Masele de aer au o sursă inepuizabilă de energie, pe care omenirea o folosea în cele mai vechi timpuri. Practic, puterea eoliană asigura circulația navelor aflate sub navă și funcționarea morilor de vânt. După inventarea motoarelor cu aburi, acest tip de energie și-a pierdut relevanța.

Abia în condițiile moderne, energia eoliană a devenit din nou cerută ca forță motrice aplicată generatoarelor electrice. Ele nu sunt încă răspândite la scară industrială, dar devin din ce în ce mai populare în sectorul privat. Uneori este pur și simplu imposibil să vă conectați la linia de alimentare. În astfel de situații, mulți proprietari proiectează și fabrică un generator eolian pentru o casă privată cu propriile mâini din materiale uzate. În viitor, acestea sunt utilizate ca surse principale sau auxiliare de energie electrică.

Teoria ideală a turbinei eoliene

Această teorie a fost dezvoltată în diferite momente de către oameni de știință și specialiști în domeniul mecanicii. A fost dezvoltat pentru prima dată de V.P. Vetchinkin în 1914 și teoria unei elice ideale a fost folosită ca bază. În aceste studii, a fost derivată mai întâi rata de utilizare a energiei eoliene a unei turbine eoliene ideale.

Lucrările în acest domeniu au fost continuate de N.E. Jukovski, care a dedus valoarea maximă a acestui coeficient egală cu 0,593. În lucrările ulterioare ale unui alt profesor, Sabinin G.Kh. valoarea ajustată a coeficientului a fost 0,687.

Conform teoriilor dezvoltate, o roată de vânt ideală ar trebui să aibă următorii parametri:

• Axa de rotație a roții trebuie să fie paralelă cu viteza fluxului vântului.
• Numărul de lame este infinit de mare, cu o lățime foarte mică.
• Valoarea zero a tragerii profilului aripilor în prezența unei circulații constante de-a lungul lamelor.
• Întreaga suprafață măturată a turbinei eoliene are o viteză constantă a aerului pierdut la volan.
• Tendința vitezei unghiulare la infinit.

Alegerea unei turbine eoliene

Atunci când alegeți un model de generator eolian pentru o casă privată, trebuie să luați în considerare puterea necesară pentru a asigura funcționarea dispozitivelor și echipamentelor, ținând cont de programul și frecvența de pornire. Acesta este determinat de contabilitatea lunară a energiei electrice consumate. În plus, valoarea puterii poate fi determinată în conformitate cu caracteristicile tehnice ale consumatorilor.

Trebuie avut în vedere faptul că puterea tuturor aparatelor electrice nu este realizată direct de la generatorul eolian, ci de la invertor și un set de baterii. Astfel, un generator cu o capacitate de 1 kW este capabil să asigure funcționarea normală a bateriilor care furnizează un invertor de patru kilowați. Ca urmare, aparatele de uz casnic cu o capacitate similară sunt alimentate complet cu energie electrică. Are o mare importanță alegerea potrivita baterii. O atenție deosebită trebuie acordată parametrilor precum curentul de încărcare.

La alegerea proiectării unei turbine eoliene, se iau în considerare următorii factori:

• Direcția de rotație a roții eoliene este verticală sau orizontală.
• Paletele ventilatorului pot fi în formă de velă, cu o suprafață dreaptă sau curbată. În unele cazuri, sunt utilizate opțiuni combinate.
• Material pentru lame și tehnologie pentru fabricarea acestora.
• Amplasarea palelor ventilatorului cu o înclinație diferită față de fluxul de aer care trece.
• Numărul de lame incluse în ventilator.
• Puterea necesară transferată de la turbina eoliană la generator.

În plus, este necesar să se țină seama de viteza medie anuală a vântului pentru o anumită zonă, așa cum este specificat de serviciul meteorologic. Nu este necesar să se clarifice direcția vântului, deoarece proiectele moderne de generatoare eoliene se întorc în mod independent în cealaltă direcție.

Pentru majoritatea zonelor din Federația Rusă, cea mai optimă opțiune ar fi o orientare orizontală a axei de rotație, suprafața lamelor fiind curbată concavă, pe care fluxul de aer circulă în jurul său sub un unghi acut. Cantitatea de putere luată de vânt este influențată de zona lamei. Pentru o casă obișnuită, o suprafață de 1,25 m 2 este suficientă.

Numărul de rotații al turbinei eoliene depinde de numărul de pale. Turbinele eoliene cu o lamă se rotesc cel mai repede. Aceste modele utilizează o contrapondere pentru a contrabalansa. De asemenea, trebuie avut în vedere faptul că la viteze reduse ale vântului, sub 3 m / s, turbinele eoliene devin incapabile să ia energie. Pentru ca unitatea să perceapă vânt slab, aria lamelor sale trebuie mărită la cel puțin 2 m 2.

Calculul generatorului eolian

Înainte de a alege un generator de vânt, este necesar să se determine viteza și direcția vântului, care sunt cele mai caracteristice în locul instalației propuse. Trebuie amintit că rotația lamelor începe cu o viteză minimă a vântului de 2 m / s. Eficiența maximă este atinsă atunci când acest indicator atinge o valoare cuprinsă între 9 și 12 m / s. Adică pentru a furniza energie electrică pentru un mic casă de vacanță, veți avea nevoie de un generator cu o putere minimă de 1 kW / h și o viteză a vântului de cel puțin 8 m / s.

Viteza vântului și diametrul elicei au un impact direct asupra puterii generate de o turbină eoliană. Calculați cu precizie caracteristici de performanta un anumit model este posibil folosind următoarele formule:

1. Calculele în conformitate cu aria de rotație se efectuează după cum urmează: P \u003d 0,6 x S x V 3, unde S este aria perpendiculară pe direcția vântului (m 2), V este viteza vântului (m / s), P este puterea grupului generator ( kW).
2. Pentru calculele unei instalații electrice după diametrul șurubului, se folosește formula: P \u003d D 2 x V 3/7000, în care D este diametrul șurubului (m), V este viteza vântului (m / s), P este puterea generatorului (kW).
3. Calculele mai complexe iau în considerare densitatea fluxului de aer. În aceste scopuri, există o formulă: P \u003d ξ x π x R 2 x 0,5 x V 3 x ρ x η ed x η gen, unde ξ este coeficientul de utilizare a energiei eoliene (valoare nemăsurată), π \u003d 3,14, R - raza rotorului (m), V - viteza de curgere a aerului (m / s), ρ - densitatea aerului (kg / m 3), η roșu - eficiența reductorului (%), η gen - randamentul generatorului (%).

Astfel, electricitatea produsă de turbina eoliană crește cantitativ într-un raport cub cu creșterea vitezei vântului. De exemplu, dacă viteza vântului se dublează, generarea de energie cinetică de către rotor va crește de 8 ori.

Atunci când alegeți un loc pentru instalarea unui generator eolian, este necesar să acordați preferință zonelor fără clădiri mari și copaci înalți care creează o barieră la vânt. Distanța minimă față de clădirile rezidențiale este de 25 până la 30 de metri, altfel zgomotul în timpul funcționării va crea inconveniente și disconfort. Rotorul morii de vânt trebuie să fie situat la o înălțime care depășește cele mai apropiate clădiri cu cel puțin 3-5 m.

Dacă nu intenționați să conectați casa la țară la o rețea comună, în acest caz, puteți utiliza opțiunile pentru sisteme combinate. Funcționarea unei turbine eoliene va fi mult mai eficientă atunci când este utilizată împreună cu un generator diesel sau o baterie solară.

Cum să faci un generator eolian cu propriile mâini

Indiferent de tipul și designul generatorului eolian, fiecare dispozitiv ca bază este echipat cu elemente similare. Toate modelele au generatoare, lame din diverse materiale, ascensoare pentru a asigura nivelul dorit de instalare, precum și baterii suplimentare și sistem de control electronic. Unitățile de tip rotativ sau structurile axiale care utilizează magneți sunt considerate cele mai ușor de fabricat.

Opțiunea 1. Proiectarea rotativă a turbinei eoliene.

Proiectarea unei turbine eoliene rotative utilizează două, patru sau mai multe lame. Astfel de generatoare eoliene nu sunt capabile să furnizeze pe deplin electricitate caselor mari de țară. Acestea sunt utilizate în principal ca sursă auxiliară de electricitate.

În funcție de puterea de proiectare a turbinei eoliene, sunt selectate materialele și componentele necesare:

• Generator de la o mașină de 12 volți și o baterie de mașină.
• Un regulator de tensiune care convertește curentul alternativ de la 12 la 220 volți.
• Recipient mare. O găleată din aluminiu sau oală din oțel inoxidabil funcționează cel mai bine.
• Un releu scos din vehicul poate fi folosit ca încărcător.
• Veți avea nevoie de un comutator de 12 V, o lampă de încărcare cu un controler, șuruburi cu piulițe și șaibe, precum și cleme metalice cu garnituri cauciucate.
• Cablu cu trei fire cu o secțiune minimă de 2,5 mm 2 și un voltmetru convențional îndepărtat de pe orice dispozitiv de măsurare.

În primul rând, rotorul este pregătit dintr-un recipient metalic existent - o cratiță sau găleată. Este marcat în patru părți egale, se fac găuri la capetele liniilor pentru a facilita separarea în părți componente. Apoi recipientul este tăiat cu foarfece de metal sau râșniță. Lamele rotorului sunt tăiate din semifabricatele rezultate. Toate măsurătorile trebuie verificate cu atenție pentru a respecta dimensiunile, altfel structura nu va funcționa corect.

Apoi, se determină latura de rotație a scripetei generatorului. De regulă, se rotește în sensul acelor de ceasornic, dar este mai bine să verificați acest lucru. După aceea, partea rotorului este conectată la generator. Pentru a evita dezechilibrul în mișcarea rotorului, găurile de montare din ambele structuri trebuie să fie poziționate simetric.

Pentru a crește viteza de rotație, marginile lamelor ar trebui să fie ușor îndoite. Odată cu creșterea unghiului de îndoire, fluxurile de aer vor fi percepute mai eficient de către instalația rotativă. Ca lame, nu sunt utilizate doar elemente ale capacității tăiate, ci și detalii individualeconectat la o piesă metalică de lucru în formă de cerc.

După atașarea recipientului la generator, întreaga structură obținută trebuie instalată complet pe catarg folosind cleme metalice. Apoi cablajul este montat și asamblat. Fiecare pin trebuie să fie conectat la propriul conector. Odată conectat, cablajul este atașat la catarg cu fir.

La sfârșitul ansamblului, invertorul, bateria și sarcina sunt conectate. Bateria este conectată cu un cablu cu o secțiune transversală de 3 mm 2, pentru toate celelalte conexiuni o secțiune transversală de 2 mm 2 este suficientă. Apoi, turbina eoliană poate fi acționată.

Opțiunea 2. Proiectarea axială a unui generator eolian utilizând magneți.

Morile de vânt axiale pentru acasă sunt o structură, dintre care unul dintre elementele principale sunt magneții de neodim. În ceea ce privește performanța lor, sunt cu mult înaintea unităților rotative convenționale.

Rotorul este elementul principal al întregii structuri a turbinei eoliene. Pentru fabricarea sa, este cel mai potrivit un butuc de roată complet cu discuri de frână. Piesa care a funcționat trebuie pregătită - curățată de murdărie și rugină, lubrifiați rulmenții.

Apoi, trebuie să distribuiți și să fixați corect magneții. În total, vor avea nevoie de 20 de bucăți, de 25 x 8 mm. Câmpul magnetic din ele este situat pe lungime. Magneții uniformi vor fi poli, sunt situați de-a lungul întregului plan al discului, alternând printr-unul. Apoi, argumentele pro și contra sunt determinate. Un magnet atinge alternativ ceilalți magneți de pe disc. Dacă atrag, atunci polul este pozitiv.

Cu un număr crescut de poli, trebuie respectate anumite reguli. La generatoarele monofazate, numărul de poli este același cu numărul de magneți. La generatoarele trifazate, se respectă un raport de 4/3 între magneți și poli și un raport de 2/3 între poli și bobine. Magneții sunt instalați perpendicular pe circumferința discului. Pentru distribuția lor uniformă, utilizați șablon de hârtie... În primul rând, magneții sunt fixați cu adeziv puternic și apoi în cele din urmă fixați cu epoxidic.

Dacă comparăm generatoarele monofazate și trifazate, atunci performanțele primului vor fi puțin mai slabe în comparație cu cele din urmă. Acest lucru se datorează fluctuațiilor mari de amplitudine din rețea datorate ieșirii de curent instabile. Prin urmare, vibrațiile apar la dispozitivele monofazate. În proiectele cu trei faze, acest dezavantaj este compensat de sarcinile curente de la o fază la alta. Acest lucru asigură faptul că o rețea furnizează întotdeauna o valoare constantă a puterii. Datorită vibrațiilor, durata de viață a sistemelor monofazate este semnificativ mai mică decât cea a sistemelor trifazate. În plus, modelele trifazate nu au zgomot în timpul funcționării.

Înălțimea catargului este de aproximativ 6-12 m. Este instalată în centrul cofrajului și turnată cu beton. Apoi se instalează o structură gata făcută pe catarg, pe care este atașat șurubul. Catargul în sine este fixat cu ajutorul cablurilor.

Palele turbinei eoliene

Eficiența turbinelor eoliene depinde în mare măsură de proiectarea palelor. În primul rând, acesta este numărul și dimensiunea lor, precum și materialul din care vor fi fabricate lamele pentru generatorul eolian.

Factori care afectează designul lamei:

• Chiar și cel mai ușor vânt poate mișca lame lungi. Cu toate acestea, o lungime prea mare poate încetini viteza de rotație a roții vântului.
• Creșterea numărului total de lame face roata vântului mai receptivă. Adică, cu cât sunt mai multe lame, cu atât rotația începe mai bine. Cu toate acestea, puterea și viteza vor scădea, făcând un astfel de dispozitiv nepotrivit pentru generarea de energie.
• Diametrul și viteza de rotație a roții de vânt afectează nivelul de zgomot generat de dispozitiv.

Numărul de lame trebuie să fie compatibil cu locația de instalare a întregii structuri. În cele mai optime condiții, lamele selectate corect sunt capabile să asigure puterea maximă a generatorului eolian.

În primul rând, trebuie să determinați în prealabil puterea și funcționalitatea necesare ale dispozitivului. Pentru a fabrica în mod corespunzător un generator eolian, trebuie să studiați proiectele posibile, precum și condițiile climatice în care va fi operat.

În plus față de puterea totală, se recomandă determinarea valorii puterii de ieșire, cunoscută și sub numele de sarcină de vârf. Reprezintă numărul total de instrumente și echipamente care vor fi pornite simultan cu funcționarea generatorului eolian. Dacă este necesar să măriți acest indicator, se recomandă utilizarea mai multor invertoare simultan.

Generator eolian DIY 24v - 2500 wați

Rusia are o poziție dublă în ceea ce privește resursele de energie eoliană. Pe de o parte, datorită suprafeței totale uriașe și a abundenței suprafețelor plane, în general este foarte mult vânt și este în mare parte plat. Pe de altă parte, vânturile noastre sunt în mare parte cu potențial redus, lent, vezi fig. În al treilea rând, vânturile sunt violente în zonele slab populate. Pe baza acestui fapt, sarcina de a porni un generator eolian în fermă este destul de relevantă. Dar, pentru a decide dacă cumpărați un dispozitiv destul de scump sau pentru a-l face singur, trebuie să vă gândiți cu atenție la ce tip (și sunt multe dintre ele) în ce scop să alegeți.

Noțiuni de bază

1. KIEV - coeficient de utilizare a energiei eoliene. Dacă este utilizat pentru calcularea unui model mecanic al vântului plan (a se vedea mai jos), acesta este egal cu eficiența rotorului unei centrale eoliene (APU).
2. Eficiența este eficiența continuă a APU, de la vântul care vine la bornele generatorului electric sau la cantitatea de apă pompată în rezervor.
3. Viteza minimă de funcționare a vântului (MWS) este viteza la care turbina eoliană începe să furnizeze curent sarcinii.
4. Viteza maximă admisibilă a vântului (MDS) este viteza la care se oprește generarea de energie: automatizarea fie oprește generatorul, fie pune rotorul într-o paletă, fie îl pliază și îl ascunde, fie rotorul în sine se oprește, sau APU este pur și simplu distrus.
5. Viteza de pornire a vântului (SWS) - la această viteză, rotorul se poate roti fără sarcină, se poate roti și poate intra în modul de funcționare, după care puteți porni generatorul.
6. Viteza de pornire negativă (OSS) - aceasta înseamnă că APU (sau turbina eoliană - centrala eoliană sau VEA, unitatea eoliană) pentru a porni la orice viteză a vântului necesită rotirea obligatorie de la o sursă de energie externă.
7. Cuplul de pornire (inițial) - capacitatea unui rotor, decelerat cu forța într-un flux de aer, de a crea un cuplu pe arbore.
8. O turbină eoliană (VD) este o parte a APU de la rotor la arborele unui generator sau al unei pompe sau al altui consumator de energie.
9. Generator eolian rotativ - APU, în care energia eoliană este convertită în cuplu pe arborele de preluare a puterii prin rotirea rotorului în fluxul de aer.
10. Gama de viteze de lucru a rotorului este diferența dintre MDS și MPC atunci când funcționează la sarcină nominală.
11. Moară de vânt cu viteză lentă - în aceasta viteza liniară a părților rotorului în flux nu depășește în mod semnificativ viteza vântului sau sub aceasta. Capul de curgere dinamic este convertit direct în împingere a lamei.
12. Turbină eoliană de mare viteză - viteza liniară a palelor este semnificativ (de până la 20 sau mai multe ori) mai mare decât viteza vântului, iar rotorul își formează propria circulație a aerului. Ciclul de conversie a energiei fluxului în tracțiune este complex.

Note:

1. APU-urile de viteză mică, de regulă, au KIEV mai mici decât cele de mare viteză, dar au un cuplu de pornire suficient pentru a roti generatorul fără a deconecta sarcina și zero TCO, adică absolut auto-pornind și aplicabil în cele mai ușoare vânturi.
2. Încetinirea și viteza sunt concepte relative. O turbină eoliană de uz casnic cu 300 rpm poate fi cu viteză redusă și APU-uri puternice de tip EuroWind, din care câmpurile centralelor eoliene, fermele eoliene (a se vedea Fig.) Și ale căror rotoare fac aproximativ 10 rpm, sunt de mare viteză, deoarece cu un astfel de diametru, viteza liniară a lamelor și aerodinamica lor în cea mai mare parte a intervalului lor sunt destul de „asemănătoare unui avion”, vezi mai jos.

De ce fel de generator ai nevoie?

Un generator electric pentru o turbină eoliană de uz casnic trebuie să genereze electricitate într-o gamă largă de viteze de rotație și să aibă capacitatea de a porni automat fără automatizare și surse de alimentare externe. În cazul utilizării unui APU cu OSS (turbine eoliene cu filare), care, de regulă, au KIEV și eficiență ridicate, acesta trebuie să fie reversibil, adică să poată lucra ca motor. La puteri de până la 5 kW, această condiție este îndeplinită de mașinile electrice cu magneți permanenți pe bază de niobiu (super magneți); pe magneți de oțel sau ferită, puteți conta pe cel mult 0,5-0,7 kW.

Notă: alternatoarele asincrone sau generatoarele colectoare cu un stator neimagnetizat nu sunt deloc potrivite. Când forța vântului scade, acestea „se sting” cu mult înainte ca viteza să scadă la MPC și apoi ei înșiși nu vor porni.

O "inimă" excelentă a APU cu o capacitate de 0,3 până la 1-2 kW este obținută de la un alternator cu un redresor încorporat; acestea sunt acum majoritare. În primul rând, mențin tensiunea de ieșire 11,6-14,7 V într-o gamă destul de largă de viteze, fără stabilizatori electronici externi. În al doilea rând, porțile de siliciu se deschid atunci când tensiunea de pe înfășurare ajunge la aproximativ 1,4 V și, înainte de aceasta, generatorul „nu vede” sarcina. Pentru a face acest lucru, generatorul trebuie rotit destul de bine.

În majoritatea cazurilor, autogeneratorul poate fi conectat direct, fără transmisie sau curea, la arborele HP de mare viteză, selectând viteza alegând numărul de lame, vezi mai jos. „Fast-walkers” au un cuplu de pornire mic sau zero, dar rotorul va avea suficient timp pentru a se învârti suficient, fără a deconecta sarcina înainte ca supapele să se deschidă și generatorul să dea curent.

Alegerea de vânt

Înainte de a decide ce generator eolian să facem, să decidem cu privire la aerologia locală. În gri-verzui Zonele (fără vânt) ale hărții vântului, cel puțin oarecare sens vor proveni doar de la o turbină eoliană cu navigație (și vom vorbi despre ele mai departe). Dacă aveți nevoie de o sursă de alimentare constantă, va trebui să adăugați un rapel (un redresor cu un stabilizator de tensiune), un încărcător, o baterie puternică, un invertor 12/24/36/48 V DC la 220/380 V 50 Hz AC. O astfel de instalație va costa nu mai puțin de 20.000 de dolari și este puțin probabil să fie posibilă eliminarea puterii pe termen lung de peste 3-4 kW. În general, cu o dorință neînduplecată de energie alternativă, este mai bine să căutați o altă sursă a acesteia.

În locuri galben-verzi, cu vânt slab, cu nevoie de energie electrică de până la 2-3 kW, puteți lua singur un generator de vânt vertical cu viteză mică... Au fost dezvoltate nenumărate și există modele care, în termeni de KIEV și eficiență, nu sunt aproape inferioare „lamelor” industriale.

Dacă se presupune că se cumpără o turbină eoliană pentru o casă, atunci este mai bine să vă concentrați pe o turbină eoliană cu un rotor cu vele. Există o mulțime de dispute și, în teorie, totul nu este încă clar, dar funcționează. În Federația Rusă se produc „bărci cu pânze” în Taganrog cu o capacitate de 1-100 kW.

În regiunile roșii, cu vânt, alegerea depinde de puterea necesară. În intervalul de 0,5-1,5 kW, „verticale” auto-realizate sunt justificate; 1,5-5 kW - bărci cu pânze cumpărate. „Vertical” poate fi, de asemenea, achiziționat, dar va costa mai mult decât un APU orizontal. Și, în cele din urmă, dacă este necesară o turbină eoliană cu o capacitate de 5 kW sau mai mult, atunci trebuie să alegeți între „lame” orizontale achiziționate sau „bărci cu pânze”.

Notă: mulți producători, în special cel de-al doilea eșalon, oferă seturi de piese din care puteți asambla singur un generator eolian cu o capacitate de până la 10 kW. Un astfel de set va costa cu 20-50% mai ieftin decât unul gata făcut cu instalare. Dar înainte de cumpărare, trebuie să studiați cu atenție aerologia locului de instalare propus și apoi, conform specificațiilor, să selectați tipul și modelul adecvat.

Despre siguranță

Părțile unei turbine eoliene de uz casnic în funcțiune pot avea o viteză liniară care depășește 120 sau chiar 150 m / s, iar o bucată din orice material solid cântărind 20 g, care zboară cu o viteză de 100 m / s, cu o lovitură „reușită”, ucide un om sănătos pe loc. O placă de oțel sau plastic dur, cu grosimea de 2 mm, care se deplasează cu o viteză de 20 m / s, o taie în jumătate.

În plus, majoritatea turbinelor eoliene de peste 100 W sunt destul de zgomotoase. Mulți generează fluctuații ale presiunii aerului ultra-scăzute (mai puțin de 16 Hz) - infrasunete. Infrasunetele sunt inaudibile, dar distructive pentru sănătate și se răspândesc foarte departe.

Notă: la sfârșitul anilor '80, a existat un scandal în Statele Unite - cel mai mare parc eolian din țară în acel moment a trebuit să fie închis. Indienii din rezervația aflată la 200 km de câmpul forțelor sale armate au dovedit în fața instanței că tulburările de sănătate care au crescut brusc în ei după punerea în funcțiune a WPP s-au datorat infrasunetelor sale.

Din motivele de mai sus, instalarea APU este permisă la o distanță de cel puțin 5 din înălțimile lor de cele mai apropiate clădiri rezidențiale. În curțile gospodăriilor private, puteți instala turbine eoliene fabricate industrial, certificate în mod corespunzător. În general, este imposibil să instalați un APU pe acoperișuri - în timpul funcționării acestora, chiar și cu cele de putere redusă, apar sarcini mecanice alternative care pot provoca o rezonanță a structurii clădirii și distrugerea acesteia.

Notă: înălțimea APU este cel mai înalt punct al discului măturat (pentru rotoarele cu lamă) sau figura geomerică (pentru APU verticală cu un rotor pe arbore). Dacă catargul APU sau axa rotorului ies în sus chiar mai sus, înălțimea se calculează de sus - de sus.

Vânt, aerodinamică, KIEV

Un generator eolian de casă respectă aceleași legi ale naturii ca și una fabrică calculată pe un computer. Și un constructor de case trebuie să înțeleagă foarte bine elementele de bază ale muncii sale - cel mai adesea nu are la dispoziție materiale super-moderne și echipamente tehnologice scumpe. Aerodinamica APU este atât de dificilă ...

Vânt și KIEV

Pentru a calcula APU din fabrică în serie, așa-numita. model vânt mecanic plat. Se bazează pe următoarele ipoteze:

• Viteza și direcția vântului sunt constante pe suprafața rotorului eficientă.
• Aerul este un mediu continuu.
• Suprafața efectivă a rotorului este egală cu suprafața măturată.
• Energia fluxului de aer este pur cinetică.

În astfel de condiții, energia maximă pe unitatea de volum de aer este calculată folosind formula școlară, presupunând că densitatea aerului în condiții normale este de 1,29 kg * metri cubi. m. La o viteză a vântului de 10 m / s, un cub de aer transportă 65 J, iar 650 W poate fi îndepărtat dintr-un pătrat al suprafeței efective a rotorului, cu o eficiență de 100% a întregii APU. Aceasta este o abordare foarte simplistă - toată lumea știe că vântul nu este niciodată perfect plat. Dar acest lucru trebuie făcut pentru a asigura repetabilitatea produselor - o practică comună în tehnologie.

Modelul plat nu trebuie ignorat, ci oferă un minim clar de energie eoliană disponibilă. Dar aerul, în primul rând, comprimăm, iar în al doilea rând, este foarte fluid (vâscozitatea dinamică este de numai 17,2 µPa * s). Aceasta înseamnă că debitul poate curge în jurul zonei măturate, reducând suprafața eficientă și KIEV, care este cel mai adesea observată. Dar, în principiu, este posibilă și situația opusă: vântul curge spre rotor, iar suprafața efectivă va fi mai mare decât suprafața măturată, iar KIEV va fi mai mare de 1 față de aceeași pentru un vânt plat.

Iată două exemple. Primul este un iaht de agrement, destul de greu, iahtul poate merge nu numai împotriva vântului, ci și mai rapid decât acesta. Vântul este destinat afară; vântul aparent trebuie să fie totuși mai rapid, altfel cum va trage nava?

Al doilea este un clasic al istoriei aviației. În timpul testelor MIG-19, s-a dovedit că interceptorul, care era cu o tonă mai greu decât luptătorul din linia frontală, a accelerat mai repede în viteză. Cu aceleași motoare în același planor.

Teoreticienii nu știau ce să gândească și se îndoiau serios de legea conservării energiei. În cele din urmă, s-a dovedit că este vorba despre conul radar care iese din priza de aer. De la nas la cochilie, a apărut o garnitură de aer, ca și cum s-a prins de părțile laterale către compresoarele motorului. De atunci, undele de șoc au devenit ferm stabilite în teorie ca fiind utile, iar performanța fantastică de zbor a aeronavelor moderne nu este în mică parte datorită folosirii lor iscusite.

aerodinamică

Dezvoltarea aerodinamicii este de obicei împărțită în două epoci - înainte de N. G. Zhukovsky și după. Raportul său „Pe vorticurile atașate” din 15 noiembrie 1905 a marcat începutul unei noi ere în aviație.

Înainte de Zhukovsky, ei au zburat pe pânze asemănătoare: s-a presupus că particulele fluxului de intrare își dau tot impulsul la marginea de frunte a aripii. Acest lucru a făcut posibilă scăparea imediată de cantitatea vectorială - momentul unghiular - care a dat naștere la matematici furioase și cel mai adesea non-analitice, pentru a trece la relații pur energice scalare mult mai convenabile și, ca urmare, câmpul de presiune calculat pe planul rulmentului, mai mult sau mai puțin similar cu prezentul.

O astfel de abordare mecanicistă a făcut posibilă crearea de vehicule care, cel puțin, pot decola și zbura dintr-un loc în altul, nu neapărat să se prăbușească pe pământ undeva pe parcurs. Dar dorința de a crește viteza, capacitatea de transport și alte calități de zbor a relevat din ce în ce mai mult imperfecțiunea teoriei aerodinamice originale.

Ideea lui Zhukovsky a fost aceasta: de-a lungul suprafețelor superioare și inferioare ale aripii, aerul parcurge o cale diferită. Din condiția continuității mediului (bulele de vid nu sunt formate în aer de la sine), rezultă că viteza debitelor superioare și inferioare care coboară de pe marginea de final trebuie să fie diferită. Datorită vâscozității mici, dar finite a aerului, un vortex ar trebui să se formeze acolo datorită diferenței de viteze.

Vortexul se rotește, iar legea conservării momentului, la fel de imuabilă precum legea conservării energiei, este valabilă și pentru cantitățile vectoriale, adică. trebuie să țină cont de direcția de mișcare. Prin urmare, chiar acolo, la marginea finală, trebuie format un vortex rotativ opus cu același cuplu. Dar ce inseamna? Datorită energiei generate de motor.

Pentru practica aviației, aceasta a însemnat o revoluție: prin alegerea profilului de aripă adecvat, a fost posibil să trimiteți vortexul atașat în jurul aripii sub forma unei circulații G, crescând ridicarea acesteia. Adică, după ce a cheltuit o parte, și pentru viteze mari și sarcini pe aripi - o mare parte, puterea motorului, este posibil să se creeze un flux de aer în jurul aparatului, ceea ce permite să obțină cele mai bune calități de zbor.

Aceasta a făcut din aviație o aviație, și nu făcea parte din aeronautică: acum aeronava își putea crea singur mediul necesar zborului și nu mai poate fi o jucărie a curenților de aer. Tot ce ai nevoie este un motor mai puternic și tot mai puternic ...

KIEV din nou

Dar moara de vânt nu are motor. Dimpotrivă, trebuie să ia energie de la vânt și să o dea consumatorilor. Și aici iese - și-a scos picioarele, coada s-a blocat. A fost permisă prea puțină energie eoliană pe propria circulație a rotorului - va fi slabă, tracțiunea lamelor va fi mică, iar KIEV și puterea vor fi reduse. Să dăm mult pentru circulație - rotorul va învârti ca înnebunit la un vânt slab, dar consumatorii obțin din nou puțin: au dat puțină încărcare, rotorul a frânat, vântul a suflat circulația și a devenit rotorul.

Legea conservării energiei dă o „medie de aur” doar la mijloc: oferim 50% din energie sarcinii, iar pentru restul de 50% răsucim fluxul optim. Practica confirmă ipotezele: dacă eficiența unei elice bune de tracțiune este de 75-80%, atunci KIEV, la fel de atent calculat și aruncat într-un tunel de vânt, rotorul de pală ajunge la 38-40%, adică. până la jumătate din ceea ce se poate realiza cu un exces de energie.

modernitatea

Astăzi, aerodinamica, înarmată cu matematica modernă și calculatoare, se îndepărtează din ce în ce mai mult de inevitabil ceva și simplifică modelele către o descriere exactă a comportamentului unui corp real într-un flux real. Și aici, pe lângă linia generală - putere, putere și mai multă putere! - se găsesc căi laterale, dar promițătoare doar cu o cantitate limitată de energie care intră în sistem.

Celebrul aviator alternativ Paul McCready a creat un avion în anii 80, cu două motoare de pe un lanț cu o putere de 16 CP. cu 360 km / h. Mai mult decât atât, șasiul său era triciclu neretractabil, iar roțile erau fără carouri. Niciunul dintre vehiculele lui McCready nu a intrat online și a pornit în alertă, dar două - una cu motoare cu piston și elice, și celălalt jet - au zburat pe glob pentru prima dată în istorie, fără a ateriza la o benzinărie.

Dezvoltarea teoriei a afectat, de asemenea, foarte semnificativ pânzele care au dat naștere la aripa inițială. Aerodinamica „în direct” a permis iahturilor cu vânt de 8 noduri. stați pe hidrofoane (a se vedea fig.); pentru a accelera o astfel de vârtej la viteza necesară cu ajutorul unei elice, este necesar un motor de cel puțin 100 CP. Catamaranele de curse navighează la aproximativ 30 de noduri în același vânt. (55 km / h).

Există, de asemenea, descoperiri complet non-banale. Fanii sportului cel mai rar și extrem - sari de bază - poartă un costum de aripa apecială, costum de aripă, zboară fără motor, manevrând cu o viteză mai mare de 200 km / h (imaginea din dreapta), apoi aterizează fără probleme într-un loc preselectat. În ce basm oamenii zboară singuri?

Multe mistere ale naturii au fost, de asemenea, rezolvate; în special - zborul unui gândac. Conform aerodinamicii clasice, nu poate zbura. În același mod în care fondatorul „furtului” F-117 cu aripa în formă de diamant, nu este în măsură să decoleze. Iar MiG-29 și Su-27, care de ceva timp pot zbura cu coada înainte, nu se potrivesc deloc cu idei.

Și de ce atunci, atunci când avem de-a face cu turbine eoliene, nu la fel de distractiv și nu ca un instrument de distrugere a propriului fel, ci ca sursă a unei resurse vitale, este imperativ să dansăm din teoria fluxurilor slabe cu modelul său eolian plat? Nu există o cale de a merge mai departe?

La ce să vă așteptați de la un clasic?

Totuși, în niciun caz nu trebuie să renunți la clasici. Oferă o fundație fără să se sprijine pe care nu se poate ridica mai sus. În același mod, deoarece teoria seturilor nu anulează tabelul de înmulțire, iar cromodinamica cuantică nu face ca merele să zboare din copaci.

Deci, ce vă puteți aștepta cu abordarea clasică? Să ne uităm la imagine. Stânga - tipuri de rotori; ele sunt arătate condiționat. 1 - carusel vertical, 2 - ortogonal vertical (turbine eoliene); 2-5 - rotori cu palete cu un număr diferit de lame cu profiluri optimizate.

În dreapta, de-a lungul axei orizontale, este reprezentată viteza relativă a rotorului, adică raportul dintre viteza liniară a lamei și viteza vântului. Vertical în sus - KIEV. Și în jos - din nou, cuplul relativ. Un singur cuplu (100%) este considerat a fi cel care creează un rotor frânat forțat în debit cu KIEV 100%, adică. când toată energia fluxului este transformată într-o forță rotativă.

Această abordare permite concluzii de anvergură. De exemplu, numărul de lame trebuie ales nu numai și nu atât în \u200b\u200bfuncție de viteza de rotație dorită: 3- și 4 lame pierd imediat foarte mult în ceea ce privește KIEV și cuplu în comparație cu 2- și 6 lame care funcționează bine în aproximativ același interval de viteză. Și caroselul și ortogonalul din exterior similare au proprietăți fundamental diferite.

În general, ar trebui să se prefere rotoarele cu palete, cu excepția cazurilor în care este necesară maximă economie, simplitate, autoîncepere fără întreținere fără automatizare, iar ridicarea la stâlp este imposibilă.

Notă: haideți să vorbim despre rotoarele cu vele mai ales - nu par să se încadreze în clasici.

Vertical

APU-urile cu axa de rotație verticală au un avantaj incontestabil pentru viața de zi cu zi: unitățile lor care necesită întreținere sunt concentrate în partea de jos și nu este necesar să le ridicați. Rămâne, și chiar atunci, nu întotdeauna, un rulment de tracțiune auto-aliniar, dar este puternic și durabil. Prin urmare, atunci când proiectați o turbină eoliană simplă, selecția de opțiuni ar trebui să înceapă cu unități verticale. Principalele tipuri ale acestora sunt prezentate în Fig.

Soare

În prima poziție - cea mai simplă, cel mai des numită rotorul Savonius. De fapt, a fost inventată în 1924 în URSS de către Ya.A. și A. A. Voronin, iar industriașul finlandez Sigurd Savonius și-a însușit rușine invenția, ignorând certificatul de drept de autor sovietic și a început producția în serie. Dar introducerea în soarta invenției înseamnă mult, prin urmare, pentru a nu agita trecutul și a nu perturba cenușa morților, vom numi această turbină eoliană rotorul Voronin-Savonius sau, pe scurt, VS.

VS este bun pentru toată lumea, cu excepția „locomotivei” KIEV în 10-18%. Cu toate acestea, în URSS au lucrat foarte mult la aceasta și există unele evoluții. Mai jos vom lua în considerare un design îmbunătățit, care nu este mult mai complicat, dar conform KIEV oferă un început de cap pentru lame.

Notă: aeronava cu două palete nu se învârte, ci tresări; Cu 4 lame este doar puțin mai neted, dar pierde foarte mult în KIEV. Pentru a îmbunătăți cele 4 „jgheaburi” sunt adesea transportate pe două etaje - o pereche de lame în partea de jos, iar o altă pereche, rotită cu 90 de grade pe orizontală, deasupra lor. KIEV rămâne, iar sarcinile laterale pe mecanică sunt slăbite, dar sarcinile de îndoire cresc ușor și cu un vânt mai mare de 25 m / s, un astfel de APU pe ax, adică. fără rulmentul de peste rotorul întins de giulgiuri, „rupe turnul”.

Daria

Următorul este rotorul Darrieus; KIEV - până la 20%. Este și mai simplu: lamele sunt realizate dintr-o bandă elastică simplă, fără niciun profil. Teoria rotorilor Darrieus nu este încă suficient de dezvoltată. Este clar doar că începe să se desfacă datorită diferenței de rezistență aerodinamică a cocului și a buzunarului benzii, apoi devine un fel de rapid, formând propria circulație.

Cuplul este mic, iar în pozițiile de pornire ale rotorului nu există deloc paralel sau perpendicular pe vânt, astfel încât auto-filarea este posibilă doar cu un număr impar de lame (aripi?). În orice caz, sarcina de la generator trebuie deconectată în timpul rotirii.

Rotorul Darrieus are încă două calități proaste. În primul rând, în timpul rotației, vectorul de tracțiune al lamei descrie o revoluție deplină în raport cu focalizarea sa aerodinamică, și nu fără probleme, ci în șiret. Prin urmare, rotorul Darrieus își rupe rapid mecanica chiar și într-un vânt uniform.

În al doilea rând, Daria nu face doar zgomot, ci țipă și scârțâie, până în momentul în care banda se rupe. Acest lucru se datorează vibrației sale. Și cu cât mai multe lame, cu atât este mai puternic urletul. Deci, dacă este fabricată Daria, atunci aceasta este cu două lame, realizată din materiale scumpe, de înaltă rezistență, absorbante de sunet (fibră de carbon, miel), iar o aeronavă mică este adaptată pentru a se învârti în mijlocul stâlpului.

ortogonale

Pe poz. 3 - rotor vertical ortogonal cu lame profilate. Ortogonal, deoarece aripile se lipesc vertical. Tranziția de la VS la ortogonal este ilustrată în Fig. stânga.

Unghiul de instalare a lamelor în raport cu tangenta la cercul care atinge focarele aerodinamice ale aripilor poate fi fie pozitiv (în figură), fie negativ, în conformitate cu forța vântului. Uneori, lamele se fac pivotante și se pun furgonete meteorologice pe ele, ținând automat „alfa”, dar astfel de structuri se rup frecvent.

Corpul central (albastru în figură) vă permite să aduceți KIEV la aproape 50%. Într-un ortogonal cu trei lame, acesta trebuie să aibă forma unui triunghi în secțiune, cu laturi ușor convexe și colțuri rotunjite, iar cu un număr mai mare de lame este suficient un cilindru simplu. Dar teoria ortogonalului oferă un număr optim de lame fără echivoc: ar trebui să existe exact 3 dintre ele.

Ortogonal se referă la turbine eoliene de mare viteză cu OSS, adică. necesită în mod necesar promovare în timpul punerii în funcțiune și după calm. APU seriale nesupravegheate cu o capacitate de până la 20 kW sunt produse conform schemei ortogonale.

elicoid

Rotor elicoid sau rotorul lui Gorlov (poz. 4) - un fel de ortogonal, care asigură o rotație uniformă; ortogonalul cu aripi drepte „lacrimi” doar puțin mai slab decât BC cu două lame. Curbarea lamelor de-a lungul helicoidului vă permite să evitați pierderile de KIEV din cauza curburii lor. Deși lama curbă respinge o parte a debitului fără a o folosi, aceasta înglobează o parte din ea în zona cu cea mai mare viteză liniară, compensând pierderile. Helicoidele sunt utilizate mai rar decât alte turbine eoliene, deoarece datorită complexității producției lor, acestea sunt mai scumpe decât omologii lor de calitate egală.

Barrel-zagrebka

5 poz. - rotor de tip BC înconjurat de o paletă de ghidare; diagrama ei este prezentată în Fig. pe dreapta. Se găsește rar în designul industrial, deoarece achiziția de terenuri scumpe nu compensează creșterea capacității, iar consumul de materiale și complexitatea producției sunt mari. Dar un constructor de locuințe care se teme de muncă nu mai este un maestru, ci un consumator și, dacă nu este nevoie de mai mult de 0,5-1,5 kW, atunci pentru el este nevoie de o mulțumire:

• Un rotor de acest tip este absolut sigur, silențios, nu creează vibrații și poate fi instalat oriunde, chiar și pe un loc de joacă.
• Îndoirea jgheaburilor galvanizate și sudarea unui cadru de la țevi este o treabă de prostie.
• Rotirea este absolut uniformă, piesele mecanice pot fi preluate de la cele mai ieftine sau de la gunoi.
• Nu se teme de uragane - vântul prea puternic nu poate împinge în „butoi”; în jurul lui apare un cocon de vârtej fluidizat (vom întâlni acest efect mai târziu).
• Și cel mai important, întrucât suprafața „apucării” este de câteva ori mai mare decât cea a rotorului din interior, KIEV poate fi supraunitar, iar cuplul deja la 3 m / s la „butoi” cu diametrul de trei metri este astfel încât un generator de 1 kW cu sarcină maximă să fie ei spun că este mai bine să nu răsuciți.

Video: turbină eoliană Lenz

În anii ’60 în URSS E.S.Biryukov a patentat un carusel APU cu 46% KIEV. Puțin mai târziu, V. Blinov a obținut 58% din proiect pe baza aceluiași principiu al KIEV, dar nu există date privind testele sale. Și testele la scară completă ale Forțelor Armate ale Biryukov au fost efectuate de personalul revistei Inventor și Rationalizer. Un rotor cu două etaje cu un diametru de 0,75 m și o înălțime de 2 m într-un vânt proaspăt a rotit un generator asincron de 1,2 kW la putere maximă și a rezistat la 30 m / s fără rupere. Desenele APU ale lui Biryukov sunt prezentate în Fig.

1. rotor acoperis galvanizat;
2. rulment cu bile cu două rânduri autorealizate;
3. cabluri - cablu de oțel de 5 mm;
4. axa arborelui - țeavă de oțel cu grosimea peretelui de 1,5-2,5 mm;
5. manete aerodinamice pentru controlul vitezei;
6. lame de reglare a vitezei - placaj de 3-4 mm sau tabla de plastic;
7. tije ale regulatorului de viteză;
8. sarcina regulatorului de viteză, greutatea acestuia determină viteza;
9. scripete de antrenare - roată de bicicletă fără anvelopă cu tub;
10. thrust bearing - rulment de tracțiune;
11. scripete acționate - scripete generatoare standard;
12. generator.

Biryukov a primit mai multe certificate de copyright pentru APU. În primul rând, observați secțiunea rotorului. Atunci când accelerează, funcționează ca o aeronavă, creând un moment de pornire mare. Pe măsură ce spinul progresează, o creștere de vârtej este creată în buzunarele exterioare ale palelor. Din punct de vedere al vântului, lamele devin profilate, iar rotorul se transformă într-o ortogonală de mare viteză, profilul virtual modificându-se în funcție de puterea vântului.

În al doilea rând, canalul profilat între lamele din intervalul de viteză de funcționare acționează ca un corp central. Dacă vântul crește, atunci în el se creează și o pernă de vârtej, care se extinde dincolo de rotor. Același vocoană apare ca în jurul APU-ului cu paletele de ghidare. Energia pentru crearea sa este preluată de la vânt și nu mai este suficientă pentru descompunerea morii de vânt.

În al treilea rând, regulatorul de viteză este proiectat în principal pentru turbină. El își menține cifra de afaceri optimă din punctul de vedere al KIEV. Iar viteza optimă a generatorului este asigurată prin alegerea raportului de viteză al mecanicii.

Notă: după publicațiile din IR pentru 1965, Forțele armate ale Ucrainei, Biryukova s-a scufundat în uitare. Autorul nu a primit un răspuns din partea autorităților. Soarta multor invenții sovietice. Ei spun că unii japonezi au devenit un miliardar, citind regulat reviste tehnice populare sovietice și brevetează tot ceea ce merită atenție.

Lame

După cum s-a menționat mai sus, o turbină eoliană cu rotor cu lamă orizontală este cea mai bună din clasici. Dar, în primul rând, are nevoie de un vânt stabil, cel puțin cu rezistență medie. În al doilea rând, construcția pentru DIYer este plină de o mulțime de capcane, motiv pentru care adesea fructul muncii îndelungate, în cel mai bun caz, luminează toaleta, holul sau pridvorul sau chiar se dovedește a fi capabil doar să se dezintereseze.

Conform diagramelor din Fig. să aruncăm o privire mai atentă; poziții:

• FIG. ȘI:

1. lamele rotorului;
2. generator;
3. pat generator;
4. paleta de protecție împotriva intemperiilor (lopată de uragan);
5. colector actual;
6. şasiu;
7. nod pivotant;
8. paletă de lucru;
9. catarg;
10. clema pentru cabluri.

• FIG. B, vedere de sus:

1. paleta de protecție meteo;
2. paletă de lucru;
3. regulator de tensiune a arcului paletei de protecție.

• FIG. G, colectorul curent:

1. un colector cu bare de inel continuu din cupru;
2. perii de grafit din cupru grafit.

Notă: protecția împotriva uraganului pentru o lamă orizontală cu un diametru mai mare de 1 m este absolut necesară, deoarece el nu este capabil să creeze un cocon vortex în jurul său. Cu dimensiuni mai mici, rezistența rotorilor de până la 30 m / s poate fi obținută cu lame de propilenă.

Deci, unde sunt piedicile?

Lame

Se așteaptă ca o putere pe arborele generatorului să depășească 150-200 W pe lame de orice dimensiune, tăiate dintr-o țeavă de plastic cu pereți groși, așa cum se recomandă adesea, sunt speranțele unui amator fără speranță. O lamă de țeavă (cu excepția cazului în care este atât de groasă încât este pur și simplu folosită ca semifabricat) va avea un profil segmentat, adică. vârful său, sau ambele, vor fi arcuri circulare.

Profilurile de segmente sunt potrivite pentru un mediu incompresibil, cum ar fi hidrofoane sau lame de elice. Pentru gaze, este necesară o lamă cu profil și pas variabil, de exemplu, vezi fig .; span - 2 m. Va fi un produs complex și consumator de timp, necesitând calcule riguroase complet armate cu teorie, suflare într-o țeavă și teste la scară completă.

Generator

Când rotorul este montat direct pe arborele său, rulmentul standard se va rupe curând - nu se întâmplă aceeași sarcină pe toate palele din turbinele eoliene. Aveți nevoie de un arbore intermediar cu un rulment special de susținere și o transmisie mecanică de la acesta la generator. Pentru turbine eoliene mari, se realizează un rulment cu două rânduri auto-aliniere; în cele mai bune modele - trei nivele, Fig. D în Fig. superior. Acest lucru permite arborelui rotorului să nu se îndoaie ușor, ci și să se deplaseze ușor dintr-o parte în alta sau în sus și în jos.

Notă: a fost nevoie de aproximativ 30 de ani pentru a dezvolta o influență pentru APU EuroWind.

Vană meteorologică de urgență

Principiul funcționării sale este prezentat în fig. C. Vântul, în creștere, apasă pe lopată, arcul se întinde, rotorul se deformează, revoluțiile sale scad, iar la final devine paralel cu debitul. Totul pare să fie bine, dar era neted pe hârtie ...

Într-o zi cu vânt, încercați să țineți un capac de fierbere sau o cratiță mare de mânerul paralel cu vântul. Doar cu atenție - o bucată de fier care poate să-l lovească pe față, în așa fel încât să frece nasul, să-i taie buzele sau chiar să bată ochiul.

Vântul plat apare numai în calcule teoretice și, cu o precizie suficientă pentru practică, în tunelurile eoliene. În realitate, o turbină eoliană cu uragană cu o lână de uragană mai mult decât cele complet fără apărare. Este mai bine să schimbi lamele deformate, decât să faci din nou totul. În instalațiile industriale, este o altă problemă. Acolo, pasul lamelor, unul câteodată, este monitorizat și reglat prin automatizare sub controlul unui computer de bord. Și sunt fabricate din compozite grele, și nu din conducte de apă.

Colector actual

Acesta este un site deservit regulat. Orice inginer electric știe că un colector cu perii trebuie curățat, lubrifiat și reglat. Iar catargul este de la o conductă de apă. Nu veți intra, o dată pe lună sau două, va trebui să aruncați întreaga moară de vânt pe pământ și apoi să o ridicați din nou. Cât va rezista el de la o asemenea „prevenire”?

Video: generator eolian cu lamă + panou solar pentru alimentarea cabanei de vară

Mini și micro

Dar, odată cu scăderea dimensiunii paletei, dificultățile cad de-a lungul pătratului diametrului roții. Este deja posibilă fabricarea unui APU cu paletă orizontală pe cont propriu pentru o putere de până la 100 W. Una cu 6 lame ar fi optimă. Cu mai multe lame, diametrul rotorului pentru aceeași putere va fi mai mic, dar va fi dificil să le fixați ferm pe butuc. Rotorii cu mai puțin de 6 lame pot fi ignorate: o lamă cu 2 W de 2 W are nevoie de un rotor de 6,34 m, iar o 4 lamă de aceeași putere are nevoie de 4,5 m. Pentru o 6 lamă, dependența de putere - diametru este exprimată după cum urmează. :

• 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.

Cel mai bun va fi să te bazezi pe o putere de 10-20 wați. În primul rând, o lamă de plastic cu o durată mai mare de 0,8 m nu va rezista la vânturi care depășesc 20 m / s fără măsuri suplimentare de protecție. În al doilea rând, cu o lungime a lamei până la același 0,8 m, viteza liniară a capetelor sale nu va depăși viteza vântului de mai mult de trei ori, iar cerințele pentru profilarea cu răsucire sunt reduse prin ordine de mărime; aici un „jgheab” cu profil segmentat dintr-o conductă, poz. B în Fig. Iar 10-20 W va oferi energie tabletei, va reîncărca smartphone-ul sau va aprinde lumina de menaj.

Apoi, selectați generatorul. Un motor chinez este perfect - un butuc pentru roți pentru biciclete electrice, poz. 1 din fig. Puterea sa ca motor este de 200-300 W, dar în modul generator va oferi aproximativ 100 W. Dar ne va potrivi în ceea ce privește cifra de afaceri?

Indicele de viteză z pentru 6 palete este 3. Formula pentru calcularea vitezei de rotație sub sarcină este N \u003d v / l * z * 60, unde N este viteza de rotație, 1 / min, v este viteza vântului și l este circumferința rotorului. Cu o paletă de 0,8 m și un vânt de 5 m / s, obținem 72 rpm; la 20 m / s - 288 rpm. Roata bicicletei se rotește cam la aceeași viteză, așa că ne vom îndepărta 10-20 de watt-uri dintr-un generator capabil să ofere 100. Puteți pune rotorul direct pe axul său.

Dar aici apare următoarea problemă: noi, cheltuind multă muncă și bani, cel puțin pentru un motor, am primit ... o jucărie! Ce este 10-20, bine, 50 wați? Și nu puteți face o moară de vânt lamă capabilă să alimenteze cel puțin un televizor acasă. Este posibil să cumpărați un generator de eoliene gata pregătit și va costa mai puțin? Pe cât posibil și chiar mai ieftin, vezi poz. 4 și 5. În plus, acesta va fi și mobil. Pune-l pe un ciot - și folosește-l.

A doua opțiune este dacă un motor pas cu pas se află undeva de pe o veche unitate de 5 sau 8 inci, sau de la o unitate de hârtie sau o trăsură a unei jeturi de cerneală inutilizabile sau a unei imprimante cu matrice punct. Poate funcționa ca generator și este mai ușor să atașați un rotor carusel de la cutii (poziția 6) la acesta decât să asambleze o structură precum cea arătată în poz. 3.

În general, concluzia despre „lame” este lipsită de ambiguitate: realizată de sine - mai probabil pentru a ajusta conținutul inimii tale, dar nu pentru o energie reală pe termen lung.

Video: cel mai simplu generator eolian pentru iluminarea unei căsuțe de vară

sailboats

Un generator eolian de navigatie a fost cunoscut de mult timp, dar panourile moi ale palelor sale (a se vedea Fig.) Au început să se realizeze odată cu apariția țesăturilor și filmelor sintetice rezistente la uzură. Morile de vânt cu mai multe lame cu pânze rigide sunt distribuite pe scară largă în întreaga lume ca un dispozitiv de acționare a pompelor de apă automate cu putere redusă, dar datele lor tehnice sunt mai mici chiar și cele ale caruselelor.

Cu toate acestea, o pânză moale ca aripa unei mori de vânt nu pare să fie atât de simplă. Nu este vorba de rezistența la vânt (producătorii nu limitează viteza maximă admisă a vântului): iahturile cu vele știu deja că este aproape imposibil ca vântul să spargă pânzele de bermuda. Mai degrabă, foaia se va smulge, sau catargul se va rupe, sau întregul vas va face o „întoarcere peste cap”. Este vorba despre energie.

Din păcate, nu se găsesc date de testare precise. Conform recenziilor utilizatorilor, a fost posibil să se realizeze dependențe „sintetice” pentru instalarea unei turbine eoliene-4.380 / 220.50 produse în Taganrog cu un diametru al roții de vânt de 5 m, o greutate a capului vântului de 160 kg și o viteză de rotație de până la 40 rpm; ele sunt arătate în fig.

Desigur, nu pot exista garanții pentru fiabilitate 100%, dar, cu toate acestea, este clar că nu există niciun semn al unui model mecanic plat. În nici un caz, o roată de 5 metri pe un vânt plat de 3 m / s poate oferi aproximativ 1 kW, la 7 m / s poate ajunge pe un platou în putere și apoi să-l păstreze până la o furtună severă. Apropo, producătorii declară că pot fi obținute 4 kW nominale la 3 m / s, dar atunci când sunt instalate de forțele lor conform rezultatelor studiilor de aerologie locală.

Nu există nici o teorie cantitativă; explicațiile dezvoltatorilor sunt obscure. Cu toate acestea, din moment ce oamenii cumpără turbine eoliene Taganrog și funcționează, rămâne să presupunem că circulația conică declarată și efectul propulsiv nu sunt ficțiune. În orice caz, acestea sunt posibile.

Apoi, se dovedește, ÎNAINTE rotorului, conform legii conservării momentului, ar trebui să existe și un vortex conic, dar în expansiune și lent. Și o astfel de pâlnie va conduce vântul spre rotor, suprafața sa efectivă se va dovedi mai măturată, iar KIEV - supra-unitate.

Această întrebare ar putea fi aruncată prin măsurători în câmpul de presiune din fața rotorului, cel puțin cu un aneroid casnic. Dacă se dovedește a fi mai mare decât de la o parte la alta, atunci, într-adevăr, APU-urile navigabile funcționează ca un gândac zboară.

Generator de casă

Din cele spuse mai sus, este clar că este mai bine ca constructorii de case să se apeleze pe verticale sau cu vele. Dar ambele sunt foarte lente, iar transferul către un generator de mare viteză este o muncă inutilă, costuri și pierderi inutile. Puteți să faceți singur un generator electric de viteză mică?

Da, puteți, cu magneți din aliaj de niobiu, așa-numitele. super magneți. Procesul de fabricație al pieselor principale este prezentat în Fig. Bobine - fiecare din cele 55 de rotații de sârmă de cupru de 1 mm în izolație smalț rezistentă la căldură, FEMM, PETV etc. Înălțimea înfășurărilor este de 9 mm.

Atenție la cheile din jumătățile rotorului. Acestea trebuie amplasate astfel încât magneții (sunt lipiți la circuitul magnetic cu epoxidice sau acrilice) după asamblare să se îmbine cu poli opoziți. „Clătitele” (circuite magnetice) trebuie să fie realizate dintr-un feromagnet magnetic moale; oțelul structural obișnuit va face. Grosimea „clătitelor” este de cel puțin 6 mm.

În general, este mai bine să cumpărați magneți cu o gaură axială și să le strângeți cu șuruburi; super magneții atrag cu o forță teribilă. Din același motiv, pe arborele dintre "clătite" se pune un distanțier cilindric înalt de 12 mm.

Înfășurările care compun secțiunile statorului sunt conectate conform diagramelor prezentate și în Fig. Capetele lipite nu trebuie întinse, ci ar trebui să formeze bucle, altfel epoxidicul care va umple statorul, întărind, poate rupe firele.

Statorul este turnat în matriță la o grosime de 10 mm. Nu este necesar să vă centrați și să vă echilibrați, statorul nu se rotește. Distanța dintre rotor și stator este de 1 mm pe fiecare parte. Statorul din carcasa generatorului trebuie să fie fixat în siguranță nu numai împotriva deplasării axiale, ci și împotriva rotirii; un câmp magnetic puternic cu un curent în sarcină îl va trage de-a lungul.

Video: Generator de turbine eoliene DIY

producție

Și ce avem până la urmă? Interesul pentru „lame” se explică mai degrabă prin aspectul lor spectaculos decât prin performanțele reale într-un design de casă și la puteri reduse. Un APU de carusel de casă va oferi o putere „de standby” pentru încărcarea bateriei auto sau furnizarea de energie către o casă mică.

Însă, cu APU-ul navigant, merită să experimentați maeștrii cu un șir creativ, mai ales într-o versiune mini, cu o roată cu diametrul de 1-2 m. Dacă presupunerile dezvoltatorilor sunt corecte, atunci va fi posibil să eliminați din aceasta, cu ajutorul generatorului de motoare chinez descris mai sus, a tuturor celor 200-300 de wați.

Andrey a spus:

Vă mulțumim pentru consultarea gratuită ... Și prețurile „de la firme” nu sunt foarte scumpe și cred că artizanii din provincii vor putea face generatoare similare cu ale dvs. Și bateriile Li-po pot fi comandate din China, invertoarele din Chelyabinsk fac foarte bine sine). Și pânze, lame sau rotori - acesta este un alt motiv al zborului gândirii oamenilor noștri ruși la îndemână.

Ivan a spus:

întrebare:
Pentru turbinele eoliene cu axa verticală (poziția 1) și versiunea „Lenz”, este posibil să adăugați un detaliu suplimentar - un rotor care este expus vântului și închide partea inutilă de la acesta (mergând spre partea vântului). Adică vântul nu va încetini lama, ci acest „ecran”. Așezarea în vânt cu "coada" situată în spatele morii de vânt chiar sub și deasupra paletelor (creste). Am citit articolul și s-a născut o idee.

Făcând clic pe butonul „Adaugă comentariu”, sunt de acord cu site-ul.

Electricitatea devine din ce în ce mai scumpă. Pentru a vă simți confortabil în afara orașului, pe vreme caldă de vară și o zi de iarnă înghețată, trebuie să petreceți mult sau să începeți să căutați surse alternative de energie. Rusia este o țară imensă, cu mari zone plate. Deși vântul lent predomină în majoritatea regiunilor, zona slab populată este suflată de curenții de aer puternici și violenți. Prin urmare, prezența unui generator eolian în ferma proprietarului imobilelor suburbane este cel mai adesea justificată. Un model adecvat este ales în funcție de zona de aplicare și de scopurile reale ale utilizării.

Turbina eoliana nr. 1 - proiectare tip rotativ

Puteți face asta singur cu o simplă moară rotativă. Desigur, este puțin probabil să fie capabil să furnizeze energie electrică unei căsuțe mari, dar să furnizeze energie electrică unei case de grădină modice este în puterea sa. Poate fi folosit pentru a furniza clădiri cu lumină seara, iluminați cărări de grădină și teritoriul alăturat.

Puteți citi mai multe despre alte tipuri de surse alternative de energie în acest articol:

Acest lucru sau aproape așa arată ca un generator eolian rotativ realizat manual. După cum puteți vedea, nu este nimic complicat în proiectarea acestui echipament.

Pregătirea pieselor și consumabilelor

Pentru a asambla un generator eolian a cărui putere nu va depăși 1,5 KW, va trebui:

• generator din masina 12 V;
• baterie de 12 V acid sau heliu;
• convertor 12V - 220V pentru 700 W - 1500 W;
• un recipient mare din aluminiu sau oțel inoxidabil: o găleată sau o tigaie voluminoasă;
• releu de încărcare a bateriei auto și lampa indicatoare de încărcare;
• comutator semi-ermetic de tip „buton” pentru 12 V;
• un voltmetru de la orice dispozitiv de măsurare inutil, puteți automobile;
• șuruburi cu șaibe și piulițe;
• fire cu secțiune transversală de 2,5 mm 2 și 4 mm 2;
• două cleme cu care generatorul va fi fixat pe catarg.

Pentru a face lucrările, vom avea nevoie de foarfece metalice sau de un polizor, de o bandă de măsurat, de un marker sau de un creion de construcție, o șurubelniță, chei, un burghiu, un burghiu și sferturi.

Majoritatea proprietarilor de case private nu recunosc utilizarea încălzirii geotermale, dar un astfel de sistem are perspective. Puteți citi mai multe despre avantajele și dezavantajele acestui complex în următorul articol:

Progresul proiectării

Vom face un rotor și vom reproiecta scripetele alternatorului. Pentru a începe, avem nevoie de un recipient metalic cilindric. Cel mai adesea, o cratiță sau găleată este adaptată în aceste scopuri. Luați o bandă de măsurare și un marker sau creion de construcție și împărțiți recipientul în patru părți egale. Dacă tăiem metalul cu foarfeca, atunci pentru a le introduce, trebuie mai întâi să faceți găuri. De asemenea, puteți utiliza o râșniță dacă găleata nu este realizată din tablă pictată sau din oțel galvanizat. În aceste cazuri, metalul se va supraîncălzi. Taiem lamele fara sa le taiem pana la capat.

Pentru a nu greși cu dimensiunea lamelor pe care le tăiem în recipient, este necesar să facem măsurători atent și să povestim cu atenție totul

În partea inferioară și în scripete, marcați și găuriți găurile pentru șuruburi. În această etapă este important să vă luați timpul și să aranjați găurile simetric pentru a evita dezechilibrul în timpul rotirii. Lamele trebuie să fie îndoite, dar nu prea mult. Când efectuați această parte a lucrării, luați în considerare direcția de rotație a generatorului. De obicei se învârte în sensul acelor de ceasornic. În funcție de unghiul de îndoire, crește și aria de influență a curenților de vânt și, prin urmare, viteza de rotație.

Acesta este un alt tip de lamă. În acest caz, fiecare parte există separat și nu ca parte a containerului din care a fost tăiată

Deoarece fiecare lamă a morii de vânt există separat, trebuie să înșurubați fiecare. Avantajul acestui design este mentenabilitatea crescută.

Galeata cu lamele finite trebuie fixata pe scripete cu ajutorul bolturilor. Instalăm generatorul pe catarg folosind cleme, apoi conectăm firele și asamblăm lanțul. Este mai bine să rescrieți în avans diagrama, culorile sârmei și marcajele de contact. Firele trebuie, de asemenea, fixate pe catarg.

Pentru conectarea bateriei, folosim fire de 4 mm 2, lungimea cărora nu trebuie să depășească 1 metru. Conectăm sarcina (aparate electrice și iluminat) folosind fire cu secțiune transversală de 2,5 mm 2. Nu uitați să puneți convertorul (invertor). Este conectat la rețea la contactele 7.8 cu un fir de 4 mm 2.

Structura turbinei eoliene este formată dintr-o rezistență (1), o înfășurare de pornire a generatorului (2), un rotor generator (3), un regulator de tensiune (4), un releu de curent invers (5), un ampermetru (6), o baterie (7), o siguranță (8) , comutator (9)

Avantajele și dezavantajele unui astfel de model

Dacă totul este făcut corect, acest generator eolian va funcționa fără a crea probleme pentru dvs. Cu o baterie de 75A și un convertor de 1000 W, poate alimenta iluminat stradal, dispozitive de supraveghere video etc.

Schema instalației demonstrează în mod clar modul în care energia eoliană este transformată în energie electrică și cum este utilizată în scopul propus.

Avantajele acestui model sunt evidente: este un produs foarte economic, se pretează să se repare, nu necesită condiții speciale pentru funcționarea lui, funcționează în mod fiabil și nu încalcă confortul acustic. Dezavantajele includ o productivitate scăzută și o dependență semnificativă de rafalele puternice ale vântului: lamele pot fi sfâșiate de curenții de aer.

Turbina eoliana # 2 - design axial cu magneți

Morile de vânt axiale cu statori de fier pe magneții de neodim nu au fost făcute în Rusia până de curând din cauza inaccesibilității acestora din urmă. Însă acum sunt în țara noastră și sunt mai ieftine decât la început. Prin urmare, meșterii noștri au început să producă turbine eoliene de acest tip.

În timp, când capacitățile turbinei eoliene rotative nu vor mai asigura toate nevoile economiei, se poate realiza un model axial pe magneții de neodim

Ce trebuie pregătit?

Generatorul axial se bazează pe un butuc dintr-o mașină cu discuri de frână. Dacă această componentă a funcționat, trebuie dezasamblată, rulmenții trebuie verificați și lubrifiați, iar rugina trebuie curățată. Generatorul final va fi vopsit.

Pentru a curăța în mod corespunzător butucul de rugină, utilizați o perie metalică care poate fi plasată pe un burghiu electric. Butucul va arăta din nou grozav

Distribuirea și securizarea magneților

Vom lipi magneți pe discurile rotorului. În acest caz, se folosesc 20 de magneți de 25x8mm. Dacă decideți să faceți un număr diferit de poli, atunci folosiți regula: într-un generator monofazat trebuie să existe atâția poli, cât există magneți, iar într-un generator trifazat este necesar să respectați raportul dintre poli 4/3 sau 2/3 față de bobine. Puneți magneții alternând poli. Pentru a vă asigura că locația lor este corectă, utilizați un șablon cu sectoarele tipărite pe hârtie sau pe disc în sine.

Dacă există o astfel de oportunitate, este mai bine să folosiți magneți dreptunghiulari, mai degrabă decât cei rotunzi, deoarece la cei rotunzi câmpul magnetic este concentrat în centru, iar în cei dreptunghiulari - de-a lungul lungimii lor. Magneții care se opun trebuie să aibă poli diferiți. Pentru a nu confunda nimic, aplicați un marker pe suprafața lor "+" sau "-". Pentru a determina polul, luați un magnet și aduceți-i pe ceilalți. Puneți un plus pe suprafețe atractive și minus pe suprafețe repulsive. Pe discuri, stâlpii ar trebui să alterneze.

Magneții sunt poziționați corect. Înainte de a le fixa cu rășină epoxidică, este necesar să se facă laturile de plastilină, astfel încât masa adezivă să se solidifice, și nu sticla pe masă sau podea

Pentru a fixa magneții, trebuie să utilizați adeziv puternic, după care rezistența lipirii este în plus consolidată cu rășină epoxidică. Magneții sunt inundați de acesta. Pentru a preveni răspândirea rășinii, puteți face borduri de plastilină sau pur și simplu înfășurați discul cu bandă.

Generatoare trifazate și monofazate

Un stator monofazat este mai rău decât un stator trifazat, deoarece dă vibrații sub sarcină. Aceasta se datorează diferenței de amplitudine a curentului, care apare din cauza revenirii neconstante a acestuia la un moment dat. Modelul trifazic nu suferă de acest dezavantaj. Puterea din ea este întotdeauna constantă, deoarece fazele se compensează reciproc: dacă curentul scade într-una, iar în cealaltă crește.

În disputa dintre opțiunile monofazate și trifazate, acesta din urmă iese câștigător, deoarece vibrația suplimentară nu prelungește durata de viață a echipamentului și irită auzul

Drept urmare, randamentul modelului trifazat este cu 50% mai mare decât cel al modelului monofazat. Un alt avantaj al evitării vibrațiilor inutile este confortul acustic atunci când funcționează sub sarcină: generatorul nu zumzăie în timpul funcționării. În plus, vibrațiile distrug întotdeauna o turbină eoliană înainte de data de expirare.

Procesul de înfășurare a bobinei

Orice specialist vă va spune că trebuie să faceți un calcul atent înainte de a înfășura bobinele. Și orice practicant va face totul intuitiv. Generatorul nostru nu va fi prea rapid. Trebuie să începem să încărcăm bateria de 12 volți la 100-150 rpm. Cu astfel de date inițiale, numărul total de rotații în toate bobinele ar trebui să fie de 1000-1200 de bucăți. Rămâne să împărțiți această cifră la numărul de bobine și să aflați câte rotații vor fi în fiecare.

Pentru a face generatorul eolian mai puternic la viteze mici, trebuie să crești numărul de poli. În acest caz, frecvența oscilației curente va crește în bobine. Este mai bine să folosiți sârmă groasă pentru înfășurarea bobinelor. Acest lucru va reduce rezistența, ceea ce înseamnă că curentul va crește. Trebuie menționat că la o tensiune mare, curentul poate fi „consumat” de rezistența înfășurării. O mașină simplă de casă vă va ajuta să faceți bobine de înaltă calitate rapid și precis.

Statorul este marcat, bobinele sunt pe loc. Pentru a le fixa, se folosește rășină epoxidică, a cărei drenare este rezistată din nou de părțile de plastilină.

Datorită numărului și grosimii magneților aflați pe discuri, generatoarele pot varia semnificativ în parametrii de funcționare. Pentru a afla cât de multă putere trebuie să vă așteptați ca rezultat, puteți înfășura o bobină și o rotiți în generator. Pentru a determina puterea viitoare, tensiunea trebuie măsurată la anumite viteze fără sarcină.

De exemplu, la 200 rpm, se obțin 30 de volți cu o rezistență de 3 ohmi. Reducem tensiunea bateriei de 12 volți de la 30 volți și împărțim 18 volți rezultat cu 3 ohmi. Rezultatul este de 6 amperi. Acesta este volumul care va merge la baterie. Deși în practică, bineînțeles, acesta rezultă mai puțin din cauza pierderilor pe podul diodei și în fire.

Cel mai adesea, bobinele sunt făcute rotunde, dar este mai bine să le întinzi puțin. În acest caz, în sector se obține mai mult cupru, iar virajele bobinelor sunt mai drepte. Diametrul găurii interioare a bobinei trebuie să corespundă dimensiunii magnetului sau să fie puțin mai mare.

Sunt efectuate teste preliminare ale echipamentelor rezultate, care confirmă performanțele sale excelente. În timp, acest model poate fi îmbunătățit.

Când faceți un stator, rețineți că grosimea acestuia trebuie să corespundă cu grosimea magneților. Dacă numărul de rotații în bobine este crescut și statorul este mai gros, spațiul discului va crește, iar fluxul magnetic va scădea. Ca urmare, se poate genera aceeași tensiune, dar un curent mai mic datorită rezistenței crescute a bobinelor.

Placajul este folosit ca formă pentru stator, dar puteți marca sectoare pentru bobine pe hârtie și puteți face borduri din plastilină. Rezistența produsului va fi mărită cu pânza de sticlă așezată pe fundul matriței și pe partea superioară a bobinelor. Rășină epoxidică nu trebuie să se lipească de matriță. Pentru a face acest lucru, se unge cu ceară sau vaselină. În aceleași scopuri, puteți utiliza bandă sau bandă. Bobinele sunt fixate împreună imobile, capetele fazelor sunt scoase. Apoi, toate cele șase fire sunt conectate cu un triunghi sau o stea.

Ansamblul generatorului este testat folosind rotirea mâinii. Tensiunea rezultată este de 40 de volți, în timp ce curentul este de aproximativ 10 amperi.

Etapa finală - catarg și elice

Înălțimea reală a catargului finisat a fost de 6 metri, dar ar fi mai bine să-l facem 10-12 metri. Baza pentru acesta are nevoie de betonare. Fixarea trebuie să fie astfel încât țeava să poată fi ridicată și coborâtă cu un troliu de mână. Un șurub este atașat la partea de sus a conductei.

Țeava din PVC este un material fiabil și suficient de ușor, cu ajutorul căruia puteți realiza un șurub de moară de vânt cu o îndoire predeterminată

Pentru a realiza un șurub, aveți nevoie de o țeavă din PVC cu un diametru de 160 mm. Un șurub cu doi metri de șase lame trebuie să fie decupat din el. Este logic să experimentați forma lamei pentru a obține mai mult cuplu la viteze mici. Elica trebuie îndepărtată de vânturile puternice. Această funcție este realizată folosind o coadă pliabilă. Energia generată este stocată în baterii.

Catargul trebuie ridicat și coborât folosind un troliu de mână. Stabilitatea structurală suplimentară poate fi dată prin utilizarea cablurilor de tensiune

Vă aducem în atenție două opțiuni pentru generatoarele eoliene, care sunt cel mai adesea utilizate de rezidenții de vară și de proprietarii de imobiliare suburbane. Fiecare dintre ele este eficient în felul său. Mai ales rezultatul folosirii unui astfel de echipament se manifestă în zonele cu vânt puternic. În orice caz, un astfel de asistent în gospodărie nu va răni niciodată.

Puterea unui generator eolian auto-fabricat va fi suficientă pentru a încărca bateriile pentru diverse echipamente, pentru a oferi iluminat și, în general, pentru funcționarea aparatelor electrice de uz casnic. Prin instalarea unei turbine eoliene, vă economisiți costul energiei electrice. Dacă doriți, unitatea în cauză poate fi asamblată manual. Trebuie doar să decideți cu privire la parametrii principali ai generatorului eolian și să faceți totul în conformitate cu instrucțiunile.

Proiectarea generatorului eolian include mai multe palete care se rotesc sub influența curenților eolieni. Ca urmare a acestui efect, este generată energie de rotație. Energia generată este alimentată de rotor la multiplicator, care la rândul său transferă energia generatorului electric.

Există, de asemenea, proiectări de turbine eoliene fără multiplicatori. Lipsa unui multiplicator poate crește semnificativ productivitatea instalației.

Turbinele eoliene pot fi instalate atât individual cât și în grupuri unite într-un parc eolian. De asemenea, turbinele eoliene pot fi combinate cu generatoare diesel, care vor economisi combustibil și vor asigura funcționarea cea mai eficientă a sistemului de alimentare electrică la domiciliu.

Ce trebuie să știți înainte de a asambla o turbină eoliană?

Înainte de a începe să asamblați un generator eolian, trebuie să vă decideți asupra unui număr de puncte cheie.

Primul pas. Alegeți un tip adecvat de proiectare a turbinei eoliene. Instalarea poate fi verticală sau orizontală. În cazul autoasamblării, este mai bine să alegeți în favoarea modelelor verticale, deoarece ele sunt mai ușor de fabricat și de echilibrat.

Pasul doi. Determinați puterea corespunzătoare. În acest moment, totul este individual - concentrați-vă asupra propriilor nevoi. Pentru a obține mai multă putere, este necesar să creșteți diametrul și masa rotorului.

O creștere a acestor caracteristici va duce la anumite dificultăți în etapa de fixare și echilibrare a roții turbinei eoliene. Luați în considerare acest moment și evaluați-vă obiectiv capacitățile. Dacă sunteți începători, luați în considerare instalarea mai multor turbine eoliene din gama medie în loc de o unitate foarte eficientă.

Pasul trei. Gândiți-vă dacă puteți face singur toate elementele generatorului eolian. Fiecare detaliu trebuie calculat cu exactitate și realizat în concordanță cu omologii din fabrică. În lipsa abilităților necesare, este mai bine să cumpărați elemente gata făcute.

Al patrulea pas. Alegeți baterii adecvate. Este mai bine să refuzați bateriile auto, deoarece sunt de scurtă durată, explozivi și solicitant să aibă grijă și întreținere.

Sunt preferate bateriile sigilate. Costă de câteva ori mai mult, dar servesc de câteva ori mai mult și, în general, au performanțe mai mari.

Acordați o atenție deosebită selectării unui număr adecvat de lame. Cele mai populare sunt generatoarele eoliene cu 2 și 3 lame. Totuși, astfel de instalații prezintă o serie de dezavantaje.

Când funcționați un generator cu 2 sau 3 lame, au loc forțe centrifuge și giroscopice puternice. Sub influența acestor forțe, sarcina pe elementele principale ale generatorului eolian crește semnificativ. În același timp, în anumite momente, forțele acționează în opoziție unele cu altele.

Pentru a nivela sarcinile primite și a menține intactă structura turbinei eoliene, trebuie să efectuați performanță calcul aerodinamic competent al lamelor și faceți-le în concordanță exactă cu datele calculate. Chiar și erorile minime reduc eficiența instalației de câteva ori și cresc probabilitatea unei defecțiuni timpurii a generatorului eolian.

Turbinele eoliene de mare viteză generează mult zgomot, mai ales când vine vorba de instalații de casă. Cu cât lamele sunt mai mari, cu atât va fi mai puternic zgomotul. Acest moment impune o serie de restricții. De exemplu, nu va funcționa instalarea unei structuri atât de zgomotoase pe acoperișul unei case, cu excepția cazului în care, desigur, proprietarului nu îi place sentimentul vieții într-un aerodrom.

Rețineți că, odată cu creșterea numărului de lame, nivelul vibrațiilor generate în timpul funcționării generatorului eolian va crește. Seturile cu două lame sunt mai dificil de echilibrat, în special pentru utilizatorii fără experiență. În consecință, va fi mult zgomot și vibrații din turbinele eoliene cu două lame.

Dă o alegere în favoarea unui generator eolian cu 5-6 lame. Practica arată că astfel de modele sunt cele mai optime pentru auto-producție și utilizare la domiciliu.

Șurubul este recomandat să fie realizat cu un diametru de aproximativ 2 m. Aproape oricine poate face față lucrărilor de asamblare și echilibrare. Cu mai multă experiență, puteți încerca să asamblați și să instalați o roată cu 12 lame. Asamblarea unei astfel de unități va necesita mai mult efort. Costurile materiale și de timp vor crește și ele. Cu toate acestea, 12 lame vor permite, chiar și cu un vânt slab de 6-8 m / s, să primească putere la nivelul de 450-500 W.

Rețineți că, cu 12 lame, roata va fi cu mișcare destul de lentă, iar acest lucru poate duce la diverse probleme. De exemplu, va trebui să asamblați o cutie de viteze specială, care este mai complicată și mai scumpă de fabricat.

Astfel, cea mai bună opțiune pentru un meșter de casă începător este un generator eolian cu roată cu un diametru de 200 cm, echipat cu lame de lungime medie în cantitate de 6 bucăți.

Accesorii și instrumente pentru asamblare

Asamblarea unei turbine eoliene va necesita multe componente și accesorii diferite. Colectați și cumpărați tot ce aveți nevoie în avans, astfel încât să nu fiți distrași de acesta în viitor.

În funcție de condițiile unei anumite situații, lista instrumentelor necesare poate varia ușor. În acest moment, te vei orienta în mod independent pe parcursul lucrării.

Un ghid pas cu pas pentru asamblarea unei turbine eoliene

Montarea și instalarea unui generator eolian de casă se realizează în mai multe etape.

Primul pas. Pregătiți un punct în trei puncte bază de ciment... Determinați adâncimea și rezistența generală a fundației în conformitate cu tipul de sol și condițiile climatice de la șantier. Lăsați betonul să se întărească timp de 1 până la 2 săptămâni și configurați catargul. Pentru a face acest lucru, îngropați catargul de sprijin aproximativ 50-60 cm în pământ și fixați-l cu funii de tip.

A doua fază. Pregătiți rotorul și scripetele. Scripetul este o roată de frecare. O canelură sau jantă este amplasată în jurul circumferinței unei astfel de roți. Atunci când alegeți un diametru al rotorului, trebuie să vă concentrați pe viteza medie anuală a vântului. Deci, cu o viteză medie de 6-8 m / s, un rotor cu diametrul de 5 m va fi mai eficient decât un rotor de 4 m.

Etapa a treia. Faceți lamele viitoarei turbine eoliene. Pentru a face acest lucru, luați un butoi și împărțiți-l în mai multe părți egale, în conformitate cu numărul selectat de lame. Marcați lamele cu un marker și apoi tăiați elementele. O râșniță este perfectă pentru tăiere, puteți folosi și foarfece din metal.

A patra etapă. Fixați partea inferioară a tamburului pe scripete generatoare. Folosiți șuruburi pentru fixare. După aceea, trebuie să îndoiți lamele pe butoi. Nu exagerați, altfel instalarea finalizată va fi instabilă. Setați viteza de rotație adecvată a generatorului eolian modificând curbura lamelor.

A cincea etapă. Conectați firele la generator și colectați-le într-un lanț într-o doză. Fixați generatorul de catarg. Conectați firele la generator și catarg. Asamblați generatorul într-un lanț. Conectați, de asemenea, bateria la circuit. Vă rugăm să rețineți că lungimea maximă a firului admisă pentru această instalație este de 100 cm. Conectați sarcina cu fire.

Este nevoie de o medie de 3-6 ore pentru a asambla un generator, în funcție de abilitățile disponibile și, în general, de eficiență și de master.

Turbina eoliană necesită îngrijire și întreținere regulată.

1. La 2-3 săptămâni de la instalarea unui nou generator, trebuie să demontați dispozitivul și asigurați-vă că elementele de fixare existente sunt sigure... Pentru siguranța dvs., verificați montajele numai în vânt ușor.
2. Ungeți lagărele cel puțin o dată la 6 luni. Când apar primele semne de dezechilibru pe roată, îndepărtați-l imediat și eliminați defectele existente. Cel mai frecvent semn de dezechilibru este scuturarea anormală a lamei.
3. Verificați perii de pantograf cel puțin la fiecare 6 luni... La fiecare 2-6 ani vopsea elemente metalice instalare. Pictura regulată va proteja metalul de deteriorarea coroziunii.
4. Monitorizați starea generatorului... Verificați în mod regulat că generatorul nu se supraîncălzește în timpul funcționării. Dacă suprafața de instalare devine atât de caldă încât devine foarte dificil să țineți mâna pe ea, duceți generatorul la un atelier.
5. Monitorizați starea colectorului... Orice contaminare trebuie îndepărtată din contacte cât mai curând posibil. reduc semnificativ eficiența instalației. Atenție la starea mecanică a contactelor. Supraîncălzirea unității, înfășurările arse și alte defecte similare - toate acestea ar trebui eliminate imediat.

Astfel, nu este nimic dificil în asamblarea unei turbine eoliene. Este suficient să pregătiți toate elementele necesare, să asamblați instalarea conform instrucțiunilor și să conectați unitatea finită la rețea. Un generator eolian montat corespunzător pentru casa ta va fi o sursă fiabilă de electricitate gratuită. Urmăriți tutorialul și veți fi bine.

Lucru fericit!

Video - Turbine eoliene DIY pentru casă

Energia inepuizabilă pe care o duc masele de aer cu ele a atras întotdeauna atenția oamenilor. Străbunicii noștri au învățat să folosească vântul în pânzele și roțile morilor de vânt, după care s-au năpustit fără rost pe vastele întinderi ale Pământului timp de două secole.

O lucrare utilă a fost găsită astăzi pentru el. Un generator eolian pentru o casă privată din categoria inovațiilor tehnice devine un factor real în viața noastră.

Să aruncăm o privire mai atentă la centralele eoliene, să evaluăm condițiile de utilizare rentabilă a acestora și să luăm în considerare soiuri existente... În articolul nostru, meșterii de acasă vor primi informații pentru gândire pe tema autoasamblării unei mori de vânt și a dispozitivelor necesare funcționării efective a acestuia.

Ce este o turbină eoliană?

Principiul de funcționare a unei centrale eoliene gospodărești este simplu: fluxul de aer se rotește lamele rotorului montate pe arborele generatorului și creează un curent alternativ în înfășurările sale. Energia electrică rezultată este stocată în baterii și este consumată de aparatele de uz casnic la nevoie. Desigur, aceasta este o diagramă simplificată a modului în care funcționează o turbină eoliană. În termeni practice, este completat de dispozitive care convertesc electricitate.

În spatele generatorului din lanțul de energie se află controlerul. Convertește curent alternativ trifazat în curent continuu și îl direcționează pentru încărcarea bateriilor. Majoritatea aparatelor electrocasnice nu pot funcționa cu o "constantă", astfel încât un alt dispozitiv este plasat în spatele bateriilor - un invertor. Realizează operația opusă: transformă curentul direct în curent alternativ gospodăresc cu tensiunea de 220 de volți. Este clar că aceste transformări nu trec fără să lase o urmă și să ia o parte destul de decentă a energiei inițiale (15-20%).

Dacă turbina eoliană este asociată cu o baterie solară sau cu un alt generator de electricitate (benzină, motorină), atunci circuitul este completat cu un comutator automat (ATS). Atunci când sursa de alimentare principală este deconectată, o activează pe cea de rezervă.

Pentru o putere maximă, generatorul eolian trebuie poziționat de-a lungul fluxului de vânt. În sisteme simple, este implementat principiul pantei meteorologice. Pentru aceasta, o lamă verticală este fixată la capătul opus al generatorului, care o întoarce spre vânt.

În instalații mai puternice, există un motor rotativ electric controlat de un senzor de direcție.

Principalele tipuri de turbine eoliene și caracteristicile acestora

Există două tipuri de turbine eoliene:

1. Cu rotor orizontal.
2. Cu rotor vertical.

Primul tip este cel mai frecvent. Se caracterizează prin eficiență ridicată (40-50%), dar are un nivel crescut de zgomot și vibrații. În plus, instalarea sa necesită un spațiu liber mare (100 de metri) sau un catarg înalt (de la 6 metri).

Generatoarele cu rotor vertical sunt mai puțin eficiente din punct de vedere energetic (eficiența este de aproape 3 ori mai mică decât cea a orizontale).

Avantajele acestora includ instalarea simplă și fiabilitatea structurală. Zgomotul scăzut permite instalarea generatoarelor verticale pe acoperișuri și chiar la nivelul solului. Aceste instalații nu se tem de îngheț și de uragane. Acestea sunt lansate de la un vânt slab (de la 1,0-2,0 m / s), în timp ce o turbină eoliană orizontală are nevoie de un flux de aer cu o rezistență medie (3,5 m / s și mai mare). Sub forma rotorului (rotorului), generatoarele eoliene verticale sunt foarte diverse.

Roți rotative ale turbinelor eoliene verticale

Datorită vitezei mici a rotorului (până la 200 rpm), durata mecanică a acestor instalații depășește semnificativ performanțele generatoarelor eoliene orizontale.

Cum se calculează și se selectează un generator eolian?

Vântul nu este pompat cu gaz natural prin conducte și nici electricitatea care curge prin fire până la casa noastră fără întrerupere. Este capricios și viclean. Astăzi, un uragan sfâșie acoperișurile și sparge copaci, iar mâine dă loc unui calm complet. Prin urmare, înainte de a cumpăra sau a face propria turbină eoliană, trebuie să evaluați potențialul energiei aerului din zona dvs. Pentru a face acest lucru, determinați puterea medie a vântului anual. Această valoare poate fi găsită pe Internet la cerere.

După ce am primit doar un astfel de tabel, găsim zona reședinței noastre și privim intensitatea culorii sale, comparând-o cu scara de rating. Dacă viteza medie anuală a vântului se dovedește a fi mai mică de 4,0 metri pe secundă, atunci nu are sens să instalați turbina eoliană. Nu va furniza cantitatea necesară de energie.

Dacă rezistența vântului este suficientă pentru a instala parcul eolian, atunci puteți trece la pasul următor: selectarea puterii generatorului.

Dacă vorbim despre furnizarea autonomă de energie la domiciliu, atunci se ia în considerare consumul mediu de energie electrică de 1 familie. Acesta variază de la 100 la 300 kWh pe lună. În regiunile cu potențial eolian anual scăzut (5-8 m / s), o astfel de cantitate de electricitate poate fi generată de o turbină eoliană de 2-3 kW. Trebuie avut în vedere că în timpul iernii viteza medie a vântului este mai mare, prin urmare, producția de energie în această perioadă va fi mai mare decât vara.

Alegerea unui generator eolian. Prețurile estimate

Prețurile pentru generatoarele eoliene verticale cu o capacitate de 1,5-2,0 kW sunt cuprinse între 90 și 110 mii de ruble. Pachetul la acest preț include doar un generator cu lame, fără catarg și echipament suplimentar (controler, invertor, cablu, baterii). O centrală completă împreună cu instalația vor costa cu 40-60% mai mult.

Costul turbinelor eoliene mai puternice (3-5 kW) variază între 350 și 450 de mii de ruble (cu echipamente suplimentare și lucrări de instalare).

Moară de vânt DIY Economii amuzante sau reale?

Să spunem imediat că a face un generator eolian cu propriile mâini nu este ușor și eficient. Calculul competent al roții de vânt, mecanismul de transmisie, selectarea unui generator potrivit pentru putere și viteză este un subiect separat. Vom oferi doar scurte recomandări cu privire la etapele principale ale acestui proces.

Generator

Generatoare de automobile și motoare electrice din mașini de spălat cu acționare directă nu sunt potrivite în acest scop. Sunt capabili să genereze energie de la roata vântului, dar va fi neglijabil. Pentru o funcționare eficientă, autogeneratorii au nevoie de viteze foarte mari pe care o turbină eoliană nu le poate dezvolta.

Motoarele de spălare au o problemă diferită. Există magneți de ferită, iar pentru generatorul eolian este nevoie de mai productivi - niodimium. Procesul de asamblare a lor și de înfășurare a înfășurărilor cu curent necesită răbdare și precizie ridicată.

Puterea unui dispozitiv auto-asamblat, de regulă, nu depășește 100-200 wați.

Recent, roțile cu motor pentru biciclete și scutere au devenit populare în rândul constructorilor de case. Din punct de vedere al energiei eoliene, acestea sunt generatoare puternice de neodim, potrivite optim pentru roțile de vânt verticale și pentru încărcarea bateriei. Până la 1 kW de energie eoliană pot fi eliminate dintr-un astfel de generator.

Motor-wheel - un generator gata pregătit pentru un parc eolian de casă

Şurub

Cel mai ușor de făcut sunt elicele cu pneuri și rotori. Primul este format din tuburi ușoare curbate, fixate pe o placă centrală. Lamele din țesătură rezistentă sunt trase peste fiecare tub. Înfășurarea mare a elicei necesită o atașare cu balamale a lamelor, astfel încât în \u200b\u200btimpul unui uragan să se plieze și să nu se deformeze.

Proiectarea rotorului roții eoliene este utilizată pentru generatoare verticale. Este ușor de fabricat și fiabil în funcționare.

Turbinele eoliene auto-fabricate cu o axă de rotație orizontală sunt alimentate de un șurub cu elice. Meșterii casnici o asamblează din țevi din PVC cu un diametru de 160-250 mm. Lamele sunt montate pe o placă rotundă de oțel cu o gaură pentru arborele generatorului.