Zračne mase imajo neizčrpno zalogo energije, ki jo je človeštvo uporabljalo že v starih časih. V bistvu je vetrna energija zagotavljala gibanje ladij pod jadri in delovanje vetrnic. Po izumu parnih strojev je ta vrsta energije izgubila svoj pomen.

Šele v sodobnih razmerah je vetrna energija spet postala povpraševanje kot gonilna sila električnih generatorjev. V industrijskem obsegu se še ne uporabljajo široko, postajajo pa vse bolj priljubljeni v zasebnem sektorju. Včasih je preprosto nemogoče priključiti na daljnovod. V takih situacijah mnogi lastniki načrtujejo in izdelujejo vetrno turbino za zasebno hišo z lastnimi rokami iz odpadnih materialov. V prihodnosti se uporabljajo kot glavni ali pomožni viri električne energije.

Teorija idealne vetrne turbine

To teorijo so v različnih časih razvijali znanstveniki in strokovnjaki s področja mehanike. Prvič ga je razvil V.P. Vetchinkin leta 1914, za osnovo pa je bila uporabljena teorija idealnega propelerja. V teh študijah je bila najprej izpeljana stopnja izkoriščanja energije vetra za idealno vetrno turbino.

Delo na tem področju je nadaljeval N.E. Žukovski, ki je izračunal največjo vrednost tega koeficienta, ki je enaka 0,593. V poznejših delih drugega profesorja - Sabinin G.Kh. posodobljena vrednost koeficienta je bila 0,687.

Po razvitih teorijah bi moralo imeti idealno vetrno kolo naslednje parametre:

• Os vrtenja kolesa mora biti vzporedna s hitrostjo pretoka vetra.
• Število rezil je neskončno veliko, z zelo majhno širino.
• Ničelna vrednost vlečenja profila kril ob stalni cirkulaciji vzdolž rezil.
• Celotna pometena površina vetrne turbine ima konstantno izgubljeno hitrost zraka na kolesu.
• Težnja kotne hitrosti do neskončnosti.

Izbira vetrne turbine

Pri izbiri modela vetrnega generatorja za zasebno hišo je treba upoštevati potrebno moč za zagotovitev delovanja naprav in opreme ob upoštevanju urnika in pogostosti vklopa. Določa se z mesečnim obračunavanjem porabljene električne energije. Poleg tega je moč moči mogoče določiti v skladu z tehnične značilnosti potrošnikov.

Upoštevati je treba, da se moč vseh električnih naprav ne izvaja neposredno iz vetrnega generatorja, temveč iz pretvornika in sklopa baterij. Tako je generator z zmogljivostjo 1 kW sposoben zagotoviti normalno delovanje baterij, ki napajajo pretvornik s štirimi kilovati. Kot rezultat, so gospodinjski aparati s podobno zmogljivostjo v celoti oskrbljeni z električno energijo. Je zelo pomembna prava izbira baterije. Posebno pozornost je treba nameniti parametrom, kot je polnilni tok.

Pri izbiri zasnove vetrnice se upoštevajo naslednji dejavniki:

• Smer vrtenja vetrnega kolesa je navpična ali vodoravna.
• Lopatice ventilatorja so lahko v obliki jadra, z ravno ali ukrivljeno površino. V nekaterih primerih se uporabljajo kombinirane možnosti.
• Material za rezila in tehnologija za njihovo izdelavo.
• Namestitev lopatic ventilatorjev z različnim naklonom glede na pretok zraka.
• Število rezil, vključenih v ventilator.
• Potrebna moč, prenesena iz vetrne turbine na generator.

Poleg tega je treba upoštevati povprečno letno hitrost vetra za določeno območje, kot jo določa meteorološka služba. Ni treba pojasniti smeri vetra, saj se sodobni modeli vetrnih generatorjev samostojno obračajo v drugo smer.

Za večino območij Ruske federacije največ najboljša možnost prišlo bo do vodoravne usmeritve osi vrtenja, površina rezil je ukrivljeno vbočena, katere zračni tok teče okoli pod ostrim kotom. Na količino moči vetra vpliva območje rezila. Za navadno hišo je površina 1,25 m 2 povsem dovolj.

Število vrtljajev vetrne turbine je odvisno od števila lopatic. Vetrne turbine z enim rezilom se najhitreje vrtijo. Ti modeli uporabljajo protiutež za protiutež. Upoštevati je treba tudi, da pri nizkih hitrostih vetra pod 3 m / s vetrne turbine ne morejo sprejemati energije. Da enota zazna šibek veter, je treba površino njenih rezil povečati na vsaj 2 m 2.

Izračun vetrnega generatorja

Pred izbiro vetrnega generatorja je treba določiti hitrost in smer vetra, ki sta najbolj značilni na mestu predlagane instalacije. Ne smemo pozabiti, da se vrtenje rezil začne pri najmanjši hitrosti vetra 2 m / s. Največja učinkovitost je dosežena, ko ta indikator doseže vrednost od 9 do 12 m / s. To pomeni, da bi zagotovili elektriko za majhne počitniški dom, potrebovali boste generator z najmanjšo močjo 1 kW / h in hitrostjo vetra najmanj 8 m / s.

Hitrost vetra in premer propelerja neposredno vplivata na moč vetrne turbine. Izračunajte natančno lastnosti delovanja določen model je mogoč z uporabo naslednjih formul:

1. Izračuni v skladu z območjem vrtenja se izvajajo na naslednji način: P \u003d 0,6 x S x V 3, kjer je S površina pravokotna na smer vetra (m 2), V hitrost vetra (m / s), P moč agregata ( kW).
2. Za izračune električne napeljave s premerom vijaka se uporablja formula: P \u003d D 2 x V 3/7000, v kateri je D premer vijaka (m), V hitrost vetra (m / s), P moč generatorja (kW).
3. Zapletenejši izračuni upoštevajo gostoto pretoka zraka. Za te namene obstaja formula: P \u003d ξ x π x R 2 x 0,5 x V 3 x ρ x η ed x η gen, kjer je ξ koeficient porabe energije vetra (neizmerna vrednost), π \u003d 3,14, R - polmer rotorja (m), V - hitrost pretoka zraka (m / s), ρ - gostota zraka (kg / m 3), η rdeča - izkoristek reduktorja (%), η gen - izkoristek generatorja (%).

Tako se električna energija, ki jo proizvaja vetrna turbina, poveča s količino v kubičnem razmerju z naraščajočo hitrostjo vetra. Če se na primer hitrost vetra podvoji, se bo rotorstvo kinetične energije povečalo 8-krat.

Pri izbiri prostora za namestitev vetrnega generatorja je treba dati prednost območjem brez velikih zgradb in visokih dreves, ki ustvarjajo oviro za veter. Najmanjša razdalja od stanovanjskih stavb je od 25 do 30 metrov, sicer bo hrup med obratovanjem povzročal neprijetnosti in nelagodje. Rotor vetrnice mora biti nameščen na višini, ki presega najbližje zgradbe za vsaj 3-5 m.

Če ne nameravate povezati podeželske hiše s skupnim omrežjem, lahko v tem primeru uporabite možnosti kombiniranih sistemov. Delovanje vetrne turbine bo veliko bolj učinkovito, če se uporablja skupaj z dizelskim generatorjem ali sončno baterijo.

Kako narediti vetrni generator z lastnimi rokami

Ne glede na vrsto in zasnovo vetrnega generatorja je vsaka naprava kot podstavek opremljena s podobnimi elementi. Vsi modeli imajo generatorje, narejene iz rezil različnih materialov, dvigala, ki zagotavljajo želeno raven namestitve, pa tudi dodatne baterije in elektronski nadzorni sistem. Rotacijske enote ali aksialne konstrukcije z magneti veljajo za najlažje izdelane.

Možnost 1. Rotacijska zasnova vetrnega generatorja.

Zasnova rotacijskega vetrnega generatorja uporablja dva, štiri ali več rezil. Takšni vetrni generatorji ne morejo v celoti zagotoviti električne energije velikim podeželskim hišam. Uporabljajo se predvsem kot pomožni vir električne energije.

Glede na konstrukcijsko moč vetrne turbine so izbrani potrebni materiali in sestavni deli:

• Generator iz 12-voltnega avtomobila in avtomobilske baterije.
• Napetostni regulator, ki pretvori izmenični tok iz 12 v 220 voltov.
• Velika posoda. Aluminijasto vedro ali posoda iz iz nerjavečega jekla.
• Rele, odstranjen iz vozila, lahko uporabite kot polnilnik.
• Potrebovali boste 12 V stikalo, polnilno svetilko s krmilnikom, vijake z maticami in podložkami ter kovinske objemke z gumiranimi tesnili.
• Trižilni kabel z najmanjšim prerezom 2,5 mm 2 in običajnim voltmetrom, odstranjenim iz katere koli merilne naprave.

Najprej je rotor pripravljen iz obstoječe kovinske posode - lonca ali vedra. Označena je na štiri enake dele, na koncih vrstic so narejene luknje za lažje ločevanje na sestavne dele. Nato posodo razrežemo s kovinskimi škarjami ali brusilnikom. Rezila rotorja so izrezana iz nastalih praznih delov. Vse meritve je treba natančno preveriti glede skladnosti z merami, sicer struktura ne bo delovala pravilno.

Nato se določi stran vrtenja jermenice generatorja. Praviloma se vrti v smeri urnega kazalca, vendar je bolje, da to preverite. Po tem je rotorski del povezan z generatorjem. Da bi se izognili neravnovesju pri gibanju rotorja, morajo biti pritrdilne luknje v obeh konstrukcijah simetrično nameščene.

Za povečanje hitrosti vrtenja morajo biti robovi rezil nekoliko upognjeni. S povečanjem kota upogibanja bo rotacijska naprava učinkoviteje zaznavala zračne tokove. Kot rezila se ne uporabljajo samo elementi rezane zmogljivosti, temveč tudi posamezne podrobnostipovezan s kovinskim obdelovancem v obliki kroga.

Po pritrditvi posode na generator mora biti celotna dobljena konstrukcija v celoti nameščena na teleskop s pomočjo kovinskih sponk. Nato je ožičenje nameščeno in sestavljeno. Vsak zatič se mora priključiti v svoj konektor. Ko je ožičenje priključeno, je žica pritrjena na jambor.

Na koncu sklopa so priključeni pretvornik, baterija in obremenitev. Akumulator je povezan s kablom s prerezom 3 mm 2, za vse ostale priključke zadostuje prerez 2 mm 2. Po tem se lahko uporablja vetrni generator.

Možnost 2. Osna zasnova vetrnega generatorja z magneti.

Aksialne vetrnice za hišo so konstrukcija, katere eden glavnih elementov so neodim magneti. Po svoji zmogljivosti so bistveno pred običajnimi rotacijskimi enotami.

Rotor je glavni element celotne strukture vetrne turbine. Za njegovo izdelavo je najbolj primerno pesta avtomobila z zavornimi diski. Del, ki je obratoval, je treba pripraviti - očistiti umazanije in rje, namazati ležaje.

Nato morate pravilno razporediti in pritrditi magnete. Skupaj boste potrebovali 20 kosov, velikih 25 x 8 mm. Magnetno polje v njih se nahaja vzdolž dolžine. Tudi magneti bodo polovi, ki se nahajajo vzdolž celotne ravnine diska, izmenično skozi enega. Potem se določijo prednosti in slabosti. En magnet se izmenično dotika drugih magnetov na disku. Če se privlačijo, je pol pozitiven.

Pri povečanem številu polov je treba upoštevati določena pravila. V enofaznih generatorjih je število polov enako številu magnetov. Pri trifaznih generatorjih se upošteva razmerje 4/3 med magneti in polovi ter razmerje 2/3 med polovi in \u200b\u200btuljavami. Magneti so nameščeni pravokotno na obseg diska. Če jih želite enakomerno razporediti, uporabite papirnata predloga... Najprej so magneti pritrjeni z močnim lepilom, nato pa na koncu pritrjeni z epoksidom.

Če primerjamo enofazne in trifazne generatorje, potem bo zmogljivost prvih nekoliko slabša v primerjavi s slednjimi. To je posledica velikih amplitudnih nihanj v omrežju zaradi nestabilnega izhodnega toka. Zato se v enofaznih napravah pojavljajo vibracije. Pri trifaznih izvedbah se ta pomanjkljivost kompenzira s trenutnimi obremenitvami iz ene faze v drugo. To zagotavlja, da je v omrežju vedno zagotovljena stalna vrednost moči. Zaradi vibracij je življenjska doba enofaznih sistemov bistveno manjša kot pri trifaznih sistemih. Poleg tega trifazni modeli med delovanjem nimajo hrupa.

Višina jambora je približno 6-12 m. Nameščena je v središču opaža in prelivena z betonom. Nato je na jambor nameščena že pripravljena konstrukcija, na katero je pritrjen vijak. Sam jambor je pritrjen s kabli.

Lopatice vetrnih turbin

Učinkovitost vetrnih turbin je v veliki meri odvisna od zasnove lopatic. Najprej je to njihovo število in velikost, pa tudi material, iz katerega bodo narejena rezila za vetrni generator.

Dejavniki, ki vplivajo na zasnovo rezila:

• Tudi najlažji veter lahko sproži dolga rezila. Vendar predolga dolžina lahko upočasni hitrost vrtenja vetrovnega kolesa.
• Povečanje skupnega števila rezil naredi vetrno kolo bolj odzivno. To pomeni, da več rezil, bolje se začne vrtenje. Vendar se bosta moč in hitrost zmanjšali, zaradi česar bo taka naprava neprimerna za proizvodnjo električne energije.
• Premer in hitrost vrtenja vetrnega kolesa vpliva na raven hrupa, ki ga ustvarja naprava.

Število rezil mora biti združljivo z mestom namestitve celotne konstrukcije. V najbolj optimalnih pogojih lahko pravilno izbrani rezili zagotavljajo največjo moč vetrnega generatorja.

Najprej morate vnaprej določiti zahtevano moč in funkcionalnost naprave. Za pravilno izdelavo vetrnega generatorja je treba preučiti možne zasnove, pa tudi podnebne razmere, v katerih bo obratoval.

Poleg skupne moči je priporočljivo določiti tudi vrednost izhodne moči, znane tudi kot največja obremenitev. Predstavlja skupno število instrumentov in opreme, ki se bodo vklopili hkrati z delovanjem vetrnega generatorja. Če je treba ta kazalnik povečati, je priporočljivo uporabiti več pretvornikov hkrati.

DIY vetrni generator 24v - 2500 vatov

Rusija ima glede virov vetrne energije dvojno stališče. Po eni strani je zaradi ogromne skupne površine in obilice ravnih površin na splošno veliko vetra in je večinoma položen. Po drugi strani pa so naši vetrovi večinoma nizko potencialni, počasni, glej sl. Na tretjem so vetrovi siloviti na redko poseljenih območjih. Na podlagi tega je naloga zagona vetrnega generatorja na kmetiji dokaj pomembna. Če pa se želite odločiti, ali boste kupili precej drago napravo ali jo boste izdelali sami, morate dobro premisliti, katero vrsto (in teh je veliko), za katero namen izbrati.

Osnovni pojmi

1. KIEV - faktor izkoriščanja energije vetra. Če se uporablja za izračun mehaničnega modela ravninskega vetra (glej spodaj), je enak izkoristku rotorja vetrne elektrarne (APU).
2. Učinkovitost je skozi izkoristek APU, od prihajajočega vetra do sponk električnega generatorja ali do količine vode, črpane v rezervoar.
3. Najmanjša obratovalna hitrost vetra (MWS) je njegova hitrost, s katero vetrna turbina začne dovajati tok v obremenitev.
4. Največja dovoljena hitrost vetra (MDS) je njegova hitrost, pri kateri se proizvodnja energije ustavi: avtomatizacija ali izklopi generator ali pa rotor postavi v vremensko lopatico, ali ga zloži in skrije, ali pa se sam rotor ustavi, ali APU preprosto propade.
5. Začetna hitrost vetra (SWS) - pri tej hitrosti se lahko rotor vrti brez obremenitve, zavrti in vstopi v način delovanja, po katerem lahko vklopite generator.
6. Negativna zagonska hitrost (OSS) - to pomeni, da APU (ali vetrna turbina - vetrna elektrarna ali VEA, vetrna elektrarna) za zagon s katero koli hitrostjo vetra zahteva obvezno okrevanje iz zunanjega vira energije.
7. Začetni (začetni) navor - sposobnost rotorja, prisilno zaviranega v zračnem toku, da ustvari navor na gredi.
8. Vetrna turbina (VD) je del APU od rotorja do gredi generatorja ali črpalke ali drugega porabnika energije.
9. Rotacijski vetrni generator - APU, pri katerem se energija vetra pretvori v navor na gredi za odvajanje moči z vrtenjem rotorja v zračnem toku.
10. Območje delovne hitrosti rotorja je razlika med MDS in MPC pri delovanju pri nazivni obremenitvi.
11. Počasna vetrnica - v njej linearna hitrost delov rotorja v toku ne presega bistveno hitrosti vetra ali pod njo. Dinamična pretočna glava se neposredno pretvori v potisk rezila.
12. Hitra vetrna turbina - linearna hitrost lopatic je znatno (do 20-krat ali večkrat) večja od hitrosti vetra, rotor pa tvori lastno kroženje zraka. Cikel pretvorbe energije pretoka v potisk je zapleten.

Opombe:

1. APU z nizko hitrostjo imajo praviloma KIEV nižji od hitrih, vendar imajo zagonski navor, ki zadostuje za vrtenje generatorja brez odklopa obremenitve in nič TCO, tj. popolnoma samozagon in uporaben pri najlažjih vetrovih.
2. Počasnost in hitrost sta relativna pojma. Gospodinjska vetrna turbina s 300 vrt / min je lahko nizkohitrostna in zmogljivi APU tipa EuroWind, iz katerih so polja vetrnih elektrarn, vetrnih elektrarn (glej sliko) in katerih rotorji delajo približno 10 vrt / min, hitra, ker s takim premerom so linearna hitrost lopatic in njihova aerodinamika v večjem delu razpona precej "letalski", glej spodaj.

Kakšen generator potrebujete?

Električni generator za gospodinjsko vetrno turbino mora proizvajati električno energijo v širokem območju vrtljajev in imeti možnost samodejnega zagona brez avtomatizacije in zunanjih virov energije. V primeru uporabe APU z OSS (vetrne turbine s predenjem), ki imajo praviloma visok KIEV in učinkovitost, mora biti tudi reverzibilna, t.j. biti sposoben delati kot motor. Pri moči do 5 kW ta pogoj izpolnjujejo električni stroji z trajni magneti na osnovi niobija (super magneti); na jeklenih ali feritnih magnetih lahko računate na največ 0,5-0,7 kW.

Opomba: asinhroni alternatorji ali kolektorski generatorji z nemagnetiziranim statorjem sploh niso primerni. Ko se sila vetra zmanjša, se "ugasnejo" že dolgo preden njena hitrost pade na MPC, nato pa se tudi sami ne bodo zagnali.

Odlično "srce" APU z zmogljivostjo od 0,3 do 1-2 kW dobimo iz alternatorja z vgrajenim usmernikom; teh je zdaj večina. Prvič, ohranjajo izhodno napetost 11,6-14,7 V v dokaj širokem območju vrtljajev brez zunanjih elektronskih stabilizatorjev. Drugič, silicijeva vrata se odprejo, ko napetost na navitju doseže približno 1,4 V, pred tem pa generator "ne vidi" obremenitve. Če želite to narediti, je treba generator precej dobro zavrteti.

V večini primerov je lahko avtogenerator neposredno, brez gonila ali jermenskega pogona, povezan z visokohitrostno gredjo HP, tako da izberete hitrost z izbiro števila rezil, glejte spodaj. "Hitri sprehajalci" imajo majhen ali ničelni zavorni navor, toda rotor bo imel dovolj časa, da se bo dovolj zavrtel, ne da bi odklopil obremenitev, preden se ventili odprejo in generator da tok.

Izbira po vetru

Preden se odločimo, kateri vetrni generator bomo izdelali, se odločimo za lokalno aerologijo. V sivo-zelenkasto (brez vetra) območja vetrne karte bodo vsaj nekaj smisla imela le jadralna vetrna turbina (in o njih bomo še govorili). Če potrebujete stalno napajanje, boste morali dodati ojačevalnik (usmernik z napetostnim stabilizatorjem), polnilnik, močno baterijo, pretvornik 12/24/36/48 V DC do 220/380 V 50 Hz AC. Takšno gospodarstvo bo stalo nič manj kot 20.000 ameriških dolarjev in malo verjetno je, da bo mogoče dolgoročno odpraviti moč več kot 3-4 kW. Na splošno je ob nepopustljivi želji po alternativni energiji bolje poiskati drug njen vir.

Če potrebujete električno energijo do 2-3 kW, lahko na rumeno-zelenih, šibkih vetrovnih območjih sami vzamete vertikalni generator vetra s počasno hitrostjo... Razvili so jih nešteto in obstajajo modeli, ki po KIEV in učinkovitosti skoraj niso slabši od industrijskih "rezil".

Če naj bi kupili vetrno turbino za dom, je bolje, da se osredotočimo na vetrno turbino z jadralnim rotorjem. Sporov je veliko in veliko jih je, v teoriji pa še vedno ni vse jasno, vendar delujejo. V Ruski federaciji "jadrnice" izdelujejo v Taganrogu z zmogljivostjo 1-100 kW.

V rdečih, vetrovnih predelih je izbira odvisna od zahtevane moči. V območju 0,5-1,5 kW so upravičene samozaposlene "navpičnice"; 1,5-5 kW - kupljene jadrnice. Prav tako je mogoče kupiti "vertikalno", vendar bo to stalo več kot vodoravna APU. In končno, če je potrebna vetrna turbina z zmogljivostjo 5 kW ali več, potem morate izbirati med vodoravnimi kupljenimi "rezili" ali "jadrnicami".

Opomba: mnogi proizvajalci, zlasti drugega ešalona, \u200b\u200bponujajo komplete delov, iz katerih lahko sami sestavite vetrni generator z močjo do 10 kW. Takšen komplet bo stal 20-50% cenejši od že pripravljenega z vgradnjo. Toda pred nakupom morate natančno preučiti aerologijo predlaganega mesta namestitve in nato v skladu s specifikacijami izbrati ustrezno vrsto in model.

O varnosti

Deli gospodinjske vetrne turbine, ki deluje, imajo lahko linearno hitrost večjo od 120 ali celo 150 m / s, kos kakršnega koli trdnega materiala, težkega 20 g, ki leti s hitrostjo 100 m / s, z "uspešnim" zadetkom naravnost ubije zdravega človeka. Jeklena ali trda plastika, plošča debeline 2 mm, ki se premika s hitrostjo 20 m / s, jo prereže na polovico.

Poleg tega je večina vetrnic več kot 100 W precej hrupnih. Mnogi ustvarjajo ultra nizka (manj kot 16 Hz) nihanja zračnega tlaka - infrazvoke. Infrazvoni so neslišni, a škodljivi za zdravje in se širijo zelo daleč.

Opomba: konec osemdesetih let je v ZDA prišlo do škandala - takrat je bilo treba zapreti največjo vetrno elektrarno v državi. Indijanci iz rezervata 200 km od polja njegovih oboroženih sil so na sodišču dokazali, da so zdravstvene motnje, ki so se v njih močno povečale po zagonu vetrne elektrarne, posledica njegovega infrazvoka.

Iz zgornjih razlogov je namestitev APU dovoljena na razdalji najmanj 5 višin od najbližjih stanovanjskih stavb. Na dvoriščih zasebnih gospodinjstev lahko namestite industrijske vetrnice, ki so ustrezno certificirane. Na strehe je na splošno nemogoče namestiti APU - med njihovim delovanjem tudi pri tistih z majhno močjo nastajajo izmenične mehanske obremenitve, ki lahko povzročijo resonanco gradbene konstrukcije in njeno uničenje.

Opomba: višina APU je najvišja točka pometenega diska (za rotorje lopatic) ali geomerna slika (za navpični APU z rotorjem na gredi). Če jambor APU ali os rotorja štrli navzgor še višje, se višina izračuna od njihovega vrha - vrha.

Veter, aerodinamika, KIEV

Doma narejeni vetrni generator upošteva enake naravne zakone kot tovarniški, izračunan v računalniku. In domači mojster mora zelo dobro razumeti osnove svojega dela - najpogosteje nima na razpolago dragih supermodernih materialov in tehnološke opreme. Aerodinamika APU, oh, kako težko je ...

Veter in KIEV

Za izračun serijske tovarniške APU, tako imenovane. ploski mehanični model vetra. Temelji na naslednjih predpostavkah:

• Hitrost in smer vetra sta znotraj efektivne površine rotorja konstantna.
• Zrak je neprekinjen medij.
• Učinkovita površina rotorja je enaka pometani površini.
• Energija zračnega toka je povsem kinetična.

V takih pogojih se največja energija na enoto prostornine zraka izračuna po šolski formuli, ob predpostavki, da je gostota zraka v normalnih pogojih 1,29 kg * kubičnih metrov. m. Pri hitrosti vetra 10 m / s ena kocka zraka nosi 65 J, 650 W pa je mogoče odstraniti z enega kvadrata efektivne površine rotorja s 100-odstotno učinkovitostjo celotnega APU. To je zelo poenostavljen pristop - vsi vedo, da veter nikoli ni popolnoma raven. Toda to je treba storiti, da se zagotovi ponovljivost izdelkov - običajna praksa v tehnologiji.

Ravnega modela ne smemo prezreti; zagotavlja jasen minimum razpoložljive vetrne moči. Toda zrak prvič stisnemo, drugič pa je zelo tekoč (dinamična viskoznost je le 17,2 μPa * s). To pomeni, da lahko tok teče okoli pometenega območja, kar zmanjšuje efektivno površino in KIEV, kar je najpogosteje opaziti. Toda načeloma je možna tudi obratna situacija: veter teče k rotorju in efektivna površina bo potem večja od pometene površine, KIEV pa bo večji od 1 glede na enak za raven veter.

Vzemimo dva primera. Prva je jahta za prosti čas, precej težka, jahta lahko gre ne le proti vetru, ampak tudi hitreje od njega. Veter je mišljen zunaj; navidezni veter mora biti še vedno hitrejši, sicer kako bo potegnil ladjo?

Drugi je klasika letalske zgodovine. Med preskusi MIG-19 se je izkazalo, da je prestreznik, ki je bil tono težji od čelnega lovca, pospeševal hitreje. Z enakimi motorji v istem jadralnem letalu.

Teoretiki niso vedeli, kaj naj si mislijo, in so resno dvomili v zakon o ohranjanju energije. Na koncu se je izkazalo, da je bil stožec radarske obloge, ki štrli iz dovoda zraka. Od njegovega nosu do lupine je bil zrak stisnjen, kot da bi ga s strani lopil na kompresorje motorja. Od takrat so udarni valovi v teoriji postali trdno uveljavljeni kot koristni, fantastične zmogljivosti letenja sodobnih letal pa zaradi njihove spretne uporabe niso v majhnem delu.

Aerodinamika

Razvoj aerodinamike je običajno razdeljen na dve dobi - pred N. G. Žukovskim in po njem. Njegovo poročilo "O priloženih vrtincih" z dne 15. novembra 1905 je pomenilo začetek novega obdobja v letalstvu.

Pred Žukovskim so leteli na ravno postavljenih jadrih: domnevalo se je, da delci prihajajočega toka dajo ves svoj zagon vodilnemu robu krila. To je omogočilo, da se takoj znebimo vektorske količine - kotnega momenta -, ki je povzročil besno in najpogosteje neanalitično matematiko, da se premaknemo na veliko bolj priročno skalarno čisto energijsko razmerje in posledično izračunano tlačno polje na nosilni ravnini, bolj ali manj podobno sedanjemu.

Tak mehanični pristop je omogočil ustvarjanje vozil, ki lahko vsaj vzletijo in letijo z enega kraja na drugega, pri čemer ni nujno, da se nekje na poti strmoglavijo na tla. Toda želja po povečanju hitrosti, nosilnosti in drugih letalnih lastnosti je vedno bolj razkrivala pomanjkljivost prvotne aerodinamične teorije.

Zamisel Žukovskega je bila taka: vzdolž zgornje in spodnje površine krila zrak potuje po drugačni poti. Iz pogoja kontinuitete medija (vakuumski mehurčki se v zraku ne tvorijo sami) izhaja, da bi morale biti hitrosti zgornjega in spodnjega toka, ki se spuščajo od zadnjega roba, različne. Zaradi majhne, \u200b\u200ba končne viskoznosti zraka bi se tam zaradi razlike v hitrostih moral oblikovati vrtinec.

Vrtinec se vrti in zakon ohranjanja giba, nespremenljiv kot zakon ohranjanja energije, velja tudi za vektorske količine, tj. mora upoštevati smer gibanja. Zato bi prav tam, na zadnjem robu, moral nastati nasprotno vrtljiv vrtinec z enakim navorom. Na kakšen način? Zaradi energije, ki jo proizvaja motor.

Za letalstvo je to pomenilo revolucijo: z izbiro ustreznega profila krila je bilo mogoče pritrjeni vrtinec poslati okoli krila v obliki krožnega G in povečati njegov dvig. To pomeni, da je porabljen del, pri velikih hitrostih in obremenitvah kril pa velik del moči motorja, mogoče ustvariti pretok zraka okoli naprave, ki omogoča doseganje najboljših letalnih lastnosti.

Zaradi tega je letalstvo postalo letalstvo in ni del aeronavtike: zdaj bi lahko letalo ustvarilo okolje, potrebno za let, in ne bi bilo več igrača zračnih tokov. Vse kar potrebujete je močnejši motor in vedno močnejši ...

KIEV spet

Ampak vetrnica nima motorja. Nasprotno, energijo mora jemati vetru in jo dajati potrošnikom. In tu pride ven - izvlekel je noge, rep se je zataknil. V lastni cirkulaciji rotorja je bilo dovoljeno premalo vetrne energije - ta bo šibka, potisk lopatic bo majhen, KIEV in moč pa nizka. Dajmo veliko za obtok - rotor se bo vrtel kot jezen v prostem teku v šibkem vetru, toda potrošniki spet dobijo malo: dali so malo obremenitve, rotor je zaviral, veter je odpihnil obtok in rotor je postal.

Zakon o ohranjanju energije daje "zlato sredino" le na sredini: obremenitvi damo 50% energije, za preostalih 50% pa tok zasukamo do maksimuma. Praksa potrjuje predpostavke: če je izkoristek dobrega vlečnega vijaka 75-80%, potem KIEV, tako natančno izračunan in vpihan v vetrovniku rotorja rezila, doseže 38-40%, tj. do polovice tistega, kar lahko dosežemo s presežkom energije.

Modernost

Dandanes se aerodinamika, oborožena s sodobno matematiko in računalniki, vse bolj odmika od neizogibnega nečesa in poenostavlja modele k natančnemu opisu vedenja resničnega telesa v resničnem toku. In tu poleg splošne linije - moč, moč in še več moči! - najdene so stranske poti, ki pa obetajo le z omejeno količino energije, ki vstopa v sistem.

Slavni alternativni letalec Paul McCready je leta leta ustvaril letalo z dvema motorjema iz motorne žage z močjo 16 KM. prikazuje 360 \u200b\u200bkm / h. Poleg tega je bilo njegovo podvozje tricikel, ki ga ni mogoče zložiti, kolesa pa so bila brez oblog. Nobeno od McCreadyjevih vozil ni stopilo v internet in opozorilo, sta pa dve - eno z batnimi motorji in propelerji, drugo pa reaktivno - prvič v zgodovini letelo po vsem svetu, ne da bi pristalo na eni bencinski črpalki.

Razvoj teorije je zelo vplival tudi na jadra, ki so dala prvotno krilo. Aerodinamika "v živo" je omogočila jahte z vetrom 8 vozlov. stati na hidrogliserjih (glej sliko); za pospeševanje takšnega hrupa do potrebne hitrosti s propelerjem je potreben motor z najmanj 100 KM. Dirkaški katamarani plujejo s približno 30 vozli v istem vetru. (55 km / h).

Obstajajo tudi povsem nepomembne najdbe. Ljubitelji najredkejših in najbolj ekstremnih športov - base jumping - nosijo posebno krilo, krilo, letijo brez motorja, manevrirajo s hitrostjo več kot 200 km / h (slika na desni) in nato gladko pristanejo na vnaprej izbranem kraju. V kateri pravljici ljudje letijo sami?

Razrešene so tudi številne skrivnosti narave; zlasti - let hrošča. Po klasični aerodinamiki ne more leteti. Tako kot prednik "prikritega" F-117 s svojim diamantnim krilom tudi ne more vzleteti. In MiG-29 in Su-27, ki lahko nekaj časa letijo z repom naprej, sploh ne sodita v nobeno idejo.

In zakaj je potemtakem, ko se ukvarjamo z vetrnimi turbinami, ki niso zabava in niso orodje za uničenje lastnih vrst, temveč vir vitalnega vira, je treba nujno plesati iz teorije šibkih tokov s svojim ravnim vetrnim modelom? Ali ni možnosti za naprej?

Kaj pričakovati od klasike?

Vendar se v nobenem primeru ne smete odpovedati klasiki. Zagotavlja temelj brez naslonjanja, na katerega se ne moremo dvigniti višje. Tako kot teorija množic ne prekliče množilne tabele in kvantna kromodinamika ne povzroči, da jabolka letijo z dreves.

Kaj lahko torej pričakujete od klasičnega pristopa? Poglejmo sliko. Levo - tipi rotorjev; prikazani so pogojno. 1 - navpični vrtiljak, 2 - navpični pravokotni (vetrna turbina); 2-5 - lopaticni rotorji z različnim številom rezil z optimiziranimi profili.

Na desni strani vzdolž vodoravne osi je narisana relativna hitrost rotorja, to je razmerje med linearno hitrostjo lopatice in hitrostjo vetra. Navpično navzgor - KIEV. In navzdol - spet relativni navor. Za enojni (100%) navor se šteje tisti, ki ustvari rotor, prisilno zaviran v toku s 100% KIEV, tj. ko se vsa energija toka pretvori v vrtljivo silo.

Ta pristop omogoča daljnosežne zaključke. Na primer, število rezil je treba izbrati ne samo in ne toliko glede na želeno hitrost vrtenja: 3- in 4-kraki takoj izgubijo veliko v smislu KIEV in navora v primerjavi z 2- in 6-rezili, ki dobro delujejo v približno enakem območju hitrosti. In navzven podobni vrtiljak in pravokotni imajo bistveno različne lastnosti.

Na splošno bi morali imeti prednost loputasti rotorji, razen v primerih, ko je potrebna največja poceni, enostavnost, samodejni zagon brez vzdrževanja brez avtomatizacije in dviganje na jambor nemogoče.

Opomba: pogovorimo se predvsem o jadralnih rotorjih - zdi se, da ne sodijo v klasiko.

Navpično

APU-ji z \u200b\u200bnavpično osjo vrtenja imajo nesporno prednost za vsakdanje življenje: njihove enote, ki jih je treba vzdrževati, so zgoščene na dnu in jih ni treba dvigovati. Ostaja in tudi takrat ne vedno samonastavljiv potisni ležaj, vendar je močan in trpežen. Zato je treba pri načrtovanju preproste vetrne turbine izbiro možnosti začeti z navpičnimi enotami. Njihove glavne vrste so prikazane na sl.

Sonce

Na prvem mestu - najpreprostejši, najpogosteje imenovan Savoniusov rotor. Pravzaprav sta ga leta 1924 v ZSSR izumila Ya. A. in A. A. Voronin, finski industrialec Sigurd Savonius pa si je izum brez sramu prisvojil, pri čemer je ignoriral sovjetsko potrdilo o avtorskih pravicah, in začel serijsko proizvodnjo. Toda uvod v usodo izuma veliko pomeni, zato bomo tej vetrni turbini, da ne bomo vznemirjali preteklosti in ne motili pepela mrtvih, rekli rotor Voronin-Savonius ali na kratko VS.

Letalo je dobro za vse, razen za "lokomotivo" KIEV v 10-18%. Vendar pa so v ZSSR veliko delali na tem in je nekaj dogodkov. Spodaj bomo razmislili o izboljšani zasnovi, ki ni veliko bolj zapletena, a po KIEV-u daje prednost rezili.

Opomba: dvokrilno letalo se ne vrti, ampak sunkovito; 4-rezilo je le nekoliko bolj gladko, vendar v KIEV veliko izgubi. Za izboljšanje se 4 - "korita" najpogosteje prevažajo v dveh nadstropjih - par rezil na dnu in še en par, ki je zasukan za 90 stopinj vodoravno, nad njimi. KIEV je ohranjen, bočne obremenitve mehanike pa oslabljene, upogibne pa se nekoliko povečajo in ob vetru več kot 25 m / s tak APU na gredi, t.j. brez ležaja nad rotorjem, ki ga raztezajo pokrovčki, "ruši stolp".

Daria

Naslednji je Darrieusov rotor; KIJEV - do 20%. Še bolj preprosto je: rezila so narejena iz preprostega elastičnega traku brez kakršnega koli profila. Teorija Darriejevega rotorja še ni dovolj razvita. Jasno je le, da se začne razviti zaradi razlike v aerodinamičnem uporu grbine in žepa traku, nato pa postane nekako hiter in tvori lastno cirkulacijo.

Navor je majhen, v začetnih položajih rotorja pa sploh ni vzporednika ali pravokotnika na veter, zato je samovrtjenje možno le z neparnim številom rezil (kril?). V vsakem primeru je treba med vrtenjem odklopiti obremenitev z generatorja.

Darrieusov rotor ima še dve slabi lastnosti. Prvič, med vrtenjem vektor potiska rezila opisuje popoln vrtljaj glede na aerodinamični fokus in ne gladko, ampak v sunkih. Zato rotor Darrieus tudi v enakomernem vetru hitro razbije svojo mehaniko.

Drugič, Daria ne spušča le hrupa, ampak kriči in cvili do te mere, da trak poči. To je posledica njegovih vibracij. In več rezil, močnejši je ropot. Torej, če je Daria narejena, je dvokrilna, izdelana iz dragih materialov, ki absorbirajo zvok (ogljikova vlakna, milar), majhno letalo pa je prilagojeno za predenje sredi droga.

Pravokotno

Na poz. 3 - pravokotni navpični rotor s profiliranimi lopaticami. Pravokotno, ker krila štrlijo navpično. Prehod iz VS v pravokotno je ponazorjen na sl. levo.

Kot namestitve rezil glede na tangento na krog, ki se dotika aerodinamičnih žarišč kril, je lahko pozitiven (na sliki) ali negativen, v skladu z silo vetra. Včasih se rezila vrtijo in na njih postavijo vremenske kombije, ki samodejno zadržijo "alfo", vendar se takšni modeli pogosto zlomijo.

Osrednje telo (modro na sliki) vam omogoča, da KIEV dosežete na skoraj 50% .V pravokotniku s tremi rezili naj bo v obliki trikotnika v prerezu z rahlo izbočenimi stranicami in zaobljenimi vogali, pri večjem številu rezil pa zadostuje preprost valj. Toda teorija o pravokotniku nedvoumno daje optimalno število rezil: naj bi jih bilo točno 3.

Ortogonalno se nanaša na visokohitrostne vetrne turbine z OSS, tj. nujno zahteva napredovanje med zagonom in po umiritvi. Serijski brez nadzora APU z zmogljivostjo do 20 kW se proizvajajo po pravokotni shemi.

Helicoid

Helicoidni rotor ali Gorlovljev rotor (poz. 4) - nekakšen pravokoten, ki zagotavlja enakomerno vrtenje; pravokotni z ravnimi krili "solzi" le nekoliko šibkejši od dvokrilnega BC. Upogibanje rezil vzdolž helikoida vam omogoča, da se izognete izgubam KIEV zaradi njihove ukrivljenosti. Čeprav ukrivljeno rezilo zavrne del pretoka, ne da bi ga uporabil, ga del zbere v območje najvišje linearne hitrosti in kompenzira izgube. Helicoidi se uporabljajo manj pogosto kot druge vetrne turbine, ker zaradi zapletenosti izdelave so dražji od enakovrednih kolegov.

Cev-zagrebka

5 poz. - rotor tipa BC, obdan z vodilnimi lopaticami; njen diagram je prikazan na sl. na desni. Redko ga najdemo v industrijskem oblikovanju, ker drago pridobivanje zemljišč ne kompenzira povečanja zmogljivosti, poraba materiala in zahtevnost proizvodnje pa sta velika. Toda samograditelj, ki se boji dela, ni več mojster, temveč potrošnik, in če ne potrebuje več kot 0,5-1,5 kW, potem zanj nekaj:

• Tovrstni rotor je popolnoma varen, tih, ne ustvarja tresljajev in ga je mogoče namestiti kamor koli, tudi na igrišče.
• Upogibanje pocinkanih korit in varjenje okvirja iz cevi je nesmiselno delo.
• Vrtenje je popolnoma enakomerno, mehanske dele lahko vzamete iz najcenejših ali iz smeti.
• Ne boji se orkanov - premočan veter ne more potisniti v "sod"; okoli njega se pojavi poenostavljen vrtinčni kokon (s tem učinkom se bomo srečali kasneje).
• In kar je najpomembneje, ker je površina "grabeža" nekajkrat večja od površine rotorja v notranjosti, je KIEV lahko prekomerna, vrtilni moment pri 3 m / s pri "cevi" s premerom treh metrov pa je takšen, da je generator 1 kW z največjo obremenitvijo rečeno je, da je bolje, da se ne trzate.

Video: Lenzova vetrna turbina

V 60. letih v ZSSR je E. S. Birjukov patentiral vrtiljak APU s 46% KIEV. Malo kasneje je V. Blinov dosegel 58% zasnove, ki temelji na istem principu KIEV, vendar ni podatkov o njegovih testih. In osebje revije Inventor and Rationalizer je opravilo obsežne teste oboroženih sil Biryukova. Dvonadstropni rotor s premerom 0,75 m in višino 2 m v svežem vetru je s polno močjo vrtel asinhroni generator 1,2 kW in brez zdržanja zdržal 30 m / s. Risbe APU Birjukova so prikazane na sl.

1. pocinkani strešni rotor;
2. samoravnalni dvovrstni kroglični ležaj;
3. kabli - 5 mm jeklenica;
4. os gredi - jeklena cev z debelino stene 1,5-2,5 mm;
5. aerodinamične ročice za nadzor hitrosti;
6. lopatice regulatorja hitrosti - 3-4 mm vezane plošče ali pločevine;
7. palice regulatorja hitrosti;
8. obremenitev regulatorja hitrosti, njegova teža določa hitrost;
9. pogonski jermenica - kolesarsko kolo brez pnevmatike s cevjo;
10. potisni ležaj - potisni ležaj;
11. gnani jermenica - standardni jermenica generatorja;
12. generator.

Biryukov je za svoj APU prejel več potrdil o avtorskih pravicah. Najprej opazite odsek rotorja. Med pospeševanjem deluje kot letalo in ustvarja velik začetni trenutek. Ko se vrti, se v zunanjih žepih rezila ustvari vrtinčna blazina. Z vidika vetra se lopatice profilirajo, rotor pa se spremeni v pravokoten visokohitrostni, pri čemer se navidezni profil spreminja glede na moč vetra.

Drugič, profiliran kanal med rezili v območju delovnih hitrosti deluje kot osrednje telo. Če se veter poveča, se v njem ustvari tudi vrtinčna blazina, ki se razteza čez rotor. Pojavi se isti vrtinčni kokon kot okoli APU z vodilnimi lopaticami. Energijo za njegovo ustvarjanje jemlje veter, za razgradnjo vetrnice pa ni več dovolj.

Tretjič, regulator hitrosti je zasnovan predvsem za turbino. Z vidika KIEV ohranja njen optimalen promet. Optimalna hitrost generatorja je zagotovljena z izbiro prestavnega razmerja mehanike.

Opomba: po objavah v IR za leto 1965 so oborožene sile Ukrajine Biryukova potonile v pozabo Avtor pristojnih ni prejel odgovora. Usoda mnogih sovjetskih izumov. Pravijo, da so nekateri Japonci postali milijarder, redno prebirali sovjetske priljubljene tehnične revije in patentirali vse, kar je vredno pozornosti.

Rezila

Kot je navedeno zgoraj, je vodoravna vetrna turbina z najboljšimi rotorji najboljša v klasiki. Najprej pa potrebuje stabilen, vsaj srednje močan veter. Drugič, konstrukcija DIYerja je obremenjena z veliko pasti, zato pogosto plod dolgega trdega dela v najboljšem primeru osvetli stranišče, hodnik ali verando ali pa se celo izkaže, da se lahko samo odvije.

Glede na diagrame na sl. poglejmo si pobližje; položaji:

• Sl. IN:

1. lopatice rotorja;
2. generator;
3. postelja generatorja;
4. zaščitna loputa (orkanska lopata);
5. tokovni zbiralnik;
6. podvozje;
7. vrtljivi vozel;
8. delovna loputa;
9. jambor;
10. objemka za kable.

• Sl. B, pogled od zgoraj:

1. zaščitna loputa;
2. delovna loputa;
3. regulator napetosti vzmeti zaščitne lopatice.

• Sl. G, zbiralnik toka:

1. kolektor z neprekinjenimi bakrenimi obročnimi vodili;
2. vzmetne bakreno-grafitne ščetke.

Opomba: nujno je potrebna orkanska zaščita za vodoravno rezilo s premerom več kot 1 m, ker ni sposoben ustvariti vrtinčnega kokona okoli sebe. Z manjšimi dimenzijami lahko s propilenskimi lopaticami dosežemo vzdržljivost rotorja do 30 m / s.

Kje so torej kamen spotike?

Rezila

Pričakujte, da bo moč na gredi generatorja večja od 150-200 W na nožih katerega koli razpona, izrezanih iz debeloplastne plastične cevi, kot se pogosto priporoča, upanja brezupnega amaterja. Rezilo cevi (razen če je tako debelo, da ga preprosto uporabimo kot prazno) bo imel segmentiran profil, tj. njen vrh ali oboje bo krožni lok.

Profil segmenta je primeren za nestisljivo okolje, kot so hidrogliserji ali lopatice propelerja. Za pline je potrebno rezilo s spremenljivim profilom in korakom, na primer glej sliko; razpon - 2 m. To bo kompleksen in dolgotrajen izdelek, ki zahteva mukotrpne izračune, popolnoma oborožene s teorijo, pihanjem v cevi in \u200b\u200bcelovitimi testi.

Generator

Ko je rotor nameščen neposredno na gred, se standardni ležaj kmalu zlomi - enaka obremenitev vseh lopatic v vetrnih turbinah se ne zgodi. Potrebujete vmesno gred s posebnim nosilnim ležajem in mehanskim prenosom z nje na generator. Pri velikih vetrnih turbinah se vzame samoravnan dvovrstni ležaj; ob najboljši modeli - tristopenjska, sl. D na sliki zgoraj. To omogoča, da se gred rotorja ne le rahlo upogne, temveč tudi rahlo premika od strani do strani ali gor in dol.

Opomba: trajalo je približno 30 let, da se je razvil potisni ležaj za APU EuroWind.

Zasilna loputa

Načelo njegovega delovanja je prikazano na sl. C. Veter, ki narašča, pritiska na lopato, vzmet se razteza, rotor se upogiba, njegovi vrtljaji padejo in na koncu postane vzporeden s tokom. Zdi se, da je vse v redu, vendar je bilo na papirju gladko ...

V vetrovnem dnevu poskusite vzporedno z vetrom držati pokrov ali veliko ponev za ročaj. Samo previdno - muhast kos železa lahko udari v obraz tako, da podrgne nos, prereže ustnico ali celo izbije oko.

Ploski veter se pojavlja le pri teoretičnih izračunih in z dovolj natančno prakso v vetrovnikih. V resnici so orkanske vetrnice z orkanom lopate več kot povsem brez obrambe. Bolje je, da zamenjate ukrivljena rezila, kot da vse ponovite. Pri industrijskih obratih je to druga stvar. Tam se naklon rezil, vsak posebej, nadzira in prilagaja z avtomatizacijo pod nadzorom vgrajenega računalnika. Izdelane so iz težkih kompozitov in ne iz vodovodnih cevi.

Odjemnik toka

To je redno vzdrževano spletno mesto. Vsak elektroinženir ve, da je treba kolektor s ščetkami očistiti, namazati in prilagoditi. In jambor je iz vodovodne cevi. Ne boste vstopili, enkrat na mesec ali dva boste morali vso mlino na veter vreči na tla in jo nato znova dvigniti. Kako dolgo bo zdržal pri takšni "preventivi"?

Video: vetrni generator z lopaticami + sončna plošča za napajanje poletne koče

Mini in mikro

Toda z zmanjšanjem velikosti lopatice težave padejo vzdolž kvadrata premera kolesa. Že sami lahko izdelamo APU z vodoravnimi lopaticami za moč do 100 W. Optimalno bi bilo 6 rezil. Z več lopaticami bo premer rotorja za enako moč manjši, vendar jih bo težko trdno pritrditi na pesto. Rotorjev z manj kot 6 lopaticami je mogoče prezreti: 100-vatni 2-krak potrebuje rotor s premerom 6,34 m, 4-krak z enako močjo pa 4,5 m. Za 6-krak je odvisnost moči od premera izražena na naslednji način :

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

Najboljše bo računati na moč 10-20 vatov. Prvič, plastično rezilo z razponom več kot 0,8 m brez dodatnih zaščitnih ukrepov ne prenese vetra več kot 20 m / s. Drugič, pri razponu rezila do enakih 0,8 m linearna hitrost njegovih koncev ne bo več kot trikrat presegla hitrosti vetra, zahteve za profiliranje s sukanjem pa se zmanjšajo za velikost; tu je "korito" s segmentiranim profilom iz cevi, poz. B na sliki In 10-20 W bo tablici napajal, napolnil pametni telefon ali prižgal gospodinjsko lučko.

Nato izberite generator. Kitajski motor je popoln - pesto kolesa za električna kolesa, poz. 1 na sl. Njegova moč kot motorja je 200-300 W, v načinu generatorja pa približno 100 W. Pa nam bo ustrezal glede na promet?

Indeks hitrosti z za 6 lopatic je 3. Formula za izračun hitrosti vrtenja pod obremenitvijo je N \u003d v / l * z * 60, kjer je N hitrost vrtenja, 1 / min, v hitrost vetra in l obseg rotorja. Z razponom rezila 0,8 m in vetrom 5 m / s dobimo 72 vrtljajev na minuto; pri 20 m / s - 288 vrt / min. Kolesarsko kolo se vrti s približno enako hitrostjo, zato bomo 10-20 vatov odstranili iz generatorja, ki lahko odda 100. Rotor lahko postavite neposredno na gred.

A tu se pojavi naslednja težava: mi smo, porabili veliko dela in denarja, vsaj za motor, dobili ... igračo! Kaj je 10-20, no, 50 vatov? In ne morete narediti nožne vetrnice, ki bi lahko doma napajala vsaj televizor. Ali je mogoče kupiti že pripravljen mini vetrni generator in ali bo to stalo manj? Kolikor je mogoče in celo ceneje, glej poz. 4 in 5. Poleg tega bo tudi mobilna. Daj ga na drevesni panj - in uporabi.

Druga možnost je, če koračni motor leži nekje od starega 5- ali 8-palčnega pogona ali od pogona za papir ali nosilca neuporabnega brizgalnega ali matričnega tiskalnika. Lahko deluje kot generator in nanje je lažje pritrditi vrtiljak z vrtiljakom iz pločevink (poz. 6), kot pa sestaviti konstrukcijo, kot je prikazana na poz. 3.

Na splošno je zaključek o "rezilah" nedvoumen: samoizdelane je bolj verjetno obvladati, ne pa tudi za resnično dolgoročno proizvodnjo energije.

Video: najpreprostejši vetrni generator za osvetlitev poletne koče

Jadrnice

Generator jadralnega vetra je znan že dolgo, vendar so mehke plošče njegovih lopatic (glej sliko) začeli izdelovati s pojavom visoko trdnih, odpornih sintetičnih tkanin in filmov. Vetrnice z več rezili s togimi jadri so po vsem svetu široko razširjene kot pogon za samodejne vodne črpalke z majhno močjo, vendar so njihovi tehnični podatki celo nižji od vrtiljakov.

Vendar se zdi, da mehko jadro, kot je krilo vetrnice, ni tako preprosto. Ne gre za odpornost proti vetru (proizvajalci ne omejujejo največje dovoljene hitrosti vetra): jadrnice že vedo, da je skoraj nemogoče, da bi veter zlomil bermudsko jadro. Namesto tega se bo list strgal ali se bo jambor zlomil ali pa bo celotno plovilo "pretiralo". Gre za energijo.

Na žalost ni mogoče najti natančnih testnih podatkov. Glede na ocene uporabnikov je bilo mogoče sestaviti "sintetične" odvisnosti za vgradnjo vetrne turbine-4.380 / 220.50, izdelane v Taganrogu, s premerom vetrnega kolesa 5 m, težo glave vetra 160 kg in hitrostjo vrtenja do 40 vrt / min; prikazani so na sl.

Seveda ne more biti nobenih jamstev za 100-odstotno zanesljivost, a kljub temu je jasno, da tu ni sledu o ravno-mehaničnem modelu. 5-metrsko kolo na ravnem vetru 3 m / s nikakor ne more dati približno 1 kW, pri 7 m / s doseže planoto z močjo in jo nato obdrži do hude nevihte. Mimogrede, proizvajalci izjavljajo, da je moč 4 kW doseči s hitrostjo 3 m / s, vendar če jih namestijo njihove sile v skladu z rezultati lokalnih aeroloških študij.

Tudi kvantitativne teorije ni; pojasnila razvijalcev so nejasna. Ker pa ljudje kupujejo vetrnice Taganrog in delajo, je treba domnevati, da deklarirana stožčasta cirkulacija in pogonski učinek nista fikcija. V vsakem primeru so možne.

Potem se izkaže, da mora biti pred rotorjem v skladu z zakonom o ohranjanju giba tudi stožčast vrtinec, ki se širi in počasi. In tak lijak bo pognal veter v rotor, njegova učinkovita površina se bo izkazala za bolj pometano in KIEV - nad enoto.

Luč na to vprašanje bi lahko osvetlile terenske meritve tlačnega polja pred rotorjem, vsaj z gospodinjskim aneroidom. Če se izkaže, da je višja kot s strani na stran, potem jadralni APU dejansko deluje kot hroščeve muhe.

Domači generator

Iz zgoraj navedenega je razvidno, da je za domače mojstre bolje, da se lotijo \u200b\u200bvertikal ali jadrnic. A oboje je zelo počasno in prenos na visokohitrostni generator je nepotrebno delo, nepotrebni stroški in izgube. Ali lahko sami izdelate učinkovit električni generator z nizko hitrostjo?

Da, lahko, z magneti iz zlitine niobija, t.i. super magneti. Postopek izdelave glavnih delov je prikazan na sl. Tuljave - vsak od 55 obratov bakrene 1 mm žice v toplotno odporni visokotrdni emajlirani izolaciji, FEMM, PETV itd. Višina navitij je 9 mm.

Bodite pozorni na luknje na polovicah rotorja. Nameščeni morajo biti tako, da se magneti (na magnetno vezje so prilepljeni z epoksidom ali akrilom) po sestavljanju sestavijo z nasprotnimi stebri. "Palačinke" (magnetni tokokrogi) morajo biti narejene iz mehkega magnetnega feromagneta; običajno konstrukcijsko jeklo Debelina "palačink" ni manjša od 6 mm.

Na splošno je bolje kupiti magnete z aksialno luknjo in jih priviti z vijaki; super magneti se privlačijo s strašno silo. Iz istega razloga je na gred med "palačinkami" nameščen valjast distančnik, visok 12 mm.

Navitja, ki sestavljajo odseke statorja, so povezana v skladu s shemami, prikazanimi tudi na sl. Spajkani konci se ne smejo raztezati, ampak morajo oblikovati zanke, sicer lahko epoksi, ki bo napolnil stator, strdi, žice zlomi.

Stator se vlije v kalup do debeline 10 mm. Ni treba centrirati in uravnotežiti, stator se ne vrti. Razmik med rotorjem in statorjem je na vsaki strani 1 mm. Stator v ohišju generatorja mora biti varno pritrjen ne le proti osnemu premiku, temveč tudi proti obračanju; močno magnetno polje s tokom v tovoru ga bo vleklo.

Video: DIY generator vetrne turbine

Izhod

In kaj imamo na koncu? Zanimanje za "rezila" je prej razloženo s spektakularnim videzom kot z dejansko zmogljivostjo v domačem dizajnu in pri nizki moči. Doma narejeni vrtiljak APU bo zagotovil napajanje v stanju pripravljenosti za polnjenje avtomobilske baterije ali napajanje majhne hiše.

Toda z jadralnim APU je vredno eksperimentirati z obrtniki z ustvarjalno žilico, zlasti v mini različici, s kolesom premera 1-2 m. Če so predpostavke razvijalcev pravilne, bo iz tega mogoče z uporabo zgoraj opisanega kitajskega generatorja motorja odstraniti vseh njegovih 200-300 vatov.

Andrey je rekel:

Hvala za vaše brezplačno posvetovanje ... In cene "od podjetij" niso res drage in mislim, da bodo obrtniki iz provinc lahko izdelovali generatorje, podobne vašim. In Li-po baterije je mogoče naročiti s Kitajske, pretvorniki v Čeljabinsku so zelo dobri (z gladkimi In jadra, rezila ali rotorji so še en razlog za beg misli naših priročnih ruskih mož.

Ivan je rekel:

vprašanje:
Pri vetrnih turbinah z navpično osjo (položaj 1) in različici “Lenz” je mogoče dodati še podrobnost - rotor, ki je izpostavljen vetru in pred njim zapre neuporabno stran (gre v smeri vetra). To pomeni, da veter ne bo upočasnil rezila, ampak ta "zaslon". Nastavitev v vetru s "repom", ki se nahaja za samim vetrnikom pod in nad rezili (grebeni). Prebral sem članek in porodila se je ideja.

S klikom na gumb »Dodaj komentar« se strinjam s spletnim mestom.

Elektrika je dražja. Če se želite v vročem poletnem vremenu in zmrznjenem zimskem dnevu počutiti izven mesta, morate veliko porabiti ali začeti iskati alternativne vire energije. Rusija je ogromna država z velikimi ravninskimi površinami. Čeprav v večini regij prevladujejo počasni vetrovi, redko poseljeno območje pihajo močni in siloviti zračni tokovi. Zato je prisotnost vetrnega generatorja na kmetiji lastnika primestnih nepremičnin najpogosteje upravičena. Ustrezen model se izbere glede na področje uporabe in dejanske namene uporabe.

Vetrna turbina št. 1 - rotacijska zasnova

To lahko storite sami s preprosto vrtljivo vetrnico. Seveda verjetno ne bo mogel oskrbeti velike koče z elektriko, toda oskrba skromne vrtne hiše je povsem v njegovi moči. Z njim lahko gospodarska poslopja zvečer oskrbite s svetlobo, osvetlite vrtne poti in sosednje ozemlje.

Več o drugih vrstah alternativnih virov energije lahko preberete v tem članku:

Ta ali skoraj tako izgleda kot rotacijski generator vetra, narejen ročno. Kot lahko vidite, pri zasnovi te opreme ni nič super zapletenega.

Priprava delov in potrošnega materiala

Za sestavo vetrnega generatorja, katerega moč ne bo presegla 1,5 kW, bomo potrebovali:

• generator iz avtomobila 12 V;
• 12 V kislinska ali helijeva baterija;
• pretvornik 12V - 220V za 700 W - 1500 W;
• velika posoda iz aluminija ali nerjavečega jekla: vedro ali obsežna posoda;
• rele za polnjenje avtomobilskih akumulatorjev in indikatorska lučka za polnjenje;
• polhermetično stikalo tipa "gumb" za 12 V;
• voltmeter iz katere koli nepotrebne merilne naprave lahko avtomobil;
• vijaki s podložkami in maticami;
• žice s presekom 2,5 mm 2 in 4 mm 2;
• dve objemki, s katerimi bo generator pritrjen na jambor.

Za delo bomo potrebovali kovinske škarje ali brus, trak, marker ali gradbeni svinčnik, izvijač, ključe, sveder, sveder in klešče.

Večina lastnikov zasebnih domov ne pozna uporabe geotermalnega ogrevanja, vendar ima tak sistem možnosti. Več o prednostih in slabostih tega kompleksa lahko preberete v naslednjem članku:

Napredek pri oblikovanju

Naredili bomo rotor in preoblikovali jermenico alternatorja. Za začetek potrebujemo valjasto kovinsko posodo. Najpogosteje je za te namene prilagojena ponev ali vedro. Vzemite trak in marker ali gradbeni svinčnik in razdelite posodo na štiri enake dele. Če kovino režemo s škarjami, morate najprej narediti luknje, da jih vstavite. Brusilnik lahko uporabite tudi, če vedro ni iz barvane pločevine ali pocinkanega jekla. V teh primerih se bo kovina neizogibno pregrela. Rezila izrežemo, ne da bi jih razrezali do konca.

Da se ne bi zmotili z velikostjo rezil, ki smo jih zarezali v posodo, moramo natančno izmeriti in vse natančno prešteti

Na dnu in v jermenici označite in izvrtajte luknje za vijake. Na tej stopnji je pomembno, da si vzamete čas in luknje postavite simetrično, da se izognete neravnovesju med vrtenjem. Rezila morajo biti upognjena, vendar ne preveč. Pri izvajanju tega dela dela upoštevajte smer vrtenja generatorja. Običajno se vrti v smeri urnega kazalca. Glede na kot upogibanja se poveča območje vpliva vetrnih tokov in s tem hitrost vrtenja.

To je druga vrsta rezila. V tem primeru vsak del obstaja ločeno in ne kot del posode, iz katere je bil odrezan

Ker vsako rezilo vetrnice obstaja ločeno, morate vsakega priviti. Prednost te zasnove je v večji vzdrževalnosti.

Žlico s končnimi rezili je treba pritrditi na jermenico z vijaki. Generator namestimo na jambor s pomočjo objemk, nato priključimo žice in sestavimo verigo. Diagram, barve žic in kontaktne oznake je bolje napisati vnaprej. Žice morajo biti pritrjene tudi na jambor.

Za priključitev baterije uporabljamo žice 4 mm 2, katerih dolžina ne sme biti večja od 1 metra. Tovor (električne naprave in razsvetljavo) povežemo z žicami s prečnim prerezom 2,5 mm 2. Ne pozabite vstaviti pretvornika (pretvornika). Na omrežje je povezan s kontakti 7,8 z žico 4 mm 2.

Struktura vetrne turbine je sestavljena iz upora (1), navitja zaganjalnika generatorja (2), rotorja generatorja (3), regulatorja napetosti (4), releja za povratni tok (5), ampermetra (6), baterije (7), varovalke (8) , stikalo (9)

Prednosti in slabosti takšnega modela

Če je vse narejeno pravilno, bo ta vetrni generator deloval brez težav. Z baterijo 75A in pretvornikom 1000 W lahko napaja ulično razsvetljavo, naprave za video nadzor itd.

Shema naprave jasno prikazuje, kako natančno se energija vetra pretvori v elektriko in kako se uporablja za predvideni namen.

Prednosti tega modela so očitne: je zelo ekonomičen izdelek, dobro se popravi, ne zahteva posebnih pogojev za svoje delovanje, deluje zanesljivo in ne krši vašega zvočnega udobja. Pomanjkljivosti vključujejo nizko produktivnost in znatno odvisnost od močnih sunkov vetra: rezila lahko odtrgajo zračni tokovi.

Vetrna turbina št. 2 - osna zasnova z magneti

Aksialne vetrnice z neželeznimi statorji na neodimijskih magnetih v Rusiji do nedavnega niso izdelovali zaradi nedostopnosti slednjih. Zdaj pa so pri nas in so cenejši kot sprva. Zato so naši obrtniki začeli proizvajati tovrstne vetrne turbine.

Sčasoma, ko zmogljivosti rotacijske vetrne turbine ne bodo več zagotavljale vseh potreb gospodarstva, je mogoče na neodimijskih magnetih izdelati aksialni model

Kaj je treba pripraviti?

Osni generator temelji na pestišču iz avtomobila z zavornimi diski. Če je ta del obratoval, ga je treba razstaviti, preveriti in podmazati ležaje ter očistiti rjo. Končni generator bo pobarvan.

Za pravilno čiščenje pesta pred rjo uporabite kovinsko krtačo, ki jo lahko položite na električni vrtalnik. Pesto bo spet videti super

Razdeljevanje in pritrjevanje magnetov

Magnete bomo prilepili na rotorske diske. V tem primeru se uporabi 20 magnetov 25x8 mm. Če se odločite za drugačno število polov, potem uporabite pravilo: v enofaznem generatorju naj bo toliko polov, kolikor je magnetov, pri trifaznem generatorju pa je treba upoštevati razmerje 4/3 ali 2/3 polov do tuljav. Magnete namestite tako, da izmenjate palice. Če želite zagotoviti njihovo pravilno lokacijo, uporabite predlogo s sektorji, natisnjenimi na papir ali na sam disk.

Če obstaja takšna priložnost, je bolje uporabiti pravokotne magnete in ne okrogle, ker je v okroglih magnetno polje koncentrirano v središču, v pravokotnih pa po svoji dolžini. Nasprotujoči si magneti morajo imeti različne polove. Da ne boste ničesar zamenjali, nanesite na njihovo površino oznako "+" ali "-". Za določitev pola vzemite en magnet in nanj pripeljite ostale. Postavite plus na privlačne površine in minus na odbojne površine. Na diskih naj se drogovi izmenjujejo.

Magneti so pravilno nameščeni. Preden jih pritrdite z epoksidno smolo, morate stranice plastelina izdelati tako, da se lepilna masa strdi, in ne stekla na mizi ali tleh.

Za pritrditev magnetov morate uporabiti močno lepilo, po katerem se trdnost lepljenja dodatno ojača z epoksidno smolo. Z njim so preplavljeni magneti. Da preprečite širjenje smole, lahko izdelate robnike iz plastelina ali preprosto ovite disk s trakom.

Trifazni in enofazni generatorji

Enofazni stator je slabši od trifaznega, ker oddaja vibracije pod obremenitvijo. To je posledica razlike v amplitudi toka, ki nastane zaradi njegovega nestalnega vračanja naenkrat. Trifazni model te pomanjkljivosti ne trpi. Moč v njem je vedno konstantna, ker se faze medsebojno kompenzirajo: če tok pade v eno, v drugi pa se poveča.

V sporu med enofaznimi in trifaznimi možnostmi je slednji izšel kot zmagovalec, ker dodatne vibracije ne podaljšajo življenjske dobe opreme in dražijo

Posledično je donosnost trifaznega modela za 50% večja kot pri enofaznem modelu. Druga prednost izogibanja nepotrebnim vibracijam je zvočno udobje pri delovanju pod obremenitvijo: med obratovanjem generator ne bruni. Poleg tega vibracije vedno uničijo vetrno turbino pred njenim datumom izteka.

Postopek navijanja tuljave

Vsak strokovnjak vam bo povedal, da morate pred navijanjem tuljav natančno izračunati. In vsak izvajalec bo vse naredil intuitivno. Naš generator ne bo prehiter. Začeti moramo polniti 12-voltno baterijo pri 100-150 vrt / min. S takimi začetnimi podatki mora biti skupno število zavojev v vseh tuljavah 1000-1200 kosov. Še vedno je treba to številko razdeliti na število tuljav in ugotoviti, koliko zavojev bo v vsaki.

Da bi bil vetrni generator močnejši pri nizkih hitrostih, morate povečati število polov. V tem primeru se bo v tuljavah povečala frekvenca trenutnega nihanja. Za navijanje tuljav je bolje uporabiti debelo žico. To bo zmanjšalo upor, kar pomeni, da se bo tok povečal. Upoštevati je treba, da lahko pri visoki napetosti tok "poje" upor navitja. Preprost domač stroj vam bo pomagal hitro in natančno navijati visokokakovostne tuljave.

Stator je označen, tuljave so na svojem mestu. Za njihovo pritrditev se uporablja epoksidna smola, katere odtok se zopet upira s plastelinovimi stranicami.

Zaradi števila in debeline magnetov, ki se nahajajo na diskih, se lahko generatorji bistveno razlikujejo po svojih obratovalnih parametrih. Če želite ugotoviti, koliko moči lahko pričakujete, lahko eno tuljavo navijete in zavrtite v generator. Za določitev prihodnje moči je treba napetost izmeriti pri določenih hitrostih brez obremenitve.

Na primer pri 200 vrt / min dobimo 30 voltov z uporom 3 ohmov. Od 30 voltov odštejemo napetost akumulatorja 12 voltov in dobljenih 18 voltov razdelimo na 3 ohme. Rezultat je 6 amperov. To je glasnost, ki bo namenjena bateriji. Čeprav v praksi seveda pride manj zaradi izgub na diodnem mostu in v žicah.

Najpogosteje so tuljave narejene okrogle, vendar jih je bolje malo raztegniti. V tem primeru se v sektorju dobi več bakra in zavoji tuljav so bolj ravni. Premer notranje luknje tuljave mora ustrezati velikosti magneta ali pa biti nekoliko večji.

Izvedejo se predhodni preskusi nastale opreme, ki potrjujejo njene odlične lastnosti. Sčasoma je ta model mogoče izboljšati.

Pri izdelavi statorja ne pozabite, da mora njegova debelina ustrezati debelini magnetov. Če se število zavojev v tuljah poveča in je stator debelejši, se prostor na disku poveča in magnetni tok se zmanjša. Posledično lahko nastane enaka napetost, vendar nižji tok zaradi povečane odpornosti tuljav.

Vezana plošča se uporablja kot oblika za stator, lahko pa na papirju označite sektorje za tuljave in iz plastelina naredite robnike. Trdnost izdelka bo povečala steklena tkanina, nameščena na dno kalupa in na vrh tuljav. Epoksidne smole se ne sme držati kalupa. Da bi to naredili, je podmazan z voskom ali vazelinom. Za iste namene lahko uporabite trak ali trak. Tuljave so nepremično pritrjene, konci faz so dvignjeni ven. Nato je vseh šest žic povezanih s trikotnikom ali zvezdo.

Sklop generatorja se preskusi z ročnim vrtenjem. Nastala napetost je 40 voltov, tok pa približno 10 amperov.

Zadnji korak - jambor in propeler

Dejanska višina končnega jambora je bila 6 metrov, vendar bi bilo bolje, da je 10-12 metrov. Osnova za to potrebuje betoniranje. Pritrditev mora biti takšna, da se lahko cev dviguje in spušča z ročnim vitlom. Na vrh cevi je pritrjen vijak.

PVC cev je zanesljiv in dovolj lahek material, s pomočjo katerega lahko izdelate vijak za vetrnico z vnaprej določenim zavojem

Za izdelavo vijaka potrebujete PVC cev s premerom 160 mm. Iz njega je treba izrezati dvometrski vijak s šestimi rezili. Smiselno je eksperimentirati z obliko rezila, da dobite več navora pri nizkih vrtljajih. Propeler je treba odstraniti iz močnega vetra. Ta funkcija se izvaja z zložljivim repom. Ustvarjena energija je shranjena v baterijah.

Dvižni teleskop je treba dvigniti in spustiti s pomočjo ročnega vitla. Dodatno konstrukcijsko stabilnost lahko dosežemo z uporabo napenjalnih kablov

Opozarjamo vas na dve možnosti za vetrne generatorje, ki jih najpogosteje uporabljajo poletni prebivalci in lastniki primestnih nepremičnin. Vsak od njih je učinkovit na svoj način. Še posebej rezultat uporabe takšne opreme se kaže na območjih z močnim vetrom. V vsakem primeru tak pomočnik v gospodinjstvu ne bo nikoli škodoval.

Moč samoizdelanega vetrnega generatorja bo dovolj za polnjenje baterij za različno opremo, zagotavljanje razsvetljave in na splošno delovanje gospodinjskih električnih naprav. Z namestitvijo vetrnega generatorja prihranite stroške električne energije. Po želji lahko zadevno enoto sestavite ročno. Samo odločiti se morate o glavnih parametrih vetrnega generatorja in narediti vse v skladu z navodili.

Zasnova vetrne turbine vključuje več lopatic, ki se vrtijo pod vplivom vetrnih tokov. Kot rezultat tega učinka nastane rotacijska energija. Proizvedeno energijo rotor dovaja v multiplikator, ta pa prenese energijo v električni generator.

Obstajajo tudi izvedbe vetrnih turbin brez multiplikatorjev. Odsotnost multiplikatorja lahko znatno poveča produktivnost namestitve.

Vetrne turbine je mogoče namestiti tako posamično kot v skupinah, združenih v vetrno elektrarno. Lahko se kombinirajo tudi vetrne turbine dizelski generatorji, ki bo prihranila gorivo in zagotovila najučinkovitejše delovanje sistema za oskrbo z elektriko doma.

Kaj morate vedeti pred sestavljanjem vetrne turbine?

Preden začnete sestavljati vetrni generator, se morate odločiti za številne ključne točke.

Prvi korak. Izberite primerno vrsto zasnove vetrnih turbin. Namestitev je lahko navpična ali vodoravna. V primeru samosestavljanja je bolje dati izbiro v korist vertikalnih modelov, ker lažje jih je izdelati in uravnotežiti.

Drugi korak. Določite primerno moč. V tem trenutku je vse individualno - osredotočite se na lastne potrebe. Za večjo moč je treba povečati premer in maso tekača.

Povečanje teh značilnosti bo povzročilo določene težave na stopnji pritrditve in uravnoteženja kolesa vetrne turbine. Upoštevajte ta trenutek in objektivno ocenite svoje sposobnosti. Če ste začetnik, namesto ene zelo učinkovite enote namestite več vetrnic srednjega razreda.

Tretji korak. Premislite, ali lahko vse elemente vetrnega generatorja izdelate sami. Vsaka podrobnost mora biti natančno izračunana in izdelana v celoti v skladu s tovarniškimi primerki. Če ni potrebnih veščin, je bolje kupiti že pripravljene elemente.

Četrti korak. Izberite primerno polnilne baterije... Bolje je zavrniti avtomobilske baterije, ker so kratkotrajni, eksplozivni in zahtevni za nego in vzdrževanje.

Prednostne so zaprte baterije. Stanejo nekajkrat več, vendar služijo nekajkrat dlje in imajo na splošno višjo zmogljivost.

Posebno bodite pozorni na izbiro primernega števila rezil. Najbolj priljubljeni so vetrni generatorji z 2 in 3 rezili. Vendar imajo takšne naprave številne pomanjkljivosti.

Pri delovanju generatorja z 2 ali 3 lopaticami delujejo močne centrifugalne in žiroskopske sile. Pod vplivom teh sil se obremenitev glavnih elementov vetrnega generatorja znatno poveča. Hkrati pa sile v nekaterih trenutkih delujejo nasprotno.

Če želite izravnati dohodne obremenitve in ohraniti strukturo vetrnice nedotaknjeno, morate to storiti kompetenten aerodinamični izračun rezil in jih natančno izdelajte v skladu z izračunanimi podatki. Tudi minimalne napake večkrat zmanjšajo učinkovitost naprave in povečajo verjetnost zgodnje okvare vetrnega generatorja.

Visokohitrostne vetrne turbine ustvarjajo veliko hrupa, še posebej, če gre za samostojne inštalacije. Večje kot so lopatice, močnejši bo hrup. Ta trenutek nalaga številne omejitve. Tako hrupne konstrukcije na primer na strehi hiše ne bo več mogoče namestiti, razen če lastniku seveda ni všeč občutek življenja na letališču.

Upoštevajte, da se bo s povečanjem števila lopatic povečala raven vibracij, ki nastanejo med delovanjem vetrnega generatorja. Komplete z dvema nožema je težje uravnotežiti, zlasti za neizkušenega uporabnika. Posledično bo zaradi vetrnih turbin z dvema lopaticama veliko hrupa in vibracij.

Odločite se za vetrni generator s 5-6 rezili. Praksa kaže, da so takšni modeli najbolj optimalni za samostojno proizvodnjo in uporabo doma.

Vijak je priporočljivo izdelati s premerom približno 2 m. Z delom, ki ga sestavlja in uravnoteži, se lahko reši skoraj vsak. Z več izkušnjami lahko poskusite sestaviti in namestiti kolo z 12 rezili. Sestava takšne enote bo zahtevala več truda. Povečali se bodo tudi poraba materiala in časovni stroški. Vendar pa bo 12 lopatic tudi ob šibkem vetru 6-8 m / s omogočilo prejemanje moči na ravni 450-500 W.

Upoštevajte, da bo kolo z 12 rezili precej počasi, kar lahko povzroči različne težave. Na primer, morali boste sestaviti poseben menjalnik, ki je bolj zapleten in drag za izdelavo.

Tako je najboljša možnost za začetnika domačega mojstra vetrni generator s kolesom s premerom 200 cm, opremljen s srednje dolgimi rezili v količini 6 kosov.

Pribor in orodja za montažo

Sestavljanje vetrne turbine bo zahtevalo veliko različnih komponent in dodatkov. Zberite in kupite vse, kar potrebujete, vnaprej, da vam v prihodnosti ne bo treba odvračati pozornosti.

Seznam je odvisen od pogojev določene situacije potrebno orodje se lahko nekoliko razlikujejo. V tem trenutku se boste med delom samostojno orientirali.

Vodnik po korakih za sestavljanje vetrne turbine

Montaža in namestitev domačega vetrnega generatorja se izvaja v več fazah.

Prvi korak. Pripravite tri točke betonska podlaga... Določite globino in skupno trdnost temeljev v skladu z vrsto tal in podnebnimi razmerami na gradbišču. Pustite, da se beton strdi 1 do 2 tedna, in postavite jambor. To naredite tako, da podporni jambor zakopljete v tla približno 50–60 cm in ga pritrdite z vrvmi.

Druga faza. Pripravite rotor in jermenico. Jermenica je torno kolo. Po obodu takšnega kolesa je utor ali platišče. Pri izbiri premera rotorja se morate osredotočiti na povprečno letno hitrost vetra. Torej, s povprečno hitrostjo 6-8 m / s bo rotor s premerom 5 m učinkovitejši od 4 m rotorja.

Tretja stopnja. Naredite rezila prihodnje vetrne turbine. Če želite to narediti, vzemite sod in ga razdelite na več enakih delov v skladu z izbranim številom rezil. Rezila označite z markerjem in nato izrežite elemente. Mlinček je kot nalašč za rezanje, lahko uporabite tudi škarje za kovine.

Četrta stopnja. Dno bobna pritrdite na jermenico generatorja. Za pritrditev uporabite vijake. Po tem morate upogniti rezila na cevi. Ne pretiravajte, sicer bo končana namestitev nestabilna. S spreminjanjem ukrivljenosti lopatic nastavite ustrezno hitrost vrtenja vetrne turbine.

Peta stopnja. Žice priključite na generator in jih zberite v verigi v odmerku. Generator pritrdite na drog. Žice priključite na generator in drog. Sestavite generator v verigo. Na vezje priključite tudi baterijo. Upoštevajte, da je največja dovoljena dolžina žice za to namestitev 100 cm. Tovor povežite z žicami.

Montaža enega generatorja traja v povprečju 3-6 ur, odvisno od razpoložljivih veščin in na splošno učinkovitosti in poveljnika.

Vetrna turbina zahteva redno nego in vzdrževanje.

1. 2-3 tedne po namestitvi novega generatorja morate razstavite napravo in se prepričajte, da so obstoječi pritrdilni elementi varni... Zaradi lastne varnosti preverite pritrditve samo pri šibkem vetru.
2. Podmažite ležaje vsaj enkrat na 6 mesecev. Ko se na kolesu pojavijo prvi znaki neravnovesja, ga takoj odstranite in odpravite obstoječe napake. Najpogostejši znak neravnovesja je nenormalno tresenje rezila.
3. Ščetke odjemnika toka preverite vsaj vsakih 6 mesecev... Vsakih 2-6 let barvanje kovinskih elementov namestitev. Redno barvanje bo kovino zaščitilo pred korozijskimi poškodbami.
4. Spremljajte stanje generatorja... Redno preverjajte, ali se generator med delovanjem ne pregreje. Če se površina enote tako segreje, da je zelo težko držati roko na njej, odnesite generator v delavnico.
5. Spremljajte stanje kolektorja... Vsako onesnaženje je treba čim prej odstraniti s kontaktov. bistveno zmanjšajo učinkovitost namestitve. Bodite pozorni na mehansko stanje kontaktov. Pregrevanje enote, izgorele navitje in druge podobne napake - vse to je treba takoj odpraviti.

Tako pri sestavljanju vetrne turbine ni nič težkega. Dovolj je samo, da pripravite vse potrebne elemente, sestavite namestitev v skladu z navodili in končno enoto priključite na električno omrežje. Pravilno sestavljen vetrni generator za vaš dom bo zanesljiv vir brezplačne električne energije. Sledite vajam in z vami bo vse v redu.

Srečno delo!

Video - DIY vetrne turbine za dom

Neizčrpna energija, ki jo zračne mase nosijo s seboj, je že od nekdaj pritegnila pozornost ljudi. Naši pradedje so se naučili, kako izkoristiti veter v jadra in kolesa vetrnic, nakar je dve stoletji brez cilja drvel po prostranih prostranstvih Zemlje.

Danes so zanj našli koristno službo. Vetrni generator za zasebno hišo iz kategorije tehničnih novosti postaja resnični dejavnik našega življenja.

Oglejmo si podrobneje vetrne elektrarne, ocenimo pogoje za njihovo stroškovno učinkovito uporabo in razmislimo obstoječe sorte... Domači obrtniki bodo v našem članku prejeli informacije za razmislek na temo samosestavljanja vetrnice in naprav, potrebnih zanjo učinkovito delo.

Kaj je vetrna turbina?

Načelo delovanja gospodinjske vetrne elektrarne je preprosto: zračni tok vrti lopatice rotorja, nameščene na gredi generatorja, in ustvarja izmenični tok v njegovih navitjih. Nastala električna energija se shrani v baterije in jo po potrebi porabijo gospodinjski aparati. Seveda je to poenostavljen diagram delovanja domače vetrnice. V praksi ga dopolnjujejo naprave, ki pretvarjajo električno energijo.

Neposredno za generatorjem v energetski verigi je krmilnik. Trifazni izmenični tok pretvori v enosmerni tok in ga usmeri na polnjenje baterij. Večina gospodinjskih aparatov ne more delovati s "konstanto", zato je za baterijami postavljena druga naprava - pretvornik. Izvaja obratno operacijo: pretvori enosmerni tok v gospodinjski izmenični tok z napetostjo 220 voltov. Jasno je, da te preobrazbe ne minejo, ne da bi pustile sled in zavzamejo precej spodoben del začetne energije (15-20%).

Če je vetrna turbina seznanjena s sončno baterijo ali drugim generatorjem električne energije (bencin, dizelsko gorivo), je tokokrog dopolnjen s samodejnim stikalom (ATS). Ko je glavno napajanje odklopljeno, aktivira rezervno.

Za največjo moč mora biti generator vetra nameščen vzdolž vetrnega toka. V preprostih sistemih se izvaja načelo vremenske lopatice. Za to je na nasprotnem koncu generatorja pritrjeno navpično rezilo, ki ga obrača proti vetru.

V močnejših instalacijah je rotacijski elektromotor, ki ga krmili senzor smeri.

Glavne vrste vetrnih turbin in njihove značilnosti

Obstajata dve vrsti vetrnih turbin:

1. Z vodoravnim rotorjem.
2. Z navpičnim rotorjem.

Prva vrsta je najpogostejša. Zanj je značilna visoka učinkovitost (40-50%), vendar ima povečano raven hrupa in vibracij. Poleg tega je za njegovo namestitev potreben velik prosti prostor (100 metrov) ali visok teleskop (od 6 metrov).

Generatorji z navpičnim rotorjem so manj energetsko učinkoviti (izkoristek je skoraj 3-krat nižji kot pri vodoravnih).

Njihove prednosti vključujejo preprosto namestitev in zanesljivost konstrukcije. Nizka raven hrupa omogoča namestitev vertikalnih generatorjev na strehe in celo na tleh. Te naprave se ne bojijo zaledenitve in orkanov. Zaženejo se pod šibkim vetrom (od 1,0-2,0 m / s), medtem ko vodoravna vetrna turbina potrebuje zračni pretok srednje moči (3,5 m / s in več). Vertikalni generatorji vetra so v obliki rotorja (rotorja) zelo raznoliki.

Vrtljiva kolesa vertikalnih vetrnic

Zaradi nizke hitrosti rotorja (do 200 vrt / min) mehanska življenjska doba tovrstnih naprav bistveno presega zmogljivost vodoravnih vetrnih generatorjev.

Kako izračunati in izbrati vetrni generator?

Veter ni zemeljski plin, ki ga prečrpavamo po ceveh, niti elektrika ne teče po žicah do našega doma brez prekinitev. Je muhast in muhast. Danes orkan strga strehe in lomi drevesa, jutri pa se popolnoma umiri. Zato pred nakupom oz samoprodukcija vetrna turbina mora oceniti potencial zračne energije na vašem območju. Za to določite povprečno letno moč vetra. To vrednost lahko najdete na internetu na zahtevo.

Ko smo prejeli ravno takšno tabelo, najdemo območje našega bivanja in si ogledamo intenzivnost njegove barve ter ga primerjamo z ocenjevalno lestvico. Če se izkaže, da je povprečna letna hitrost vetra manjša od 4,0 metra na sekundo, potem ni smiselno namestiti vetrne turbine. Ne bo zagotovila potrebne količine energije.

Če je moč vetra zadostna za namestitev vetrne elektrarne, lahko nadaljujete z naslednjim korakom: izbiro moči generatorja.

Če govorimo o avtonomni oskrbi z energijo doma, se upošteva povprečna poraba električne energije 1 družine. Na mesec znaša od 100 do 300 kWh. V regijah z nizkim letnim potencialom vetra (5-8 m / s) lahko takšno količino električne energije proizvede vetrna turbina z močjo 2-3 kW. Upoštevati je treba, da je pozimi povprečna hitrost vetra večja, zato bo proizvodnja energije v tem obdobju večja kot poleti.

Izbira vetrnega generatorja. Ocenjene cene

Cene vertikalnih domačih vetrnih generatorjev z zmogljivostjo 1,5-2,0 kW se gibljejo od 90 do 110 tisoč rubljev. Paket po tej ceni vključuje samo generator z rezili, brez jambora in dodatne opreme (krmilnik, pretvornik, kabel, baterije). Popolna elektrarna skupaj z vgradnjo bo stala 40–60% več.

Stroški močnejših vetrnic (3-5 kW) se gibljejo od 350 do 450 tisoč rubljev (z dodatno opremo in inštalacijskimi deli).

Naredi si sam vetrnico. Zabava ali pravi prihranki?

Recimo takoj, da ni enostavno narediti vetrnega generatorja z lastnimi rokami polno in učinkovito. Pristojni izračun vetrnega kolesa, prenosnega mehanizma, izbira generatorja, primernega za moč in hitrost, je ločena tema. Dali bomo le kratka priporočila o glavnih fazah tega procesa.

Generator

Avtomobilski generatorji in elektromotorji iz pralni stroji z neposrednim pogonom za ta namen niso primerni. Sposobni so proizvajati energijo iz vetrnega kolesa, vendar bo ta zanemarljiva. Za učinkovito delovanje potrebujejo avtogeneratorji zelo visoke hitrosti, ki jih vetrna turbina ne more razviti.

Motorji podložk imajo drugačno težavo. Tam so feritni magneti, za vetrni generator pa so potrebni bolj produktivni - niodimij. Postopek njihovega samosestavljanja in navijanja tokovnih navitij zahteva potrpljenje in visoko natančnost.

Moč samosestavljene naprave praviloma ne presega 100-200 vatov.

V zadnjem času so med domačimi mojstri priljubljena motorna kolesa za kolesa in skuterje. Z vidika vetrne energije gre za zmogljive neodimske generatorje, ki so optimalno primerni za vertikalna vetrna kolesa in polnjenje akumulatorja. Iz takega generatorja je mogoče odstraniti do 1 kW vetrne energije.

Motorno kolo - pripravljen generator za domačo vetrno elektrarno

Vijak

Najlažje je izdelati propelerje za jadra in rotorje. Prva je sestavljena iz lahkih, ukrivljenih cevi, pritrjenih na osrednjo ploščo. Rezila iz trpežne tkanine se potegnejo čez vsako cev. Velik vetrov propelerja zahteva pritrditev lopatic na tečaje, tako da se med orkanom zložijo in ne deformirajo.

Zasnova rotorja vetrnega kolesa se uporablja za navpične generatorje. Je enostaven za izdelavo in zanesljiv v delovanju.

Samoizdelane vetrnice z vodoravno osjo vrtenja poganja vijak vijaka. Domači obrtniki ga sestavljajo iz PVC cevi s premerom 160-250 mm. Rezila so nameščena na okrogli jekleni plošči z izvrtino za gred generatorja.