Kako napraviti generator vjetra vlastitim rukama. Vjetrenjača iz automobilskog generatora bez modifikacija Generatori vjetroelektrane "uradi sam".

Sadržaj:

Zračne mase imaju neiscrpne zalihe energije, koju čovječanstvo koristi od davnina. Uglavnom, snaga vjetra osiguravala je kretanje brodova pod jedrima i rad vjetrenjača. Nakon izuma parnih strojeva ovaj tip energija izgubila na važnosti.

Samo u modernim uvjetima Energija vjetra ponovno je postala tražena kao pogonska snaga za električne generatore. Oni još nisu postali široko rasprostranjeni u industrijsko mjerilo, ali postaju sve popularniji u privatnom sektoru. Ponekad je jednostavno nemoguće spojiti se na električni vod. U takvim situacijama, mnogi vlasnici dizajniraju i proizvode generator vjetra za privatnu kuću vlastitim rukama od otpadnog materijala. Zatim se koriste kao glavni ili pomoćni izvori električne energije.

Teorija idealne vjetrenjača

Ovu su teoriju u različitim vremenima razvili znanstvenici i stručnjaci iz područja mehanike. Prvi ga je razvio V.P. Vetchinkin 1914. godine, a kao osnova je korištena teorija idealnog propelera. U tim je studijama po prvi put izveden faktor iskorištenja energije vjetra idealne vjetroturbine.

Rad na ovom području nastavio je N.E. Žukovski, koji je iznio maksimalna vrijednost ovog koeficijenta, jednak 0,593. U kasnijim radovima drugog profesora - Sabinin G.Kh. vrijednost prilagođenog koeficijenta iznosila je 0,687.

U skladu s razvijenim teorijama, idealan vjetrobran trebao bi imati sljedeće parametre:

• Os rotacije kotača mora biti paralelna s brzinom strujanja vjetra.
• Broj lopatica je beskonačno velik, s vrlo malom širinom.
• Nulta vrijednost otpora profila krila uz konstantnu cirkulaciju duž lopatica.
• Cijela pometena površina vjetrenjače ima konstantnu izgubljenu brzinu strujanja zraka na kotaču.
• Tendencija kutne brzine prema beskonačnosti.

Izbor vjetroturbine

Prilikom odabira modela generatora vjetra za privatnu kuću, trebali biste uzeti u obzir potrebnu snagu kako biste osigurali rad uređaja i opreme, uzimajući u obzir raspored i učestalost uključivanja. Utvrđuje se mjesečnim mjerenjem potrošnje električne energije. Osim toga, vrijednost snage može se odrediti u skladu s tehničke karakteristike potrošači.

Također treba uzeti u obzir činjenicu da se svi električni uređaji ne napajaju izravno iz vjetrogeneratora, već iz pretvarača i kompleta baterija. Dakle, generator od 1 kW može osigurati normalno funkcioniranje baterija koje napajaju pretvarač od četiri kilovata. Kao rezultat toga, kućanski uređaji slične snage dobivaju punu električnu energiju. Velika važnost Ima pravi izbor baterije Posebnu pozornost treba obratiti na parametre kao što je struja punjenja.

Prilikom odabira dizajna vjetroturbine uzimaju se u obzir sljedeći čimbenici:

• Smjer vrtnje kotača vjetra je okomit ili vodoravan.
• Oblik lopatica ventilatora može biti u obliku jedra, s ravnom ili zakrivljenom površinom. U nekim slučajevima koriste se kombinirane opcije.
• Materijal za oštrice i tehnologija njihove izrade.
• Postavljanje lopatica ventilatora sa drugačiji nagib, u odnosu na protok zraka koji prolazi.
• Broj lopatica uključenih u ventilator.
• Potrebna snaga prenesena s vjetroturbine na generator.

Osim toga, potrebno je uzeti u obzir prosječnu godišnju brzinu vjetra za određeno područje, kako je navedeno u meteorološkoj službi. Nema potrebe za određivanjem smjera vjetra, budući da se moderni dizajni generatora vjetra samostalno okreću u drugom smjeru.

Za većinu područja Ruska Federacija najviše najbolja opcija bit će vodoravna orijentacija osi rotacije, površina lopatica bit će zakrivljena i konkavna, oko koje strujanje zraka struji pod oštrim kutom. Na količinu snage preuzete iz vjetra utječe površina lopatice. Za obična kuća Površina od 1,25 m2 sasvim je dovoljna.

Brzina vjetrenjača ovisi o broju lopatica. Najbrže se okreću vjetrogeneratori s jednom lopaticom. U takvim izvedbama za balansiranje se koristi protuuteg. Također treba uzeti u obzir da pri niskim brzinama vjetra, ispod 3 m/s, vjetroturbine postaju nesposobne apsorbirati energiju. Da bi jedinica mogla osjetiti slab vjetar, površina njegovih lopatica mora se povećati na najmanje 2 m 2.

Proračun generatora vjetra

Prije odabira vjetrogeneratora potrebno je odrediti brzinu i smjer vjetra koji su najtipičniji na mjestu predviđene instalacije. Treba imati na umu da rotacija lopatica počinje pri minimalnoj brzini vjetra od 2 m/s. Maksimalna učinkovitost može se postići kada ovaj pokazatelj dosegne vrijednost od 9 do 12 m/s. Odnosno, za opskrbu električnom energijom male seoske kuće trebat će vam generator s minimalnom snagom od 1 kW / h i brzinom vjetra od najmanje 8 m / s.

Brzina vjetra i promjer propelera imaju izravan utjecaj na snagu koju proizvodi vjetroturbina. Moguće je točno izračunati karakteristike performansi određenog modela pomoću sljedećih formula:

1. Proračuni u skladu s područjem rotacije izvode se na sljedeći način: P = 0,6 x S x V 3, gdje je S područje okomito na smjer vjetra (m 2), V je brzina vjetra (m/s), P je snaga generatorskog agregata (kW).
2. Za izračun električne instalacije na temelju promjera vijka koristi se formula: P = D 2 x V 3 /7000, u kojoj je D promjer vijka (m), V brzina vjetra (m/s). ), P je snaga generatora (kW).
3. Za složenije proračune uzima se u obzir gustoća protoka zraka. Za te potrebe postoji formula: P = ξ x π x R 2 x 0,5 x V 3 x ρ x η ed x η gen, gdje je ξ koeficijent iskorištenja energije vjetra (nemjerljiva veličina), π = 3,14, R - radijus rotora (m), V - brzina strujanja zraka (m/s), ρ - gustoća zraka (kg/m 3), η ed - učinkovitost mjenjača (%), η gen - učinkovitost generatora (%).

Dakle, električna energija koju proizvodi vjetrogenerator kvantitativno se povećava u kubnom omjeru s povećanjem brzine strujanja vjetra. Na primjer, kada se brzina vjetra poveća za 2 puta, proizvodnja kinetičke energije od strane rotora će se povećati za 8 puta.

Prilikom odabira mjesta za postavljanje vjetrogeneratora, potrebno je dati prednost područjima bez velikih zgrada i visokog drveća koje stvara prepreku vjetru. Minimalna udaljenost od stambenih zgrada je od 25 do 30 metara, inače će buka tijekom rada stvoriti neugodnosti i nelagodu. Rotor vjetrenjača mora biti smješten na visini koja premašuje najbliže zgrade za najmanje 3-5 m.

Ako je veza seoska kuća nije planirano povezivanje s općom mrežom, u ovom slučaju možete koristiti opcije kombiniranih sustava. Rad vjetroturbine bit će puno učinkovitiji ako se koristi zajedno s dizel generatorom ili solarnom baterijom.

Kako napraviti generator vjetra vlastitim rukama

Bez obzira na vrstu i dizajn vjetrogeneratora, svaki uređaj je opremljen sličnim elementima kao osnovom. Svi modeli imaju generatore, lopatice izrađene od različitih materijala, dizalice za postizanje željene razine ugradnje, kao i dodatne baterije i elektronički sustav upravljanja. Najjednostavniji za proizvodnju su jedinice rotorskog tipa ili aksijalne strukture pomoću magneta.

Opcija 1. Dizajn vjetrogeneratora rotora.

Dizajn rotacijskog generatora vjetra koristi dvije, četiri ili više lopatica. Takvi vjetrogeneratori nisu u mogućnosti u potpunosti opskrbiti velike seoske kuće električnom energijom. Koriste se prvenstveno kao pomoćni izvor električne energije.

Ovisno o procijenjenoj snazi ​​vjetrenjače, oni se odabiru potrebne materijale i komponente:

• Auto generator od 12 volti i auto akumulator.
• Regulator napona koji pretvara izmjeničnu struju od 12 do 220 volti.
• Spremnik velikog kapaciteta. Najbolja je aluminijska kanta ili posuda od nehrđajućeg čelika.
• Kao punjač možete koristiti relej uklonjen iz automobila.
• Trebat će vam prekidač od 12 V, svjetiljka za punjenje s regulatorom, vijci s maticama i podlošcima, kao i metalne stezaljke s gumiranim brtvama.
• Trožilni kabel s minimalnim poprečnim presjekom od 2,5 mm 2 i obični voltmetar uklonjen iz bilo kojeg mjernog uređaja.

Prije svega, rotor se priprema iz postojeće metalne posude - posude ili kante. Označen je na četiri jednaka dijela, na krajevima linija su napravljene rupe za lakše dijeljenje na sastavne dijelove. Zatim se posuda reže metalnim škarama ili brusilicom. Lopatice rotora izrezane su iz dobivenih praznina. Sva mjerenja moraju se pažljivo provjeriti radi ispravne veličine, inače dizajn neće ispravno funkcionirati.

Zatim se određuje strana rotacije remenice generatora. Obično se okreće u smjeru kazaljke na satu, ali najbolje je to provjeriti. Nakon toga se dio rotora spaja na generator. Kako bi se izbjegla neravnoteža u kretanju rotora, rupe za pričvršćivanje u obje strukture moraju biti postavljene simetrično.

Da biste povećali brzinu rotacije, rubovi lopatica trebaju biti lagano savijeni. Kako se kut savijanja povećava, protok zraka će učinkovitije apsorbirati jedinica rotora. Kao oštrice koriste se ne samo elementi rezanog spremnika, već i povezani pojedinačni dijelovi metalni prazan u obliku kruga.

Nakon pričvršćivanja spremnika na generator, cijela rezultirajuća konstrukcija mora se u cijelosti postaviti na jarbol pomoću metalnih stezaljki. Zatim se postavlja i sastavlja ožičenje. Svaki kontakt mora biti uključen u svoj konektor. Nakon povezivanja, ožičenje je žicom pričvršćeno za jarbol.

Po završetku montaže spajaju se pretvarač, baterija i opterećenje. Baterija se spaja kabelom presjeka 3 mm 2, za sve ostale spojeve dovoljan je presjek 2 mm 2. Nakon toga, vjetrogenerator može raditi.

Opcija 2. Aksijalni dizajn vjetrogeneratora pomoću magneta.

Aksijalne vjetrenjače za dom su dizajn čiji su jedan od glavnih elemenata neodimijski magneti. Po svojim performansama značajno su ispred konvencionalnih rotacijskih jedinica.

Rotor je glavni element cijelog dizajna generatora vjetra. Za njegovu proizvodnju najprikladnija je glavčina kotača automobila s kočionim diskovima. Dio koji je bio u uporabi potrebno je pripremiti – očistiti od prljavštine i hrđe, te podmazati ležajeve.

Zatim morate pravilno rasporediti i učvrstiti magnete. Ukupno će vam trebati 20 komada, dimenzija 25 x 8 mm. Magnetsko polje u njima nalazi se duž duljine. Magneti s parnim brojevima bit će polovi; smješteni su duž cijele ravnine diska, naizmjenično kroz jedan. Zatim se određuju prednosti i mane. Jedan magnet naizmjenično dodiruje druge magnete na disku. Ako se privlače, onda je pol pozitivan.

S povećanim brojem polova potrebno je promatrati određena pravila. U jednofaznim generatorima broj polova podudara se s brojem magneta. Trofazni generatori održavaju omjer između magneta i polova 4/3, a omjer polova i zavojnica 2/3. Magneti su postavljeni okomito na opseg diska. Za njihovu ravnomjernu raspodjelu koristi se papirnati šablon. Magneti se najprije pričvrste jakim ljepilom, a zatim konačno fiksiraju epoksidnom smolom.

Ako usporedimo jednofazne i trofazne generatore, učinak prvog bit će nešto lošiji u usporedbi s potonjim. To je zbog velikih fluktuacija amplitude u mreži zbog nestabilnog strujnog izlaza. Stoga se u jednofaznim uređajima pojavljuju vibracije. U trofaznim izvedbama ovaj se nedostatak kompenzira strujnim opterećenjima iz jedne faze u drugu. Zbog toga mreža uvijek osigurava konstantnu vrijednost snage. Zbog vibracija životni vijek jednofaznih sustava znatno je kraći nego kod trofaznih sustava. Osim toga, trofazni modeli nemaju buku tijekom rada.

Visina jarbola je otprilike 6-12 m. Ugrađuje se u središte oplate i puni betonom. Zatim se gotova konstrukcija postavlja na jarbol, na koji se pričvršćuje vijak. Sam jarbol je osiguran sajlama.

Lopatice vjetroturbina

Učinkovitost vjetroelektrana uvelike ovisi o dizajnu lopatica. Prije svega, ovo je njihov broj i veličina, kao i materijal od kojeg će se izrađivati ​​lopatice za generator vjetra.

Čimbenici koji utječu na dizajn oštrice:

• Čak i najslabiji vjetar može pokrenuti duge lopatice. Međutim, prevelika duljina može uzrokovati sporije okretanje vjetrobranskog kotača.
• Povećanje ukupnog broja lopatica čini vjetrobran osjetljivijim. Odnosno, što je više lopatica, to bolje počinje rotacija. Međutim, snaga i brzina će se smanjiti, što takav uređaj čini neprikladnim za proizvodnju električne energije.
• Promjer i brzina vrtnje kotača vjetra utječe na razinu buke koju proizvodi uređaj.

Broj lopatica mora se kombinirati s mjestom ugradnje cijele strukture. U većini optimalni uvjeti Ispravno odabrane lopatice mogu osigurati maksimalnu snagu vjetrogeneratora.

Prije svega, morate unaprijed odrediti potrebnu snagu i funkcionalnost uređaja. Da biste pravilno proizveli generator vjetra, morate proučiti moguće dizajne, kao i klimatskim uvjetima u kojem će se koristiti.

Osim ukupne snage, preporuča se odrediti vrijednost izlazne snage, također poznate kao vršno opterećenje. Predstavlja ukupan broj uređaja i opreme koji će biti uključeni istovremeno s radom vjetrogeneratora. Ako je potrebno povećati ovu brojku, preporuča se koristiti nekoliko pretvarača odjednom.

DIY vjetrogenerator 24V - 2500 watta

Rusija zauzima dvostruku poziciju u pogledu izvora energije vjetra. S jedne strane, zbog goleme ukupne površine i obilja ravnih površina, vjetra općenito ima dosta, i to uglavnom ravnomjerno. S druge strane, naši su vjetrovi pretežno niskog potencijala i spori, vidi sl. Treće, u rijetko naseljenim područjima vjetrovi su siloviti. Na temelju toga, zadatak instaliranja vjetrogeneratora na farmi je vrlo relevantan. No, da biste se odlučili hoćete li kupiti prilično skup uređaj ili ga sami izraditi, morate dobro razmisliti koju vrstu (a ima ih jako puno) odabrati za koju namjenu.

Osnovni koncepti

1. KIJEV – koeficijent iskorištenja energije vjetra. Ako se za izračun koristi mehanički ravni model vjetra (vidi dolje), on je jednak učinkovitosti rotora vjetroelektrane (WPU).
2. Učinkovitost – učinkovitost APU-a od kraja do kraja, od nadolazećeg vjetra do priključaka električnog generatora ili do količine vode upumpane u spremnik.
3. Minimalna radna brzina vjetra (MRS) je brzina pri kojoj vjetrenjača počinje opskrbljivati ​​strujom opterećenje.
4. Najveća dopuštena brzina vjetra (MAS) je brzina pri kojoj prestaje proizvodnja energije: automatizacija ili isključuje generator, ili stavlja rotor u vjetrokaz, ili ga savija i skriva, ili se sam rotor zaustavlja, ili APU je jednostavno uništena.
5. Početna brzina vjetra (SW) - pri ovoj brzini rotor se može okretati bez opterećenja, zavrtjeti i ući u radni mod, nakon čega se generator može uključiti.
6. Negativna početna brzina (OSS) - to znači da APU (ili vjetroturbina - vjetroelektrana, ili WEA, vjetroelektrana) za pokretanje pri bilo kojoj brzini vjetra zahtijeva obavezno okretanje iz vanjskog izvora energije.
7. Početni (početni) moment je sposobnost rotora, prisilno zakočenog u struji zraka, da stvori moment na osovini.
8. Vjetroturbina (WM) je dio APU od rotora do osovine generatora ili pumpe, odnosno drugog potrošača energije.
9. Rotacijski vjetrogenerator - APU u kojem se energija vjetra pretvara u okretni moment na vratilu za odvod snage rotiranjem rotora u struji zraka.
10. Raspon radnih brzina rotora je razlika između MMF i MRS pri radu pri nazivnom opterećenju.
11. Vjetrenjača male brzine - kod nje linearna brzina dijelova rotora u struji ne premašuje značajno brzinu vjetra ili je manja od nje. Dinamički tlak protoka izravno se pretvara u potisak lopatice.
12. Vjetrenjača velike brzine - linearna brzina lopatica znatno je (do 20 ili više puta) veća od brzine vjetra, a rotor stvara vlastitu cirkulaciju zraka. Ciklus pretvaranja energije protoka u potisak je složen.

Bilješke:

1. Niskobrzinski APU-ovi u pravilu imaju KIEV niži od brzih, ali imaju dovoljan početni moment za okretanje generatora bez odvajanja opterećenja i nulti TAC, tj. Apsolutno se sam pokreće i može se koristiti i pri najslabijem vjetru.
2. Sporost i brzina su relativni pojmovi. Vjetrenjača za kućanstvo pri 300 okretaja u minuti može biti male brzine, ali snažni APU tipa EuroWind, od kojih se sastavljaju polja vjetroelektrana i vjetroelektrana (vidi sliku) i čiji rotori čine oko 10 okretaja u minuti, velike su brzine, jer s takvim promjerom, linearna brzina lopatica i njihova aerodinamika u većem dijelu raspona prilično su "kao u avionu", vidi dolje.

Kakav generator trebate?

Električni generator za kućnu vjetrenjaču mora proizvoditi električnu energiju u širokom rasponu brzina vrtnje i moći se samostalno pokrenuti bez automatizacije ili vanjskih izvora energije. U slučaju korištenja APU-a s OSS-om (spin-up vjetroturbine), koji u pravilu imaju visoku KIEV i učinkovitost, također mora biti reverzibilan, tj. moći raditi kao motor. Pri snagama do 5 kW ovaj uvjet zadovoljavaju električni strojevi s permanentnim magnetima na bazi niobija (supermagneti); na čeličnim ili feritnim magnetima možete računati na ne više od 0,5-0,7 kW.

Bilješka: asinkroni generatori izmjenične struje ili kolektorski s nemagnetiziranim statorom potpuno su neprikladni. Kada se snaga vjetra smanji, oni će se "ugasiti" puno prije nego što njegova brzina padne na MPC, a tada se neće sami pokrenuti.

Izvrsno "srce" APU-a snage od 0,3 do 1-2 kW dobiva se iz samogeneratora izmjenične struje s ugrađenim ispravljačem; ovi su sada većina. Prvo, održavaju izlazni napon od 11,6-14,7 V u prilično širokom rasponu brzine bez vanjskih elektroničkih stabilizatora. Drugo, silikonski ventili se otvaraju kada napon na namotu dosegne približno 1,4 V, a prije toga generator "ne vidi" opterećenje. Da biste to učinili, generator se mora sasvim pristojno zavrtjeti.

U većini slučajeva, samogenerator se može izravno spojiti, bez prijenosa zupčanika ili remena, na osovinu visokotlačnog motora velike brzine, odabirom brzine odabirom broja lopatica, vidi dolje. "Vlakovi velikih brzina" imaju mali ili nulti početni moment, ali će rotor, čak i bez isključivanja tereta, imati vremena da se okrene dovoljno prije nego što se ventili otvore i generator proizvede struju.

Biranje prema vjetru

Prije nego što odlučimo koju vrstu vjetrogeneratora napraviti, odlučimo se o lokalnoj aerologiji. U sivo-zelenkastim(bez vjetra) područja karte vjetra, od koristi će biti samo motor za jedrenje(O njima ćemo kasnije). Ako trebate stalno napajanje, morat ćete dodati pojačivač (ispravljač sa stabilizatorom napona), punjač, ​​moćan baterija, pretvarač 12/24/36/48 V DC na 220/380 V 50 Hz AC. Takav objekt koštat će ne manje od 20.000 dolara, a malo je vjerojatno da će biti moguće ukloniti dugotrajnu snagu veću od 3-4 kW. Općenito, uz nepokolebljivu želju za alternativnom energijom, bolje je potražiti drugi izvor.

Na žuto-zelenim mjestima sa slabim vjetrom, ako vam je potrebna struja do 2-3 kW, možete sami koristiti vertikalni vjetrogenerator niske brzine. Razvijeno ih je bezbroj, a postoje dizajni koji su gotovo jednako dobri kao industrijski proizvedeni "blade blade" u smislu KIJEV i učinkovitosti.

Ako planirate kupiti vjetroturbinu za svoj dom, onda je bolje da se usredotočite na vjetroturbinu s rotorom na jedra. Postoje mnoge kontroverze iu teoriji još nije sve jasno, ali djeluju. U Ruskoj Federaciji "jedrilice" se proizvode u Taganrogu snage 1-100 kW.

U crvenim, vjetrovitim regijama izbor ovisi o potrebnoj snazi. U rasponu od 0,5-1,5 kW, domaće "vertikale" su opravdane; 1,5-5 kW - kupljene "jedrilice". "Vertikalni" se također može kupiti, ali će koštati više od horizontalnog APU-a. I na kraju, ako trebate vjetroturbinu snage 5 kW ili više, tada morate birati između horizontalnih kupovnih “lopatica” ili “jedrilica”.

Bilješka: Mnogi proizvođači, posebno drugi sloj, nude komplete dijelova od kojih možete sami sastaviti vjetrogenerator snage do 10 kW. Takav komplet će koštati 20-50% manje od gotovog kompleta s instalacijom. Ali prije kupnje morate pažljivo proučiti aerologiju predviđenog mjesta ugradnje, a zatim odabrati odgovarajući tip i model prema specifikacijama.

O sigurnosti

Dijelovi vjetroturbine za kućanstvo u radu mogu imati linearnu brzinu veću od 120 pa čak i 150 m/s, a komad bilo kojeg čvrstog materijala težine 20 g, koji leti brzinom od 100 m/s, s „uspješnim ” hit, ubit će zdravog čovjeka na mjestu. Čelična ili tvrda plastična ploča debljine 2 mm, krećući se brzinom od 20 m/s, presijeca ga na pola.

Osim toga, većina vjetroturbina snage veće od 100 W prilično je bučna. Mnogi stvaraju fluktuacije tlaka zraka ultraniskih (manjih od 16 Hz) frekvencija - infrazvuk. Infrazvuci su nečujni, ali su štetni za zdravlje i putuju jako daleko.

Bilješka: u kasnim 80-ima došlo je do skandala u Sjedinjenim Državama - najveća vjetroelektrana u zemlji u to vrijeme morala je biti zatvorena. Indijci iz rezervata udaljenog 200 km od polja njezine vjetroelektrane na sudu su dokazali da su njihove zdravstvene smetnje, koje su naglo porasle nakon puštanja vjetroelektrane u rad, uzrokovane njezinim infrazvucima.

Zbog gore navedenih razloga dopuštena je ugradnja APU-a na udaljenosti od najmanje 5 njihovih visina od najbližih stambenih zgrada. U dvorištima privatnih kućanstava moguće je postaviti industrijski proizvedene vjetrenjače koje imaju odgovarajući atest. Općenito je nemoguće instalirati APU na krovove - tijekom njihovog rada, čak i onih male snage, nastaju izmjenična mehanička opterećenja koja mogu izazvati rezonanciju građevna struktura i njegovo uništenje.

Bilješka: Visina APU-a smatra se najvišom točkom pometenog diska (za rotore s lopaticama) ili geometrijskom figurom (za okomite APU-e s rotorom na osovini). Ako APU jarbol ili os rotora strše još više, visina se računa po njihovom vrhu - vrhu.

Vjetar, aerodinamika, KIJEV

Domaći generator vjetra poštuje iste zakone prirode kao i tvornički, izračunat na računalu. A majstor koji radi sam mora itekako dobro razumjeti osnove svog posla - najčešće nema na raspolaganju skupe, najsuvremenije materijale i tehnološku opremu. Aerodinamika APU-a je tako teška...

Vjetar i KIJEV

Za izračun serijskih tvorničkih APU-ova, tzv. ravni mehanički model vjetra. Temelji se na sljedećim pretpostavkama:

• Brzina i smjer vjetra su konstantni unutar efektivne površine rotora.
• Zrak je kontinuirani medij.
• Efektivna površina rotora jednaka je pometenoj površini.
• Energija strujanja zraka je čisto kinetička.

Pod takvim uvjetima, maksimalna energija po jedinici volumena zraka izračunava se pomoću školske formule, uz pretpostavku da je gustoća zraka u normalnim uvjetima 1,29 kg*kubni. m. Pri brzini vjetra od 10 m/s jedna kocka zraka nosi 65 J, a s jednog kvadrata efektivne površine rotora, uz 100% učinkovitost cijelog APU-a, može se odvesti 650 W. Ovo je vrlo pojednostavljen pristup - svi znaju da vjetar nikada nije savršeno ujednačen. Ali to se mora učiniti kako bi se osigurala ponovljivost proizvoda - uobičajena stvar u tehnologiji.

Ravni model ne treba zanemariti, on daje jasan minimum raspoložive energije vjetra. Ali zrak je, prvo, kompresibilan, a drugo, vrlo je fluidan (dinamička viskoznost je samo 17,2 μPa * s). To znači da protok može teći oko pometene površine, smanjujući efektivnu površinu i KIJEV, što se najčešće opaža. Ali u principu, moguća je i obrnuta situacija: vjetar teče prema rotoru i tada će efektivna površina biti veća od one zahvaćene, a KIEV će biti veći od 1 u odnosu na nju za ravni vjetar.

Navedimo dva primjera. Prva je jahta za razonodu, prilično teška, jahta može ploviti ne samo protiv vjetra, već i brže od njega. Vjetar znači vanjski; prividni vjetar ipak mora biti brži, inače kako će vući brod?

Drugi je klasik povijesti zrakoplovstva. Tijekom testiranja MIG-19 pokazalo se da presretač, koji je bio tonu teži od prednjeg lovca, ubrzava brže. S istim motorima u istom zrakoplovu.

Teoretičari nisu znali što da misle i ozbiljno su sumnjali u zakon održanja energije. Na kraju se pokazalo da je problem u konusu radarskog radara koji viri iz usisnika zraka. Od nožnog prsta do školjke nastajao je zbijeni zrak, kao da ga grabi sa strane do kompresora motora. Otada su udarni valovi postali čvrsto utemeljeni u teoriji kao korisni, a fantastične letne performanse modernih zrakoplova u velikoj su mjeri zahvalne njihovoj vještoj upotrebi.

Aerodinamika

Razvoj aerodinamike obično se dijeli na dvije ere - prije N. G. Žukovskog i poslije. Njegovo izvješće “O pričvršćenim vrtlozima” od 15. studenoga 1905. označilo je početak nove ere u zrakoplovstvu.

Prije Žukovskog letjeli su s ravnim jedrima: pretpostavljalo se da su čestice nadolazećeg toka sav svoj zamah dale prednjem rubu krila. To je omogućilo da se odmah riješimo vektorske veličine - kutne količine gibanja - koja je dovela do zubolomne i najčešće neanalitičke matematike, prijeđemo na mnogo prikladnije skalarne čisto energetske relacije i na kraju dobijemo izračunato polje tlaka na nosiva ravnina, više-manje slična pravoj.

Ovaj mehanički pristup omogućio je stvaranje uređaja koji se mogu, u najmanju ruku, dići u zrak i letjeti s jednog mjesta na drugo, a da se nužno ne sruše na tlo negdje usput. Ali želja za povećanjem brzine, nosivosti i drugih kvaliteta leta sve je više otkrivala nesavršenosti izvorne aerodinamičke teorije.

Ideja Žukovskog bila je sljedeća: zrak prolazi duž gornje i donje površine krila drugačiji put. Iz uvjeta kontinuiteta medija (vakuumski mjehurići se sami ne stvaraju u zraku) slijedi da bi brzine gornjeg i donjeg toka koji se spuštaju sa stražnjeg ruba trebale biti različite. Zbog male, ali konačne viskoznosti zraka, tu bi zbog razlike u brzinama trebao nastati vrtlog.

Vrtlog se okreće, a zakon održanja količine gibanja, jednako nepromjenjiv kao i zakon održanja energije, vrijedi i za vektorske veličine, tj. mora voditi računa i o smjeru kretanja. Stoga bi se upravo tu, na stražnjem bridu, trebao formirati vrtlog koji rotira suprotno od istog momenta. Zbog čega? Zbog energije koju stvara motor.

Za zrakoplovnu praksu to je značilo revoluciju: odabirom odgovarajućeg profila krila, bilo je moguće poslati pričvršćeni vrtlog oko krila u obliku cirkulacije G, povećavajući njegov uzgon. Odnosno, trošenjem dijela, a za velike brzine i opterećenja na krilu – većim dijelom snage motora, možete stvoriti strujanje zraka oko uređaja, što vam omogućuje postizanje boljih kvaliteta leta.

Time je zrakoplovstvo postalo zrakoplovstvo, a ne dio aeronautike: sada je zrakoplov mogao sam sebi stvoriti okruženje potrebno za let i više ne biti igračka zračnih struja. Sve što trebate je snažniji motor, i sve snažniji...

Opet KIJEV

Ali vjetrenjača nema motor. Naprotiv, mora uzeti energiju iz vjetra i dati je potrošačima. I evo ispada - noge su mu iščupane, rep zapeo. Koristili smo premalo energije vjetra za vlastitu cirkulaciju rotora - bit će slaba, potisak lopatica bit će nizak, a KIJEV i snaga bit će niski. Puno dajemo na cirkulaciju - pri slabom vjetru rotor će se vrtjeti kao lud u leru, ali potrošači opet dobivaju malo: samo su se opteretili, rotor usporio, vjetar otpuhao cirkulaciju, a rotor prestao raditi.

Zakon o održanju energije daje “zlatnu sredinu” točno u sredini: 50% energije dajemo opterećenju, a za preostalih 50% pojačavamo protok do optimalnog. Praksa potvrđuje pretpostavke: ako je učinkovitost dobrog vučnog propelera 75-80%, tada učinkovitost rotora s lopaticama koji je također pažljivo izračunat i upuhan u aerotunelu doseže 38-40%, tj. do polovice onoga što se može postići viškom energije.

Modernost

Danas se aerodinamika, naoružana suvremenom matematikom i računalima, sve više udaljava od neizbježno pojednostavljenih modela prema točnom opisu ponašanja stvarnog tijela u stvarnom strujanju. I ovdje, pored generalne linije - moć, moć i još jednom moć! – otkrivaju se stranputice, ali obećavajuće upravo kada je količina energije koja ulazi u sustav ograničena.

Slavni alternativni avijatičar Paul McCready napravio je još 80-ih godina avion s dva motora motorne pile snage 16 KS. pokazuje 360 ​​km/h. Štoviše, šasija mu je bila tricikl, nije se mogla uvlačiti, a kotači su bili bez obloga. Nijedan od McCreadyjevih uređaja nije se povezao niti je stupio na borbeno dežurstvo, ali su dva - jedan s klipnim motorima i propelerima, a drugi mlazni - prvi put u povijesti obletjela zemaljsku kuglu bez slijetanja na istu benzinsku postaju.

Razvoj teorije također je značajno utjecao na jedra koja su iznjedrila originalno krilo. „Živa“ aerodinamika omogućila je plovidbu jahti pri vjetru od 8 čvorova. stajati na hidrogliserima (vidi sliku); ubrzati takav hulk da potrebna brzina propeler, potreban je motor od najmanje 100 KS. Natjecateljski katamarani plove brzinom od oko 30 čvorova pri istom vjetru. (55 km/h).

Postoje i nalazi koji su potpuno netrivijalni. Ljubitelji najrjeđeg i najekstremnijeg sporta - base jumpinga - noseći posebno wing suit, wingsuit, lete bez motora, manevriraju brzinom većom od 200 km/h (slika desno), a zatim glatko slijeću u pre -odabrano mjesto. U kojoj bajci ljudi sami lete?

Razriješene su i mnoge misterije prirode; posebice let kornjaša. Prema klasičnoj aerodinamici, nije sposoban letjeti. Baš poput utemeljitelja stealth zrakoplova, F-117, s krilom u obliku dijamanta, također ne može poletjeti. A MIG-29 i Su-27, koji već neko vrijeme mogu letjeti repom naprijed, nikako se ne uklapaju ni u kakvu ideju.

I zašto onda, kada radite na vjetroturbinama, koje nisu zabavna stvar i ne alat za uništavanje vlastite vrste, već izvor vitalnog resursa, morate plesati daleko od teorije slabih strujanja s njezinim ravnim modelom vjetra? Zar stvarno nema načina da se krene naprijed?

Što očekivati ​​od klasike?

Međutim, ni pod kojim okolnostima ne treba napustiti klasike. Pruža temelj bez kojeg se ne može uzdići više bez oslanjanja na njega. Baš kao što teorija skupova ne ukida tablicu množenja, tako ni kvantna kromodinamika neće natjerati jabuke da lete s drveća.

Dakle, što možete očekivati ​​s klasičnim pristupom? Pogledajmo sliku. S lijeve strane su tipovi rotora; prikazani su uvjetno. 1 – vertikalni vrtuljak, 2 – vertikalni ortogonalni (vjetroturbina); 2-5 – lopatični rotori s različitim brojem lopatica s optimiziranim profilima.

Desno duž vodoravne osi je relativna brzina rotora, tj. omjer linearne brzine lopatice i brzine vjetra. Okomito gore - KIJEV. I dolje - opet relativni moment. Jednostrukim (100%) zakretnim momentom smatra se onaj koji stvara rotor prisilno zakočen u toku sa 100% KIJEV, tj. kada se sva energija protoka pretvori u rotacijsku silu.

Ovaj pristup nam omogućuje izvlačenje dalekosežnih zaključaka. Na primjer, broj lopatica mora se odabrati ne samo i ne toliko prema željenoj brzini rotacije: 3- i 4-lopatice odmah gube mnogo u smislu KIEV i momenta u usporedbi s 2- i 6-lopaticama koje dobro rade u približno istom rasponu brzina. A izvana slični karusel i ortogonalni imaju bitno različita svojstva.

Općenito, prednost treba dati rotorima s lopaticama, osim u slučajevima kada je potrebna ekstremno niska cijena, jednostavnost, samopokretanje bez održavanja bez automatizacije, a podizanje na jarbol je nemoguće.

Bilješka: Ajmo posebno o jedriličarskim rotorima – oni kao da se ne uklapaju u klasiku.

Vertikale

APU s okomitom osi rotacije imaju neospornu prednost za svakodnevni život: njihove komponente koje zahtijevaju održavanje koncentrirane su na dnu i nije potrebno podizanje. Ostaje, ali čak i tada ne uvijek, samoporavnajući ležaj s potisnim osloncem, ali on je jak i izdržljiv. Stoga, pri projektiranju jednostavnog generatora vjetra, odabir opcija trebao bi započeti s vertikalama. Njihove glavne vrste prikazane su na sl.

Sunce

U prvom položaju je najjednostavniji, najčešće nazvan Savoniusov rotor. Zapravo, izumili su ga 1924. godine u SSSR-u J. A. i A. A. Voronin, a finski industrijalac Sigurd Savonius besramno je prisvojio izum, ignorirajući sovjetsku potvrdu o autorskim pravima, i započeo serijsku proizvodnju. Ali uvođenje izuma u budućnost puno znači, pa da ne bismo uzburkali prošlost i ne uznemirili pepeo pokojnika, ovu ćemo vjetrenjaču nazvati Voronin-Savoniusov rotor ili kraće VS.

Zrakoplov je dobar za domaćeg čovjeka, osim "lokomotive" KIJEV na 10-18%. Međutim, u SSSR-u su puno radili na tome i postoje pomaci. U nastavku ćemo pogledati poboljšani dizajn, koji nije mnogo složeniji, ali prema KIEV-u daje prednost bladerima.

Napomena: letjelica s dvije lopatice se ne vrti, već trza; 4-blade je samo malo glatkiji, ali puno gubi u KIJEVU. Radi poboljšanja, lopatice s 4 korita najčešće se dijele na dva kata - par lopatica ispod i drugi par, zakrenut za 90 stupnjeva vodoravno, iznad njih. KIJEV je sačuvan, a bočna opterećenja na mehanici slabe, ali se opterećenja savijanja nešto povećavaju, a s vjetrom većim od 25 m / s takav APU je na osovini, tj. bez ležaja razapetog sajlama iznad rotora “ruši toranj”.

Daria

Sljedeći je Daria rotor; KIJEV – do 20%. Još je jednostavnije: oštrice su izrađene od jednostavne elastične trake bez ikakvog profila. Teorija Darrieusovog rotora još nije dovoljno razvijena. Jasno je samo da se počinje odmotavati zbog razlike u aerodinamičkom otporu grbe i džepa trake, a zatim postaje neka vrsta velike brzine, formirajući vlastitu cirkulaciju.

Zakretni moment je mali, au početnim položajima rotora paralelno i okomito na vjetar potpuno ga nema, pa je samookretanje moguće samo s neparnim brojem lopatica (krilaca?) U svakom slučaju, opterećenje od generatora mora biti odspojen tijekom vrtnje.

Daria rotor ima još dvije loše osobine. Prvo, kada se rotira, vektor potiska lopatice opisuje punu rotaciju u odnosu na svoj aerodinamički fokus, i to ne glatko, već trzajno. Stoga Darrieusov rotor brzo pokvari svoju mehaniku čak i pri stalnom vjetru.

Drugo, Daria ne samo da galami, nego i vrišti i cvili, do te mjere da vrpca pukne. To se događa zbog njegove vibracije. I što je više oštrica, to je rika jača. Dakle, ako se radi Daria, ona je s dvije lopatice, od skupih materijala visoke čvrstoće za apsorpciju zvuka (karbon, milar), a za vrtenje se koristi mala letjelica na sredini jarbola-stupa.

Ortogonalno

Na poz. 3 – ortogonalni vertikalni rotor s profiliranim lopaticama. Ortogonalno jer krila strše okomito. Prijelaz iz BC u ortogonalno ilustriran je na sl. lijevo.

Kut ugradnje lopatica u odnosu na tangentu na krug koji dodiruje aerodinamička žarišta krila može biti pozitivan (na slici) ili negativan, ovisno o snazi ​​vjetra. Ponekad su lopatice napravljene rotirajućim i na njih su postavljene vremenske lopatice koje automatski drže "alfu", ali takve strukture često se lome.

Središnje tijelo (plavo na slici) omogućuje vam povećanje KIEV-a na gotovo 50%. U ortogonalnom s tri lopatice trebao bi imati oblik trokuta u presjeku s blago konveksnim stranicama i zaobljenim kutovima, te s veći broj lopatica, dovoljan je običan cilindar. Ali teorija za ortogonal daje nedvosmislen optimalan broj lopatica: trebalo bi ih biti točno 3.

Ortogonalno se odnosi na vjetroturbine velike brzine s OSS-om, tj. nužno zahtijeva promaknuće tijekom puštanja u rad i nakon smirivanja. Prema ortogonalnoj shemi proizvode se serijski APU bez održavanja snage do 20 kW.

Helikoid

Helikoidni rotor, ili Gorlov rotor (točka 4) je vrsta ortogonala koja osigurava ravnomjernu rotaciju; ortogonal s ravnim krilima "kida" tek nešto slabije od dvokrake letjelice. Savijanje lopatica duž helikoida omogućuje izbjegavanje gubitaka CIEV-a zbog njihove zakrivljenosti. Iako zakrivljena lopatica odbija dio protoka bez da ga koristi, ona također zahvata dio u zonu najveće linearne brzine, kompenzirajući gubitke. Helikoidi se koriste rjeđe od ostalih vjetroturbina, jer Zbog složenosti proizvodnje, oni su skuplji od svojih kolega jednake kvalitete.

Grabljenje bačve

Za 5 poz. – rotor tipa BC okružen lopaticom za navođenje; njegov dijagram prikazan je na sl. desno. Rijetko se nalazi u industrijskim primjenama, jer skupi otkup zemljišta ne kompenzira povećanje kapaciteta, a utrošak materijala i složenost proizvodnje su visoki. Ali majstor koji se boji posla više nije gospodar, već potrošač, a ako vam ne treba više od 0,5-1,5 kW, onda je za njega "grabljenje bačve" sitnica:

• Rotor ove vrste je apsolutno siguran, tih, ne stvara vibracije i može se postaviti bilo gdje, čak i na igralištu.
• Savijanje pocinčanog "korita" i zavarivanje okvira cijevi besmislica je.
• Rotacija je apsolutno ujednačena, mehanički dijelovi se mogu uzeti iz najjeftinijeg ili iz smeća.
• Ne boji se uragana - prejak vjetar ne može gurnuti u "bačvu"; oko njega se pojavljuje aerodinamična vrtložna čahura (s tim efektom ćemo se susresti kasnije).
• I što je najvažnije, budući da je površina "bačve" nekoliko puta veća od površine rotora iznutra, KIEV može biti over-unit, a rotacijski moment već na 3 m/s za "bačvu" od promjera tri metra je takav da generator od 1 kW s maksimalnim opterećenjem od Kažu da je bolje ne trzati.

Video: Lenz generator vjetra

U 60-ima u SSSR-u E. S. Biryukov patentirao je karusel APU s KIEV od 46%. Nešto kasnije, V. Blinov je postigao 58% KIEV iz dizajna temeljenog na istom principu, ali nema podataka o njegovim testovima. A pune testove Biryukovljevog APU-a proveli su zaposlenici časopisa "Izumitelj i inovator". Dvokatni rotor promjera 0,75 m i visine 2 m na svježem vjetru zavrtio je asinkroni generator od 1,2 kW do pune snage i izdržao 30 m/s bez kvara. Crteži Biryukovljevog APU-a prikazani su na sl.

1. rotor od pocinčanog krovišta;
2. samoporavnavajući dvoredni kuglični ležaj;
3. pokrovi – čelični kabel od 5 mm;
4. osovina osovine - čelična cijev s debljinom stijenke od 1,5-2,5 mm;
5. aerodinamičke poluge za kontrolu brzine;
6. oštrice za kontrolu brzine - 3-4 mm šperploča ili plastična ploča;
7. šipke za kontrolu brzine;
8. opterećenje regulatora brzine, njegova težina određuje brzinu rotacije;
9. pogonska remenica - kotač bicikla bez gume sa zračnicom;
10. thrust bearing – potisni ležaj;
11. gonjena remenica – standardna remenica generatora;
12. generator.

Biryukov je dobio nekoliko potvrda o autorskim pravima za svoj APU. Prvo obratite pozornost na rez rotora. Prilikom ubrzavanja radi poput zrakoplova, stvarajući veliki startni moment. Dok se okreće, vrtložni jastuk se stvara u vanjskim džepovima lopatica. Sa stajališta vjetra, lopatice postaju profilirane, a rotor postaje ortogonalni velike brzine, pri čemu se virtualni profil mijenja u skladu s jačinom vjetra.

Drugo, profilirani kanal između lopatica djeluje kao središnje tijelo u rasponu radnih brzina. Ako se vjetar pojača, tada se u njemu stvara i vrtložni jastuk koji se proteže izvan rotora. Pojavljuje se ista vrtložna čahura kao oko APU-a s lopaticom za navođenje. Energija za njen nastanak uzima se iz vjetra i više nije dovoljno razbiti vjetrenjaču.

Treće, regulator brzine je prvenstveno namijenjen turbini. Održava svoju brzinu optimalnom s gledišta KIJEVA. A optimalna brzina vrtnje generatora osigurana je izborom mehaničkog prijenosnog omjera.

Napomena: nakon publikacija u IR-u za 1965., Oružane snage Ukrajine Biryukova su potonule u zaborav. Autor nikada nije dobio odgovor od nadležnih. Sudbina mnogih sovjetskih izuma. Kažu da je neki Japanac postao milijarder redovito čitajući sovjetske popularno-tehničke časopise i patentirajući sve što je vrijedno pažnje.

Lopastniki

Kao što je navedeno, prema klasici, horizontalni generator vjetra s rotorom s lopaticama je najbolji. Ali, prije svega, potreban je stabilan vjetar barem srednje jačine. Drugo, dizajn za majstora „uradi sam“ prepun je mnogih zamki, zbog čega često plod dugotrajnog rada, u najboljem slučaju, osvijetli WC, hodnik ili trijem, ili se čak ispostavi da se samo može odmotati. .

Prema dijagramima na Sl. Pogledajmo pobliže; pozicije:

• sl. A:

1. lopatice rotora;
2. generator;
3. okvir generatora;
4. zaštitni vjetrokaz (lopata za orkane);
5. kolektor struje;
6. šasija;
7. okretna jedinica;
8. radna vremenska lopatica;
9. jarbol;
10. stezaljka za pokrove.

• sl. B, pogled odozgo:

1. zaštitni vjetrokaz;
2. radna vremenska lopatica;
3. zaštitni vjetrokaz regulator napetosti opruge.

• sl. G, kolektor struje:

1. kolektor s bakrenim kontinuiranim prstenastim sabirnicama;
2. bakreno-grafitne četke s oprugom.

Bilješka: Zaštita od uragana za horizontalnu lopaticu promjera većeg od 1 m je apsolutno neophodna, jer nije sposoban oko sebe stvoriti vrtložnu čahuru. Kod manjih dimenzija moguće je postići izdržljivost rotora do 30 m/s s propilenskim lopaticama.

Dakle, gdje se spotičemo?

Oštrice

Očekivati ​​postizanje snage na osovini generatora veće od 150-200 W na lopaticama bilo koje veličine izrezanim iz plastične cijevi debelih stijenki, kako se često savjetuje, nada je beznadnog amatera. Oštrica cijevi (osim ako nije toliko debela da se jednostavno koristi kao slijepa) imat će segmentirani profil, tj. njegov vrh ili obje površine bit će lukovi kruga.

Segmentirani profili prikladni su za nestlačive medije, kao što su hidrogliseri ili lopatice propelera. Za plinove je potrebna oštrica promjenjivog profila i nagiba, za primjer, vidi sl.; raspon - 2 m. Ovo će biti složen i radno intenzivan proizvod, koji će zahtijevati mukotrpne izračune u punoj teoriji, puhanje u cijevi i testiranje u punoj veličini.

Generator

Ako je rotor montiran izravno na njegovu osovinu, standardni ležaj će se ubrzo slomiti - u vjetrenjačama nema jednakog opterećenja na svim lopaticama. Trebate međuvratilo s posebnim potpornim ležajem i mehanički prijenos od njega do generatora. Za velike vjetrenjače, potporni ležaj je samoporavnavajući dvoredni; V najbolji modeli– troslojni, sl. D na sl. viši. To omogućuje osovini rotora ne samo lagano savijanje, već i lagano pomicanje s jedne na drugu stranu ili gore-dolje.

Bilješka: Bilo je potrebno oko 30 godina da se razvije potporni ležaj za APU tipa EuroWind.

Hitni vjetrokaz

Princip njegovog rada prikazan je na sl. B. Vjetar, jačajući, vrši pritisak na lopatu, opruga se rasteže, rotor se iskrivljuje, njegova brzina opada i na kraju postaje paralelan s strujanjem. Čini se da je sve u redu, ali na papiru je bilo glatko...

Za vjetrovitog dana pokušajte držati poklopac kotla ili veliki lonac za dršku paralelno s vjetrom. Samo budite oprezni - vrtoglavi komad željeza može vas pogoditi u lice toliko jako da vam slomi nos, rasječe usnicu ili čak izbije oko.

Ravni vjetar pojavljuje se samo u teoretskim proračunima i, s dovoljnom točnošću za praksu, u zračnim tunelima. U stvarnosti, orkan više oštećuje vjetrenjače s orkanskom lopatom nego potpuno bespomoćne. Bolje je promijeniti oštećene oštrice nego sve ponoviti. U industrijskim postrojenjima stvar je drugačija. Tamo se nagib lopatica, svake pojedinačno, prati i podešava automatizacijom pod kontrolom putnog računala. I izrađene su od kompozita za teške uvjete rada, a ne od vodovodnih cijevi.

Sakupljač struje

Ovo je redovito servisirana jedinica. Svaki elektroenergetičar zna da komutator s četkicama treba očistiti, podmazati i namjestiti. I jarbol je iz cijev za vodu. Ako se ne možete popeti, jednom u mjesec ili dva morat ćete baciti cijelu vjetrenjaču na zemlju i zatim je ponovno podići. Koliko će izdržati od takve "prevencije"?

Video: generator vjetra s lopaticama + solarna ploča za napajanje dače

Mini i mikro

Ali kako se veličina lopatice smanjuje, poteškoće padaju prema kvadratu promjera kotača. Već je moguće samostalno proizvesti APU s horizontalnim lopaticama snage do 100 W. Optimalan bi bio onaj sa 6 oštrica. S više lopatica, promjer rotora dizajniranog za istu snagu bit će manji, ali će ih biti teško čvrsto pričvrstiti na glavčinu. Rotore s manje od 6 lopatica ne treba uzeti u obzir: rotor s 2 lopatice snage 100 W treba rotor promjera 6,34 m, a 4 lopatice iste snage treba 4,5 m. Za 6 lopatica, odnos snage i promjera izražava se na sljedeći 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.

Optimalno bi bilo računati na snagu od 10-20 W. Prvo, plastična lopatica s rasponom većim od 0,8 m neće izdržati vjetrove veće od 20 m/s bez dodatnih mjera zaštite. Drugo, s rasponom lopatica do istih 0,8 m, linearna brzina njegovih krajeva neće premašiti brzinu vjetra više od tri puta, a zahtjevi za profiliranje s uvijanjem smanjeni su za redove veličine; ovdje "korito" s segmentiranim profilom cijevi, poz. B na sl. A 10-20 W napajat će tablet, napuniti pametni telefon ili osvijetliti štednu žarulju.

Zatim odaberite generator. Kineski motor je savršen - glavčina kotača za električne bicikle, poz. 1 na sl. Njegova snaga kao motora je 200-300 W, ali u generatorskom modu dat će do oko 100 W. Ali hoće li nam odgovarati u brzini?

Indeks brzine z za 6 lopatica je 3. Formula za izračunavanje brzine rotacije pod opterećenjem je N = v/l*z*60, gdje je N brzina rotacije, 1/min, v je brzina vjetra, a l je opseg rotora. Uz raspon lopatica od 0,8 m i vjetar od 5 m/s, dobivamo 72 okretaja u minuti; pri 20 m/s – 288 o/min. Približno istom brzinom vrti se i kotač bicikla, pa ćemo svojih 10-20 W skinuti s generatora koji može proizvesti 100. Rotor možete postaviti izravno na njegovu osovinu.

No, tu se javlja sljedeći problem: nakon što smo utrošili mnogo rada i novaca, barem na motor, dobili smo... igračku! Što je 10-20, dobro, 50 W? Ali ne možete napraviti vjetrenjaču s lopaticama koja može napajati čak ni TV kod kuće. Je li moguće kupiti gotov mini-vjetrogenerator i zar ne bi bilo jeftinije? Koliko je moguće, a što jeftinije, pogledajte poz. 4 i 5. Uz to će biti i mobilna. Stavite ga na panj i upotrijebite ga.

Druga opcija je ako negdje leži koračni motor iz starog disketnog pogona od 5 ili 8 inča ili iz pogona za papir ili nosača neupotrebljivog inkjet ili matričnog pisača. Može raditi kao generator, a pričvršćivanje rotora vrtuljka iz limenki na njega (poz. 6) lakše je od sastavljanja strukture poput one prikazane na poz. 3.

Općenito, zaključak o "blade blades" je jasan: one domaće izrade vjerojatnije su za petljanje do mile volje, ali ne i za pravi dugoročni učinak energije.

Video: najjednostavniji generator vjetra za osvjetljavanje dače

Jedrilice

Generator vjetra za jedrenje poznat je već dugo, ali meke ploče na njegovim lopaticama (vidi sliku) počele su se izrađivati ​​s pojavom sintetičkih tkanina i filmova visoke čvrstoće otpornih na habanje. Višekrake vjetrenjače s krutim jedrima naširoko se koriste diljem svijeta kao pogon za automatske pumpe za vodu male snage, ali su njihove tehničke karakteristike niže čak i od onih kod karusela.

Međutim, meko jedro poput krila vjetrenjače, čini se, nije tako jednostavno. Nije stvar u otpornosti na vjetar (proizvođači ne ograničavaju najveću dopuštenu brzinu vjetra): nautičari na jedrilicama već znaju da je gotovo nemoguće da vjetar potrga panel bermudskog jedra. Najvjerojatnije će se počupati škota, ili će se slomiti jarbol, ili će cijelo plovilo napraviti “pretjerani zaokret”. Riječ je o energiji.

Nažalost, nije moguće pronaći točne podatke o ispitivanju. Na temelju recenzija korisnika, bilo je moguće stvoriti "sintetičke" ovisnosti za ugradnju vjetroturbine 4.380/220.50 proizvedene u Taganrogu s promjerom kotača vjetra od 5 m, težinom glave vjetra od 160 kg i brzinom rotacije do do 40 1/min; prikazani su na sl.

Naravno, ne može biti jamstava za 100% pouzdanost, ali jasno je da ovdje nema mirisa ravno-mehanističkog modela. Ne postoji način na koji kotač od 5 metara pri ravnom vjetru od 3 m/s može proizvesti oko 1 kW, pri 7 m/s postići plato snage i onda ga održavati do jake oluje. Proizvođači, inače, navode da se nazivnih 4 kW može dobiti na 3 m/s, ali kada se ugrađuje silama na temelju rezultata studija lokalne aerologije.

Također ne postoji nikakva kvantitativna teorija; Objašnjenja programera su nejasna. Međutim, budući da ljudi kupuju vjetroturbine Taganrog i one rade, možemo samo pretpostaviti da deklarirana stožasta cirkulacija i propulzivni učinak nisu fikcija. U svakom slučaju, moguće su.

Tada bi se, pokazalo se, ISPRED rotora, prema zakonu održanja količine gibanja, također trebao pojaviti stožasti vrtlog, ali koji se širi i sporo. I takav lijevak će tjerati vjetar prema rotoru, njegova efektivna površina će biti više pometena, a KIJEV će biti više od jedinstva.

Terenska mjerenja tlačnog polja ispred rotora, čak i s kućnim aneroidom, mogla bi rasvijetliti ovo pitanje. Ako se ispostavi da je viši nego na bokovima, onda, doista, APU za jedrenje rade kao buba leti.

Domaći generator

Iz onoga što je gore rečeno, jasno je da je za domaće obrtnike bolje uzeti ili vertikale ili jedrilice. Ali oba su vrlo spora, a prijenos na generator velike brzine jest dodatni rad, nepotrebni troškovi i gubici. Je li moguće sami napraviti učinkovit električni generator niske brzine?

Da, možete, na magnete od legure niobija, tzv. supermagneti. Proces proizvodnje glavnih dijelova prikazan je na sl. Zavojnice - svaki od 55 zavoja bakrene žice od 1 mm u emajliranoj izolaciji otpornoj na toplinu visoke čvrstoće, PEMM, PETV itd. Visina namota je 9 mm.

Obratite pozornost na utore za ključeve u polovicama rotora. Moraju biti postavljeni tako da magneti (lijepe se na magnetsku jezgru epoksidom ili akrilom) nakon sastavljanja konvergiraju sa suprotnim polovima. "Palačinke" (magnetske jezgre) moraju biti izrađene od mekog magnetskog feromagneta; Uobičajeni konstrukcijski čelik će poslužiti. Debljina "palačinki" je najmanje 6 mm.

Općenito, bolje je kupiti magnete s aksijalnom rupom i zategnuti ih vijcima; supermagneti privlače strašnom snagom. Iz istog razloga, na osovinu između "palačinki" postavlja se cilindrični odstojnik visine 12 mm.

Namoti koji čine dijelove statora spojeni su prema dijagramima također prikazanim na sl. Zalemljeni krajevi ne smiju biti rastegnuti, već trebaju formirati petlje, inače bi se epoksid kojim će se napuniti stator mogao stvrdnuti i polomiti žice.

Stator se izlije u kalup do debljine 10 mm. Nema potrebe za centriranjem ili balansiranjem, stator se ne okreće. Razmak između rotora i statora je 1 mm sa svake strane. Stator u kućištu generatora mora biti sigurno osiguran ne samo od pomaka duž osi, već i od rotacije; snažno magnetsko polje sa strujom u teretu povući će ga za sobom.

Video: DIY generator vjetrenjača

Zaključak

I što na kraju imamo? Zanimanje za "blade blades" objašnjava se njihovom spektakularnošću izgled, nego stvarna izvedba u domaćoj verziji i pri maloj snazi. Domaći vrtuljak APU osigurat će "standby" napajanje za punjenje akumulatora automobila ili napajanje male kuće.

Ali s jedriličarskim APU-ima vrijedi eksperimentirati s obrtnicima s kreativnom crtom, posebno u mini verziji, s kotačem promjera 1-2 m. Ako su pretpostavke programera točne, tada će biti moguće ukloniti svih 200-300 W iz ovog, koristeći gore opisani kineski motor-generator.

Andrej je rekao:

Hvala vam na besplatnom savjetovanju... A cijene "od tvrtki" nisu baš skupe, a mislim da će majstori iz zaleđa moći napraviti generatore slične vašima. A Li-Po baterije se mogu naručiti iz Kine, inverteri u Čeljabinsku rade jako dobre (s glatkim sinusom).A jedra, lopatice ili rotori još su jedan razlog za let misli naših spretnih ruskih ljudi.

Ivan je rekao:

pitanje:
Za vjetrenjače s okomitom osi (pozicija 1) i opciju “Lenz” moguće je dodati dodatni dio - impeler koji je usmjeren u smjeru vjetra, a pokriva beskorisnu stranu od njega (ide prema vjetru) . Odnosno, vjetar neće usporiti oštricu, već ovaj "zaslon". Pozicioniranje niz vjetar s "repom" smještenim iza same vjetrenjače ispod i iznad lopatica (grebena). Pročitao sam članak i rodila se ideja.

Klikom na gumb "Dodaj komentar" slažem se s web mjestom.

Često se javljaju situacije kada struja u najbližem dalekovodu postane nedostupna ili nerazumno skupa, au takvim slučajevima samo vjetrenjača kućne izrade može pomoći. Pogledajmo mogućnosti za autonomno opskrbu seoske kuće električnom energijom.

Vjetrogeneratori - koji je model bolji?

Vrlo često želite uštedjeti na struji ili je dobiti tamo gdje još nema stubova dalekovoda. Također je moguće da jednostavno ne postoji mogućnost spajanja na ovaj toranj zbog nedostatka slobodne struje. U bilo kojem od navedenih slučajeva potrebno je pronaći pristupačan izvor električne energije, po mogućnosti obnovljiv, odnosno bez korištenja goriva. Stoga, zaboravimo na neko vrijeme postojanje benzina i dizel generatori i pokušajmo iskoristiti snagu vjetra za proizvodnju električne energije.

Vjetrenjače postoje već dosta dugo; vjetrenjače su se aktivno koristile prije nekoliko stoljeća. Da, u mirnim razdobljima takav je uređaj od male koristi, a tijekom oluje čak i najpouzdaniji mehanizam može otkazati (u najboljem slučaju). Ali uza svu nepouzdanost, generator vjetra za dom najlakše je napraviti vlastitim rukama, smatra se najučinkovitijim, pogotovo ako nema pristupa brzoj rijeci za postavljanje kotača. I treba imati na umu da toranj vjetroturbine ne bi trebao ometati susjede bukom, vibracijama, pa čak ni sjenom, prema pravilima za izgradnju stambene zgrade na mjestu.

Postoje samo 2 glavne vrste vjetroturbina: s okomitom i vodoravnom osi rotacije. Mlinovi, nekada u uobičajenoj uporabi, bili su strojevi čije su lopatice bile montirane na vodoravno orijentiranoj osi. Također, većina vjetroturbina danas se proizvodi upravo po ovom principu, budući da ova opcija daje najveću učinkovitost. Međutim, DIY vjetrogeneratori s okomitom osi za dom rade i na najslabijem vjetru koji neće pomicati lopatice modela propelera. Za njih su dovoljni lagani udari vjetra od 1-2 metra u sekundi. Što se tiče proizvodnje, puno je lakše napraviti vertikalnu vjetrenjaču koja prima vjetar iz bilo kojeg smjera.

Generatori se razlikuju i po tipu lopatica koje imaju oba navedena tipa. Uglavnom, glavni čimbenik u podjeli na vrste je dizajn: kruti ili jedriličarski. Ovisno o tome koja je opcija poželjnija za određeni model, odabire se materijal za izradu lopatica za hvatanje struje vjetra. To može biti šperploča, lim ili tanki čelični lim, plastika, kompozit - za laganu krutu strukturu i za jedro Bilo koji će poslužiti fleksibilan, ali izdržljiv materijal uključujući svilu, platno ili čak tanku ceradu.

Razlike generatora po obliku lopatica - usporedba učinkovitosti

Najjednostavnija verzija horizontalnog tipa je struktura jedra, odnosno jednostavno raspored ravnina propelera pod blagim kutom u odnosu na ravninu rotacije. Krute lopatice će zahtijevati precizan izračun zakrivljenosti njihovih površina ili će se postizanje maksimalne učinkovitosti morati postići eksperimentalno. Nedovoljna zakrivljenost “krila” će u konačnici rezultirati smanjenjem učinkovitosti zbog lošeg hvatanja protoka zraka, a prevelika će sama po sebi stvarati otpor rotaciji zbog trenja sa zrakom.

Što se tiče generatora s vertikalnom osi, najviše mogu imati njihovi hvatači vjetra različite oblike, a razvoj novih kontura i krivulja se neprestano nastavlja. Najjednostavnija opcija je s lopaticama u obliku korita, tzv. Savonius dizajn. Njihov broj je obično jednak - 2 ili 4. Iako može biti više kada vlastitim rukama izrađuju domaće vertikalne generatore vjetra s više lopatica od 30 kW, s dodatnim statičkim zaslonima na vanjskom prstenu. Ovi zasloni usmjeravaju i koncentriraju vjetar na određena područja rotora smještena unutar prstena, gdje su lopatice izravno ugrađene. Ovisno o promjeru osnovnog diska, može biti od 8 do 16 komada.

Postoje i ortogonalni propeleri, koji se nalaze na okomito postavljenim osovinama i okreću se u vodoravnoj ravnini, ali njihov glavni nedostatak je izuzetno niska učinkovitost. Također, takvi generatori ne rade u slabim udarima vjetra, potrebna je brzina od najmanje 4 metra u sekundi. I najmanje korišteni modeli Dorier vjetroturbina, uključujući helikoidnu, sa spiralnim zavojem lopatica, lučnim hvatačima vjetra i dizajnom tipa "H". Pouzdani su i učinkoviti, ali ih je teško napraviti kod kuće.

Prednosti i mane raznih vrsta - analiziramo i procjenjujemo

Kao što je već spomenuto, performanse su mnogo veće za modele s vodoravnom osi rotacije. Međutim, potreban im je jak vjetar, koji se obično događa na visini većoj od 10-15 metara, a to je duljina na kojoj je postavljen jarbol, koji je okrunjen rotirajućom gondolom s lopaticama. Još jedna pozitivna kvaliteta može se smatrati odsutnošću opterećenja savijanja na osovini, koja se javlja u vjetroturbinama s okomitom osi. Nedostaci uključuju činjenicu da modeli s rotacijskim propelerom imaju 2 osovine, što znači da ima više istrošenih komponenti i veću vjerojatnost kvara.

Što se tiče vertikalnih sustava, njihove prednosti i nedostaci ovise o modelu. Na primjer, vjetrenjače Savonius su najjednostavnije i mogu se napraviti za dom vlastitim rukama, bilo iz limenke ili iz metalne ili plastične bačve. Počinju kada postoje 4 lopatice od najlakšeg daška vjetra, pogotovo ako su instalirani kvalitetni dijelovi, tada će doći do samoodmotavanja zbog inercije čak i pri olujnom vjetru. Ali ako postoje samo 2 ili 3 lopatice, nezavisna rotacija je nemoguća, pa postavljaju 2 takva modula jedan na drugi, postavljajući hvatače vjetra svakog pod kutom od 90 stupnjeva u odnosu na drugi. Vjetar ovog tipa je velik, pa je bočni pritisak na osovinu vrlo visok za vrijeme jake oluje.

Kod ortogonalnih vjetrenjača, osim njihove mala snaga, postoji niz drugih nedostataka. Prvo, ovo je prilično jaka vibracija zbog neravnomjernog pritiska na različite dijelove oštrice u obliku krila. Kao rezultat toga, ležaj postavljen na okomitu osovinu brzo se kvari. Osim toga, takvi generatori proizvode prilično glasnu i neugodnu buku kada se okreću i stoga mogu izazvati nezadovoljstvo među susjedima u obližnjim područjima. Helicoidne, ako se kupuju gotove, tvornički ugrađene, vrlo su skupe, kao i izvedbe s više oštrica, koje imaju jako velik broj dijelova.

Bilo koji generator vjetra može se ugraditi u rotirajuću cijev kako bi se povećala učinkovitost.

Princip rada vjetroturbina - kako sustav radi?

Bez obzira na vrstu vjetrenjača, ona ne može sama generirati energiju, potreban joj je generator, čiju će rotaciju osovine osigurati lopatice. Ako imate dizajn s vodoravnom osi rotacije, trebat će vam mjenjač za prijenos kretanja na osovinu. Zatim je spojen regulator koji pretvara električnu energiju primljenu na zavojnice generatora u D.C., koji zatim ide u baterije. Dalje, možete spojiti LED žarulju, ali ako želite puniti uređaj ili spojiti prijenosno računalo, trebat će vam i inverter koji pretvara naboj nakupljen u bateriji u izmjeničnu struju.

Treba imati na umu da svaka promjena struje iz izmjenične u istosmjernu i obrnuto smanjuje konačnu količinu energije za 10–15%.

Instalacija s okomitom osi rotacije je prikladna jer njezina osovina može biti prilično dugačka, a to omogućuje postavljanje generatora na dno jarbola, odnosno u području izravnog pristupa. Automatski prekidač često se ugrađuje u krug u slučajevima kada vjetrenjača radi zajedno sa solarnim pločama ili vodenim kotačem. Također, neki modeli imaju kočnicu, koja je potrebna u slučaju da je baterija potpuno napunjena. Lopatice vjetroturbina s vodoravnom osi rotacije mogu imati šarke koje preklapaju hvatače vjetra tijekom oluje. Vrlo moćan generator vjetra od 5 kilovata, koji ste sami izradili, ponekad se nadopunjuje rotirajućim električnim motorom, koji pokreće senzor smjera protoka zraka.

Proizvod s neodimijskim magnetima - kratke upute

Povjerite montažu rotora i statora za vjetrenjaču bolje specijalistu, ali ako odlučite napraviti vjetrenjaču za privatnu kuću od nule vlastitim rukama, morate znati kako je generator napravljen. Trebali biste početi s bazom, za koju je najbolje koristiti glavčinu automobila, jer već ima ležajeve. Neodimijski magneti zalijepljeni su na disk u pravilnim razmacima, čiji bi se polovi, okrenuti prema vama, trebali izmjenjivati. Štoviše, u jednofaznom modelu, broj suprotnih polarnih strana mora se podudarati. Što se tiče trofaznih generatora, preporučuje se održavanje omjera 2:3 ili 3:4.

Zatim biste trebali početi namotavati zavojnice za stator. Također je bolje povjeriti ovaj zadatak stručnjaku ili koristiti posebne uređaje koji će vam pomoći da se nosite sa zadatkom preciznije nego ako sve radite ručno. Kako biste uspješno napunili bateriju od 12 W, trebat će vam ukupan broj zavoja u svim zavojnicama jednak 1000. Općenito, najjednostavnija formula se može koristiti za izračunavanje zavoja ω = 44 / (T * S), gdje je 44 konstantni koeficijent, T je Teslina indukcija, a S je poprečni presjek žice u kvadratnim centimetrima. Tesla indukcija se određuje iz tablice za različite vrste dirigenti:

Namotane zavojnice (bolje im je dati pravokutni ili trapezoidni oblik radi lakšeg rasporeda u krugu) pričvršćene su ljepilom na nepomično postolje statora. U tom slučaju, oblik i dimenzije unutarnjeg prostora zavojnice moraju odgovarati konturama magneta. Isto vrijedi i za debljinu. Izvlačimo sve krajeve vodiča i spajamo ih tako da dobijemo dva zajednička snopa "+" i "–". Jezgre zavojnica punimo istim ljepilom koje je korišteno za fiksaciju, a također se može koristiti za potpunu izolaciju žica položenih na disk statora. Sada, ako se magneti poravnaju sa zavojnicama kada rotor rotira, potencijalna razlika između polova stvorit će uvjete za proizvodnju električne energije.

Izrada vjetrenjače na bazi gotovog elektromotora

Obično domaći majstori pokušavaju koristiti generatore automobila, ali nisu svi prikladni, samo oni koji se sami pobuđuju, na primjer, oni koji su korišteni u nekim modelima traktora. Većina zahtijeva priključenu bateriju da bi se pojavila struja. Međutim, motorni kotač za skuter ili skuter također se može koristiti kao osnova za vjetrenjaču. To će omogućiti izradu tihih vertikalnih vjetrogeneratora od 5 kW, koji će imati vrlo dug životni vijek zbog najjednostavnijeg dizajna s minimumom dijelova.

Također možete koristiti gotovo svaki električni motor iz kućanskih strojeva kao generator, glavna stvar je da baza nema četke, kao što su, na primjer, u električnim bušilicama - takvi generatori vam neće odgovarati. Za opciju male snage prikladan je i hladnjak za računalo, ali samo za punjenje malih elektroničkih uređaja. Ako želite sami napraviti vertikalni generator vjetra, najmanje 2 kW, bolje je koristiti motor snažnog ventilatora kao osnovu.

Zbog visoke cijene alternativnih dizajna za proizvodnju energije pomoću vjetra, mnogi vjeruju da je isplativije sami napraviti vjetrogenerator. Za to postoji razlog, ali morate shvatiti da to nije laka stvar, koja zahtijeva vrijeme i posebno znanje.

Takav dizajn san je ljetnih stanovnika čije su kuće daleko od civilizacije. I gradski stanovnik počeo je pomnije promatrati vjetrogeneratore, gledajući mjesečne račune za utrošenu električnu energiju.

Rastuće tarife navode na ideju da bi DIY generator vjetra bio dobra ideja za gradske stanovnike.

Trebate li dozvole?

Ostvariti svoj san je teško, ali moguće. Za dachu će biti dovoljna instalacija male snage, na primjer, 1 kilovat. U Rusiji se takvi dizajni izjednačavaju s kućanskim aparatima.

Da biste ih instalirali, ne morate izdavati certifikate i tražiti dopuštenja. Glavna stvar je odlučiti je li instaliranje takvog izvora energije doista preporučljivo.

Za područje na kojem planirate instalirati vjetroturbinu morat ćete znati potencijal vjetra. Internet će vam pomoći u tome: morat ćete pronaći "kartu vjetra" i koristiti razvijenu formulu.

Oporezivanje

Ne postoji oporezivanje energije potrošene za osobne potrebe, tako da možete sigurno instalirati vjetrenjače male snage i uz njihovu pomoć dobivati ​​besplatnu energiju.

Ne postoje propisi o individualnoj opskrbi energijom koji bi mogli spriječiti postavljanje i korištenje vjetrogeneratora vlastitim rukama, kao i onih kupljenih u trgovačkom lancu.

Isto vrijedi i za nezadovoljstvo susjeda: instaliranje vjetrogeneratora vlastitim rukama, potrebno za rješavanje osobnih potreba, ne bi trebalo izazvati nezadovoljstvo. Potonji imaju pravo podnijeti zahtjeve ako im vjetroturbine stvaraju stvarne neugodnosti. Uostalom, prava određene osobe prestaju kada uzrokuju nelagodu drugoj.

Visina jarbola

S obzirom na gore navedeno, kada planirate instalirati generator vjetra vlastitim rukama, Posebna pažnja Morate obratiti pozornost na odabir visine jarbola. Osim toga, morate uzeti u obzir postojeća ograničenja u vezi s privatnim zgradama i mjestom vašeg mjesta. Na primjer, ako u blizini postoje tuneli, izgrađeni su mostovi ili se nalaze zračne luke, nije dopuštena gradnja objekata viših od 15 m.

Galama

Tijekom rada, mjenjač i rotirajuće oštrice stvaraju buku. Preporuča se mjerenje buke odgovarajućim instrumentima i dokumentiranje dobivenih vrijednosti. Vrijednosti prihvaćene standardima ne smiju se prekoračiti. Tada neće biti sporova sa susjedima.

Smetnje

U idealan Vjetrenjače moraju imati zaštitu od mogućih TV smetnji.

Služba zaštite okoliša

Ona ima pravo zabraniti instalateru izvođenje montaže samo u slučaju kada to ometa selidbu ptica. A ovo je malo vjerojatno.

Prilikom sastavljanja generatora vjetra vlastitim rukama potrebno je uzeti u obzir navedene točke.

Ako se vjetrenjača kupi, ove točke su prikazane u putovnici, koju morate odmah proučiti kako biste se zaštitili od iznenađenja.

Izvedivost

Izvedivost postavljanja vjetroturbine uvelike je određena snagom i stabilnošću vjetra u određenom području.

Uvjeti

Da biste vlastitim rukama instalirali generator vjetra za svoj dom, potrebno vam je veliko područje. Mora se nalaziti na određenoj udaljenosti od susjeda.

Vjetrogenerator je struktura sposobna pretvoriti kinetičku energiju zračnih masa u mehaničku energiju.

Zahvaljujući njemu, pokreće se rotor, zahvaljujući kojem osoba dobiva električnu energiju potrebnu za rad uređaja.

Oblikovati

Napravite sustav vjetra:

• oštrice;
• rotor turbine;
• generator;
• inverter koji pretvara struju. Potonji puni bateriju;
• baterija koja napaja strukturu.

Suština operacije

Za takve strukture to je jednostavno. Rotirajući rotor proizvodi trofaznu struju. Nakon prolaska kroz kontroler, ponovno puni bateriju. Nadalje, zahvaljujući inverteru, pretvara se u "stanje" pogodno za korištenje Kućanski aparati– hladnjaci, televizori, mikrovalne pećnice, perilice rublja i bojleri itd.

Prikazani dijagram daje ideju o tome kakve transformacije prolazi električna energija koju proizvodi generator vjetra.

Dio se akumulira, ostatak potroše uređaji.

Tijekom rotacije, lopatice su izložene trima utjecajima odjednom:

• sila dizanja;
• puls;
• kočenje.

Posljednja dva pokušavaju nadvladati silu kočenja, prisiljavajući zamašnjak da se okreće, zbog čega rotor stvara magnetsko polje u stacionarnom dijelu generatora, tjerajući struju da teče kroz žice.

Izbor motora

Onima koji odluče napraviti generator vjetra vlastitim rukama preporučuje se korištenje motora iz kućanskih uređaja i automobila, shvaćajući da se učinkovitost povećava izravno proporcionalno voltima po krugu.

Sorte

Vjetroturbine se klasificiraju prema nekoliko parametara:

• broj lopatica. Modeli dolaze s jednom, dvije, tri, pet i više oštrica. Imajte na umu da je broj lopatica obrnuto proporcionalan brzini, tj. što je više prvog, rotacija počinje manjom brzinom zraka. Oni s više lopatica često se koriste tamo gdje se daje prednost rotaciji u odnosu na proizvodnju energije - na primjer, pri podizanju vode iz bunara;
• materijal od kojeg su napravljene oštrice. Osim tvrdih, kako je postalo poznato, prikladne su čak i guste tkanine, čija je cijena niska. Podijeljeni su na krute i jedrenje, koji su niži u cijeni od prvih, izrađeni od metala ili stakloplastike, ali manje izdržljivi. Stoga će se takve oštrice morati često popravljati;

• položaj osi u odnosu na tlo. Prema ovom kriteriju vjetroagregati mogu biti horizontalni (imaju veću snagu i pouzdanost) i vertikalni. Ovi DIY vjetrogeneratori mnogo su osjetljiviji na udare vjetra;
• korak propelera, koji može biti fiksni (češće) ili promjenjiv. Potonji ima povećanu brzinu rotacije, ali instalacija je vrlo teška za implementaciju i masivna.

Izrada vjetrenjače vlastitim rukama bit će praktički besplatna ako je pronađete nepotrebnih detalja, leže besposleni negdje u garaži: motor starog automobila, prerezane kanalizacijske cijevi itd.

Rotacijska vjetrenjača

Najjednostavniji DIY generator vjetra ove vrste ima okomitu os rotacije i lako će privatnoj kući osigurati 100% energije. Teško ga je napraviti, ali moguće. U isto vrijeme, to je još lakše nego što se čini. Oštrice se, na primjer, lako mogu napraviti od metalne bačve. Izrezuju se škarama za rezanje metala.

Da biste vlastitim rukama sastavili generator vjetra, čiju snagu, pretpostavimo. treba biti 1,5 kW, pri ruci treba imati sljedeće stavke:

• autogenerator 12V;
• 12 - voltna baterija (po mogućnosti kiselina ili helij);
• "gumb" (poluhermetički prekidač također 12 V);
• 700-vatni pretvarač;
• spremnik od aluminija ili nehrđajućeg čelika dovoljnog kapaciteta - spremnik, bojler i sl.
• relej (prikladan je relej automobila);
• voltmetar;
• hardver (vijci, matice, itd.);
• žica 4 mm u presjeku i 2,5 mm;
• par stezaljki za pričvršćivanje na stup generatora.

Alati

Za izradu vjetrenjače vlastitim rukama potrebno vam je:

• bugarski;
• rezači žice;
• građevinska olovka za označavanje ili marker;
• škare za metal;
• svrdla;
• rulet;
• odvijači;
• viljuškasti ključevi.

Gdje početi?

Kako su rekli, vjetrenjaču s vlastitim rukama počinjete izrađivati ​​traženjem velikog kapaciteta. To će činiti osnovu.

Oznake se na njega nanose pomoću markera, tj. podijeliti na 4 jednaka dijela. U nastavku će biti objašnjeno kako napraviti rezove brusilicom. Prilikom njihovog izvođenja metal se ne može potpuno rezati.

Ne možete koristiti brusilicu za rad s obojenim limom ili pocinčanim čelikom, koji se jako zagrijavaju. Režu se metalnim škarama, imajući na umu da oštrice nisu potpuno izrezane.

Paralelno s proizvodnjom lopatica, obnavlja se remenica generatora. U njemu i dnu originalne posude potrebno je izbušiti rupe u koje će se umetnuti vijci.

To čine što je moguće pažljivije kako bi održali simetriju. Ovo je neophodno kako ne bi došlo do neravnoteže tijekom rada.

Zatim savijamo svaku oštricu jednu po jednu. Ali to radimo uzimajući u obzir smjer u kojem će se generator okretati. Češće se poklapa s pomicanjem kazaljke na satu. Kut savijanja određuje brzinu i područje utjecaja protoka zraka.

Žlica s gotovim propelerom pričvršćena je na remenicu, a generator je ugrađen na jarbol pomoću stezaljki. Na kraju, žice su spojene kako bi stvorile krug.

Za spajanje baterije odaberite žicu promjera 4 mm². 1 metar će biti dovoljan. Isti će biti potreban za spajanje pretvarača.

Za spajanje opterećenja dovoljan je manji presjek - 2,5 mm. Ako ste sve učinili dosljedno i točno, vjetrenjača vlastitim rukama će dobro raditi i ne bi trebalo biti problema.

Ako ste, na primjer, koristili bateriju od 75 ampera i pretvarač od 1000 vata, vjetrenjača "uradi sam" dovoljna je da sigurnosni alarm, CCTV kamere i ulična rasvjeta rade istovremeno.

Prednosti i nedostatci

Prednosti:

• učinkovitost modela;
• održivost. Ako element ne uspije, jednostavno se zamijeni novim;
• nedostatak zahtjeva za radne uvjete;
• pouzdanost;
• bešumnost.

Mane:

• ne visoke performanse;
• jaka ovisnost o vjetru (propeler može jednostavno odletjeti).

Neodimijski magneti za vjetroturbine

U Rusiji su postali poznati ne tako davno, tako da su nedavno napravljene i vjetrenjače koje koriste njih. Tržište je postupno zasićeno hype proizvodom, tako da su sada ovi magneti dostupni obrtnicima.

Izrada vjetrenjače

Ovaj dizajn je složeniji od prethodno opisanog. Njegova os rotacije je horizontalna.

Prije nego što počnete sastavljati vjetrenjaču vlastitim rukama, preporučljivo je kupiti glavčinu (jednu iz automobila) i kočione diskove.

Čvorište će služiti kao baza. Budući da je već korišten, vrijedi ga podmazati tako da ga prethodno rastavite i obratite posebnu pozornost na ležajeve. Na njima ne bi trebalo biti naslaga ili hrđe. Generator mora biti obojan. Ovo ne smijemo zaboraviti.

Kako će se magneti pričvrstiti?

Oni zahtijevaju pravilnu raspodjelu i pouzdano pričvršćivanje. Često se lijepe na diskove rotora. Za rad je potrebno dvadesetak magneta 25x8 mm.

Važno: Možete promijeniti ovu količinu, sjećajući se glavne stvari da se broj magneta podudara s polovima u jednofaznom generatoru i odgovara 2/3 ili 4/3 u trofaznom.

Stupovi se moraju izmjenjivati. Radi praktičnosti, izrađuje se predložak ili se na disk primjenjuju oznake sektora. Bolje je, kao što je praksa pokazala, koristiti ih u okruglom obliku nego u pravokutnom, budući da je u potonjem magnetsko polje prisutno duž cijele duljine, dok je u prvom samo u središtu.

Određivanje polova

Kako ne biste zbunili polove, potrebno ih je točno odrediti. U tu svrhu, magneti se približavaju jedan drugome. U slučaju privlačnosti stavite "+", odbijanja - "-".

Postavljeni su tako da se polovi izmjenjuju.

Za pouzdanost strukture ljepilo mora biti visoke kvalitete. Magnete dosta dobro drži epoksidna smola kojom je prekriven cijeli disk. Uzgaja se prema uputama.

Ne smije istjecati s diska. Kako biste spriječili otjecanje smole, napravite privremene rubove od plastelina po obodu ili omotajte disk trakom.

Usporedba jednofaznih i trofaznih uređaja

Prednost treba dati trofaznom statoru, jer vibrira manje od jednofaznog. Vibracije su uzrokovane razlikama u amplitudi struje, što je uzrokovano nedosljednim izlazom.

Ispitivanja su pokazala da je to 50% više za trofazni model. Još jedna važna prednost 3-faznog napajanja je visoka zvučna udobnost tijekom rada pod opterećenjem. Drugim riječima, ne zuji. Osim toga, odsutnost vibracija pozitivno utječe na vijek trajanja.

Namatanje koluta

Odabirom ne baš brze opcije, punjenje baterije od 12 V počinje pri 100-150 o / min. Broj zavoja za to trebao bi odgovarati 1000-1200. Dijeleći zavoje na sve zavojnice, dobivamo njihov broj za jedan.

Snaga vjetrenjače će se dodati brojem polova. U tom slučaju će se povećati frekvencija strujnih oscilacija.

Ako se za zavoje koristi žica velikog presjeka, otpor se smanjuje, a struja raste.

Možete olakšati postupak ručnog namotavanja ako koristite poseban stroj.

Na karakteristike vjetrogeneratora koje ste sami sastavili utječu debljina magneta na disku i njihov broj.

Zavojnice su u pravilu izrađene u okruglom obliku, ali laganim rastezanjem moći ćete izravnati zavoje. Kad završite, zavojnice bi trebale biti jednake ili malo veće od magneta. Debljina statora također bi trebala biti u korelaciji s magnetima.

Ako je potonji veći zbog više zavoja, prostor između diskova se povećava i magnetski tok se smanjuje.

Ali veći otpor zavojnica dovest će do smanjenja struje. Šperploča je prikladna za oblik statora. Kako bi se povećala čvrstoća proizvoda, stakloplastika se postavlja na vrh zavojnica (na dnu kalupa). Prije nanošenja epoksidne smole, kalup se tretira vazelinom ili voskom ili se koristi traka.

Zavojnice su čvrsto pričvršćene jedna na drugu. Izvedeno je 6 krajeva faza, za čije spajanje koriste zvijezda ili trokut.

Generator se ispituje okretanjem rukom. Za napon od 40 V struja doseže 10 A.

Skupština

Duljina jarbola je odabrana od 6 do 12 metara, baza je betonirana. Sam generator vjetra, sastavljen vlastitim rukama, montiran je na vrhu. Kako bi se osigurala mogućnost dolaska do njega ako su potrebni popravci, potrebno je osigurati uređaj koji će omogućiti podizanje ili spuštanje cijevi.

Osigurat ću ovo ručno vitlo. Od PVC cijevi promjera 160 mm moguće je izraditi propeler dužine 2 metra sa 6 lopatica.

Obrazac se odabire eksperimentalno. Ali takav propeler mora biti zaštićen od jakih vjetrova, čemu služi sklopivi rep.

Poanta

Svaki od razmatranih modela učinkovit je na svoj način. A primljene informacije pokazuju da je sasvim moguće napraviti vjetrenjaču vlastitim rukama.

Video: Vertikalni generator vjetra 4kw

Vjetrogenerator (vjetrenjača) je uređaj koji pretvara kinetičku energiju vjetra u mehaničku energiju, a zatim je pretvara u električnu energiju. Proizvodnja vjetrogeneratora u Rusiji posljednjih je godina značajno porasla zajedno s interesom potrošača. Danas tržište nudi uvezene i ruske vjetrogeneratore kapaciteta od 0,1 do 70 kW. Vjetrogeneratore za svoj dom možete kupiti od dolje navedenih tvrtki, čiji su proizvodi najpopularniji među potrošačima:

• Vetro Svet LLC (St. Petersburg), snaga vjetroturbine 0,25–1,5 kW;
• SKB Iskra LLC (Moskva), snaga 0,5 kW;
• LLC "GRC-Vertical" (regija Chelyabinsk, Miass), snaga 1,5–30 kW;
• Sapsan-Energia LLC (Moskovska regija), snaga 0,5–5 kW;
• CJSC "Wind Energy Company" (St. Petersburg), snage 5 i 30 kW;
• LMV "Energija vjetra" (Khabarovsk), snage 0,1–10 kW.

Postoje domaći i industrijski generatori vjetra:

• Vjetrogeneratori za kućanstvo su vjetroturbine male snage, dovoljne za opskrbu energijom privatne kuće. Za njihov rad potrebna je konstantna brzina vjetra od 4 m/s, a noviji razvoj opreme omogućuje proizvodnju električne energije pri slabom vjetru.
• Industrijski vjetrogeneratori imaju snagu od nekoliko mW. Takve instalacije rade na krajnjem sjeveru u područjima sa stalnim jakim vjetrovima.

Potrebni uvjeti za rad helikopterskog generatora:

1. prosječna godišnja brzina vjetra najmanje 4 m/s;
2. slobodan prostor za ugradnju vjetroturbine (po mogućnosti na brdu);
3. nema potrebe formalno koordinirati instalaciju s lokalnom upravom - samo je trebate obavijestiti;
4. pristanak susjeda na instalaciju - buka koju stvara vjetrenjača može izazvati nezadovoljstvo među ljudima koji žive u blizini;
5. Uz samu instalaciju trebat će vam puno dodatne opreme: baterije, instalacija inventara, sustav upravljanja, jarbol.

Koliko košta vjetrogenerator?

Cijene vjetrogeneratora ruske proizvodnje niže su od njemačkih, danskih ili indijskih. Najjeftinije su kineske vjetrenjače, iako je njihova kvaliteta znatno niža. Najviše jednostavni vjetrogeneratori za privatne kuće koštaju i do 500 dolara. Mogu se koristiti za lokalnu proizvodnju električne energije, ali neće moći riješiti problem potpune opskrbe kuće energijom. Snažniji vjetrogeneratori od 3 kW za potpunu opskrbu doma električnom energijom koštat će više.

Približna cijena kompleta generatora vjetra za kuću:

• za malu privatnu (ladanjsku) kuću, snaga 3 kW/72V, ekv. 1700-1800 dolara;
• za opskrbu vikendice električnom energijom, snaga 5 kW/120V, ekv. 4000 dolara;
• za opskrbu električnom energijom više kuća ili gospodarstva, snaga 10 kW/240V, ekvivalent. 8500 dolara.

Vjetrogeneratori s vertikalnom osi rotacije proizvedeni u Rusiji posebno su traženi. Među prednostima ove opreme:

1. niske potrebne brzine vjetra za kretanje rotora;
2. neovisnost o smjeru vjetra;
3. niska zvučna pozadina, bez vibracija;
4. dizajn siguran za ptice;
5. nije potrebno prisilno pokretanje;
6. radi u svim vremenskim uvjetima, s bilo kojom snagom vjetra.

Cijene vjetrogeneratora za kućnu upotrebu su poprilične, ali cijena električne energije stalno raste, a vjetrogeneratori se brzo isplate. Od nedostataka ističemo veliku potrošnju materijala, nizak koeficijent pretvorbe energije vjetra u električnu energiju te velike dimenzije instalacija velike snage.

Kako napraviti generator vjetra vlastitim rukama

Kupnja tvorničkog generatora vjetra nije uvijek Najbolja odluka. Glavna prepreka je visoka cijena industrijskih vjetroturbina. Takva se oprema ne može ugraditi u svako područje - instalacija jarbola zahtijeva posebna dozvola, a opasno je ostavljati opremu na nenaseljenom mjestu. Alternativna opcija je napraviti vjetrogenerator za privatnu kuću vlastitim rukama. U mnogim je slučajevima to prihvatljivo s obzirom na minimalne troškove i priliku da se kreativno izrazite.

Rotacijski vjetrogenerator je relativno jednostavan uređaj za pretvaranje. Neće biti dovoljno za potpuno opskrbu vile električnom energijom, već za malu seoska kuća Domaća vjetrenjača bit će dovoljna. Moći će osvijetliti kuću, gospodarske zgrade, staze na gradilištu itd.

Najjednostavnija opcija je korištenje generatora automobila kao generatora vjetrenjača. Generatori su jeftini, lako se popravljaju, a na tržištu postoji veliki izbor. Cijena je otprilike 20 USD po 1 kW. Oni proizvode stabilan napon od određene brzine i spojeni su na baterije od 12 volti.

Mane:

• zahtijevaju velike brzine - od 1,5-2,0 tisuća i više u minuti;
• inferiorni u pouzdanosti od tvorničkih generatora za vjetroturbine;
• Imaju relativno kratak vijek trajanja (do 4000 sati rada), što je kompenzirano njihovom niskom cijenom.

Za sastavljanje vjetrogeneratora vlastitim rukama automobilski generator sa snagom od 1,5 kW trebat će vam:

1. 12 V automobilski generator;
2. baterija koja odgovara naponu;
3. pretvarač od 12 do 220V, snaga 1,3 kW;
4. mala bačva (kanta) od aluminija ili čelika;
5. relej za punjenje i lampica upozorenja automobila;
6. prekidač zaštićen od vlage, 12V;
7. uređaj za praćenje napona (stari voltmetar);
8. bakrena žica s presjekom od 2 mm;
9. pričvrsni elementi (vijci, podloške, matice, stezaljke).

Ručni alat koji će vam trebati: škare za metal, brusilica, metar, olovka, odvijači, ključevi u setu, kliješta, električna bušilica sa svrdlima.

Nekoliko temeljnih točaka u proizvodnji vjetrogeneratora:

1. Maksimalna učinkovitost može se postići pretvaranjem generatora automobila za korištenje trajnih magneta. Da biste to učinili, namot polja mora se zamijeniti s nekoliko feritnih magneta.
2. Glodanjem nemagnetskog rotora od titana ili drugog nemagnetskog materijala može se izbjeći magnetiziranje rotora.
3. Da biste povećali proizvodnju struje pri malim brzinama, morate premotati stator, povećavajući broj zavoja za 5 puta i smanjujući promjer žice.
4. Ugradnja neodimijskih magneta na rotor će povećati snagu generatora pri malim brzinama. Parni broj magneta pričvršćen je na čeličnu traku, koja mora biti pričvršćena na podnožje unutarnje strane generatora. Prilikom postavljanja magneta morate mijenjati polaritet kako biste povećali snagu.
5. Za izradu lopatica prikladna je duraluminijska cijev, pričvršćivači su izrađeni od čelika. Noževi moraju biti uravnoteženi, a konstrukcija se mora što više olakšati uklanjanjem viška brusilicom i brusnim papirom.

Na internetu ima dovoljno materijala sa Detaljan opis radi, pa nema potrebe ponavljati

Najviše jednostavan model tvornički generator vjetra za osvjetljavanje dače koštat će najmanje 60-70 tisuća rubalja. Alternativna vjetrenjača može se napraviti koristeći motor stare kao glavni element dizajna. perilica za rublje. I u ovom slučaju ne možete bez troškova, ali možete to riješiti u samo nekoliko tisuća rubalja.

Za generator vjetra iz perilice morat ćete kupiti rotor vlastitim rukama. Možete ga napraviti sami ako kupite neodimijske magnete, ali njihova je cijena otprilike ista kao i gotovih kineskih rotora od 2,5 kW. Osim toga, proizvodnja rotora je tehnički teška. Osim rotora, trebat će vam:

1. osovina je duga;
2. mjenjač;
3. zupčanici;
4. impeler;
5. jarbol duljine 10-12 metara (može se izraditi od cijevi od 32 mm).

Za kućište prijenosnika prikladan je električni motor industrijske pumpe. Rotor je postavljen u vodoravnoj ravnini.

Bolje je napraviti impeler s duljinom oštrice od 1,5 m od izdržljivog duraluminijskog kuta ili stakloplastike. Često se predlaže izrada lopatica od šperploče, ali iz iskustva, s vjetrom od 10-15 m/s na visini, lopatice šperploče se lome. Osovina mora biti čvrsto pričvršćena i dalje se slobodno okretati. Rotirajuća osovina spojena je na generator prirubnicom.

Za više informacija o tome kako napraviti generator vjetra iz perilice rublja pogledajte video u nastavku.

Kako instalirati generator vjetra

1. Instalirajte generator vjetra na otvorenom prostoru, po mogućnosti na brdu. Visina potpore je najmanje 10 m;
2. pričvrstite jarbol na nosač (post);
3. montirati mjenjač s impelerom na jarbol;
4. spojite osovinu na zupčanik na dnu mjenjača;
5. spojite osovinu na generator kroz prirubnicu;
6. Na vrh vjetrenjače možete postaviti mali pokrivač za kišu - to će produžiti radni vijek vjetrogeneratora.