial de nuevo

Distribuir y asegurar imanes

Vamos a pegar imanes en los discos del rotor. En este caso se utilizan 20 imanes de 25x8 mm. Si decide hacer un número diferente de polos, utilice la regla: en un generador monofásico debe haber tantos polos como imanes, y en un generador trifásico es necesario observar la relación de 4/3 o 2/3 polos a las bobinas. Coloque los imanes alternando los polos. Para asegurarse de que su ubicación sea correcta, utilice una plantilla con sectores impresos en papel o en el propio disco.

Si existe tal oportunidad, es mejor usar imanes rectangulares, en lugar de redondos, porque en los redondos el campo magnético se concentra en el centro y en los rectangulares, a lo largo de su longitud. Los imanes opuestos deben tener diferentes polos. Para no confundir nada, aplique un marcador en su superficie "+" o "-". Para determinar el polo, tome un imán y lleve los demás hacia él. Ponga un plus en superficies atractivas y un menos en superficies repulsivas. En los discos, los polos deben alternarse.

Los imanes están colocados correctamente. Antes de fijarlos con resina epoxi, es necesario hacer los lados de plastilina para que se solidifique la masa adhesiva, y no el vidrio en la mesa o piso.

Para fijar los imanes, debe usar pegamento fuerte, después de lo cual la fuerza del pegado se refuerza adicionalmente con resina epoxi. Está inundado de imanes. Para evitar que la resina se esparza, puede hacer bordillos de plastilina o simplemente envolver el disco con cinta.

Generadores trifásicos y monofásicos

Un estator monofásico es peor que un estator trifásico, porque emite vibraciones bajo carga. Esto se debe a la diferencia en la amplitud de la corriente, que se produce debido al retorno no constante de la misma a la vez. El modelo trifásico no adolece de esta desventaja. La potencia en él es siempre constante, porque las fases se compensan entre sí: si la corriente cae en una, y en la otra aumenta.

En la disputa entre opciones monofásicas y trifásicas, esta última sale ganadora, porque la vibración adicional no alarga la vida del equipo e irrita la audición

Como resultado, la salida del modelo trifásico es 50% mayor que la del modelo monofásico. Otra ventaja de evitar vibraciones innecesarias es el confort acústico cuando se opera bajo carga: el generador no zumba durante el funcionamiento. Además, la vibración siempre destruye una turbina eólica antes de su fecha de vencimiento.

Proceso de bobinado de bobinas

Cualquier especialista le dirá que debe realizar un cálculo cuidadoso antes de enrollar las bobinas. Y cualquier practicante hará todo de forma intuitiva. Nuestro generador no será demasiado rápido. Necesitamos comenzar a cargar la batería de 12 voltios a 100-150 rpm. Con tales datos iniciales, el número total de vueltas en todas las bobinas debe ser de 1000-1200 piezas. Queda por dividir esta cifra por el número de bobinas y averiguar cuántas vueltas habrá en cada una.

Para hacer que el generador de viento sea más potente a bajas velocidades, debe aumentar el número de polos. En este caso, la frecuencia de la oscilación actual aumentará en las bobinas. Es mejor usar alambre grueso para enrollar las bobinas. Esto reducirá la resistencia, lo que significa que la corriente aumentará. Cabe señalar que a alto voltaje, la corriente puede ser "devorada" por la resistencia del devanado. Una simple máquina casera le ayudará a enrollar bobinas de alta calidad de forma rápida y precisa.

El estator está marcado, las bobinas están en su lugar. Para arreglarlos, se utiliza resina epoxi, cuyo drenaje es nuevamente resistido por lados de plastilina.

Debido al número y grosor de los imanes ubicados en los discos, los generadores pueden variar significativamente en sus parámetros de funcionamiento. Para saber cuánta potencia esperar como resultado, puede enrollar una bobina y hacerla girar en el generador. Para determinar la potencia futura, el voltaje debe medirse a ciertas velocidades sin carga.

Por ejemplo, a 200 rpm se obtienen 30 voltios con una resistencia de 3 ohmios. Restamos el voltaje de la batería de 12 voltios de 30 voltios y dividimos los 18 voltios resultantes por 3 ohmios. El resultado es 6 amperios. Este es el volumen que irá a la batería. Aunque en la práctica, por supuesto, sale menos debido a pérdidas en el puente de diodos y en los cables.

La mayoría de las veces, las bobinas se hacen redondas, pero es mejor estirarlas un poco. En este caso, se obtiene más cobre en el sector, y las espiras de las bobinas son más rectas. El diámetro del orificio interior de la bobina debe corresponder al tamaño del imán o ser un poco más grande.

Se realizan pruebas preliminares del equipo resultante, que confirman su excelente desempeño. Con el tiempo, este modelo se puede mejorar.

Al hacer un estator, tenga en cuenta que su grosor debe corresponder al grosor de los imanes. Si aumenta el número de vueltas en las bobinas y el estator se hace más grueso, el espacio del disco aumentará y el flujo magnético disminuirá. Como resultado, se puede generar el mismo voltaje, pero una corriente más baja debido a la mayor resistencia de las bobinas.

La madera contrachapada se usa como forma para el estator, pero puede marcar sectores para bobinas en papel y hacer bordillos con plastilina. La resistencia del producto se incrementará colocando un paño de vidrio en la parte inferior del molde y en la parte superior de los carretes. Resina epoxica no debe pegarse al molde. Para ello, se lubrica con cera o vaselina. Para los mismos fines, puede utilizar cinta o cinta adhesiva. Las bobinas se fijan juntas de manera inamovible, se sacan los extremos de las fases. Luego, los seis cables están conectados con un triángulo o una estrella.

El conjunto del generador se prueba mediante rotación manual. El voltaje resultante es de 40 voltios, mientras que la corriente es de aproximadamente 10 amperios.

Paso final: mástil y hélice

La altura real del mástil terminado era de 6 metros, pero sería mejor hacerlo de 10 a 12 metros. La base para ello necesita hormigonado. El anclaje debe realizarse de manera que la tubería se pueda subir y bajar con un cabrestante manual. Se adjunta un tornillo a la parte superior de la tubería.

La tubería de PVC es un material lo suficientemente confiable y liviano, con el cual puede hacer un tornillo de molino de viento con una curva predeterminada

Para hacer un tornillo, necesita un tubo de PVC con un diámetro de 160 mm. Se debe cortar un tornillo de seis hojas de dos metros. Tiene sentido experimentar con la forma de la hoja para obtener más torque a bajas revoluciones. La hélice debe retirarse de los vientos fuertes. Esta función se realiza mediante una cola plegable. La energía generada se almacena en baterías.

El mástil debe elevarse y bajarse con un cabrestante manual. Se puede dar estabilidad estructural adicional usando cables de tensión.

Le informamos sobre dos opciones para generadores eólicos, que son los más utilizados por los residentes de verano y los propietarios de bienes raíces suburbanos. Cada uno de ellos es eficaz a su manera. Especialmente el resultado del uso de dicho equipo se manifiesta en áreas con vientos fuertes. En cualquier caso, tal asistente en el hogar nunca hará daño.

La potencia de un aerogenerador de fabricación propia será suficiente para cargar baterías de diversos equipos, proporcionar iluminación y, en general, el funcionamiento de los electrodomésticos. Al instalar una turbina eólica, se ahorra el costo de la electricidad. Si lo desea, la unidad en cuestión se puede ensamblar a mano. Solo debe decidir los parámetros principales del generador eólico y hacer todo de acuerdo con las instrucciones.

El diseño de la turbina eólica incluye varias palas que giran bajo la influencia de las corrientes de viento. Como resultado de este efecto, se genera energía rotacional. La energía generada es alimentada por el rotor al multiplicador, que a su vez transfiere la energía al generador eléctrico.

También hay diseños de aerogeneradores sin multiplicadores. La ausencia de un multiplicador puede aumentar significativamente la productividad de la instalación.

Los aerogeneradores se pueden instalar tanto individualmente como en grupos unidos en un parque eólico. Además, las turbinas eólicas se pueden combinar con generadores diesel, lo que ahorrará combustible y garantizará el funcionamiento más eficiente del sistema de suministro eléctrico en el hogar.

¿Qué necesita saber antes de montar una turbina eólica?

Antes de comenzar a ensamblar un generador eólico, debe decidir una serie de puntos clave.

Primer paso. Elija un tipo adecuado de diseño de turbina eólica. La instalación puede ser vertical u horizontal. En el caso del autoensamblaje, es mejor dar una opción a favor de los modelos verticales, porque son más fáciles de fabricar y equilibrar.

Segundo paso. Determine la potencia adecuada. En este momento, todo es individual: enfóquese en sus propias necesidades. Para obtener más potencia, es necesario aumentar el diámetro y la masa del impulsor.

Un aumento de estas características conducirá a ciertas dificultades en la etapa de fijación y balanceo de la rueda del aerogenerador. Considere este momento y evalúe objetivamente sus capacidades. Si es un principiante, considere instalar varias turbinas eólicas de rango medio en lugar de una unidad muy eficiente.

Paso tres. Piense si puede hacer todos los elementos del aerogenerador usted mismo. Cada detalle debe calcularse con precisión y realizarse en total conformidad con las contrapartes de fábrica. En ausencia de las habilidades necesarias, es mejor comprar elementos confeccionados.

Cuarto paso. Elija baterías adecuadas. Es mejor rechazar las baterías de automóvil, porque son efímeros, explosivos y exigentes de cuidar y mantener.

Se prefieren las baterías selladas. Cuestan un par de veces más, pero sirven varias veces más y, en general, tienen mayor rendimiento.

Preste especial atención a la selección de un número adecuado de hojas. Los más populares son los aerogeneradores de 2 y 3 palas. Sin embargo, tales instalaciones tienen varias desventajas.

Cuando está funcionando un generador de 2 o 3 palas, se producen poderosas fuerzas centrífugas y giroscópicas. Bajo la influencia de estas fuerzas, la carga sobre los elementos principales del aerogenerador aumenta significativamente. Al mismo tiempo, en algunos momentos las fuerzas actúan en oposición entre sí.

Para nivelar las cargas entrantes y mantener intacta la estructura de la turbina eólica, debe realizar cálculo aerodinámico competente de las palas y hacerlos exactamente de acuerdo con los datos calculados. Incluso los errores mínimos reducen la eficiencia de la instalación varias veces y aumentan la probabilidad de una avería temprana del generador eólico.

Los aerogeneradores de alta velocidad generan mucho ruido, especialmente cuando se trata de unidades de fabricación propia, cuanto más grandes sean las palas, más fuerte será el ruido. Este momento impone una serie de restricciones. Por ejemplo, no funcionará instalar una estructura tan ruidosa en el techo de una casa, a menos que, por supuesto, al propietario no le guste la sensación de la vida en un aeródromo.

Tenga en cuenta que con un aumento en el número de palas, aumentará el nivel de vibración generado durante el funcionamiento del aerogenerador. Los juegos de dos palas son más difíciles de equilibrar, especialmente para el usuario sin experiencia. En consecuencia, habrá mucho ruido y vibración de las turbinas eólicas de dos palas.

Dé una opción a favor de un generador eólico con 5-6 palas. La práctica muestra que tales modelos son los más óptimos para la producción independiente y el uso en el hogar.

Se recomienda hacer el tornillo con un diámetro de aproximadamente 2 m. Casi cualquiera puede manejar el trabajo de ensamblarlo y equilibrarlo. Con más experiencia, puede intentar montar e instalar una rueda con 12 palas. El montaje de dicha unidad requerirá más esfuerzo. Los costos de material y tiempo también aumentarán. Sin embargo, 12 palas permitirán, incluso con un viento débil de 6-8 m / s, recibir potencia al nivel de 450-500 W.

Tenga en cuenta que con 12 palas, la rueda se moverá bastante lentamente y esto puede ocasionar varios problemas. Por ejemplo, hay que montar una caja de cambios especial, que es más complicada y cara de fabricar.

Por lo tanto, la mejor opción para un artesano hogareño novato es un generador eólico con una rueda con un diámetro de 200 cm, equipado con palas de longitud media en la cantidad de 6 piezas.

Accesorios y herramientas de montaje

El montaje de una turbina eólica requerirá muchos componentes y accesorios diferentes. Reúna y compre todo lo que necesita con anticipación para que no tenga que distraerse con él en el futuro.

Dependiendo de las condiciones de una situación particular, la lista de herramientas necesarias puede variar ligeramente. En este momento, se orientará de forma independiente en el curso del trabajo.

Una guía paso a paso para ensamblar una turbina eólica

El montaje e instalación de un aerogenerador casero se realiza en varias etapas.

Primer paso. Prepare un tres puntos base de hormigón... Determine la profundidad y la resistencia general de la base de acuerdo con el tipo de suelo y las condiciones climáticas en el sitio de construcción. Deje que el hormigón se endurezca durante 1 a 2 semanas y coloque el mástil. Para ello, entierre el mástil de soporte a unos 50-60 cm en el suelo y fíjelo con tensores.

Segunda fase. Prepare el rotor y la polea. La polea es una rueda de fricción. Una ranura o llanta se encuentra alrededor de la circunferencia de dicha rueda. Al elegir un diámetro de rotor, debe centrarse en la velocidad media anual del viento. Entonces, con una velocidad promedio de 6-8 m / s, un rotor de 5 m de diámetro será más eficiente que un rotor de 4 m.

Etapa tres. Haz las palas de la futura turbina eólica. Para hacer esto, tome un barril y divídalo en varias partes iguales de acuerdo con el número seleccionado de cuchillas. Marque las hojas con un marcador y luego corte los elementos. Una amoladora es perfecta para cortar, también puedes usar tijeras de metal.

Cuarta etapa. Fije la parte inferior del tambor a la polea del generador. Utilice pernos para la fijación. Después de eso, debes doblar las cuchillas del cañón. No exagere, de lo contrario, la instalación terminada será inestable. Configure la velocidad de rotación adecuada del aerogenerador cambiando la curvatura de las palas.

Quinta etapa. Conecte los cables al generador y recójalos en una cadena en una dosis. Asegure el generador al mástil. Conecte los cables al generador y al mástil. Ensamble el generador en una cadena. También conecte la batería al circuito. Tenga en cuenta que la longitud máxima de cable permitida para esta instalación es de 100 cm Conecte la carga con cables.

Se necesita un promedio de 3-6 horas para montar un generador, dependiendo de las habilidades disponibles y, en general, la eficiencia y el maestro.

La turbina eólica requiere un cuidado y mantenimiento regulares.

1. 2-3 semanas después de instalar un nuevo generador, debe desmonte el dispositivo y asegúrese de que los sujetadores existentes estén seguros.... Por su propia seguridad, compruebe los soportes solo con vientos suaves.
2. Lubricar los cojinetes al menos una vez cada 6 meses. Cuando aparezcan los primeros signos de desequilibrio en la rueda, retírelo inmediatamente y elimine las fallas existentes. El signo más común de desequilibrio es un temblor anormal de la hoja.
3. Revise los cepillos del pantógrafo al menos cada 6 meses.... Cada 2-6 años pintar elementos metálicos instalación. La pintura regular protegerá el metal de los daños por corrosión.
4. Monitorear el estado del generador... Compruebe periódicamente que el generador no se sobrecaliente durante el funcionamiento. Si la superficie de instalación se calienta tanto que le resulte muy difícil sostener la mano sobre ella, lleve el generador a un taller.
5. Monitorear el estado del recolector... Cualquier contaminación debe eliminarse de los contactos lo antes posible. reducen significativamente la eficiencia de la instalación. Preste atención al estado mecánico de los contactos. Sobrecalentamiento de la unidad, bobinados quemados y otros defectos similares: todo esto debe eliminarse de inmediato.

Por tanto, no hay nada difícil en montar una turbina eólica. Basta con preparar todos los elementos necesarios, montar la instalación según las instrucciones y conectar la unidad terminada a la red. Un generador de viento debidamente ensamblado para su hogar será una fuente confiable de electricidad gratuita. Sigue el tutorial y estarás bien.

¡Trabajo feliz!

Video: turbinas eólicas de bricolaje para el hogar.

La energía inagotable que llevan las masas de aire siempre ha llamado la atención de la gente. Nuestros bisabuelos aprendieron cómo aprovechar el viento en las velas y las ruedas de los molinos de viento, después de lo cual se precipitó sin rumbo fijo por las vastas extensiones de la Tierra durante dos siglos.

Hoy se le encontró un trabajo útil. Un aerogenerador para una casa particular de la categoría de innovaciones técnicas se está convirtiendo en un factor real en nuestra vida.

Echemos un vistazo más de cerca a las plantas de energía eólica, evaluemos las condiciones para su uso rentable y consideremos variedades existentes... En nuestro artículo, los artesanos caseros recibirán información para reflexionar sobre el tema del autoensamblaje de un molino de viento y los dispositivos necesarios para su funcionamiento efectivo.

¿Qué es una turbina eólica?

El principio de funcionamiento de una planta de energía eólica doméstica es simple: el flujo de aire hace girar las palas del rotor montadas en el eje del generador y crea una corriente alterna en sus devanados. La electricidad resultante se almacena en baterías y es consumida por los electrodomésticos según sea necesario. Por supuesto, este es un diagrama simplificado de cómo funciona una turbina eólica doméstica. En términos prácticos, se complementa con dispositivos que convierten la electricidad.

Directamente detrás del generador en la cadena energética está el controlador. Convierte la corriente alterna trifásica en corriente continua y la dirige para cargar las baterías. La mayoría de los electrodomésticos no pueden funcionar con una "constante", por lo que se coloca otro dispositivo detrás de las baterías: un inversor. Realiza la operación contraria: convierte la corriente continua en corriente alterna doméstica con voltaje de 220 voltios. Está claro que estas transformaciones no pasan sin dejar rastro y toman una parte bastante decente de la energía inicial (15-20%).

Si la turbina eólica está emparejada con una batería solar u otro generador de electricidad (gasolina, diesel), entonces el circuito se complementa con un interruptor automático (ATS). Cuando se desconecta la fuente de alimentación principal, activa la de respaldo.

Para obtener la máxima potencia, el generador de viento debe colocarse a lo largo de la corriente de viento. En sistemas simples, se implementa el principio de veleta. Para ello, se fija una pala vertical en el extremo opuesto del generador, que lo gira hacia el viento.

En instalaciones más potentes, hay un motor eléctrico giratorio controlado por un sensor de dirección.

Los principales tipos de aerogeneradores y sus características.

Hay dos tipos de aerogeneradores:

1. Con rotor horizontal.
2. Con rotor vertical.

El primer tipo es el más común. Se caracteriza por una alta eficiencia (40-50%), pero tiene un mayor nivel de ruido y vibración. Además, su instalación requiere un gran espacio libre (100 metros) o un mástil alto (a partir de 6 metros).

Los generadores con rotor vertical son menos eficientes energéticamente (la eficiencia es casi 3 veces menor que la de los horizontales).

Sus ventajas incluyen una instalación sencilla y fiabilidad estructural. El bajo nivel de ruido permite la instalación de generadores verticales en tejados e incluso a nivel del suelo. Estas instalaciones no temen al hielo ni a los huracanes. Se lanzan con un viento débil (de 1.0 a 2.0 m / s), mientras que una turbina eólica horizontal necesita un flujo de aire de fuerza media (3.5 m / sy más). En forma de impulsor (rotor), los aerogeneradores verticales son muy diversos.

Ruedas giratorias de aerogeneradores verticales

Debido a la baja velocidad del rotor (hasta 200 rpm), el recurso mecánico de tales instalaciones supera significativamente el rendimiento de los aerogeneradores horizontales.

¿Cómo calcular y seleccionar un aerogenerador?

El viento no es gas natural que se bombea a través de tuberías, ni es electricidad que se suministra continuamente a través de cables a nuestro hogar. Es caprichoso y voluble. Hoy un huracán arranca techos y rompe árboles, y mañana da paso a la calma total. Por lo tanto, antes de comprar o fabricar su propia turbina eólica, debe evaluar el potencial de la energía del aire en su área. Para hacer esto, determine la fuerza del viento anual promedio. Este valor se puede encontrar en Internet a pedido.

Habiendo recibido tal tabla, encontramos el área de nuestra residencia y observamos la intensidad de su color, comparándola con la escala de calificación. Si la velocidad media anual del viento resulta ser inferior a 4,0 metros por segundo, entonces no tiene sentido instalar la turbina eólica. No proporcionará la cantidad de energía requerida.

Si la fuerza del viento es suficiente para instalar un parque eólico, puede continuar con el siguiente paso: seleccionar la potencia del generador.

Si hablamos de suministro energético autónomo en el hogar, se tiene en cuenta el consumo eléctrico medio de 1 familia. Va desde 100 a 300 kWh por mes. En regiones con un potencial eólico anual bajo (5-8 m / s), una turbina eólica de 2-3 kW puede generar tal cantidad de electricidad. Hay que tener en cuenta que en invierno la velocidad media del viento es mayor, por lo que la generación de energía durante este periodo será mayor que en verano.

Elegir un aerogenerador. Precios estimados

Los precios de las turbinas eólicas domésticas verticales con una capacidad de 1.5-2.0 kW están en el rango de 90 a 110 mil rublos. El paquete a este precio incluye solo un generador con palas, sin mástil y equipo adicional (controlador, inversor, cable, baterías). Una planta de energía completa junto con la instalación costará entre un 40 y un 60% más.

El costo de las turbinas eólicas más potentes (3-5 kW) varía de 350 a 450 mil rublos (con equipo adicional y trabajo de instalación).

Molino de viento de bricolaje. ¿Diversión o ahorros reales?

Digamos de inmediato que no es fácil hacer un generador de viento con sus propias manos llenas y eficientes. El cálculo competente de la rueda de viento, el mecanismo de transmisión, la selección de un generador adecuado para la potencia y la velocidad es un tema aparte. Daremos solo breves recomendaciones sobre las principales etapas de este proceso.

Generador

Generadores automotrices y motores eléctricos de lavadoras con accionamiento directo no son adecuados para este propósito. Son capaces de generar energía a partir de la rueda de viento, pero será insignificante. Para un funcionamiento eficiente, los autogeneradores necesitan velocidades muy altas que una turbina eólica no puede desarrollar.

Los motores de las lavadoras tienen un problema diferente. Allí hay imanes de ferrita y para un generador eólico se necesitan otros más productivos: el niodimio. El proceso de su autoensamblaje y bobinado de los devanados portadores de corriente requiere paciencia y alta precisión.

La potencia de un dispositivo autoensamblado, por regla general, no supera los 100-200 vatios.

Recientemente, las ruedas de motor para bicicletas y scooters se han vuelto populares entre los constructores de viviendas. Desde el punto de vista de la energía eólica, estos son potentes generadores de neodimio que son ideales para trabajar con ruedas de viento verticales y cargar baterías. Se puede extraer hasta 1 kW de energía eólica de dicho generador.

Motor-wheel: un generador listo para usar para un parque eólico casero

Tornillo

Las más fáciles de hacer son las hélices de vela y de rotor. El primero consta de tubos curvos ligeros unidos a una placa central. Las cuchillas hechas de tela duradera se colocan sobre cada tubo. La gran resistencia al viento de la hélice requiere una unión con bisagras de las palas para que durante un huracán se plieguen y no se deformen.

El diseño del rotor de la rueda de viento se utiliza para generadores verticales. Es fácil de fabricar y de funcionamiento fiable.

Los aerogeneradores de fabricación propia con un eje de rotación horizontal son accionados por un tornillo de hélice. Los artesanos caseros lo ensamblan a partir de tubos de PVC con un diámetro de 160-250 mm. Las palas están montadas sobre una placa de acero redonda con un orificio para el eje del generador.