Massa udara memiliki persediaan energi yang tidak ada habisnya, yang digunakan manusia di zaman kuno. Pada dasarnya, tenaga angin menyediakan pergerakan kapal di bawah layar dan pengoperasian kincir angin. Setelah penemuan mesin uap, jenis energi ini telah kehilangan relevansinya.

Hanya dalam kondisi modern energi angin kembali diminati sebagai tenaga penggerak yang diterapkan pada generator listrik. Mereka belum tersebar luas dalam skala industri, tetapi menjadi lebih populer di sektor swasta. Terkadang tidak mungkin untuk menyambung ke saluran listrik. Dalam situasi seperti itu, banyak pemilik merancang dan membuat generator angin untuk rumah pribadi dengan tangan mereka sendiri dari bahan bekas. Di masa depan, mereka digunakan sebagai sumber listrik utama atau tambahan.

Teori turbin angin yang ideal

Teori ini dikembangkan pada waktu yang berbeda oleh para ilmuwan dan spesialis di bidang mekanika. Ini pertama kali dikembangkan oleh V.P. Vetchinkin pada tahun 1914, dan teori baling-baling ideal digunakan sebagai dasar. Dalam studi ini, tingkat pemanfaatan energi angin dari turbin angin yang ideal pertama kali diturunkan.

Pekerjaan di bidang ini dilanjutkan oleh N.E. Zhukovsky, yang menyimpulkan nilai maksimum koefisien ini sebesar 0,593. Dalam karya selanjutnya dari profesor lain, Sabinin G.Kh. nilai koefisien yang disesuaikan adalah 0,687.

Menurut teori yang berkembang, roda angin yang ideal harus memiliki parameter sebagai berikut:

• Sumbu putaran roda harus sejajar dengan kecepatan aliran angin.
• Jumlah bilahnya sangat besar, dengan lebar yang sangat kecil.
• Nilai nol dari gaya hambat profil sayap dengan adanya sirkulasi konstan di sepanjang bilah.
• Seluruh permukaan sapuan turbin angin memiliki kecepatan udara hilang yang konstan di roda.
• Kecenderungan kecepatan sudut hingga tak terbatas.

Memilih turbin angin

Saat memilih model generator angin untuk rumah pribadi, orang harus mempertimbangkan daya yang diperlukan untuk memastikan pengoperasian perangkat dan peralatan, dengan mempertimbangkan jadwal dan frekuensi penyalaan. Ini ditentukan oleh penghitungan bulanan listrik yang dikonsumsi. Selain itu, nilai daya dapat ditentukan sesuai dengan karakteristik teknis konsumen.

Perlu diingat bahwa daya semua peralatan listrik tidak dilakukan langsung dari generator angin, tetapi dari inverter dan satu set baterai. Dengan demikian, generator dengan kapasitas 1 kW dapat memastikan baterai berfungsi normal yang memasok inverter empat kilowatt. Akibatnya, peralatan rumah tangga dengan kapasitas yang sama terisi penuh dengan listrik. Sangat penting pilihan tepat baterai. Perhatian khusus harus diberikan pada parameter seperti arus pengisian.

Saat memilih desain turbin angin, faktor-faktor berikut diperhitungkan:

• Arah putaran roda angin vertikal atau horizontal.
• Bilah kipas bisa berbentuk layar, dengan permukaan lurus atau melengkung. Dalam beberapa kasus, opsi gabungan digunakan.
• Bahan untuk bilah dan teknologi untuk pembuatannya.
• Penempatan bilah kipas dengan kemiringan yang berbeda relatif terhadap aliran udara yang lewat.
• Jumlah bilah yang disertakan dalam kipas.
• Daya yang dibutuhkan ditransfer dari turbin angin ke generator.

Selain itu, perlu memperhitungkan kecepatan angin tahunan rata-rata untuk area tertentu, seperti yang ditentukan oleh layanan meteorologi. Tidak perlu mengklarifikasi arah angin, karena desain modern generator angin secara mandiri berputar ke arah lain.

Untuk sebagian besar wilayah Federasi Rusia, opsi paling optimal adalah orientasi horizontal sumbu rotasi, permukaan bilah melengkung cekung, di mana aliran udara mengalir pada sudut tajam. Besarnya tenaga yang diambil dari angin dipengaruhi oleh luas bilahnya. Untuk rumah biasa, luas 1,25 m 2 sudah cukup.

Jumlah putaran turbin angin tergantung pada jumlah bilahnya. Turbin angin dengan satu bilah berputar paling cepat. Desain ini menggunakan penyeimbang untuk mengimbangi. Perlu juga diingat bahwa pada kecepatan angin rendah, di bawah 3 m / s, turbin angin tidak dapat mengambil energi. Agar unit dapat merasakan angin yang lemah, luas bilahnya harus ditingkatkan setidaknya menjadi 2 m 2.

Perhitungan generator angin

Sebelum memilih generator angin, perlu untuk menentukan kecepatan dan arah angin yang paling khas di tempat instalasi yang diusulkan. Harus diingat bahwa putaran sudu dimulai dengan kecepatan angin minimal 2 m / s. Efisiensi maksimum dicapai ketika indikator ini mencapai nilai dari 9 hingga 12 m / s. Artinya, untuk menyediakan listrik bagi yang kecil rumah liburan, Anda membutuhkan generator dengan daya minimum 1 kW / jam dan kecepatan angin minimal 8 m / s.

Kecepatan angin dan diameter baling-baling berdampak langsung pada daya yang dihasilkan oleh turbin angin. Hitung dengan akurat karakteristik kinerja model tertentu dimungkinkan dengan menggunakan rumus berikut:

1. Perhitungan sesuai dengan luas putaran dilakukan sebagai berikut: P \u003d 0.6 x S x V 3, dimana S adalah luas tegak lurus arah angin (m 2), V adalah kecepatan angin (m / s), P adalah daya genset ( kW).
2. Untuk perhitungan suatu instalasi listrik dengan diameter ulir digunakan rumus: P \u003d D 2 x V 3/7000 dimana D adalah diameter ulir (m), V adalah kecepatan angin (m / s), P adalah daya genset (kW).
3. Perhitungan yang lebih kompleks memperhitungkan kepadatan aliran udara. Untuk keperluan tersebut, ada rumus: P \u003d ξ x π x R 2 x 0,5 x V 3 x ρ x η ed x η gen, di mana ξ adalah koefisien penggunaan energi angin (nilai tak terukur), π \u003d 3,14, R - jari-jari rotor (m), V - kecepatan aliran udara (m / s), ρ - kepadatan udara (kg / m 3), η efisiensi reduksi merah (%), η efisiensi generator - generator (%).

Dengan demikian, listrik yang dihasilkan oleh turbin angin meningkat secara kuantitatif dalam rasio kubik seiring dengan meningkatnya kecepatan angin. Misalnya, jika kecepatan angin berlipat ganda, energi kinetik yang dihasilkan oleh rotor akan meningkat 8 kali lipat.

Saat memilih tempat untuk memasang generator angin, perlu memberi preferensi pada area tanpa bangunan besar dan pepohonan tinggi yang menjadi penghalang angin. Jarak minimum dari bangunan tempat tinggal adalah 25 hingga 30 meter, jika tidak, kebisingan selama pengoperasian akan menimbulkan ketidaknyamanan dan ketidaknyamanan. Rotor kincir angin harus ditempatkan pada ketinggian yang melebihi bangunan terdekat setidaknya 3-5 m.

Jika Anda tidak berencana untuk menghubungkan rumah pedesaan ke jaringan umum, dalam hal ini, Anda dapat menggunakan opsi untuk sistem gabungan. Pengoperasian turbin angin akan jauh lebih efisien bila digunakan bersama dengan generator diesel atau baterai surya.

Cara membuat generator angin dengan tangan Anda sendiri

Terlepas dari jenis dan desain generator angin, setiap perangkat sebagai alas dilengkapi dengan elemen serupa. Semua model memiliki generator, bilah terbuat dari berbagai bahan, lift untuk memastikan tingkat pemasangan yang diinginkan, serta baterai tambahan dan sistem kontrol elektronik. Unit tipe putar atau struktur aksial yang menggunakan magnet dianggap paling mudah untuk dibuat.

Opsi 1. Desain putar turbin angin.

Desain turbin angin berputar menggunakan dua, empat atau lebih bilah. Generator angin seperti itu tidak dapat sepenuhnya menyediakan listrik untuk rumah pedesaan yang besar. Mereka digunakan terutama sebagai sumber tambahan listrik.

Bergantung pada kekuatan desain turbin angin, bahan dan komponen yang diperlukan dipilih:

• Generator dari mobil 12 volt dan aki mobil.
• Pengatur tegangan yang mengubah arus bolak-balik dari 12 menjadi 220 volt.
• Wadah besar. Ember aluminium atau panci baja tahan karat paling baik.
• Relai yang dilepas dari kendaraan dapat digunakan sebagai pengisi daya.
• Anda memerlukan sakelar 12 V, lampu pengisian daya dengan pengontrol, baut dengan mur dan ring, serta klem logam dengan gasket berlapis karet.
• Kabel tiga inti dengan penampang minimal 2,5 mm 2 dan voltmeter konvensional dilepas dari alat pengukur apa pun.

Pertama-tama, rotor disiapkan dari wadah logam yang ada - panci atau ember. Itu ditandai menjadi empat bagian yang sama, lubang dibuat di ujung garis untuk memfasilitasi pemisahan menjadi bagian-bagian komponen. Kemudian wadah tersebut dipotong dengan gunting atau penggiling logam. Bilah rotor dipotong dari bagian yang kosong. Semua pengukuran harus diperiksa dengan cermat untuk kesesuaian dengan dimensi, jika tidak, struktur tidak akan berfungsi dengan benar.

Selanjutnya, ditentukan sisi rotasi katrol generator. Biasanya, ini berputar searah jarum jam, tetapi lebih baik untuk memeriksa ini. Setelah itu bagian rotor dihubungkan dengan generator. Untuk menghindari ketidakseimbangan dalam pergerakan rotor, lubang pemasangan pada kedua struktur harus ditempatkan secara simetris.

Untuk meningkatkan kecepatan putaran, ujung bilah harus sedikit ditekuk. Dengan peningkatan sudut tekuk, aliran udara akan lebih efisien dirasakan oleh instalasi putar. Sebagai bilah, tidak hanya elemen kapasitas potong yang digunakan, tetapi juga detail individuterhubung ke benda kerja logam berbentuk lingkaran.

Setelah memasang wadah ke generator, seluruh struktur yang diperoleh harus benar-benar dipasang di tiang dengan menggunakan penjepit logam. Kemudian kabel dipasang dan dirakit. Setiap pin harus dipasang ke konektornya sendiri. Setelah terhubung, kabel dipasang ke tiang dengan kabel.

Di akhir perakitan, inverter, baterai, dan beban dihubungkan. Baterai dihubungkan dengan kabel dengan penampang 3 mm 2, untuk semua sambungan lainnya penampang 2 mm 2 sudah cukup. Kemudian turbin angin dapat dioperasikan.

Opsi 2. Desain aksial generator angin menggunakan magnet.

Kincir angin aksial untuk rumah adalah sebuah struktur, salah satu elemen utamanya adalah magnet neodymium. Dalam hal kinerjanya, mereka jauh di depan unit putar konvensional.

Rotor adalah elemen utama dari seluruh struktur turbin angin. Untuk pembuatannya, hub roda mobil lengkap dengan cakram rem paling cocok. Bagian yang telah beroperasi harus disiapkan - dibersihkan dari kotoran dan karat, lumasi bantalan.

Selanjutnya, Anda perlu mendistribusikan dan memperbaiki magnet dengan benar. Totalnya, mereka membutuhkan 20 buah dengan ukuran 25 x 8 mm. Medan magnet di dalamnya terletak di sepanjang. Magnet genap akan menjadi kutub, mereka terletak di sepanjang bidang cakram, bergantian melalui satu. Kemudian pro dan kontra ditentukan. Satu magnet secara bergantian menyentuh magnet lain pada disk. Jika mereka menarik, maka kutubnya positif.

Dengan bertambahnya jumlah kutub, aturan tertentu harus diikuti. Pada generator fase tunggal, jumlah kutub sama dengan jumlah magnet. Pada generator tiga fase, rasio 4/3 antara magnet dan kutub dan rasio 2/3 antara kutub dan kumparan dihormati. Magnet dipasang tegak lurus dengan lingkar cakram. Untuk distribusi seragam mereka, gunakan template kertas... Pertama, magnet diamankan dengan lem kuat dan akhirnya diperbaiki dengan epoksi.

Jika kita membandingkan generator satu fase dan tiga fase, maka kinerja generator satu fase akan sedikit lebih buruk dibandingkan dengan yang terakhir. Hal ini disebabkan oleh fluktuasi amplitudo yang tinggi dalam jaringan karena keluaran arus yang tidak stabil. Oleh karena itu, getaran terjadi pada perangkat satu fasa. Dalam desain tiga fase, kerugian ini dikompensasikan dengan beban arus dari satu fase ke fase lainnya. Ini memastikan bahwa nilai daya konstan selalu tersedia di jaringan. Karena getaran, masa pakai sistem fase tunggal secara signifikan lebih rendah daripada sistem tiga fase. Selain itu, model tiga fase tidak memiliki derau selama pengoperasian.

Ketinggian tiang sekitar 6-12 m, dipasang di tengah bekisting dan dituangkan dengan beton. Kemudian struktur yang sudah jadi dipasang di tiang, tempat sekrup dipasang. Tiang itu sendiri diikat menggunakan kabel.

Pisau turbin angin

Efisiensi turbin angin sangat bergantung pada desain bilahnya. Pertama-tama, ini adalah jumlah dan ukurannya, serta bahan dari mana bilah untuk generator angin akan dibuat.

Faktor yang mempengaruhi desain blade:

• Bahkan angin paling ringan pun bisa menggerakkan bilah yang panjang. Namun, panjang yang terlalu panjang dapat memperlambat kecepatan putaran roda angin.
• Meningkatkan jumlah bilah membuat roda angin lebih responsif. Artinya, semakin banyak bilah, semakin baik putaran dimulai. Namun, daya dan kecepatan akan berkurang, membuat perangkat tersebut tidak cocok untuk pembangkit listrik.
• Diameter dan kecepatan putaran roda angin mempengaruhi tingkat kebisingan yang ditimbulkan oleh alat tersebut.

Jumlah bilah harus sesuai dengan lokasi pemasangan seluruh struktur. Dalam kondisi paling optimal, bilah yang dipilih dengan benar mampu memberikan output maksimum dari generator angin.

Pertama-tama, Anda perlu menentukan terlebih dahulu daya dan fungsionalitas perangkat yang diperlukan. Untuk membuat generator angin dengan benar, Anda perlu mempelajari kemungkinan desain, serta kondisi iklim di mana generator itu akan dioperasikan.

Selain daya total, disarankan untuk menentukan nilai daya keluaran yang disebut juga beban puncak. Ini mewakili jumlah instrumen dan peralatan yang akan dihidupkan bersamaan dengan pengoperasian generator angin. Jika perlu untuk meningkatkan indikator ini, disarankan untuk menggunakan beberapa inverter sekaligus.

Generator angin DIY 24v - 2500 watt

Rusia memiliki posisi ganda dalam hal sumber daya energi angin. Di satu sisi, karena luasnya total dan banyaknya daerah datar, umumnya banyak angin, dan sebagian besar datar. Di sisi lain, angin kita sebagian besar berpotensi rendah, lambat, lihat gbr. Yang ketiga, angin bertiup kencang di daerah berpenduduk jarang. Berdasarkan hal ini, tugas memulai generator angin di pertanian cukup relevan. Tetapi untuk memutuskan apakah akan membeli perangkat yang agak mahal, atau membuatnya sendiri, Anda perlu memikirkan dengan hati-hati jenis yang mana (dan jumlahnya banyak) untuk tujuan apa yang harus dipilih.

Konsep dasar

1. KIEV - koefisien penggunaan energi angin. Jika digunakan untuk menghitung model mekanistik dari pesawat angin (lihat di bawah), itu sama dengan efisiensi rotor pembangkit listrik tenaga angin (APU).
2. Efisiensi adalah efisiensi melalui APU, dari angin yang datang ke terminal generator listrik, atau ke jumlah air yang dipompa ke dalam tangki.
3. Kecepatan angin operasi minimum (MWS) adalah kecepatan di mana turbin angin mulai memasok arus ke beban.
4. Kecepatan angin maksimum yang diizinkan (MDS) adalah kecepatannya saat pembangkitan energi berhenti: otomatisasi mematikan generator, atau menempatkan rotor dalam baling-baling cuaca, atau melipatnya dan menyembunyikannya, atau rotor itu sendiri berhenti, atau APU hancur begitu saja.
5. Mulai kecepatan angin (SWS) - pada kecepatan ini, rotor dapat berputar tanpa beban, berputar dan memasuki mode operasi, setelah itu Anda dapat menyalakan generator.
6. Kecepatan mulai negatif (OSS) - ini berarti APU (atau turbin angin - pembangkit listrik tenaga angin, atau VEA, unit tenaga angin) untuk memulai pada kecepatan angin berapa pun memerlukan putaran wajib dari sumber energi eksternal.
7. Torsi awal (awal) - kemampuan sebuah rotor, yang secara paksa diperlambat dalam aliran udara, untuk menciptakan torsi pada poros.
8. Turbin angin (VD) adalah bagian dari APU dari rotor ke poros generator atau pompa, atau pengguna energi lainnya.
9. Generator angin putar - APU, di mana energi angin diubah menjadi torsi pada poros lepas landas daya dengan memutar rotor di aliran udara.
10. Kisaran kecepatan operasi rotor adalah perbedaan antara MDS dan MPC saat beroperasi pada beban terukur.
11. Kincir angin berkecepatan lambat - di dalamnya kecepatan linier bagian rotor di aliran tidak secara signifikan melebihi kecepatan angin atau di bawahnya. Kepala aliran dinamis secara langsung diubah menjadi daya dorong blade.
12. Turbin angin berkecepatan tinggi - kecepatan linier bilah secara signifikan (hingga 20 kali atau lebih) lebih tinggi dari kecepatan angin, dan rotor membentuk sirkulasi udaranya sendiri. Siklus pengubahan aliran energi menjadi gaya dorong itu rumit.

Catatan:

1. APU kecepatan rendah, sebagai aturan, memiliki KIEV lebih rendah daripada yang berkecepatan tinggi, tetapi memiliki torsi awal yang cukup untuk memutar generator tanpa melepaskan beban dan nol TCO, mis. benar-benar dimulai sendiri dan dapat diterapkan dalam angin paling ringan.
2. Kelambatan dan kecepatan adalah konsep yang relatif. Turbin angin rumah tangga dengan 300 rpm dapat berkecepatan rendah, dan APU bertenaga jenis EuroWind, dari mana bidang pembangkit listrik tenaga angin, ladang angin (lihat Gambar.) Dan yang rotornya menghasilkan sekitar 10 rpm, berkecepatan tinggi, karena dengan diameter seperti itu, kecepatan linier bilah dan aerodinamisnya selama sebagian besar rentangnya cukup "seperti pesawat", lihat di bawah.

Jenis generator apa yang Anda butuhkan?

Generator listrik untuk turbin angin rumah tangga harus menghasilkan listrik dalam berbagai kecepatan putaran dan memiliki kemampuan untuk memulai sendiri tanpa otomatisasi dan sumber daya eksternal. Dalam hal menggunakan APU dengan OSS (turbin angin dengan pemintalan), yang, biasanya, memiliki KIEV dan efisiensi tinggi, juga harus dapat dibalik, mis. dapat bekerja sebagai mesin. Pada daya hingga 5 kW, kondisi ini dipenuhi oleh mesin listrik dengan magnet permanen berbasis niobium (magnet super); pada magnet baja atau ferit, Anda dapat mengandalkan tidak lebih dari 0,5-0,7 kW.

catatan: alternator asinkron atau generator kolektor dengan stator non-magnet sama sekali tidak cocok. Ketika gaya angin berkurang, mereka "pergi" jauh sebelum kecepatannya turun ke MPC, dan kemudian mereka sendiri tidak akan mulai.

Sebuah "jantung" yang sangat baik dari APU dengan kapasitas 0,3 sampai 1-2 kW diperoleh dari alternator dengan penyearah built-in; sekarang ini adalah mayoritas. Pertama, mereka menjaga tegangan keluaran 11,6-14,7 V dalam kisaran kecepatan yang cukup lebar tanpa stabilisator elektronik eksternal. Kedua, gerbang silikon terbuka ketika tegangan melintasi belitan mencapai sekitar 1,4 V, dan sebelumnya generator “tidak melihat” beban. Untuk melakukan ini, generator perlu diputar dengan cukup baik.

Dalam kebanyakan kasus, autogenerator dapat secara langsung, tanpa penggerak roda gigi atau sabuk, dihubungkan ke poros HP berkecepatan tinggi, dengan memilih kecepatan dengan memilih jumlah bilah, lihat di bawah. "Pejalan cepat" memiliki torsi awal yang kecil atau nol, tetapi rotor akan memiliki cukup waktu untuk berputar tanpa melepaskan beban sebelum katup terbuka dan generator akan mengalirkan arus.

Memilih berdasarkan angin

Sebelum memutuskan generator angin mana yang akan dibuat, mari kita tentukan aerologi lokal. Berwarna abu-abu kehijauan Area (tanpa angin) dari peta angin setidaknya beberapa pengertian hanya akan berasal dari turbin angin berlayar (dan kami akan membicarakannya lebih lanjut). Jika Anda membutuhkan catu daya konstan, Anda harus menambahkan booster (penyearah dengan penstabil tegangan), pengisi daya, baterai yang kuat, inverter 12/24/36/48 V DC ke 220/380 V 50 Hz AC. Perekonomian seperti itu akan menelan biaya tidak kurang dari $ 20.000, dan kecil kemungkinannya akan mungkin untuk menghilangkan daya jangka panjang lebih dari 3-4 kW. Secara umum, dengan keinginan yang pantang menyerah akan energi alternatif, lebih baik mencari sumbernya yang lain.

Di kuning-hijau, tempat berangin lemah, dengan kebutuhan listrik hingga 2-3 kW, Anda dapat menggunakan sendiri generator angin vertikal berkecepatan lambat... Mereka telah dikembangkan tak terhitung banyaknya, dan ada desain yang dalam hal KIEV dan efisiensinya hampir tidak kalah dengan "pisau" industri.

Jika turbin angin untuk rumah seharusnya dibeli, maka lebih baik fokus pada turbin angin dengan rotor layar. Ada banyak perselisihan, dan secara teori semuanya masih belum jelas, tetapi berhasil. Di Federasi Rusia "perahu layar" diproduksi di Taganrog dengan kapasitas 1-100 kW.

Di wilayah merah dan berangin, pilihan tergantung pada daya yang dibutuhkan. Dalam kisaran 0,5-1,5 kW, "vertikal" buatan sendiri dibenarkan; 1,5-5 kW - perahu layar yang dibeli. "Vertikal" juga dapat dibeli, tetapi biayanya lebih dari APU horizontal. Dan, terakhir, jika turbin angin dengan kapasitas 5 kW atau lebih diperlukan, maka Anda harus memilih antara "bilah" atau "perahu layar" yang dibeli secara horizontal.

catatan: banyak pabrikan, terutama dari eselon kedua, menawarkan kit suku cadang tempat Anda dapat merakit generator angin dengan kapasitas hingga 10 kW sendiri. Set seperti itu akan berharga 20-50% lebih murah daripada yang sudah jadi dengan instalasi. Tetapi sebelum membeli, Anda perlu mempelajari aerologi dari lokasi pemasangan yang diusulkan dengan cermat, dan kemudian, sesuai dengan spesifikasi, pilih jenis dan model yang sesuai.

Tentang keamanan

Bagian dari turbin angin rumah tangga yang beroperasi dapat memiliki kecepatan linier melebihi 120 atau bahkan 150 m / s, dan sepotong material padat seberat 20 g, terbang dengan kecepatan 100 m / s, dengan pukulan yang "berhasil", membunuh orang yang sehat di tempat. Baja, atau plastik keras, pelat setebal 2 mm, bergerak dengan kecepatan 20 m / s, memotongnya menjadi dua.

Selain itu, sebagian besar turbin angin di atas 100 W cukup berisik. Banyak yang menghasilkan fluktuasi tekanan udara ultra-rendah (kurang dari 16 Hz) - infrasonik. Suara infrasonik tidak terdengar, tetapi merusak kesehatan, dan menyebar sangat jauh.

catatan: di akhir tahun 80-an, terjadi skandal di Amerika Serikat - ladang angin terbesar di negara itu pada saat itu harus ditutup. Orang-orang India dari reservasi 200 km dari lapangan Angkatan Bersenjatanya membuktikan di pengadilan bahwa gangguan kesehatan yang meningkat tajam pada mereka setelah komisioning WPP disebabkan oleh infrasonik.

Untuk alasan di atas, pemasangan APU diperbolehkan pada jarak setidaknya 5 dari ketinggiannya dari bangunan tempat tinggal terdekat. Di halaman rumah pribadi, Anda dapat memasang turbin angin buatan industri, bersertifikat sesuai. Umumnya tidak mungkin memasang APU di atap - selama operasinya, bahkan dengan daya rendah, beban mekanis bolak-balik muncul yang dapat menyebabkan resonansi struktur bangunan dan kehancurannya.

catatan: ketinggian APU adalah titik tertinggi dari swept disk (untuk rotor blade) atau gambar geomer (untuk APU vertikal dengan rotor pada porosnya). Jika tiang APU atau sumbu rotor menonjol ke atas bahkan lebih tinggi, ketinggian dihitung dari atas - atas.

Angin, aerodinamika, KIEV

Generator angin buatan sendiri mematuhi hukum alam yang sama seperti yang dihitung oleh pabrik di komputer. Dan seorang pembangun rumah perlu memahami dasar-dasar pekerjaannya dengan sangat baik - paling sering dia tidak memiliki bahan super-modern yang mahal dan peralatan teknologi. Aerodinamika APU sangat sulit ...

Wind dan KIEV

Untuk menghitung APU pabrik serial, yang disebut. model angin mekanik datar. Ini didasarkan pada asumsi berikut:

• Kecepatan dan arah angin konstan dalam permukaan rotor efektif.
• Udara adalah media kontinyu.
• Permukaan rotor efektif sama dengan luas sapuan.
• Energi aliran udara murni kinetik.

Dalam kondisi seperti itu, energi maksimum per satuan volume udara dihitung dengan rumus sekolah, dengan asumsi massa jenis udara dalam kondisi normal adalah 1,29 kg * meter kubik. m. Pada kecepatan angin 10 m / s, satu kubus udara membawa 65 J, dan 650 W dapat dihilangkan dari satu persegi permukaan rotor efektif, dengan efisiensi 100% dari keseluruhan APU. Ini adalah pendekatan yang sangat sederhana - semua orang tahu bahwa angin tidak pernah sempurna. Tetapi ini harus dilakukan untuk memastikan pengulangan produk - praktik umum dalam teknologi.

Model datar tidak boleh diabaikan; model ini memberikan tenaga angin minimum yang jelas. Tetapi udara, pertama, dikompresi, dan kedua, sangat cair (viskositas dinamis hanya 17,2 μPa * s). Ini berarti aliran dapat mengalir di sekitar area sapuan, mengurangi permukaan efektif dan KIEV, yang paling sering diamati. Namun, pada prinsipnya, situasi yang berlawanan juga mungkin terjadi: angin mengalir ke rotor dan luas permukaan efektif kemudian akan lebih besar dari permukaan sapuan, dan KIEV akan lebih besar dari 1 relatif terhadap hal yang sama untuk angin datar.

Berikut dua contoh. Yang pertama adalah kapal pesiar kesenangan, agak berat, kapal pesiar tidak hanya bisa melawan angin, tetapi juga lebih cepat dari itu. Angin dimaksudkan di luar; angin semu masih harus lebih cepat, kalau tidak bagaimana ia akan menarik kapal?

Yang kedua adalah sejarah penerbangan klasik. Selama pengujian MIG-19, ternyata pencegat, yang satu ton lebih berat dari pesawat tempur garis depan, berakselerasi lebih cepat dalam kecepatan. Dengan mesin yang sama di glider yang sama.

Para ahli teori tidak tahu harus berpikir apa, dan sangat meragukan hukum kekekalan energi. Pada akhirnya, ternyata itu adalah kerucut fairing radar yang menonjol dari intake udara. Dari hidung hingga cangkangnya, segel udara muncul, seolah-olah menyapu dari samping ke kompresor mesin. Sejak saat itu, gelombang kejut telah menjadi bagian integral dari teori, dan performa penerbangan yang fantastis dari pesawat modern tidak kecil karena penggunaannya yang terampil.

Aerodinamika

Perkembangan aerodinamika biasanya dibagi menjadi dua era - sebelum N. G. Zhukovsky dan sesudahnya. Laporannya “On the Att vortices” tanggal 15 November 1905 menandai dimulainya era baru dalam penerbangan.

Sebelum Zhukovsky, mereka terbang dengan layar yang datar: diasumsikan bahwa partikel-partikel arus yang masuk memberikan semua momentum mereka ke tepi depan sayap. Hal ini memungkinkan untuk segera menyingkirkan besaran vektor - momentum sudut - yang menimbulkan kemarahan dan paling sering matematika non-analitik, untuk pindah ke hubungan energi murni skalar yang jauh lebih nyaman, dan sebagai hasilnya, medan tekanan yang dihitung pada bidang bantalan, kurang lebih mirip dengan saat ini.

Pendekatan mekanis seperti itu memungkinkan terciptanya kendaraan yang, paling tidak, dapat lepas landas dan terbang dari satu tempat ke tempat lain, tidak harus jatuh ke tanah di suatu tempat di sepanjang jalan. Tetapi keinginan untuk meningkatkan kecepatan, daya dukung dan kualitas terbang lainnya semakin mengungkapkan ketidaksempurnaan teori aerodinamika asli.

Ide Zhukovsky adalah ini: di sepanjang permukaan atas dan bawah sayap, udara bergerak melalui jalur yang berbeda. Dari kondisi kontinuitas medium (gelembung vakum tidak terbentuk di udara sendiri), maka kecepatan aliran atas dan bawah yang turun dari trailing edge harus berbeda. Karena viskositas udara yang kecil tapi terbatas, pusaran harus terbentuk di sana karena perbedaan kecepatan.

Pusaran berputar, dan hukum kekekalan momentum, yang tidak dapat diubah seperti hukum kekekalan energi, juga berlaku untuk besaran vektor, yaitu. harus memperhitungkan arah pergerakan. Oleh karena itu, tepat di sana, di tepi trailing, pusaran yang berputar berlawanan dengan torsi yang sama harus terbentuk. Dengan apa yang berarti? Karena tenaga yang dihasilkan oleh mesin.

Untuk praktik penerbangan, ini berarti sebuah revolusi: dengan memilih profil sayap yang sesuai, dimungkinkan untuk mengirim pusaran yang menempel di sekitar sayap dalam bentuk sirkulasi G, meningkatkan daya angkatnya. Artinya, setelah menghabiskan sebagian, dan untuk kecepatan tinggi dan beban sayap - sebagian besar, tenaga mesin, dimungkinkan untuk menciptakan aliran udara di sekitar perangkat, yang memungkinkan untuk mencapai kualitas penerbangan terbaik.

Hal ini menjadikan penerbangan sebagai penerbangan, dan bukan bagian dari aeronautika: sekarang pesawat dapat menciptakan lingkungan yang diperlukan untuk penerbangan dan tidak lagi menjadi mainan arus udara. Yang Anda butuhkan hanyalah mesin yang lebih bertenaga, dan semakin bertenaga ...

KIEV lagi

Tapi kincir angin tidak punya motor. Sebaliknya, ia harus mengambil energi dari angin dan memberikannya kepada konsumen. Dan ini dia keluar - dia menarik kakinya, ekornya macet. Terlalu sedikit energi angin yang diperbolehkan pada sirkulasi rotor itu sendiri - akan menjadi lemah, daya dorong bilah akan kecil, dan KIEV serta daya akan rendah. Mari kita beri banyak untuk sirkulasi - rotor akan berputar seperti gila saat idle dalam angin yang lemah, tetapi konsumen lagi-lagi mendapatkan sedikit: mereka memberi sedikit beban, rotor mengerem, angin bertiup dari sirkulasi, dan rotor menjadi.

Hukum kekekalan energi memberikan "rata-rata emas" tepat di tengah: kami memberikan 50% energi ke beban, dan 50% sisanya kami putar aliran ke optimal. Praktik menegaskan asumsi: jika efisiensi baling-baling penarik yang baik adalah 75-80%, maka KIEV, yang dihitung dan ditiup dengan cermat di terowongan angin, dari rotor sudu mencapai 38-40%, mis. hingga setengah dari apa yang dapat dicapai dengan energi berlebih.

Kemodernan

Saat ini, aerodinamika, dipersenjatai dengan matematika dan komputer modern, semakin menjauh dari sesuatu yang tak terelakkan dan menyederhanakan model ke deskripsi akurat tentang perilaku benda nyata dalam aliran nyata. Dan di sini, selain saluran umum - daya, daya, dan lebih banyak daya! - jalur samping ditemukan, tetapi menjanjikan hanya dengan jumlah energi terbatas yang memasuki sistem.

Penerbang alternatif terkenal Paul McCready membuat pesawat terbang di tahun 80-an, dengan dua motor dari gergaji mesin dengan kekuatan 16 hp. menampilkan 360 km / jam. Selain itu, sasisnya adalah roda tiga yang tidak dapat ditarik, dan rodanya tidak menggunakan fairing. Tak satu pun dari kendaraan McCready online dan bersiaga, tetapi dua - satu dengan motor piston dan baling-baling, dan jet lainnya - terbang ke seluruh dunia untuk pertama kalinya dalam sejarah tanpa mendarat di satu pompa bensin.

Perkembangan teori juga mempengaruhi layar yang memunculkan sayap asli dengan sangat signifikan. Aerodinamika "hidup" memungkinkan yacht dalam kecepatan 8 knot. berdiri di atas hidrofoil (lihat gbr.); untuk mempercepat kecepatan yang diinginkan dengan baling-baling, dibutuhkan mesin minimal 100 hp. Katamaran balap berlayar dengan kecepatan sekitar 30 knot dalam angin yang sama. (55 km / jam).

Ada juga penemuan yang sama sekali tidak sepele. Penggemar olahraga paling langka dan paling ekstrem - lompat dasar - mengenakan setelan sayap khusus, setelan sayap, terbang tanpa motor, bermanuver dengan kecepatan lebih dari 200 km / jam (gambar di sebelah kanan), dan kemudian mendarat dengan mulus di tempat yang telah dipilih sebelumnya. Dalam dongeng apa orang terbang sendiri?

Banyak misteri alam juga telah terpecahkan; khususnya - penerbangan kumbang. Menurut aerodinamika klasik, ia tidak bisa terbang. Seperti halnya pendiri "stealth" F-117 dengan sayap berbentuk berlian, juga tidak dapat lepas landas. Dan MiG-29 dan Su-27, yang untuk beberapa waktu dapat terbang dengan ekor ke depan, sama sekali tidak cocok dengan ide apa pun.

Lalu mengapa, ketika berurusan dengan turbin angin, tidak menyenangkan dan bukan sebagai alat untuk menghancurkan jenisnya sendiri, tetapi sebagai sumber sumber daya vital, sangat penting untuk menari dari teori aliran lemah dengan model angin datarnya? Apakah tidak ada cara untuk melangkah lebih jauh?

Apa yang diharapkan dari karya klasik?

Namun, dalam hal apapun Anda tidak boleh menyerah klasik. Ini memberikan fondasi tanpa bersandar di mana seseorang tidak bisa naik lebih tinggi. Sebagaimana teori himpunan tidak membatalkan tabel perkalian, dan kromodinamika kuantum tidak membuat apel terbang dari pepohonan.

Jadi, apa yang dapat Anda harapkan dengan pendekatan klasik? Mari kita lihat gambarnya. Kiri - jenis rotor; mereka ditampilkan secara bersyarat. 1 - korsel vertikal, 2 - ortogonal vertikal (turbin angin); 2-5 - baling-baling berbilah dengan jumlah bilah berbeda dengan profil yang dioptimalkan.

Di sebelah kanan, di sepanjang sumbu horizontal, kecepatan rotor relatif diplot, yaitu rasio kecepatan linier blade terhadap kecepatan angin. Vertikal ke atas - KIEV. Dan turun - lagi, torsi relatif. Torsi tunggal (100%) dianggap sebagai salah satu yang menciptakan rotor mengerem secara paksa dalam aliran dengan 100% KIEV, mis. ketika semua energi aliran diubah menjadi gaya berputar.

Pendekatan ini memungkinkan kesimpulan yang lebih luas. Misalnya, jumlah bilah harus dipilih tidak hanya dan tidak terlalu banyak sesuai dengan kecepatan putaran yang diinginkan: 3- dan 4 bilah segera kehilangan banyak dalam hal KIEV dan torsi dibandingkan dengan 2- dan 6 bilah yang bekerja dengan baik dalam kisaran kecepatan yang kira-kira sama. Dan carousel dan ortogonal yang tampak mirip memiliki sifat yang berbeda secara fundamental.

Secara umum, preferensi harus diberikan pada baling-baling baling-baling, kecuali untuk kasus-kasus ketika biaya paling murah, kesederhanaan, self-start bebas perawatan tanpa otomatisasi diperlukan, dan pengangkatan ke tiang tidak mungkin dilakukan.

catatan: mari kita bicara tentang rotor berlayar terutama - mereka tampaknya tidak cocok dengan klasik.

Vertikal

APU dengan sumbu rotasi vertikal memiliki keuntungan yang tak terbantahkan untuk kehidupan sehari-hari: unitnya yang memerlukan perawatan terkonsentrasi di bagian bawah dan tidak perlu mengangkatnya. Masih ada, dan bahkan tidak selalu, bantalan dorong yang menyejajarkan diri, tetapi kuat dan tahan lama. Oleh karena itu, saat merancang turbin angin sederhana, pemilihan opsi harus dimulai dengan unit vertikal. Jenis utamanya ditunjukkan pada Gambar.

Matahari

Di posisi pertama - yang paling sederhana, paling sering disebut rotor Savonius. Faktanya, ini ditemukan pada tahun 1924 di Uni Soviet oleh Ya. A. dan A. A. Voronin, dan industrialis Finlandia Sigurd Savonius tanpa malu-malu mengambil alih penemuan tersebut, mengabaikan sertifikat hak cipta Soviet, dan memulai produksi serial. Tetapi pengenalan tentang nasib penemuan sangat berarti, oleh karena itu, agar tidak membangkitkan masa lalu dan tidak mengganggu abu orang mati, kami akan menyebut turbin angin ini sebagai rotor Voronin-Savonius, atau, singkatnya, VS.

VS baik untuk semua orang, kecuali untuk "lokomotif" KIEV di 10-18%. Namun, di Uni Soviet mereka banyak mengerjakannya, dan ada beberapa perkembangan. Di bawah ini kami akan mempertimbangkan desain yang ditingkatkan, yang tidak jauh lebih rumit, tetapi menurut KIEV memberikan permulaan pada bilahnya.

Catatan: pesawat bermata dua tidak berputar, tetapi tersentak; 4-blade hanya sedikit lebih halus, tetapi kalah banyak di KIEV. Untuk meningkatkan 4-"palung" yang paling sering dilakukan di dua lantai - sepasang bilah di bagian bawah, dan sepasang lainnya, diputar 90 derajat secara horizontal, di atasnya. KIEV tetap, dan beban lateral pada mekanik melemah, tetapi beban lentur sedikit meningkat, dan dengan angin lebih dari 25 m / s, APU seperti itu pada poros, mis. tanpa bantalan di atas rotor yang direntangkan oleh selubung, "meruntuhkan menara".

Daria

Berikutnya adalah rotor Darrieus; KIEV - hingga 20%. Bahkan lebih sederhana: bilahnya terbuat dari pita elastis sederhana tanpa profil apa pun. Teori rotor Darrieus belum cukup berkembang. Hanya jelas bahwa ia mulai mengendur karena perbedaan ketahanan aerodinamis dari punuk dan kantong selotip, dan kemudian menjadi semacam cepat, membentuk sirkulasi sendiri.

Torsi kecil, dan pada posisi awal rotor tidak ada paralel atau tegak lurus terhadap angin sama sekali, sehingga pemintalan sendiri hanya mungkin dengan jumlah bilah ganjil (sayap?). Bagaimanapun, beban dari generator harus diputuskan selama putaran.

Rotor Darrieus memiliki dua kualitas buruk lainnya. Pertama, selama rotasi, vektor dorong bilah menggambarkan revolusi penuh relatif terhadap fokus aerodinamisnya, dan tidak mulus, tetapi dalam sentakan. Oleh karena itu, rotor Darrieus dengan cepat merusak mekaniknya bahkan dalam angin yang merata.

Kedua, Daria tidak hanya membuat keributan, tapi juga berteriak dan berteriak, sampai rekaman itu putus. Ini karena getarannya. Dan semakin banyak bilahnya, semakin kuat aumannya. Jadi, jika Daria dibuat, itu adalah bilah dua, terbuat dari bahan penyerap suara berkekuatan tinggi yang mahal (serat karbon, mylar), dan pesawat kecil yang disesuaikan untuk berputar di tengah tiang tiang.

Ortogonal

Di pos. 3 - rotor vertikal ortogonal dengan bilah yang diprofilkan. Ortogonal karena sayap menonjol secara vertikal. Transisi dari VS ke ortogonal diilustrasikan pada Gambar. kiri.

Sudut pemasangan bilah relatif terhadap garis singgung lingkaran yang menyentuh fokus aerodinamis sayap dapat berupa positif (pada gambar) atau negatif, sesuai dengan gaya angin. Kadang-kadang bilah dibuat berputar dan van cuaca ditempatkan di atasnya, secara otomatis menahan "alpha", tetapi struktur seperti itu sering pecah.

Badan pusat (biru pada gambar) memungkinkan Anda untuk membawa KIEV ke hampir 50%. Dalam ortogonal tiga bilah, harus memiliki bentuk segitiga di bagian dengan sisi yang agak cembung dan sudut membulat, dan dengan jumlah bilah yang lebih besar, silinder sederhana sudah cukup. Tetapi teori untuk ortogonal memberikan jumlah optimal bilah dengan jelas: harus ada tepat 3 dari mereka.

Orthogonal mengacu pada turbin angin berkecepatan tinggi dengan OSS, mis. perlu promosi selama commissioning dan setelah tenang. APU tanpa pengawasan serial dengan kapasitas hingga 20 kW diproduksi sesuai dengan skema ortogonal.

Helicoid

Rotor helicoid, atau rotor Gorlov (pos. 4) - sejenis ortogonal, memberikan rotasi seragam; ortogonal dengan sayap lurus "air mata" hanya sedikit lebih lemah dari SM dua bilah. Pembengkokan bilah di sepanjang helicoid memungkinkan Anda menghindari kehilangan KIEV karena kelengkungannya. Meskipun bilah lengkung menolak sebagian aliran tanpa menggunakannya, bilah tersebut juga menyapu sebagian ke zona dengan kecepatan linier tertinggi, mengkompensasi kerugian. Helicoids lebih jarang digunakan daripada turbin angin lainnya, karena karena kerumitan pembuatannya, mereka lebih mahal daripada rekan-rekan mereka dengan kualitas yang sama.

Barrel-zagrebka

5 pos. - Rotor tipe BC dikelilingi oleh baling-baling pemandu; diagramnya ditunjukkan pada Gambar. di sebelah kanan. Ini jarang ditemukan dalam desain industri, karena pembebasan lahan yang mahal tidak mengimbangi peningkatan kapasitas, dan konsumsi bahan serta kompleksitas produksi yang besar. Tetapi seorang pembangun rumah yang takut bekerja tidak lagi menjadi master, tetapi konsumen, dan jika tidak lebih dari 0,5-1,5 kW dibutuhkan, maka berita gembira untuknya:

• Rotor jenis ini benar-benar aman, senyap, tidak menimbulkan getaran dan dapat dipasang di mana saja, bahkan di taman bermain.
• Membengkokkan palung galvanis dan mengelas bingkai dari pipa adalah pekerjaan yang tidak masuk akal.
• Rotasinya benar-benar seragam, bagian mekanisnya bisa diambil dari yang termurah atau dari tempat sampah.
• Tidak takut badai - angin yang terlalu kencang tidak bisa mendorong ke dalam "tong"; kepompong vortex yang ramping muncul di sekitarnya (kita akan menemukan efek ini nanti).
• Dan yang paling penting, karena permukaan "pegangan" beberapa kali lebih besar daripada permukaan rotor di dalamnya, KIEV dapat kelebihan unit, dan torsi sudah pada 3 m / s pada "barel" berdiameter tiga meter sedemikian rupa sehingga generator 1 kW dengan beban maksimum adalah dikatakan bahwa lebih baik tidak berkedut.

Video: Turbin angin Lenz

Pada tahun 60-an di Uni Soviet, E.S. Biryukov mematenkan APU carousel dengan 46% KIEV. Beberapa saat kemudian, V. Blinov mencapai 58% desain dengan prinsip KIEV yang sama, tetapi tidak ada data tentang pengujiannya. Dan tes skala penuh Angkatan Bersenjata Biryukov dilakukan oleh staf majalah Inventor dan Rationalizer. Sebuah rotor dua lantai dengan diameter 0,75 m dan ketinggian 2 m dalam angin segar memutar generator asinkron 1,2 kW dengan daya penuh dan tahan 30 m / s tanpa putus. Gambar APU Biryukov ditunjukkan pada Gambar.

1. rotor atap galvanis;
2. bantalan bola baris ganda yang menyelaraskan diri;
3. kabel - kabel baja 5 mm;
4. poros poros - pipa baja dengan ketebalan dinding 1,5-2,5 mm;
5. tuas pengatur kecepatan aerodinamis;
6. bilah pengatur kecepatan - kayu lapis 3-4 mm atau lembaran plastik;
7. batang pengatur kecepatan;
8. beban pengontrol kecepatan, bobotnya menentukan kecepatan;
9. katrol penggerak - roda sepeda tanpa ban dengan tabung;
10. bantalan dorong - bantalan dorong;
11. katrol penggerak - katrol generator standar;
12. generator.

Biryukov menerima beberapa sertifikat hak cipta untuk APU-nya. Pertama, perhatikan bagian rotor. Saat berakselerasi, ia bekerja seperti pesawat terbang, menciptakan momen awal yang besar. Saat putaran berlangsung, bantalan pusaran dibuat di kantong luar bilah. Dari sudut pandang angin, bilah menjadi profil dan rotor berubah menjadi ortogonal kecepatan tinggi, dengan profil virtual berubah sesuai dengan kekuatan angin.

Kedua, saluran yang diprofilkan di antara bilah dalam kisaran kecepatan operasi bertindak sebagai badan pusat. Jika angin meningkat, maka bantalan pusaran juga dibuat di dalamnya, melampaui rotor. Kepompong pusaran yang sama muncul di sekitar APU dengan baling-baling pemandu. Energi untuk pembuatannya diambil dari angin, dan tidak lagi cukup untuk menghancurkan kincir angin.

Ketiga, pengatur kecepatan dirancang terutama untuk turbin. Dia menjaga omsetnya tetap optimal dari sudut pandang KIEV. Dan kecepatan generator optimal disediakan oleh pilihan rasio roda gigi mekanik.

Catatan: setelah publikasi di HI tahun 1965, Angkatan Bersenjata Ukraina, Biryukova tenggelam dalam ingatan. Penulis tidak menerima tanggapan dari pihak berwenang. Nasib banyak penemuan Soviet. Mereka mengatakan bahwa beberapa orang Jepang menjadi miliarder, secara teratur membaca majalah teknis populer Soviet dan mematenkan segala sesuatu yang perlu diperhatikan.

Pisau

Seperti yang dinyatakan di atas, turbin angin baling-baling horizontal adalah yang terbaik di klasik. Tapi, pertama-tama, dibutuhkan angin yang stabil, setidaknya dengan kekuatan sedang. Kedua, konstruksi untuk DIYer penuh dengan banyak jebakan, itulah sebabnya seringkali buah dari kerja keras yang lama, paling banter, menerangi toilet, lorong atau beranda, atau bahkan ternyata hanya bisa diurai sendiri.

Menurut diagram pada Gambar. mari kita lihat lebih dekat; posisi:

• ARA. DAN:

1. bilah rotor;
2. generator;
3. tempat tidur generator;
4. baling-baling cuaca pelindung (sekop badai);
5. kolektor saat ini;
6. casis;
7. simpul putar;
8. baling-baling cuaca bekerja;
9. tiang kapal;
10. penjepit untuk kabel.

• ARA. B, tampilan atas:

1. baling-baling cuaca pelindung;
2. baling-baling cuaca bekerja;
3. pengatur tegangan pegas dari baling-baling pelindung.

• ARA. G, kolektor saat ini:

1. seorang kolektor dengan busbar cincin tembaga kontinu;
2. sikat tembaga-grafit dengan pegas.

catatan: perlindungan badai untuk pisau horizontal dengan diameter lebih dari 1 m mutlak diperlukan, karena dia tidak mampu menciptakan kepompong pusaran di sekitar dirinya. Dengan dimensi yang lebih kecil, ketahanan rotor hingga 30 m / s dapat dicapai dengan bilah propilena.

Jadi, di manakah batu sandungannya?

Pisau

Berharap untuk mencapai daya pada poros generator lebih dari 150-200 W pada pisau dari berbagai ukuran, dipotong dari pipa plastik berdinding tebal, seperti yang sering disarankan, adalah harapan seorang amatir yang putus asa. Pisau pipa (kecuali jika sangat tebal sehingga hanya digunakan sebagai kosong) akan memiliki profil tersegmentasi, mis. bagian atasnya, atau keduanya, akan menjadi busur lingkaran.

Profil segmen cocok untuk media yang tidak dapat dimampatkan, seperti hidrofoil atau baling-baling. Untuk gas, diperlukan bilah dengan profil dan nada variabel, misalnya, lihat gbr .; span - 2 m Ini akan menjadi produk yang kompleks dan memakan waktu, membutuhkan perhitungan telaten yang dilengkapi dengan teori, meniup pipa dan tes skala penuh.

Generator

Ketika rotor dipasang langsung pada porosnya, bantalan standar akan segera rusak - beban yang sama pada semua bilah di turbin angin tidak terjadi. Anda memerlukan poros perantara dengan bantalan penyangga khusus dan transmisi mekanis darinya ke generator. Untuk turbin angin besar, bantalan baris ganda self-aligning diambil; di model terbaik - bertingkat tiga, Gbr. D pada Gambar. lebih tinggi. Hal ini memungkinkan poros rotor tidak hanya menekuk sedikit, tetapi juga bergerak sedikit dari sisi ke sisi atau ke atas dan ke bawah.

catatan: butuh waktu sekitar 30 tahun untuk mengembangkan bantalan dorong untuk EuroWind APU.

Baling-baling cuaca darurat

Prinsip operasinya ditunjukkan pada Gbr. C. Angin, bertambah, menekan sekop, pegas membentang, rotor melengkung, putarannya turun, dan pada akhirnya menjadi sejajar dengan aliran. Semuanya tampak baik-baik saja, tapi mulus di atas kertas ...

Pada hari yang berangin, coba pegang tutup bisul atau panci besar dengan pegangan yang sejajar dengan angin. Hanya dengan hati-hati - sepotong besi yang gelisah dapat mengenai wajah sedemikian rupa sehingga menggosok hidung, memotong bibir, atau bahkan membuat mata putus.

Angin datar hanya terjadi dalam perhitungan teoritis dan, dengan akurasi yang memadai untuk latihan, di terowongan angin. Pada kenyataannya, turbin angin badai dengan sekop badai mengelola lebih dari yang sama sekali tidak berdaya. Lebih baik mengganti bilah yang melengkung, daripada melakukan semuanya lagi. Dalam instalasi industri, itu soal lain. Di sana, nada bilah, satu per satu, dipantau dan disesuaikan dengan otomatisasi di bawah kendali komputer terpasang. Dan mereka terbuat dari komposit tugas berat, dan bukan dari pipa air.

Kolektor saat ini

Ini adalah situs dengan layanan teratur. Setiap insinyur listrik tahu bahwa kolektor dengan sikat perlu dibersihkan, dilumasi, dan diatur. Dan tiangnya dari pipa air. Anda tidak akan masuk, sekali atau dua bulan Anda harus membuang seluruh kincir angin ke tanah dan kemudian mengangkatnya lagi. Berapa lama dia akan bertahan dari "pencegahan" seperti itu?

Video: generator angin berbilah + panel surya untuk catu daya pondok musim panas

Mini dan mikro

Tetapi dengan penurunan ukuran baling-baling, kesulitan jatuh di sepanjang kuadrat diameter roda. Sudah mungkin untuk membuat APU blade horizontal sendiri untuk daya hingga 100 W. Sebuah pisau 6 akan menjadi optimal. Dengan lebih banyak bilah, diameter rotor untuk daya yang sama akan lebih kecil, tetapi akan sulit untuk mengamankannya dengan kuat pada hub. Rotor dengan kurang dari 6 sudu dapat diabaikan: sudu 100 W membutuhkan rotor berdiameter 6,34 m, dan 4 sudu dengan daya yang sama membutuhkan 4,5 m. Untuk 6 sudu, ketergantungan diameter-daya dinyatakan sebagai berikut :

• 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.

Yang terbaik adalah mengandalkan daya 10-20 watt. Pertama, bilah plastik dengan bentang lebih dari 0,8 m tidak akan menahan angin lebih dari 20 m / s tanpa perlindungan tambahan. Kedua, dengan rentang bilah hingga 0,8 m yang sama, kecepatan linier ujungnya tidak akan melebihi kecepatan angin lebih dari tiga kali lipat, dan persyaratan untuk pembuatan profil dengan puntiran dikurangi dengan urutan besarnya; di sini sebuah "palung" dengan profil tersegmentasi dari pipa, pos. B pada Gambar. Dan 10-20 W akan memberikan daya ke tablet, mengisi ulang smartphone atau menyalakan lampu rumah tangga.

Selanjutnya, pilih generator. Motor Cina sempurna - hub roda untuk sepeda listrik, pos. 1 dalam gbr. Kekuatannya sebagai motor adalah 200-300 W, tetapi dalam mode generator akan menghasilkan sekitar 100 W. Tapi apakah itu cocok untuk kita dalam hal perputaran?

Indeks kecepatan z untuk 6 bilah adalah 3. Rumus untuk menghitung kecepatan putar di bawah beban adalah N \u003d v / l * z * 60, dimana N adalah kecepatan putar, 1 / menit, v adalah kecepatan angin, dan l adalah keliling rotor. Dengan rentang sudu 0.8 m dan angin 5 m / s, didapatkan 72 rpm; pada 20 m / s - 288 rpm. Roda sepeda berputar dengan kecepatan yang sama, jadi kami akan melepaskan 10-20 watt kami dari generator yang mampu menghasilkan 100. Anda dapat meletakkan rotor langsung pada porosnya.

Tetapi di sini muncul masalah berikut: kita, setelah menghabiskan banyak tenaga dan uang, setidaknya untuk sebuah motor, mendapat ... mainan! Berapa 10-20, yah, 50 watt? Dan Anda tidak dapat membuat turbin angin berbilah yang mampu memberi daya setidaknya untuk TV di rumah. Apakah mungkin membeli generator angin mini yang sudah jadi, dan apakah biayanya akan lebih murah? Sebisa mungkin, dan bahkan lebih murah, lihat pos. 4 dan 5. Selain itu, ini juga akan menjadi seluler. Taruh di atas tunggul - dan gunakan.

Opsi kedua adalah jika motor stepper tergeletak di suatu tempat dari drive lama 5 atau 8 inci, atau dari drive kertas atau kereta printer inkjet atau dot matrix yang tidak dapat digunakan. Ini dapat berfungsi sebagai generator, dan lebih mudah untuk memasang rotor korsel dari kaleng (pos. 6) padanya daripada merakit struktur seperti yang ditunjukkan pada pos. 3.

Secara umum, kesimpulan tentang "bilah" tidak ambigu: buatan sendiri - lebih mungkin untuk menyesuaikan dengan isi hati Anda, tetapi tidak untuk keluaran energi jangka panjang yang nyata.

Video: generator angin paling sederhana untuk menerangi pondok musim panas

Perahu layar

Generator angin berlayar telah dikenal sejak lama, tetapi panel lembut bilahnya (lihat Gbr.) Mulai dibuat dengan munculnya kain dan film sintetis berkekuatan tinggi dan tahan aus. Kincir angin multi-bilah dengan layar kaku didistribusikan secara luas di seluruh dunia sebagai penggerak untuk pompa air otomatis berdaya rendah, tetapi data teknisnya lebih rendah daripada yang ada di carousel.

Namun, layar lembut seperti sayap kincir angin tampaknya tidak sesederhana itu. Ini bukan tentang hambatan angin (pabrikan tidak membatasi kecepatan angin maksimum yang diizinkan): yacht berlayar sudah tahu bahwa hampir tidak mungkin angin menghancurkan layar bermuda. Sebaliknya, lembaran itu akan robek, atau tiangnya akan pecah, atau seluruh kapal akan membuat "turn overkill". Ini tentang energi.

Sayangnya, tidak ada data pengujian yang tepat yang dapat ditemukan. Menurut tinjauan pengguna, adalah mungkin untuk menyusun ketergantungan "sintetis" untuk pemasangan turbin angin-4.380 / 220.50 yang diproduksi di Taganrog dengan diameter roda angin 5 m, berat kepala angin 160 kg dan kecepatan rotasi hingga 40 rpm; mereka ditunjukkan pada Gambar.

Tentu saja, tidak ada jaminan untuk keandalan 100%, tetapi meskipun demikian jelas bahwa tidak ada tanda-tanda model mekanistik datar di sini. Tidak mungkin roda 5 meter dengan angin datar 3 m / s menghasilkan sekitar 1 kW, pada 7 m / s ia dapat mencapai dataran tinggi dalam hal daya dan kemudian menahannya hingga terjadi badai yang hebat. Pabrikan, dengan cara, menyatakan bahwa nominal 4 kW dapat diperoleh pada 3 m / s, tetapi ketika dipasang oleh gaya mereka sesuai dengan hasil studi aerologi lokal.

Tidak ada teori kuantitatif juga; penjelasan pengembang tidak jelas. Namun, karena orang-orang membeli turbin angin Taganrog dan mereka bekerja, tetap diasumsikan bahwa sirkulasi berbentuk kerucut yang dinyatakan dan efek pendorongnya bukanlah fiksi. Bagaimanapun, mereka mungkin.

Kemudian, ternyata, SEBELUM rotor, menurut hukum kekekalan momentum, juga harus ada pusaran kerucut, tetapi mengembang dan lambat. Dan corong seperti itu akan mengarahkan angin ke rotor, permukaan efektifnya akan berubah menjadi lebih menyapu, dan KIEV - unit berlebih.

Penjelasan tentang pertanyaan ini bisa dijelaskan dengan pengukuran lapangan dari medan tekanan di depan rotor, setidaknya dengan aneroid rumah tangga. Jika ternyata lebih tinggi dari pada dari samping ke samping, maka APU berlayar memang bekerja seperti kumbang lalat.

Generator buatan sendiri

Dari apa yang telah dikatakan di atas, jelas bahwa lebih baik bagi pembangun rumah untuk mengambil vertikal atau perahu layar. Tetapi keduanya sangat lambat, dan mentransfer ke generator berkecepatan tinggi adalah pekerjaan yang tidak perlu, biaya dan kerugian yang tidak perlu. Dapatkah Anda membuat sendiri generator listrik berkecepatan rendah yang efisien?

Ya, Anda bisa, dengan magnet yang terbuat dari paduan niobium, yang disebut. magnet super. Proses pembuatan bagian utama ditunjukkan pada Gambar. Kumparan - masing-masing dari 55 putaran kawat tembaga 1 mm dalam isolasi enamel kekuatan tinggi tahan panas, FEMM, PETV, dll. Ketinggian belitan adalah 9 mm.

Perhatikan jalur pasak di bagian rotor. Mereka harus ditempatkan sehingga magnet (direkatkan ke sirkuit magnetik dengan epoksi atau akrilik) setelah perakitan berkumpul dengan kutub yang berlawanan. "Pancake" (sirkuit magnetis) harus terbuat dari feromagnet magnetik lunak; baja struktural biasa akan dilakukan. Ketebalan "pancake" setidaknya 6 mm.

Secara umum, lebih baik membeli magnet dengan lubang aksial dan mengencangkannya dengan sekrup; magnet super menarik dengan kekuatan yang mengerikan. Untuk alasan yang sama, sebuah silinder pengatur jarak setinggi 12 mm dipasang pada batang di antara "pancake".

Gulungan yang membentuk bagian stator dihubungkan menurut diagram yang juga ditunjukkan pada Gambar. Ujung yang disolder tidak boleh diregangkan, tetapi harus membentuk loop, jika tidak, epoksi yang akan mengisi stator, mengeras, dapat merusak kabel.

Stator dituangkan ke dalam cetakan dengan ketebalan 10 mm. Tidak perlu pusat dan keseimbangan, stator tidak berputar. Jarak antara rotor dan stator adalah 1 mm di setiap sisi. Stator di rumah generator harus dipasang dengan aman tidak hanya terhadap perpindahan aksial, tetapi juga terhadap belokan; medan magnet yang kuat dengan arus dalam beban akan menariknya.

Video: Generator turbin angin DIY

Keluaran

Dan apa yang kita miliki pada akhirnya? Ketertarikan pada "bilah" lebih dijelaskan oleh penampilannya yang spektakuler daripada oleh kinerja sebenarnya dalam desain buatan sendiri dan dengan daya rendah. APU carousel rumahan akan menyediakan daya "siaga" untuk mengisi daya aki mobil atau memasok daya ke rumah kecil.

Tetapi dengan APU berlayar, ada baiknya bereksperimen dengan master dengan coretan kreatif, terutama dalam versi mini, dengan roda berdiameter 1-2 m. Jika asumsi para pengembang benar, maka akan mungkin untuk menghapusnya, melalui generator mesin Cina yang dijelaskan di atas, semua 200-300 wattnya.

Andrey berkata:

Terima kasih atas konsultasi gratis Anda ... Dan harga "dari perusahaan" tidak terlalu mahal, dan saya pikir pengrajin dari provinsi akan dapat membuat generator yang serupa dengan milik Anda. Dan baterai Li-po dapat dipesan dari China, inverter di Chelyabinsk sangat bagus sinus). Dan layar, bilah, atau rotor - ini adalah alasan lain terlontarnya pemikiran orang-orang Rusia kami yang terampil.

Ivan berkata:

pertanyaan:
Untuk turbin angin dengan sumbu vertikal (posisi 1) dan versi "Lenz", dimungkinkan untuk menambahkan detail tambahan - impeler yang terkena angin dan menutup sisi yang tidak berguna darinya (menuju ke sisi angin). Artinya, angin tidak akan memperlambat bilahnya, tetapi “layar” ini. Pengaturan angin dengan "ekor" terletak di belakang kincir angin itu sendiri di bawah dan di atas bilah (punggung bukit). Saya membaca artikel itu dan sebuah ide lahir.

Dengan mengklik tombol "Tambahkan komentar", saya setuju dengan situs tersebut.

Listrik menjadi lebih mahal. Untuk merasa nyaman di luar kota dalam cuaca musim panas dan musim dingin yang membekukan, Anda harus mengeluarkan banyak uang atau mulai mencari sumber energi alternatif. Rusia adalah negara besar dengan area datar yang luas. Meskipun angin lambat terjadi di sebagian besar wilayah, daerah berpenduduk jarang ini tertiup oleh arus udara yang kuat dan kuat. Oleh karena itu, kehadiran generator angin di pertanian pemilik real estat pinggiran kota paling sering dibenarkan. Model yang sesuai dipilih berdasarkan area aplikasi dan tujuan penggunaan sebenarnya.

Turbin angin # 1 - desain tipe putar

Anda dapat melakukannya sendiri dengan kincir angin putar sederhana. Tentu saja, dia tidak mungkin dapat memasok listrik ke sebuah pondok besar, tetapi menyediakan listrik untuk rumah taman yang sederhana cukup dalam kekuasaannya. Dengan itu, Anda dapat memasok bangunan luar dengan cahaya di malam hari, menerangi jalur taman dan wilayah yang berdampingan.

Anda dapat membaca lebih lanjut tentang jenis sumber energi alternatif di artikel ini:

Beginilah atau hampir terlihat seperti generator angin berputar yang dibuat dengan tangan. Seperti yang Anda lihat, tidak ada yang super rumit dalam desain peralatan ini.

Persiapan suku cadang dan bahan habis pakai

Untuk merakit generator angin, yang kekuatannya tidak melebihi 1,5 KW, kita membutuhkan:

• generator dari mobil 12 V;
• baterai 12 V asam atau helium;
• konverter 12V - 220V untuk 700 W - 1500 W;
• wadah besar yang terbuat dari aluminium atau baja tahan karat: ember atau wajan tebal;
• relai pengisian baterai otomotif dan lampu indikator pengisian daya;
• sakelar semi-kedap udara dari tipe "tombol" untuk 12 V;
• voltmeter dari alat pengukur yang tidak perlu, Anda dapat mengemudikan mobil;
• baut dengan ring dan mur;
• kabel dengan penampang 2,5 mm 2 dan 4 mm 2;
• dua klem yang generator akan dipasang ke tiang.

Untuk melakukan pekerjaan itu, kita membutuhkan gunting atau penggiling logam, pita pengukur, spidol atau pensil konstruksi, obeng, kunci, bor, bor, dan penjepit.

Sebagian besar pemilik rumah pribadi tidak mengenali penggunaan pemanas panas bumi, tetapi sistem seperti itu memiliki prospek. Anda dapat membaca lebih lanjut tentang kelebihan dan kekurangan kompleks ini di artikel berikut:

Kemajuan desain

Kita akan membuat rotor dan mendesain ulang puli alternator. Untuk memulai, kita membutuhkan wadah logam silinder. Paling sering, panci atau ember disesuaikan untuk keperluan ini. Ambil pita pengukur dan spidol atau pensil bangunan dan bagi wadah menjadi empat bagian yang sama. Jika kita memotong logam dengan gunting, maka untuk memasukkannya, Anda harus membuat lubang terlebih dahulu. Anda juga bisa menggunakan penggiling jika ember tidak terbuat dari lembaran yang dicat atau baja galvanis. Dalam kasus ini, logam pasti akan menjadi terlalu panas. Kami memotong bilah tanpa memotongnya sampai akhir.

Agar tidak salah dengan ukuran bilah yang kami potong ke dalam wadah, perlu melakukan pengukuran yang cermat dan menghitung ulang semuanya dengan cermat.

Di bagian bawah dan di katrol, tandai dan bor lubang untuk baut. Pada tahap ini penting untuk meluangkan waktu Anda dan mengatur lubang secara simetris untuk menghindari ketidakseimbangan selama rotasi. Bilahnya harus ditekuk, tetapi jangan terlalu banyak. Saat melakukan bagian pekerjaan ini, pertimbangkan arah rotasi generator. Biasanya berputar searah jarum jam. Bergantung pada sudut tekukan, area pengaruh aliran angin meningkat, dan oleh karena itu, kecepatan putarannya.

Ini adalah jenis pedang lain. Dalam hal ini, setiap bagian ada secara terpisah, dan bukan sebagai bagian dari wadah tempat pemotongannya

Karena masing-masing bilah kincir angin ada secara terpisah, Anda perlu mengencangkan masing-masing. Keuntungan dari desain ini adalah kemudahan perawatannya yang meningkat.

Ember dengan bilah yang sudah jadi harus diamankan ke katrol menggunakan baut. Kami memasang generator di tiang menggunakan klem, lalu menghubungkan kabel dan memasang rantai. Lebih baik untuk menulis ulang sirkuit, warna kabel dan tanda kontak terlebih dahulu. Kabel juga harus dipasang ke tiang.

Untuk menghubungkan baterai, kami menggunakan kabel 4 mm 2, yang panjangnya tidak boleh lebih dari 1 meter. Kami menghubungkan beban (peralatan listrik dan penerangan) menggunakan kabel dengan penampang 2,5 mm 2. Jangan lupa pasang konverter (inverter). Terhubung ke jaringan ke kontak 7,8 dengan kabel 4 mm 2.

Struktur turbin angin terdiri dari resistor (1), gulungan starter generator (2), rotor generator (3), regulator tegangan (4), relai arus balik (5), amperemeter (6), baterai (7), sekring (8) , sakelar (9)

Kelebihan dan kekurangan model seperti itu

Jika semuanya dilakukan dengan benar, generator angin ini akan bekerja tanpa menimbulkan masalah bagi Anda. Dengan baterai 75A dan konverter 1000 W, ini dapat menyalakan penerangan jalan, perangkat pengawasan video, dll.

Skema instalasi dengan jelas menunjukkan bagaimana tepatnya energi angin diubah menjadi listrik dan bagaimana ia digunakan untuk tujuan yang dimaksudkan.

Keunggulan model ini jelas: ini adalah produk yang sangat ekonomis, cocok untuk diperbaiki, tidak memerlukan kondisi khusus untuk fungsinya, berfungsi dengan andal, dan tidak mengganggu kenyamanan akustik Anda. Kerugiannya termasuk produktivitas rendah dan ketergantungan yang signifikan pada hembusan angin yang kuat: baling-balingnya dapat robek oleh arus udara.

Turbin angin # 2 - desain aksial dengan magnet

Kincir angin aksial dengan stator tanpa besi pada magnet neodymium belum dibuat di Rusia hingga saat ini karena tidak dapat diaksesnya yang terakhir. Tapi sekarang mereka ada di negara kita, dan harganya lebih murah dari awalnya. Oleh karena itu, pengrajin kami mulai membuat turbin angin jenis ini.

Seiring waktu, ketika kemampuan turbin angin putar tidak lagi memenuhi semua kebutuhan ekonomi, dimungkinkan untuk membuat model aksial pada magnet neodymium

Apa yang perlu dipersiapkan?

Generator aksial didasarkan pada hub dari mobil dengan cakram rem. Jika bagian ini telah beroperasi, maka harus dibongkar, bantalan harus diperiksa dan dilumasi, dan karat harus dibersihkan. Generator yang sudah jadi akan dicat.

Untuk membersihkan hub dengan benar dari karat, gunakan sikat logam yang dapat dipasang pada bor listrik. Hub akan terlihat bagus lagi

Mendistribusikan dan mengamankan magnet

Kami akan merekatkan magnet ke cakram rotor. Dalam hal ini, 20 magnet 25x8mm digunakan. Jika Anda memutuskan untuk membuat jumlah kutub yang berbeda, gunakan aturan: dalam generator fase tunggal harus ada banyak kutub sebanyak magnet, dan dalam generator tiga fase perlu diperhatikan rasio kutub 4/3 atau 2/3 ke kumparan. Tempatkan magnet dengan mengganti kutub. Untuk memastikan lokasinya benar, gunakan templat dengan sektor yang dicetak di atas kertas atau di disk itu sendiri.

Jika ada peluang seperti itu, lebih baik menggunakan magnet persegi panjang, daripada yang bulat, karena dalam bentuk bulat, medan magnet terkonsentrasi di tengah, dan di persegi panjang - sepanjang panjangnya. Magnet yang berlawanan harus memiliki kutub yang berbeda. Agar tidak membingungkan apa pun, terapkan penanda di permukaannya "+" atau "-". Untuk menentukan kutub, ambil satu magnet dan bawa yang lain ke sana. Beri nilai plus pada permukaan yang menarik dan minus pada permukaan yang menjijikkan. Pada cakram, tiang harus bergantian.

Magnet ditempatkan dengan benar. Sebelum memperbaikinya dengan resin epoksi, perlu membuat sisi plastisin agar massa perekat dapat mengeras, dan bukan kaca di atas meja atau lantai.

Untuk memperbaiki magnet, Anda perlu menggunakan lem yang kuat, setelah itu kekuatan perekatan diperkuat dengan resin epoksi. Itu dibanjiri magnet. Untuk mencegah penyebaran resin, Anda dapat membuat penahan plastisin atau cukup membungkus cakram dengan selotip.

Generator tiga fase dan satu fase

Stator satu fasa lebih buruk daripada stator tiga fasa, karena ia mengeluarkan getaran di bawah beban. Hal ini disebabkan oleh perbedaan amplitudo arus, yang muncul karena kembalinya arus yang tidak konsisten pada suatu waktu. Model tiga fase tidak mengalami kerugian ini. Daya di dalamnya selalu konstan, karena fase saling mengimbangi: jika arus jatuh di satu, dan di fase lainnya, itu meningkat.

Dalam perselisihan antara opsi satu fase dan tiga fase, yang terakhir keluar sebagai pemenang, karena getaran tambahan tidak memperpanjang umur peralatan dan mengganggu pendengaran.

Hasilnya, kembalinya model tiga fase adalah 50% lebih tinggi daripada model fase tunggal. Keuntungan lain dari menghindari getaran yang tidak perlu adalah kenyamanan akustik saat beroperasi di bawah beban: generator tidak bersenandung selama operasi. Selain itu, getaran selalu merusak turbin angin sebelum tanggal kadaluwarsanya.

Proses penggulungan gulungan

Setiap spesialis akan memberi tahu Anda bahwa Anda perlu membuat perhitungan yang cermat sebelum memutar gulungan. Dan setiap praktisi akan melakukan segalanya secara intuitif. Generator kami tidak akan terlalu cepat. Kami perlu mulai mengisi baterai 12 volt pada 100-150 rpm. Dengan data awal seperti itu, jumlah putaran di semua kumparan harus 1000-1200 buah. Tetap membagi angka ini dengan jumlah kumparan dan mencari tahu berapa banyak belokan akan ada di masing-masing.

Agar generator angin lebih bertenaga pada kecepatan rendah, Anda perlu menambah jumlah tiang. Dalam hal ini, frekuensi osilasi arus akan meningkat pada kumparan. Lebih baik menggunakan kawat tebal untuk melilitkan gulungan. Ini akan mengurangi hambatan, yang berarti arus akan meningkat. Perlu dicatat bahwa pada tegangan tinggi, arus dapat "dimakan" oleh resistansi belitan. Mesin sederhana buatan rumah akan membantu Anda memutar gulungan berkualitas tinggi dengan cepat dan akurat.

Stator ditandai, gulungan sudah terpasang. Untuk memperbaikinya, resin epoksi digunakan, drainase yang lagi-lagi ditahan oleh sisi plastisin.

Karena jumlah dan ketebalan magnet yang terletak pada disk, generator dapat sangat bervariasi dalam parameter operasinya. Untuk mengetahui berapa banyak daya yang diharapkan sebagai hasilnya, Anda dapat melilitkan satu kumparan dan memutarnya di generator. Untuk menentukan daya masa depan, tegangan harus diukur pada kecepatan tanpa beban tertentu.

Misalnya, pada 200 rpm, diperoleh 30 volt dengan resistansi 3 ohm. Kami mengurangi tegangan baterai 12 volt dari 30 volt, dan membagi 18 volt yang dihasilkan dengan 3 ohm. Hasilnya 6 ampere. Ini adalah volume yang akan masuk ke baterai. Meskipun dalam praktiknya, tentu saja, hasilnya lebih sedikit karena kerugian pada jembatan dioda dan kabel.

Paling sering, kumparan dibuat bulat, tetapi lebih baik meregangkannya sedikit. Dalam hal ini, lebih banyak tembaga diperoleh di sektor ini, dan lilitan kumparannya lebih lurus. Diameter lubang dalam kumparan harus sesuai dengan ukuran magnet atau sedikit lebih besar.

Uji pendahuluan dari peralatan yang dihasilkan dilakukan, yang memastikan kinerjanya yang sangat baik. Seiring waktu, model ini dapat ditingkatkan.

Saat membuat stator, perlu diingat bahwa ketebalannya harus sesuai dengan ketebalan magnet. Jika jumlah lilitan pada kumparan bertambah dan stator dibuat lebih tebal maka ruang cakram akan bertambah, dan fluks magnet akan berkurang. Akibatnya, tegangan yang sama dapat dihasilkan, tetapi arus yang lebih rendah karena resistansi kumparan yang meningkat.

Kayu lapis digunakan sebagai bentuk untuk stator, tetapi Anda dapat menandai sektor untuk gulungan di atas kertas, dan membuat pembatas dari plastisin. Kekuatan produk akan ditingkatkan dengan kain kaca yang ditempatkan di bagian bawah cetakan dan di atas gulungan. Resin epoksi seharusnya tidak menempel pada cetakan. Untuk melakukan ini, itu dilumasi dengan lilin atau petroleum jelly. Untuk tujuan yang sama, Anda bisa menggunakan selotip atau selotip. Kumparan dipasang bersama-sama dengan tidak tergoyahkan, ujung-ujung fase dibawa keluar. Kemudian keenam kabel dihubungkan dengan segitiga atau bintang.

Rakitan generator diuji menggunakan putaran tangan. Tegangan yang dihasilkan adalah 40 volt, sedangkan arusnya kurang lebih 10 ampere.

Langkah terakhir - tiang dan baling-baling

Ketinggian sebenarnya dari tiang yang sudah jadi adalah 6 meter, tetapi akan lebih baik membuatnya 10-12 meter. Basis untuk itu perlu beton. Penahan harus dibuat agar pipa dapat dinaikkan dan diturunkan dengan winch tangan. Sekrup dipasang di bagian atas pipa.

Pipa PVC adalah bahan yang andal dan cukup ringan, yang dapat digunakan untuk membuat sekrup kincir angin dengan tikungan yang telah ditentukan

Untuk membuat sekrup, Anda membutuhkan pipa PVC dengan diameter 160 mm. Sekrup dua meter enam bilah harus dipotong darinya. Masuk akal untuk bereksperimen dengan bentuk bilah untuk mendapatkan lebih banyak torsi pada putaran rendah. Baling-baling harus dihilangkan dari angin kencang. Fungsi ini dilakukan dengan menggunakan ekor lipat. Energi yang dihasilkan disimpan dalam baterai.

Tiang harus dinaikkan dan diturunkan menggunakan winch tangan. Stabilitas struktural tambahan dapat diberikan dengan menggunakan kabel tegangan

Kami memberikan perhatian Anda dua opsi untuk generator angin, yang paling sering digunakan oleh penghuni musim panas dan pemilik real estat pinggiran kota. Masing-masing efektif dengan caranya sendiri. Terutama hasil penggunaan peralatan tersebut dimanifestasikan di daerah dengan angin kencang. Bagaimanapun, asisten dalam rumah tangga seperti itu tidak akan pernah sakit.

Kekuatan generator angin buatan sendiri akan cukup untuk mengisi baterai untuk berbagai peralatan, menyediakan penerangan dan, secara umum, pengoperasian peralatan listrik rumah tangga. Dengan memasang turbin angin, Anda menghemat biaya listrik. Jika diinginkan, unit yang dimaksud dapat dirakit dengan tangan. Anda hanya perlu memutuskan parameter utama generator angin dan melakukan semuanya sesuai dengan instruksi.

Desain generator angin mencakup beberapa bilah yang berputar di bawah pengaruh arus angin. Sebagai hasil dari efek ini, energi rotasi dihasilkan. Energi yang dihasilkan diumpankan oleh rotor ke pengali, yang pada gilirannya mentransfer energi ke generator listrik.

Ada juga desain turbin angin tanpa pengganda. Tidak adanya pengganda dapat meningkatkan produktivitas instalasi secara signifikan.

Turbin angin dapat dipasang baik secara individu maupun kelompok yang disatukan dalam sebuah ladang angin. Selain itu, turbin angin dapat digabungkan dengan generator diesel, yang akan menghemat bahan bakar dan memastikan pengoperasian sistem pasokan listrik di rumah yang paling efisien.

Apa yang perlu Anda ketahui sebelum merakit turbin angin?

Sebelum Anda mulai merakit generator angin, Anda perlu memutuskan beberapa poin penting.

Langkah pertama. Pilih jenis desain turbin angin yang sesuai. Pemasangannya bisa vertikal atau horizontal. Dalam kasus perakitan sendiri, lebih baik memberikan pilihan yang mendukung model vertikal, karena mereka lebih mudah dibuat dan diseimbangkan.

Langkah kedua. Tentukan daya yang sesuai. Saat ini, semuanya bersifat individual - fokuslah pada kebutuhan Anda sendiri. Untuk mendapatkan tenaga yang lebih besar, perlu dilakukan penambahan diameter dan massa impeler.

Peningkatan karakteristik ini akan menyebabkan kesulitan tertentu pada tahap pemasangan dan penyeimbangan roda turbin angin. Pertimbangkan momen ini dan nilai kemampuan Anda secara objektif. Jika Anda seorang pemula, pertimbangkan untuk memasang beberapa turbin angin jarak menengah alih-alih satu unit yang sangat efisien.

Langkah ketiga. Pikirkan apakah Anda dapat membuat sendiri semua elemen generator angin. Setiap detail harus dihitung secara akurat dan dibuat sepenuhnya sesuai dengan mitra pabrik. Dengan tidak adanya keterampilan yang diperlukan, lebih baik membeli elemen yang sudah jadi.

Langkah keempat. Pilih baterai yang sesuai. Lebih baik menolak aki mobil, karena mereka berumur pendek, mudah meledak dan menuntut perawatan dan pemeliharaan.

Baterai tertutup lebih disukai. Harganya beberapa kali lebih mahal, tetapi penayangannya beberapa kali lebih lama dan, secara umum, memiliki kinerja yang lebih tinggi.

Beri perhatian khusus pada pemilihan jumlah pisau yang sesuai. Yang paling populer adalah generator angin dengan 2 dan 3 bilah. Namun, instalasi semacam itu memiliki beberapa kelemahan.

Saat mengoperasikan generator dengan 2 atau 3 bilah, gaya sentrifugal dan giroskopik yang kuat terjadi. Di bawah pengaruh gaya-gaya ini, beban pada elemen utama generator angin meningkat secara signifikan. Pada saat yang sama, dalam beberapa momen kekuatan bertindak berlawanan satu sama lain.

Untuk meratakan beban yang masuk dan menjaga struktur turbin angin tetap utuh, Anda perlu melakukannya perhitungan aerodinamis yang kompeten dari bilah dan membuatnya sesuai dengan data yang dihitung. Bahkan kesalahan minimal mengurangi efisiensi instalasi beberapa kali dan meningkatkan kemungkinan kerusakan awal generator angin.

Turbin angin berkecepatan tinggi menghasilkan banyak kebisingan, terutama jika menyangkut instalasi buatan sendiri. Semakin besar bilahnya, semakin keras kebisingannya. Momen ini memberlakukan sejumlah batasan. Misalnya, tidak akan berhasil memasang struktur yang bising di atap rumah, kecuali, tentu saja, pemiliknya tidak menyukai perasaan hidup di lapangan terbang.

Perlu diingat bahwa dengan bertambahnya jumlah sudu maka tingkat getaran yang dihasilkan selama pengoperasian generator angin akan meningkat. Set dua bilah lebih sulit untuk diseimbangkan, terutama bagi pengguna yang belum berpengalaman. Akibatnya, akan banyak terjadi kebisingan dan getaran dari turbin angin dengan dua bilah.

Berikan pilihan yang mendukung generator angin dengan 5-6 bilah. Praktik menunjukkan bahwa model seperti itu paling optimal untuk produksi sendiri dan digunakan di rumah.

Sekrup direkomendasikan untuk dibuat dengan diameter sekitar 2 m. Hampir semua orang dapat menangani pekerjaan merakit dan menyeimbangkannya. Dengan lebih banyak pengalaman, Anda dapat mencoba merakit dan memasang roda dengan 12 bilah. Perakitan unit seperti itu akan membutuhkan lebih banyak usaha. Biaya material dan waktu juga akan meningkat. Namun, 12 bilah akan memungkinkan, bahkan dengan angin lemah 6-8 m / s, untuk menerima daya pada level 450-500 W.

Perlu diingat bahwa dengan 12 bilah, roda akan bergerak cukup lambat, dan ini dapat menimbulkan berbagai masalah. Misalnya, Anda harus merakit kotak roda gigi khusus, yang lebih rumit dan mahal untuk diproduksi.

Dengan demikian, pilihan terbaik untuk pengrajin rumah pemula adalah generator angin dengan roda berdiameter 200 cm, dilengkapi dengan mata pisau berukuran sedang sebanyak 6 buah.

Aksesoris dan alat untuk perakitan

Merakit turbin angin akan membutuhkan banyak komponen dan aksesori berbeda. Kumpulkan dan beli semua yang Anda butuhkan terlebih dahulu sehingga Anda tidak perlu terganggu olehnya di masa mendatang.

Bergantung pada kondisi situasi tertentu, daftar alat yang diperlukan mungkin sedikit berbeda. Pada saat ini, Anda akan menyesuaikan diri sendiri selama bekerja.

Panduan langkah demi langkah untuk merakit turbin angin

Perakitan dan pemasangan generator angin buatan sendiri dilakukan dalam beberapa tahap.

Langkah pertama. Siapkan tiga poin dasar beton... Tentukan kedalaman dan kekuatan pondasi secara keseluruhan sesuai dengan jenis tanah dan kondisi iklim di lokasi konstruksi. Biarkan beton mengeras selama 1 hingga 2 minggu dan pasang tiangnya. Untuk melakukan ini, kubur tiang penyangga sekitar 50-60 cm di tanah dan perbaiki dengan tali pria.

Fase kedua. Siapkan rotor dan katrol. Katrol adalah roda gesekan. Sebuah alur atau pelek terletak di sekitar lingkar roda tersebut. Saat memilih diameter rotor, Anda harus fokus pada kecepatan angin tahunan rata-rata. Jadi, dengan kecepatan rata-rata 6-8 m / s, rotor berdiameter 5 m akan lebih efisien daripada rotor 4 m.

Tahap ketiga. Buat bilah turbin angin masa depan. Untuk melakukan ini, ambil laras dan bagi menjadi beberapa bagian yang sama sesuai dengan jumlah bilah yang dipilih. Tandai bilahnya dengan spidol lalu gunting elemennya. Penggiling sangat cocok untuk memotong, Anda juga bisa menggunakan gunting logam.

Tahap keempat. Kencangkan bagian bawah drum ke katrol generator. Gunakan baut untuk mengencangkan. Setelah itu, Anda perlu menekuk bilah pada laras. Jangan berlebihan, jika tidak, instalasi yang sudah selesai akan menjadi tidak stabil. Atur kecepatan putaran turbin angin yang sesuai dengan mengubah kelengkungan bilahnya.

Tahap kelima. Hubungkan kabel ke generator dan kumpulkan dalam rantai dalam dosis. Amankan generator ke tiang. Hubungkan kabel ke generator dan tiang. Pasang generator menjadi rantai. Hubungkan juga baterai ke sirkuit. Harap diperhatikan bahwa panjang kabel maksimum yang diperbolehkan untuk instalasi ini adalah 100 cm Hubungkan beban dengan kabel.

Diperlukan rata-rata 3-6 jam untuk merakit satu generator, tergantung pada keterampilan yang tersedia dan, secara umum, efisiensi dan masternya.

Turbin angin membutuhkan perawatan dan pemeliharaan rutin.

1. 2-3 minggu setelah memasang generator baru, Anda harus melakukannya bongkar perangkat dan pastikan pengencang yang ada aman... Untuk keamanan Anda sendiri, periksa dudukan hanya saat angin sepoi-sepoi.
2. Lumasi bantalan setidaknya sekali setiap 6 bulan. Saat pertama kali muncul tanda-tanda ketidakseimbangan pada roda, segera keluarkan dan hilangkan kesalahan yang ada. Tanda ketidakseimbangan yang paling umum adalah guncangan bilah yang tidak normal.
3. Periksa kuas pantograf setidaknya setiap 6 bulan... Setiap 2-6 tahun cat elemen logam instalasi. Pengecatan biasa akan melindungi logam dari kerusakan akibat korosi.
4. Pantau status generator... Periksa secara teratur agar generator tidak terlalu panas selama pengoperasian. Jika permukaan instalasi menjadi sangat panas sehingga sangat sulit untuk memegangnya, bawalah generator ke bengkel.
5. Pantau kondisi kolektor... Setiap kontaminasi harus dihilangkan dari kontak secepat mungkin. mereka secara signifikan mengurangi efisiensi pemasangan. Perhatikan kondisi mekanis kontak. Unit yang terlalu panas, belitan yang terbakar, dan cacat serupa lainnya - semua ini harus segera dihilangkan.

Dengan demikian, tidak ada yang sulit dalam merakit turbin angin. Cukup menyiapkan semua elemen yang diperlukan, memasang instalasi sesuai dengan instruksi dan menghubungkan unit yang sudah jadi ke listrik. Generator angin yang dipasang dengan benar untuk rumah Anda akan menjadi sumber listrik gratis yang andal. Ikuti tutorialnya dan Anda akan baik-baik saja.

Selamat bekerja!

Video - Turbin angin DIY untuk rumah

Energi tak habis-habisnya yang dibawa massa udara selalu menarik perhatian orang. Kakek buyut kita belajar memanfaatkan angin ke layar dan roda kincir angin, setelah itu angin bertiup tanpa tujuan di atas hamparan luas Bumi selama dua abad.

Sebuah pekerjaan yang berguna ditemukan untuknya hari ini. Generator angin untuk rumah pribadi dari kategori inovasi teknis menjadi faktor nyata dalam kehidupan kita.

Mari kita lihat lebih dekat pembangkit listrik tenaga angin, nilai kondisi untuk penggunaan hemat biaya dan pertimbangkan varietas yang ada... Dalam artikel kami, pengrajin rumah akan menerima informasi untuk dipikirkan tentang topik perakitan sendiri kincir angin dan perangkat yang diperlukan untuk pengoperasian yang efektif.

Apa itu turbin angin?

Prinsip pengoperasian pembangkit listrik tenaga angin rumah tangga sederhana: aliran udara memutar bilah rotor yang dipasang pada poros generator dan menciptakan arus bolak-balik pada belitannya. Listrik yang dihasilkan disimpan dalam baterai dan dikonsumsi oleh peralatan rumah tangga sesuai kebutuhan. Tentu saja, ini adalah diagram yang disederhanakan tentang cara kerja turbin angin rumah. Secara praktis, ini dilengkapi dengan perangkat yang mengubah listrik.

Tepat di belakang generator di rantai energi adalah pengontrol. Ini mengubah arus bolak-balik tiga fase menjadi arus searah dan mengarahkannya untuk mengisi baterai. Sebagian besar peralatan rumah tangga tidak dapat beroperasi pada "konstan", sehingga perangkat lain ditempatkan di belakang baterai - inverter. Ini melakukan operasi yang berlawanan: mengubah arus searah menjadi arus bolak-balik rumah tangga dengan tegangan 220 volt. Jelas bahwa transformasi ini tidak akan berlalu tanpa meninggalkan jejak dan mengambil sebagian besar energi awal (15-20%).

Jika turbin angin dipasangkan dengan baterai surya atau generator listrik lainnya (bensin, solar), rangkaian dilengkapi dengan sakelar otomatis (ATS). Saat catu daya utama terputus, ini mengaktifkan cadangan.

Untuk daya maksimum, generator angin harus ditempatkan di sepanjang aliran angin. Dalam sistem sederhana, prinsip baling-baling cuaca diterapkan. Untuk ini, bilah vertikal dipasang di ujung generator, yang memutarnya ke arah angin.

Pada instalasi yang lebih bertenaga, terdapat motor listrik berputar yang dikendalikan oleh sensor arah.

Jenis utama turbin angin dan fitur-fiturnya

Ada dua jenis turbin angin:

1. Dengan rotor horizontal.
2. Dengan rotor vertikal.

Jenis pertama adalah yang paling umum. Ini ditandai dengan efisiensi tinggi (40-50%), tetapi memiliki tingkat kebisingan dan getaran yang meningkat. Selain itu, pemasangannya membutuhkan ruang kosong yang besar (100 meter) atau tiang tinggi (dari 6 meter).

Generator dengan rotor vertikal kurang hemat energi (efisiensinya hampir 3 kali lebih rendah daripada generator horizontal).

Keunggulannya termasuk pemasangan sederhana dan keandalan struktural. Kebisingan yang rendah memungkinkan generator vertikal dipasang di atap dan bahkan di permukaan tanah. Instalasi ini tidak takut es dan badai. Mereka diluncurkan dari angin lemah (dari 1,0-2,0 m / s), sedangkan turbin angin horizontal membutuhkan aliran udara dengan kekuatan sedang (3,5 m / s ke atas). Dalam bentuk impeller (rotor), generator angin vertikal sangat beragam.

Roda putar turbin angin vertikal

Karena kecepatan rotor yang rendah (hingga 200 rpm), sumber daya mekanis dari instalasi semacam itu secara signifikan melebihi kinerja generator angin horizontal.

Bagaimana cara menghitung dan memilih generator angin?

Angin bukanlah gas alam yang dipompa melalui pipa, juga bukan listrik yang disuplai secara terus menerus melalui kabel ke rumah kita. Dia berubah-ubah dan berubah-ubah. Hari ini badai merobek atap dan menghancurkan pepohonan, dan besok hal itu memberi jalan untuk ketenangan total. Oleh karena itu, sebelum membeli atau membuat turbin angin sendiri, Anda perlu menilai potensi energi udara di daerah Anda. Untuk melakukan ini, tentukan kekuatan angin tahunan rata-rata. Nilai ini dapat ditemukan di Internet atas permintaan.

Setelah menerima tabel seperti itu, kami menemukan area tempat tinggal kami dan melihat intensitas warnanya, membandingkannya dengan skala penilaian. Jika kecepatan angin tahunan rata-rata ternyata kurang dari 4,0 meter per detik, maka tidak masuk akal untuk memasang turbin angin. Itu tidak akan memberikan jumlah energi yang dibutuhkan.

Jika kekuatan angin cukup untuk memasang ladang angin, maka Anda dapat melanjutkan ke langkah berikutnya: memilih daya generator.

Jika kita berbicara tentang catu daya otonom di rumah, maka konsumsi listrik rata-rata oleh 1 keluarga diperhitungkan. Ini berkisar dari 100 hingga 300 kWh per bulan. Di wilayah dengan potensi angin tahunan yang rendah (5-8 m / s), jumlah listrik sebesar itu dapat dihasilkan oleh turbin angin 2-3 kW. Perlu diingat bahwa di musim dingin kecepatan angin rata-rata lebih tinggi, oleh karena itu, pembangkitan energi selama periode ini akan lebih besar daripada di musim panas.

Memilih generator angin. Estimasi harga

Harga untuk generator angin domestik vertikal dengan kapasitas 1,5-2,0 kW berada dalam kisaran 90 hingga 110 ribu rubel. Paket pada harga ini hanya mencakup generator dengan bilah, tanpa tiang dan peralatan tambahan (pengontrol, inverter, kabel, baterai). Pembangkit listrik lengkap bersama dengan pemasangan akan menelan biaya 40-60% lebih.

Biaya turbin angin yang lebih kuat (3-5 kW) berkisar antara 350 hingga 450 ribu rubel (dengan peralatan tambahan dan pekerjaan pemasangan).

Kincir angin DIY. Tabungan yang menyenangkan atau nyata?

Katakanlah langsung bahwa tidak mudah membuat generator angin dengan tangan Anda sendiri penuh dan efisien. Perhitungan yang kompeten dari roda angin, mekanisme transmisi, pemilihan generator yang sesuai untuk tenaga dan kecepatan adalah topik yang terpisah. Kami hanya akan memberikan rekomendasi singkat tentang tahapan utama dari proses ini.

Generator

Generator otomotif dan motor listrik dari mesin cuci dengan penggerak langsung tidak cocok untuk tujuan ini. Mereka mampu menghasilkan energi dari kincir angin, tetapi tidak akan berarti. Untuk operasi yang efisien, generator otomatis membutuhkan kecepatan yang sangat tinggi yang tidak dapat dikembangkan oleh turbin angin.

Motor mesin cuci memiliki masalah yang berbeda. Ada magnet ferit di sana, dan untuk generator angin yang lebih produktif diperlukan - niodimium. Proses perakitan sendiri dan belitan belitan pembawa arus membutuhkan kesabaran dan presisi tinggi.

Kekuatan perangkat rakitan sendiri, sebagai aturan, tidak melebihi 100-200 watt.

Baru-baru ini, roda motor untuk sepeda dan skuter telah menjadi populer di kalangan pembuat rumah. Dari sudut pandang energi angin, ini adalah generator neodymium bertenaga yang secara optimal cocok untuk roda angin vertikal dan pengisian baterai. Hingga 1 kW energi angin dapat dihilangkan dari generator semacam itu.

Roda motor - generator siap pakai untuk ladang angin buatan sendiri

Sekrup

Yang paling mudah dibuat adalah layar dan baling-baling. Yang pertama terdiri dari tabung lengkung ringan yang dipasang pada pelat pusat. Pisau yang terbuat dari kain tahan lama ditarik ke atas setiap tabung. Windage baling-baling yang besar membutuhkan sambungan baling-baling yang berengsel sehingga selama badai mereka melipat dan tidak berubah bentuk.

Desain rotor roda angin digunakan untuk generator vertikal. Mudah dibuat dan dapat diandalkan dalam pengoperasian.

Turbin angin buatan sendiri dengan sumbu rotasi horizontal didukung oleh baling-baling sekrup. Pengrajin rumahan merakitnya dari pipa PVC dengan diameter 160-250 mm. Bilah dipasang pada pelat baja bundar dengan lubang untuk poros generator.