vjetroturbina iz. Kako sami napraviti generator vjetra

Rusija ima dvostruku poziciju u pogledu izvora energije vjetra. S jedne strane, zbog velike ukupne površine i obilja ravnih površina, vjetar je općenito obilan i uglavnom ravnomjeran. S druge strane, naši vjetrovi su pretežno niskog potencijala, spori, vidi sl. Na trećem, u rijetko naseljenim područjima, vjetrovi su siloviti. Na temelju toga, zadatak pokretanja generatora vjetra na farmi vrlo je relevantan. Ali odlučiti hoćete li kupiti dovoljno skupi uređaj, ili izradite sami, potrebno je dobro razmisliti koju vrstu (a ima ih jako puno) za koju namjenu odabrati.

Osnovni koncepti

KIJEV - faktor iskorištenja energije vjetra. Ako se za izračun koristi mehanički ravni model vjetra (vidi dolje), on je jednak učinkovitosti rotora vjetroelektrane (APU).
Učinkovitost - end-to-end učinkovitost APU-a, od nadolazećeg vjetra do priključaka električnog generatora ili do količine vode upumpane u spremnik.
Minimalna radna brzina vjetra (MPS) je brzina pri kojoj vjetrenjača počinje davati struju opterećenju.
Najveća dopuštena brzina vjetra (MPS) je njegova brzina pri kojoj prestaje proizvodnja energije: automatizacija ili isključuje generator, ili stavlja rotor u vjetrokaz, ili ga savija i skriva, ili se rotor sam zaustavlja, ili APU jednostavno propadne.
Polazna brzina vjetra (CWS) - pri ovoj brzini rotor se može okretati bez opterećenja, zavrtjeti i ući u način rada, nakon čega se generator može uključiti.
Negativna startna brzina (OSS) - to znači da APU (ili vjetroturbina - vjetroelektrana, ili WEA, vjetroelektrana) zahtijeva obavezno spin-up iz vanjskog izvora energije za pokretanje pri bilo kojoj brzini vjetra.
Početni (početni) moment - sposobnost rotora, prisilno usporenog u struji zraka, da stvori okretni moment na osovini.
Vjetroturbina (VD) - dio APU od rotora do osovine generatora ili pumpe, ili drugog potrošača energije.
Rotacijski generator vjetra - APU, u kojem se energija vjetra pretvara u okretni moment na vratilu za odvod snage rotiranjem rotora u struji zraka.
Raspon radnih brzina rotora je razlika između MDS i MRS pri radu pri nazivnom opterećenju.
Sporohodna vjetrenjača - kod nje linearna brzina dijelova rotora u toku ne prelazi značajno brzinu vjetra niti je ispod nje. dinamička glava Protok se izravno pretvara u potisak lopatice.
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:

Niskobrzinski APU-ovi, u pravilu, imaju niži CIEV od brzih, ali imaju početni moment dovoljan da zavrte generator bez odvajanja opterećenja i nulti TCO, tj. apsolutno samopokretanje i primjenjivo i pri najslabijem vjetru.
Sporost i brzina su relativni pojmovi. Vjetrenjača za kućanstvo pri 300 okretaja u minuti može biti spora i moćna pomoćna jedinica tipa EuroWind, iz koje se dobivaju polja vjetroelektrana, vjetroelektrana (vidi sl.) i čiji rotori čine oko 10 okretaja u minuti - visoko- brzina, jer. s takvim promjerom, linearna brzina lopatica i njihova aerodinamika u većem dijelu raspona prilično su "zrakoplovne", vidi dolje.

Koji generator je potreban?

Električni generator za kućnu vjetrenjaču mora proizvoditi električnu energiju u širokom rasponu brzina vrtnje i imati mogućnost samopokretanja bez automatizacije i vanjskih izvora energije. U slučaju korištenja APU-a s OSS-om (vjetrenjače sa spin-upom), koji u pravilu imaju visoku KIEV i učinkovitost, on 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 alternatori ili kolektorski alternatori s nemagnetiziranim statorom uopće nisu prikladni. Sa smanjenjem snage vjetra, oni će se "ugasiti" mnogo prije nego što njegova brzina padne na MRS, a tada se neće sami pokrenuti.

Izvrsno "srce" APU-a snage od 0,3 do 1-2 kW dobiva se iz alternatora s ugrađenim ispravljačem; većina ih je sada. Prvo, održavaju izlazni napon od 11,6-14,7 V u prilično širokom rasponu brzina bez vanjskih elektroničkih stabilizatora. Drugo, silikonska vrata se otvaraju kada napon na namotu dosegne oko 1,4 V, a prije toga generator "ne vidi" opterećenje. Da biste to učinili, generator mora biti već prilično dobro odvrnut.

U većini slučajeva, oscilator se može spojiti izravno, bez zupčanika ili remenskog pogona, na visokobrzinsko HP vratilo odabirom brzine odabirom broja lopatica, vidi dolje. "Brzohodači" imaju mali ili nulti početni moment, ali će rotor, čak i bez odvajanja opterećenja, imati dovoljno vremena da se okrene prije nego što se otvore ventili i generator pusti struju.

Izbor u vjetar

Prije nego što odlučimo koji vjetrogenerator napraviti, odlučimo se o lokalnoj aerologiji. u sivozelenkastim(bez vjetra) područja karte vjetra, barem će neki smisao imati samo vjetroturbina za jedrenje(o njima ćemo kasnije). Ako trebate stalno napajanje, morat ćete dodati booster (ispravljač sa stabilizatorom napona), Punjač, moćan baterija, pretvarač 12/24/36/48V DC na 220/380V 50Hz AC. Takvo gospodarstvo 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, s neumoljivom željom za alternativnom energijom, bolje je potražiti drugi izvor.

Na žuto-zelenim, blago vjetrovitim mjestima, ako vam je potrebna električna energija do 2-3 kW, možete sami preuzeti vertikalni generator vjetra niske brzine. Razvijeni su bezbrojni, a postoje dizajni koji, u smislu KIJEV i učinkovitosti, gotovo da nisu inferiorni u odnosu na industrijske "oštrice".

Ako ćete kupiti vjetroturbinu za svoj dom, onda je bolje da se usredotočite na vjetrenjaču s jedriličarskim rotorom. Mnogo je sporova, au teoriji još nije sve jasno, ali djeluju. U Ruskoj Federaciji, "jedrilice" se proizvode u Taganrogu s kapacitetom od 1-100 kW.

U crvenim, vjetrovitim regijama, izbor ovisi o potrebnoj snazi. U rasponu od 0,5-1,5 kW, samo-izrađene "vertikale" su opravdane; 1,5-5 kW - kupljene "jedrilice". "Vertikalni" se također može kupiti, ali će koštati više od APU horizontalne sheme. I, na kraju, ako vam je potrebna vjetrenjača snage 5 kW ili više, tada morate birati između horizontalnih kupljenih "oštrica" ili "jedrilica".

Bilješka: mnogi proizvođači, posebno drugi sloj, nude komplete dijelova od kojih možete sami sastaviti vjetrogenerator snage do 10 kW. Takav set će koštati 20-50% jeftinije od gotovog 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 kućnu upotrebu 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” pogodio, na mjestu ubio zdravog čovjeka. Čelična ili tvrda plastična ploča debljine 2 mm, krećući se brzinom od 20 m/s, presijeca ga na pola.

Osim toga, većina vjetrenjača preko 100 vata je prilično bučna. Mnogi stvaraju fluktuacije tlaka zraka ultra niske (manje od 16 Hz) frekvencije - infrazvuk. Infrazvuci su nečujni, ali su štetni za zdravlje i šire se jako daleko.

Bilješka: kasnih 80-ih došlo je do skandala u Sjedinjenim Državama - najveća vjetroelektrana u zemlji u to vrijeme morala je biti zatvorena. Indijci iz rezervata, 200 km od polja njezine APU, dokazali su na sudu da su zdravstveni poremećaji koji su kod njih naglo porasli nakon puštanja u rad vjetroelektrane uzrokovani njezinim infrazvukom.

Iz 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 vjetrenjače industrijske proizvodnje, odgovarajuće certificirane. Općenito je nemoguće instalirati APU na krovove - tijekom njihovog rada, čak i za one male snage, postoje izmjenična mehanička opterećenja koja mogu izazvati rezonanciju građevna struktura i njegovo uništenje.

Bilješka: visina APU-a je najviša točka pometenog diska (za lopatične rotore) ili geometrijski lik (za okomite APU-e s rotorom na polu). Ako APU jarbol ili os rotora strše još više, visina se računa prema njihovom vrhu - vrhu.

Vjetar, aerodinamika, KIJEV

Vjetrogenerator kućne izrade pokorava se istim zakonima prirode kao i tvornički izračunat na računalu. A majstor "uradi sam" mora vrlo dobro razumjeti osnove svog posla - najčešće nema na raspolaganju skupe ultramoderne materijale i tehnološka oprema. 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 jedinice volumena zraka izračunava se prema školskoj formuli, uz pretpostavku da je gustoća zraka u normalnim uvjetima 1,29 kg * cu. m. Pri brzini vjetra od 10 m / s, jedna kocka zraka nosi 65 J, a iz jednog kvadrata efektivne površine rotora moguće je, pri 100% učinkovitosti cijelog APU-a, ukloniti 650 W. Ovo je vrlo jednostavan pristup - svi znaju da vjetar nije savršeno ravnomjeran. 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 načelu je moguća i obrnuta situacija: vjetar teče prema rotoru i tada se površina efektivne površine ispostavlja da je veća od one koja se briše, a KIEV je veći od 1 u odnosu na onaj za ravni vjetar .

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

Drugi je klasik povijesti zrakoplovstva. Na testovima 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 stvar u konusu oklopa radara koji viri iz usisnika zraka. Od nožnog prsta do školjke pojavila se zračna brtva, 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 na ravnim jedrima: vjerovalo se da čestice nadolazećeg toka sav svoj zamah daju prednjem rubu krila. To je omogućilo da se odmah riješimo vektorske veličine - momenta količine gibanja - koja je generirala bijesnu i najčešće neanalitičku matematiku, prijeđemo na mnogo prikladnije skalarne čisto energetske relacije i na kraju dobijemo izračunato polje tlaka na nosivoj ravnini. , više-manje sličan ovom sadašnjem.

Takav mehanički pristup omogućio je stvaranje uređaja koji bi se mogli, 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 nesavršenost izvorne aerodinamičke teorije.

Ideja Žukovskog bila je sljedeća: zrak prolazi različitim putem duž gornje i donje površine krila. Iz uvjeta srednjeg kontinuiteta (vakuumski mjehurići se ne stvaraju u zraku sami) proizlazi da se brzine gornjeg i donjeg toka koji se spuštaju sa stražnjeg ruba moraju razlikovati. Zbog doduše male, ali konačne viskoznosti zraka, tu bi zbog razlike u brzinama trebao nastati vrtlog.

Vrtlog se okreće, a zakon o održanju količine gibanja, nepromjenjiv kao i zakon o održanju energije, vrijedi i za vektorske veličine, tj. mora voditi računa o smjeru kretanja. Stoga bi odmah, na stražnjem bridu, trebao nastati suprotno rotirajući vrtlog s istim momentom. Za što? Zbog energije koju stvara motor.

Za praksu zrakoplovstva to je značilo revoluciju: odabirom odgovarajućeg profila krila, bilo je moguće pokrenuti pričvršćeni vrtlog oko krila u obliku cirkulacije G, povećavajući njegov uzgon. Odnosno, trošenjem dijela, a za velike brzine i opterećenja krila - velikog dijela, 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 zrakoplov mogao je 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. On, naprotiv, mora uzeti energiju iz vjetra i dati je potrošačima. I evo izlazi - izvukao je noge, zapeo mu rep. Puštaju premalo energije vjetra u vlastitu cirkulaciju rotora - ona će biti slaba, potisak lopatica će biti mali, a KIJEV i snaga će biti niski. Puno dajmo za cirkulaciju - rotor će se vrtjeti kao lud u leru po laganom vjetru, ali potrošači opet dobivaju malo: malo su opteretili, rotor usporio, vjetar je raspuhao cirkulaciju, pa je rotor stao.

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

Modernost

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

Poznati alternativni avijatičar Paul McCready napravio je avion još 80-ih, s dva motora od motorne pile od 16 KS. pokazuje 360 km/h. Štoviše, njegova je šasija bila tricikla koja se nije mogla uvlačiti, a kotači su bili bez obloga. Nijedan od McCreadyjevih strojeva nije se uključio niti je bio na borbenom dežurstvu, ali su dva - jedan s klipnim motorima i propelerima, a drugi mlazni - prvi put u povijesti obišla zemaljsku kuglu bez slijetanja na jednu benzinsku crpku.

Razvoj teorije značajno je utjecao i na jedra koja su dovela do izvornog krila. "Živa" aerodinamika omogućila je jahtama s vjetrom od 8 čvorova. stajati na hidrogliserima (vidi sl.); rastjerati takav hulk na željenu brzinu propeler, potreban je motor od najmanje 100 KS. Regatni katamarani uz isti vjetar idu brzinom od oko 30 čvorova. (55 km/h).

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

Također su riješene mnoge misterije prirode; posebice let kornjaša. Prema klasičnoj aerodinamici, nije sposoban letjeti. Baš kao i predak "stealth" F-117 s krilom u obliku dijamanta, također nije u stanju poletjeti u zrak. A MIG-29 i Su-27, koji već neko vrijeme mogu letjeti repom naprijed, nikako se ne uklapaju ni u kakve ideje.

I zašto je onda, kad se radi o vjetroturbinama, ne zabavi i ne oruđu za uništavanje vlastite vrste, već izvoru vitalnog resursa, imperativ plesati od teorije slabih protoka s njezinim modelom ravni vjetar? Zar stvarno nema načina da se ide dalje?

Što očekivati od klasika?

Međutim, klasika se ni u kojem slučaju ne smije napustiti. Pruža temelj bez oslanjanja na koji se ne može uzdići više. Kao što teorija skupova ne poništava tablicu množenja, tako ni kvantna kromodinamika ne tjera jabuke da lete s drveća.

Dakle, što možete očekivati od klasičnog pristupa? Pogledajmo sliku. Lijevo - vrste rotora; prikazani su uvjetno. 1 - okomiti vrtuljak, 2 - okomiti ortogonalni (vjetroturbina); 2-5 - lopatični rotori s različitim brojem lopatica s optimiziranim profilima.

Desno od horizontalne osi je relativna brzina rotora, tj. omjer linearne brzine lopatice i brzine vjetra. Okomito gore - KIJEV. I dolje - opet relativni moment. Jedan (100%) zakretni moment smatra se onim koji stvara rotor prisilno usporen u toku sa 100% KIEV, tj. kada se sva energija strujanja pretvori u rotacijsku silu.

Ovaj pristup nam omogućuje izvlačenje dalekosežnih zaključaka. Na primjer, broj lopatica mora biti odabran 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. I izvana slični karusel i ortogonalni imaju bitno različita svojstva.

Općenito, prednost treba dati rotorima s lopaticama, osim u slučajevima kada je potrebna ekstremna jeftinost, jednostavnost, samopokretanje bez održavanja bez automatizacije i nemoguće je popeti se na jarbol.

Bilješka: posebno ćemo govoriti o rotorima jedara - čini se da se ne uklapaju u klasiku.

Okomite linije

APU s okomitom osi rotacije imaju neospornu prednost za svakodnevni život: njihove komponente koje zahtijevaju održavanje koncentrirane su na dnu i nema potrebe za njihovim podizanjem. Ostaje, čak i tada ne uvijek, samoporavnavajući potisni ležaj, ali on je jak i izdržljiv. Stoga, pri projektiranju jednostavnog generatora vjetra, odabir opcija mora započeti s vertikalama. Njihove glavne vrste prikazane su na sl.

Sunce

U prvom položaju - najjednostavniji, najčešće se naziva Savoniusov rotor. Zapravo, izumili su ga 1924. u SSSR-u Ya. A. i A. A. Voronin, a finski industrijalac Sigurd Savonius besramno je prisvojio izum, ignorirajući sovjetsku potvrdu o autorskim pravima, i započeo masovnu proizvodnju. Ali uvođenje izuma u sudbinu znači mnogo, pa ćemo mi, da ne bismo komešali prošlost i ne uznemirivali pepeo mrtvih, ovu vjetrenjaču nazvati Voronin-Savoniusov rotor, ili kraće, Sunce.

VS za majstora "uradi sam" je dobar za sve, osim za "lokomotivu" KIJEV u 10-18%. Međutim, u SSSR-u se puno radilo na tome i ima pomaka. U nastavku ćemo razmotriti poboljšani dizajn, koji nije mnogo kompliciraniji, ali prema KIJEVU daje prednost oštricama.

Napomena: BC s dvije oštrice se ne okreće, već trza; 4-blade je samo malo glatkiji, ali puno gubi u KIJEVU. Za poboljšanje 4-"korita" najčešće se prostiru na dva kata - par lopatica ispod, a drugi par, zakrenut za 90 stupnjeva vodoravno, iznad njih. KIJEV je sačuvan, a bočna opterećenja na mehanici slabe, ali se nešto povećavaju savijanje, a s vjetrom većim od 25 m / s, takav APU ima osovinu, tj. bez ležaja razvučen od strane momaka iznad rotora, "lomi 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 dobro razvijena. Jasno je samo da se počinje odmotavati zbog razlike u aerodinamičkom otporu grbe i džepa pojasa, a zatim postaje poput brze, stvarajući vlastitu cirkulaciju.

Okretni moment je mali, a u početnim položajima rotora paralelno i okomito na vjetar toga uopće nema, pa je samopromicanje moguće samo s neparnim brojem lopatica (krila?).

Darrieusov rotor ima još dvije loše osobine. Prvo, tijekom rotacije, vektor potiska lopatice opisuje potpunu revoluciju u odnosu na svoj aerodinamički fokus, i to ne glatko, već trzajno. Stoga Darrieusov rotor brzo pokvari svoju mehaniku čak i pri ravnom vjetru.

Drugo, Daria ne samo da galami, nego viče i cvili, do te mjere da se traka pokida. To je zbog njegove vibracije. I što je više oštrica, to je rika jača. Dakle, ako je napravljena Darya, onda je dvokraka, izrađena od skupih materijala visoke čvrstoće koji apsorbiraju zvuk (ugljik, milar), a za vrtenje u sredini stupa jarbola koristi se mala letjelica.

ortogonalni

Na poz. 3 - ortogonalno vertikalni rotor s profiliranim sječivima. Ortogonalno jer krila strše okomito. Prijelaz iz BC u ortogonal ilustriran je na sl. lijevo.

Kut postavljanja lopatica u odnosu na tangentu na krug, dodirujući aerodinamička žarišta krila, može biti pozitivan (na slici) ili negativan, ovisno o snazi vjetra. Ponekad se lopatice naprave zakretnim i na njih se postave vjetrobrani koji automatski drže alfu, ali takve strukture često se slome.

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

Ortogonalno se odnosi na brze vjetrenjače 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 (poz. 4) - vrsta ortogonala koji osigurava ravnomjernu rotaciju; ortogonal s ravnim krilima "kida" tek nešto slabije od dvokrake letjelice. Savijanje lopatica duž helikoida izbjegava gubitak KIJEVA zbog njihove zakrivljenosti. Iako zakrivljena lopatica odbija dio protoka bez da ga koristi, ona također grabi dio u zonu najveće linearne brzine, kompenzirajući gubitke. Helikoidi se koriste rjeđe od ostalih vjetrenjača, jer. zbog složenosti proizvodnje, ispadaju skuplji od kolega iste kvalitete.

Bačva-bačva

Za 5 poz. – rotor tipa BC okružen lopaticom za navođenje; njegova je shema prikazana na sl. desno. Rijetko se nalazi u industrijskom dizajnu, tk. 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 nije potrebno više od 0,5-1,5 kW, onda je za njega "bačva-bačva" sitnica:

Ovaj tip rotora je apsolutno siguran, tih, ne stvara vibracije i može se postaviti bilo gdje, čak i na igralištu.
Savijte "korito" od pocinčanog i zavarite okvir cijevi - posao je besmislica.
Rotacija je apsolutno ujednačena, mehanički dijelovi se mogu uzeti iz najjeftinijeg ili iz smeća.
Ne boji se ni uragana jak vjetar ne može gurnuti u "bačvu"; oko njega se pojavljuje aerodinamična vrtložna čahura (s tim efektom ćemo se još susresti).
I što je najvažnije, budući da je površina "grabilice" nekoliko puta veća od površine rotora iznutra, KIJEV može biti super-jedinica, a okretni moment pri 3 m / s na "bačvi" promjera tri metra je takav da je generator od 1 kW s maksimalnim opterećenjem, kao što je rečeno da je bolje ne trzati.

Video: Lenz generator vjetra

U 60-ima u SSSR-u E. S. Biryukov patentirao je karusel APU s KIJEV 46%. Nešto kasnije, V. Blinov je postigao 58% od dizajna na istom principu KIJEVA, ali nema podataka o njegovim testovima. A sveobuhvatne testove Biryukovljevih oružanih snaga provelo je osoblje časopisa Inventor and Rationalizer. Dvokatni rotor promjera 0,75 m i visine 2 m sa svježim vjetrom vrtio se punom snagom asinkroni generator 1,2 kW i izdržao je 30 m / s bez loma. Crteži APU Biryukov prikazani su na sl.

krovni pocinčani rotor;
samoporavnavajući dvoredni kuglični ležaj;
pokrovi - čelični kabel od 5 mm;
osovinsko vratilo - čelična cijev s debljinom stijenke od 1,5-2,5 mm;
aerodinamičke poluge za kontrolu brzine;
oštrice za kontrolu brzine - 3-4 mm šperploča ili plastična ploča;
šipke za kontrolu brzine;
opterećenje regulatora brzine, njegova težina određuje brzinu;
pogonska remenica - kotač bicikla bez gume sa zračnicom;
thrust bearing – potisni ležaj;
gonjena remenica - obična remenica generatora;
generator.

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

Drugo, profilirani kanal između lopatica u rasponu radnih brzina djeluje kao središnje tijelo. Ako se vjetar pojača, tada se u njemu stvara i vrtložni jastuk koji ide izvan rotora. Postoji 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 prvenstveno je dizajniran za turbinu. On održava njezinu brzinu optimalnom s gledišta KIJEVA. A optimalna frekvencija rotacije generatora osigurava se izborom prijenosnog omjera mehanike.

Napomena: nakon objavljivanja u IR-u za 1965., Biryukovljeve oružane snage nestale su u zaborav. Autor nije čekao odgovor nadležnih. Sudbina mnogih sovjetskih izuma. Kažu da je neki Japanac postao milijarder redovito čitajući sovjetske popularne tehničke časopise i patentirajući sve što je vrijedno pažnje.

Lopatniki

Kao što ste rekli, prema klasici, horizontalna vjetroturbina s rotorom s lopaticama je najbolja. Ali, prije svega, treba mu stabilan, barem srednje jak vjetar. Drugo, dizajn za majstora „uradi sam“ prepun je puno zamki, zbog čega plod dugotrajnog rada u najboljem slučaju osvjetljava WC, hodnik ili trijem ili se čak može samo odmotati. .

Prema dijagramima na Sl. razmotriti detaljnije; pozicije:

sl. A:

lopatice rotora;
generator;
okvir generatora;
zaštitni vjetrokaz (lopata za orkane);
kolektor struje;
šasija;
rotacijski čvor;
radna vremenska lopatica;
jarbol;
stezaljka za pokrove.

sl. B, pogled odozgo:

zaštitni vjetrokaz;
radna vremenska lopatica;
zaštitni regulator napetosti opruge vjetrokaz.

sl. G, kolektor struje:

kolektor s bakrenim kontinuiranim prstenastim gumama;
bakreno-grafitne četke s oprugom.

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

Dakle, gdje čekamo "posrtanje"?

oštrice

Očekujte postizanje snage na osovini generatora od više od 150-200 W na noževima bilo kojeg raspona, izrezanim od debelih stijenki plastična cijev, kako se često savjetuje - nade beznadnog amatera. Oštrica od cijevi (osim ako nije toliko debela da se koristi samo kao slijepa) imat će segmentni profil, tj. njegov vrh ili će obje površine biti lukovi kruga.

Segmentni 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 sliku; raspon - 2 m. Ovo će biti složen i dugotrajan proizvod koji zahtijeva mukotrpne izračune u punoj teoriji, puhanje u cijevi i testove na terenu.

Generator

Kada se rotor montira izravno na njegovu osovinu, standardni ležaj će se ubrzo slomiti - nema jednakog opterećenja svih lopatica u vjetrenjačama. Trebamo međuvratilo s posebnim potpornim ležajem i mehaničkim prijenosom od njega do generatora. Za velike vjetrenjače uzima se samoporavnavajući dvoredni ležaj; V najbolji modeli- troslojni, Sl. D na sl. viši. To omogućuje da se osovina rotora ne samo lagano savija, već se i lagano pomiče 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, pojačavajući se, pritišće lopatu, opruga se rasteže, rotor se iskrivi, brzina mu pada 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 s prokuhanom vodom ili veliki lonac za ručku paralelno s vjetrom. Samo pazite - vrpoljavi komad željeza može pogoditi fizionomiju tako da razbije nos, rasječe usnu, pa čak i izbije oko.

Ravni vjetar pojavljuje se samo u teoretskim proračunima i, s dovoljnom točnošću za praksu, u zračnim tunelima. U stvarnosti, orkanske vjetrenjače s orkanskom lopatom izobličuju više od potpuno bespomoćnih. Ipak, bolje je promijeniti iskrivljene oštrice nego sve raditi iznova. U industrijskim uvjetima, to je druga stvar. Tamo se nagib lopatica, za svaku pojedinačno, nadzire i regulira automatizacija pod kontrolom putnog računala. I napravljeni su od kompozita za teške uvjete rada, a ne od vodovodnih cijevi.

kolektor struje

Ovo je redovito servisiran čvor. Svaki elektroenergetičar zna da kolektor s četkama treba očistiti, podmazati, prilagoditi. A jarbol je iz vodovodne cijevi. Nećete se penjati, jednom u mjesec ili dva morat ćete baciti cijelu vjetrenjaču na zemlju i onda je ponovo podići. Koliko će izdržati od takve "prevencije"?

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

Mini i mikro

Ali kako se veličina oštrice smanjuje, težina se smanjuje s kvadratom promjera kotača. Već je moguće samostalno proizvesti APU s horizontalnim lopaticama za snagu do 100 W. 6-oštrica će biti optimalna. S više lopatica, promjer rotora, dizajniran za istu snagu, bit će manji, ali će ih biti teško čvrsto pričvrstiti na glavčinu. Rotori s manje od 6 lopatica mogu se zanemariti: za 2 lopatice od 100 W potreban je rotor promjera 6,34 m, a za 4 lopatice iste snage - 4,5 m. Za 6 lopatica izražen je odnos snage i promjera kako slijedi:

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 je računati na snagu od 10-20 vata. 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 će "korito" s segmentiranim profilom iz cijevi već raditi sasvim zadovoljavajuće, poz. B na sl. A 10-20 W će dati napajanje tabletu, napuniti pametni telefon ili upaliti žarulju kućne pomoćnice.

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

Faktor 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. Otprilike jednakom brzinom vrti se i kotač bicikla, pa ćemo generatoru koji može dati 100 ukloniti naših 10-20 vata. Rotor možete postaviti izravno na njegovu osovinu.

No, tu se javlja sljedeći problem: potrošivši puno rada i novca, barem za motor, dobili smo ... igračku! Što je 10-20, dobro, 50 vata? A vjetrenjača s lopaticama koja može napajati barem televizor ne može se napraviti kod kuće. Je li moguće kupiti gotov mini-vjetrogenerator i neće koštati manje? Još uvijek moguće, pa čak i jeftinije, pogledajte poz. 4 i 5. Uz to će biti i mobilna. Stavite ga na panj - i koristite ga.

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

Općenito, prema "oštricama", zaključak je nedvosmislen: domaće - radije za slast, ali ne za stvarnu dugoročnu energetsku učinkovitost.

Video: najjednostavniji generator vjetra za rasvjetu dacha

jedrilice

Generator vjetra za jedrenje poznat je već duže vrijeme, ali mekane ploče njegovih lopatica (vidi sliku) počele su se izrađivati s pojavom sintetičkih tkanina i filmova visoke čvrstoće otpornih na habanje. Vjetrenjače s više lopatica s krutim jedrima široko su rasprostranjene diljem svijeta kao pogon za automatske pumpe male snage, ali su njihovi tehnički podaci čak niži od onih kod karusela.

No, meko jedro poput krila vjetrenjače, čini se, nije bilo tako jednostavno. Ne radi se o otporu vjetra (proizvođači ne ograničavaju maksimalnu dopuštenu brzinu vjetra): nautičari-jedriličari već znaju da je gotovo nemoguće da vjetar slomi panel bermudskog jedra. Prije će se isčupati škota, ili će se slomiti jarbol, ili će cijelo plovilo napraviti “pretjerani zaokret”. Riječ je o energiji.

Nažalost, ne mogu se pronaći točni podaci o ispitivanju. Na temelju povratnih informacija korisnika, bilo je moguće sastaviti "sintetičke" ovisnosti za vjetroturbinu VEU-4.380/220.50 proizvedenu u Taganrogu s promjerom kotača vjetra od 5 m, težinom glave vjetra od 160 kg i brzinom vrtnje do 40 1 minuta; prikazani su na sl.

Naravno, ne može biti jamstava za 100% pouzdanost, ali čak i tako je jasno da ovdje nema mirisa ravno-mehanističkog modela. Nikako kotač od 5 metara ne može pri ravnom vjetru od 3 m/s dati oko 1 kW, pri 7 m/s doći do platoa u snazi i onda ga zadržati do jake oluje. Proizvođači, usput, izjavljuju da se nominalnih 4 kW može dobiti pri 3 m / s, ali kada ih instaliraju prema rezultatima lokalnih aeroloških studija.

Kvantitativna teorija također nije pronađena; Objašnjenja programera su nerazumljiva. Međutim, budući da ljudi kupuju vjetroturbine Taganrog, a one rade, ostaje za pretpostaviti da deklarirana stožasta cirkulacija i pogonski učinak nisu fikcija. U svakom slučaju, moguće su.

Tada se ispostavlja da bi PRIJE rotora, prema zakonu očuvanja količine gibanja, također trebao nastati stožasti vrtlog, ali koji se širi i sporo. I takav lijevak će tjerati vjetar na rotor, njegov učinkovita površina ispostavit će se da je više swept, a KIJEV - preko jedinstva.

Terenska mjerenja tlačnog polja ispred rotora, barem kućnim aneroidom, mogla bi rasvijetliti ovo pitanje. Ako se ispostavi da je veći nego sa strane na stranu, onda, doista, APU za jedrenje rade kao buba leti.

Domaći generator

Iz navedenog je jasno da je za majstore „uradi sam“ bolje uzeti ili vertikale ili jedrilice. Ali oba su vrlo spora, a prijenos na generator velike brzine jest dodatni rad, dodatni troškovi i gubici. Je li moguće sami napraviti učinkovit električni generator niske brzine?

Da, možete, na magnetima 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 pažnju na utore za klinove u polovicama rotora. Treba ih rasporediti tako da magneti (lijepe se na magnetski krug epoksidom ili akrilom) nakon montaže konvergiraju sa suprotnim polovima. "Palačinke" (magnetski krugovi) moraju biti izrađene od magnetski mekog feromagneta; normalan konstrukcijski čelik će poslužiti. Debljina "palačinki" je najmanje 6 mm.

Zapravo je bolje kupiti magnete s rupom za osovinu i stegnuti ih vijcima; supermagneti se privlače strašnom snagom. Iz istog razloga, na osovinu između "palačinki" stavlja se cilindrični odstojnik visine 12 mm.

Namoti koji čine dijelove statora povezani su prema shemama također prikazanim na sl. Zalemljeni krajevi ne smiju biti rastegnuti, već trebaju oblikovati petlje, inače epoksid, koji će biti ispunjen statorom, može slomiti žice kada se stvrdne.

Stator je izliven u kalupu debljine 10 mm. Nije potrebno centrirati i balansirati, stator se ne okreće. Razmak između rotora i statora je 1 mm sa svake strane. Stator u kućištu generatora mora biti sigurno fiksiran ne samo od pomaka duž osi, već i od okretanja; snažno magnetsko polje sa strujom u teretu povući će ga za sobom.

Video: generator vjetrenjača "uradi sam".

Zaključak

I što na kraju imamo? Interes za "oštrice" je prije zbog njihove spektakularnosti izgled nego valjano operativne kvalitete domaće i na maloj snazi. Automatski izrađeni APU za vrtuljak osigurat će "standby" napajanje za punjenje automobilske baterije ili napajanje male kuće.

Ali s APU-ovima za jedrenje, majstori s kreativnom venom trebali bi eksperimentirati, posebno u mini verziji, s kotačem promjera 1-2 m. Ako su pretpostavke programera točne, tada će biti moguće ukloniti svih njegovih 200-300 vata pomoću gore opisanog kineskog generatorskog motora.

Andrej je rekao:

Hvala vam na besplatnom savjetovanju ... A cijene "od tvrtki" nisu baš skupe, i mislim da će obrtnici iz zaleđa moći napraviti generatore poput vaših. A Li-Po baterije se mogu naručiti iz Kine, inverteri u Čeljabinsku su vrlo dobri (s glatkim sinusom).A jedra, lopatice ili rotori još su jedan razlog za let misli naših spretnih Rusa.

Ivan je rekao:

pitanje:
Za vjetrenjače s okomitom osi (pozicija 1) i verziju "Lenz" moguće je dodati dodatni detalj - impeler koji je izložen vjetru i pokriva beskorisnu stranu od njega (ide prema vjetru). Odnosno, vjetar neće usporiti oštricu, već ovaj "zaslon". Postavljanje 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 sa stranicama.

Teško je ne primijetiti kako se stabilnost opskrbe električnom energijom prigradskih objekata razlikuje od opskrbe gradskih zgrada i poduzeća električnom energijom. Priznajte da ste kao vlasnik privatne kuće ili vikendice više puta naišli na prekide, neugodnosti i oštećenja opreme povezane s njima.

Navedene negativne situacije, zajedno s posljedicama, više neće komplicirati život ljubiteljima prirodnih prostora. I uz minimalne radne i financijske troškove. Da biste to učinili, samo trebate učiniti generator vjetra električne energije, što detaljno opisujemo u članku.

Detaljno smo opisali mogućnosti za proizvodnju sustava koji je koristan u gospodarstvu, eliminirajući energetsku ovisnost. Prema našem savjetu, neiskusni domaći majstor moći će izgraditi generator vjetra vlastitim rukama. Praktičan uređaj pomoći će značajno smanjiti dnevne troškove.

Alternativni izvori energije san su svakog ljetnog stanovnika ili vlasnika kuće čije se mjesto nalazi daleko od središnjih mreža. Međutim, kada dobijemo račune za struju potrošenu u gradskom stanu i gledajući povećane tarife, shvaćamo da nam vjetrogenerator stvoren za domaće potrebe ne bi naškodio.

Nakon čitanja ovog članka, možda ćete ostvariti svoj san.

Vjetrogenerator je izvrsno rješenje za opskrbu prigradskog objekta električnom energijom. Štoviše, u nekim je slučajevima njegova instalacija jedini mogući izlaz.

Kako ne bismo gubili novac, trud i vrijeme, odlučimo: postoje li vanjske okolnosti koje će nam stvarati prepreke u procesu rada vjetroturbine?

Za opskrbu električnom energijom ljetne kuće ili male vikendice, dovoljno je, čija snaga neće prelaziti 1 kW. Takvi uređaji u Rusiji su izjednačeni kučanski proizvodi. Za njihovu ugradnju nisu potrebni certifikati, dozvole niti bilo kakva dodatna odobrenja.

Često vlasnici privatnih kuća imaju ideju o provedbi rezervni sustavi napajanja. Najjednostavniji i najpovoljniji način je, naravno, ili generator, ali mnogi ljudi okreću oči prema složenijim načinima pretvaranja takozvane slobodne energije (zračenje, energija tekuće vode ili vjetra) u.

Svaka od ovih metoda ima svoje prednosti i nedostatke. Ako je sve jasno s korištenjem protoka vode (mini-hidroelektrana) - to je dostupno samo u neposrednoj blizini prilično brze rijeke, onda sunčeva svjetlost ili vjetar se može koristiti gotovo bilo gdje. Obje ove metode imat će zajednički nedostatak - ako vodena turbina može raditi 24 sata dnevno, solarna baterija ili generator vjetra učinkoviti su samo neko vrijeme, zbog čega je potrebno uključiti baterije u strukturu kućne električne mreže. .

Budući da uvjeti u Rusiji (kratki dnevni sati tijekom većeg dijela godine, česte padaline) čine korištenje solarnih panela neučinkovitim uz njihovu trenutnu cijenu i učinkovitost, najprofitabilniji je dizajn vjetrogeneratora. Razmotrite njegovo načelo rada i moguće mogućnosti dizajna.

Budući da nijedan kućni uređaj nije kao drugi, ovaj članak nije uputa korak po korak, već opis osnovnih principa projektiranja vjetroturbine.

Opći princip rada

Glavno radno tijelo generatora vjetra su lopatice, koje rotiraju vjetar. Ovisno o položaju osi rotacije, vjetroturbine se dijele na horizontalne i vertikalne:

Horizontalne vjetroturbine najrašireniji. Njihove lopatice imaju dizajn sličan propeleru zrakoplova: u prvoj aproksimaciji, to su ploče nagnute u odnosu na ravninu rotacije, koje dio opterećenja od pritiska vjetra pretvaraju u rotaciju. Važna značajka horizontalnog generatora vjetra je potreba da se osigura rotacija sklopa lopatica u skladu sa smjerom vjetra, budući da je maksimalna učinkovitost osigurana kada je smjer vjetra okomit na ravninu rotacije.
oštrice vertikalni generator vjetra imaju konveksno-konkavni oblik. Budući da je strujanje konveksne strane veće od konkavne strane, takav vjetrogenerator se uvijek vrti u istom smjeru bez obzira na smjer vjetra, što ga čini nepotrebnim rotacijski mehanizam za razliku od horizontalnih vjetrenjača. Međutim, zbog činjenice da u bilo koje vrijeme koristan rad izvodi samo dio lopatica, a ostatak se samo suprotstavlja rotaciji, Učinkovitost vertikalne vjetrenjača znatno je manja od horizontalne.: ako za vodoravni generator vjetra s tri lopatice ova brojka doseže 45%, tada za okomiti neće premašiti 25%.

Budući da je prosječna brzina vjetra u Rusiji niska, čak će se i velika vjetrenjača većinu vremena vrtjeti prilično sporo. Kako bi se osigurala dovoljna opskrba električnom energijom, mora biti spojen na generator preko mjenjača, remena ili zupčanika. U vodoravnoj vjetrenjači, sklop lopatica-zupčanik-generator montiran je na zakretnu glavu koja im omogućuje praćenje smjera vjetra. Važno je napomenuti da zakretna glava mora imati graničnik koji je sprječava da napravi puni zaokret, jer će u suprotnom biti prekinuto ožičenje od generatora (opcija s kontaktnim podloškama koje omogućuju slobodno okretanje glave je kompliciranija) . Kako bi se osigurala rotacija, vjetrogenerator je nadopunjen radnom vremenskom lopaticom usmjerenom duž osi rotacije.

Najčešći materijal oštrice je PVC cijev velikog promjera rezana po dužini. Uz rub, na njih su zakovicama pričvršćene metalne ploče, zavarene na glavčinu sklopa lopatica. Crteži ove vrste oštrica najčešće su rasprostranjeni na internetu.

Video govori o generatoru vjetra napravljenom ručno

Proračun vjetrogeneratora s lopaticama

Budući da smo već otkrili da je vodoravni generator vjetra mnogo učinkovitiji, razmotrit ćemo izračun njegovog dizajna.

Energija vjetra može se odrediti formulom
P=0,6*S*V³, gdje je S površina kruga opisana krajevima lopatica propelera (površina brisanja), izražena u kvadratnim metrima, a V je procijenjena brzina vjetra u metrima u sekundi. Također morate uzeti u obzir učinkovitost same vjetrenjače, koja će za horizontalni krug s tri lopatice biti u prosjeku 40%, kao i učinkovitost generatorskog agregata, koja je na vrhuncu karakteristike struje i brzine 80%. za generator s uzbudom iz permanentnih magneta i 60% za generator s uzbudnim namotom. Čak će prosječno 20% snage trošiti pojačani mjenjač (multiplikator). Dakle, konačni izračun polumjera vjetrenjače (to jest, duljine njezine lopatice) za zadanu snagu generatora pri stalni magneti izgleda ovako:
R=√(P/(0,483*V³))

Primjer: Uzmimo potrebnu snagu vjetroelektrane 500 W, a prosječnu brzinu vjetra 2 m/s. Tada ćemo, prema našoj formuli, morati koristiti oštrice duljine najmanje 11 metara. Kao što vidite, čak i tako mala snaga zahtijevat će stvaranje vjetrogeneratora kolosalnih dimenzija. Za više ili manje racionalne konstrukcije s duljinom lopatice ne većom od jednog i pol metra, koje su više ili manje racionalne u uvjetima izrade vlastitim rukama, vjetrogenerator će moći proizvesti samo 80-90 vata snage čak i pri jakom vjetru.

Nema dovoljno snage? Zapravo, sve je nešto drugačije, jer se zapravo opterećenje vjetrogeneratora napaja iz baterija, vjetrenjača ih samo puni koliko može. Dakle, snaga vjetroagregata određuje frekvenciju kojom će moći isporučivati energiju.

Donedavno su se vjetroturbine smatrale rijetkošću, no danas se ovo područje ubrzano razvija, a mnogi su stekli iskustvo u izradi vjetroturbina za proizvodnju električne energije. Takvi se uređaji mogu koristiti u različitim područjima - za vodoopskrbu, elektrifikaciju privatnih kuća, rad poljoprivrednih jedinica (na primjer, drobilice) ili grijanje vode za grijanje kuće.

Industrijski modeli imaju puno prednosti, osim cijene. Stoga ćemo danas saznati kako napraviti generator vjetra vlastitim rukama i koji će materijali / alati biti potrebni za to.

Konstruktivne značajke i mehanika vjetrogeneratora

Princip rada vjetrogeneratora je pretvaranje kinetičke energije u električnu. Uređaj se sastoji od više elemenata sustava od kojih svaki ima svoju funkciju. Pokušajmo to shvatiti.

Bilješka! Vjetrogeneratori mogu biti rotacijski (vertikalni) i klasični (horizontalni). Potonji imaju veću učinkovitost, zbog čega se izrađuju češće od drugih.

Vrijedno je napomenuti da okomite vjetrenjače moraju biti okrenute prema vjetru, jer jednostavno ne mogu funkcionirati s bočnim strujanjem. Horizontalni generatori imaju i druge prednosti. Upoznajmo se s njima.

Turbine rotacijskih uređaja će "hvatati" vjetar, bez obzira na koju stranu puše. Što je izuzetno zgodno u slučaju nestabilnog/promjenljivog vjetra u regiji.
Mnogo je lakše izgraditi horizontalnu vjetrenjaču nego horizontalnu.
Konstrukcija se može nalaziti izravno na tlu, ali pod uvjetom da tamo ima dovoljno vjetra.

Što se tiče nedostataka, vodoravni generator vjetra ima samo jedan - prilično nisku učinkovitost.

Izračunavamo snagu budućeg generatora vjetra

Prvo biste trebali saznati koliko snage treba imati generator vjetra vlastitim rukama, koje su funkcije i opterećenja s kojima će se suočiti. U pravilu se alternativni izvori električne energije koriste kao pomoćni, odnosno dizajnirani da pomognu glavnom opskrbi električnom energijom. Stoga, ako je snaga sustava čak i od 500 vata, to je već prilično dobro.

Bilješka! Za grijanje privatne kuće srednje veličine trebat će vam oko dva do tri kilovata.

Međutim, konačna snaga vjetroturbine ovisi o drugim čimbenicima, uključujući:

brzina vjetra;
broj lopatica.

Da biste saznali odgovarajući omjer za vodoravne učvršćenja, preporučujemo da se upoznate s donjom tablicom. Brojevi u njemu na raskrižju su potrebna snaga (naznačena u vatima).

Stol. Kalkulacija potrebna snaga za horizontalne vjetrogeneratore.

1m	3	8	15	27	42	63	90	122	143
2m	13	31	63	107	168	250	357	490	650
3m	30	71	137	236	376	564	804	1102	1467
4m	53	128	245	423	672	1000	1423	1960	2600
5m	83	166	383	662	1050	1570	2233	3063	4076
6m	120	283	551	953	1513	2258	3215	4410	5866
7m	162	384	750	1300	2060	3070	4310	6000	8000
8m	212	502	980	1693	2689	4014	5715	7840	10435
9m	268	653	1240	2140	3403	5080	7230	9923	13207

Na primjer, ako je u vašoj regiji brzina vjetra pretežno od 5 do 8 metara u sekundi, a potrebna snaga vjetrogeneratora je 1,5-2 kilovata, tada bi promjer strukture trebao odgovarati oko 6 metara ili više.

Kakve bi trebale biti oštrice?

Oblik lopatica može biti:

jedrenje;
krilati.

Što se tiče lopatica tipa jedara, one su ravne i stoga manje učinkovite. Ne vode računa o aerodinamici, već se vrte isključivo pod pritiskom strujanja vjetra. Kao rezultat toga, ne više od 10 posto sve energije pretvara se u električnu energiju. Ali za krilate oštrice, područje unutarnje i vanjske površine je različito. Također je vrijedno napomenuti da se takve lopatice trebaju nalaziti pod kutom od 7-10 stupnjeva u odnosu na vjetar.

Sada nekoliko riječi o materijalu od kojeg bi trebale biti oštrice. Za stare vjetrenjače korišteni su okviri od toničnog drva koji su se sastojali od stupova i nadvratnika. Na takvim okvirima rastegnuta su posebna "krila" od tkanine. U slučaju istrošenosti tkanine, jednostavno je zamijenjena novom. Iako postoji alternativna opcija - uzeti guste materijale za te svrhe (na primjer, ceradu).

Iako vlastitim rukama možete napraviti oštrice od modernijih materijala.

Ako je propeler mali, tada mu PVC cijevi izrezane na komade mogu poslužiti kao lopatice.
Također možete koristiti lake metale (na primjer, duralumin).
Ako planirate koristiti "jedra", onda ih možete izrezati od šperploče.
Konačno, za veliku jedinicu, oštrice se mogu napraviti od dasaka (čak i ako su teške, nije važno, samo vam trebaju da budu u ravnoteži jedna s drugom).

Bilješka! U slučaju prevlasti olujnog vjetra u regiji, bolje je dati prednost teškim lopaticama - to će osigurati stabilniji rad cijelog sustava.

Što se tiče promjera cijevi, on bi trebao odgovarati 1/5 njihove ukupne duljine. Svaka od ovih cijevi je izrezana po dužini na četiri dijela, au podnožju je potrebno izrezati pravokutnik 5x5 (ovdje će biti pričvršćivači), a nakon toga napraviti kosi rez, zbog čega će se svaka oštrica sužavati od baze . Emery se koristi za obradu poderanog ruba.

Izrada vertikalnog generatora vjetra kod kuće

A sada saznajmo kako se, zapravo, vjetrogenerator izrađuje ručno. Postupak se sastoji od nekoliko faza, upoznat ćemo se sa značajkama svake od njih.

Prva faza. Pripremamo alate i materijale

Nema zahtjeva u pogledu veličine turbine – što je veća, to bolje za sam sustav. A u primjeru danom u ovom članku, promjer turbine je 60 centimetara.

Da biste sami napravili vertikalnu turbinu, pripremite se unaprijed:

cijev promjera 60 centimetara, izrađena od nehrđajućeg čelika;
vijci, matice i drugi pričvrsni elementi;
par plastičnih diskova promjera 60 centimetara (važno je da je plastika izdržljiva);
čvorište iz automobila za bazu;
kutovi s kojima će se pričvrstiti oštrice (za svaki element - šest komada; odnosno ukupno 36 primjeraka).

Osim toga, prvo se pobrinite za sljedeće alate:

ključevi;
ubodna pila;
maska;
zaštitne rukavice;
bugarski;
odvijač;
električna bušilica.

Za balansiranje oštrica mogu se koristiti magneti ili male metalne ploče. Ako je neravnoteža mala, možete jednostavno izbušiti rupe na odgovarajućim mjestima.

Druga faza. Izrađuje crtež

Bez crteža definitivno ne možete. Možete koristiti ovaj u nastavku ili izraditi vlastiti.

Faza tri. Izrada vertikalne vjetrenjače

Korak 1. Uzmi prvi metalna cijev i prerežite ga po dužini tako da na kraju dobijete šest oštrica iste veličine.

Korak 2 Iz plastike izrežite par identičnih krugova promjera 60 centimetara. Oni će služiti kao nosači za donji i gornji dio turbine.

3. korak U gornjem nosaču možete izrezati malu rupu (promjera oko 30 centimetara) koja će donekle olakšati konstrukciju.

Korak 4 Označite rupe na glavčini automobila istim rupama na donjem plastičnom nosaču potrebnim za pričvršćivače. Koristite bušilicu da napravite rupe.

Korak 5 Označite mjesto oštrica u skladu s predloškom (trebali biste dobiti par trokuta koji izgledaju kao zvijezda). Označite mjesta za pričvršćivanje uglova. Na oba nosača sve bi trebalo biti isto.

Korak 6 Odrežite oštrice. Možete rezati nekoliko njih odjednom pomoću brusilice.

Korak 7 Označite točke pričvršćenja na oštricama i kutovima. Napravite sve ove rupe.

Korak 8 Spojite oštrice na baze pomoću kutova, vijaka i matica.

Bilješka! Snaga uređaja uvelike ovisi o duljini lopatica, ali ako su potonje velike, bit će ih mnogo teže uravnotežiti. Štoviše, struktura se može "olabaviti" pod utjecajem jakog vjetra.

Faza četiri. Izrađujemo generator

Generator u ovaj slučaj moraju biti samopobudni, i to nužno na permanentne magnete. Ako uzmete konvencionalni generator iz automobila, onda ovdje naponski namot funkcionira iz baterije, drugim riječima, u nedostatku napona, neće biti uzbude. Stoga, ako koristite jednostavan generator u tandemu s baterijom, a vjetar je relativno slab dulje vrijeme, tada će se baterija uskoro jednostavno isprazniti, a kasnije, kada se vjetar nastavi, vjetrogenerator se neće ponovno pokrenuti s vlastite ruke.

Također možete napraviti sustav na neodimijskim magnetima. Ovakav uređaj proizvodit će od 1,5 kilovata (ako je vjetar slab) do 3,5 kilovata (ako je vjetar jak). Korak po korak upute stvoriti takav generator je kako slijedi.

Korak 1. Napravite par metalnih palačinki od kojih bi svaka bila dugačka oko 50 centimetara.

Korak 2 Pomoću super ljepila zalijepite neodimijske magnete dimenzija 2,5x5,0,12 centimetara na palačinke po cijelom obodu (dvanaest komada za svaku).

3. korak Stavite palačinke jednu nasuprot drugoj, ne zaboravite na polaritet.

Korak 4 Između njih postavite samostalni stator (napravite 9 zavojnica od žice s presjekom od 0,3 centimetra, svaki sa 70 zavoja). Spojite zavojnice "zvjezdicom" (kao što je prikazano na slici), a zatim napunite polimernom smolom. U isto vrijeme, važno je da su zavojnice namotane u jednom smjeru, možete označiti kraj / početak namota izolacijskom trakom u boji - bit će prikladnije.

Korak 5 Stator bi trebao biti debeo oko 2 centimetra. Namotaj bi trebao izlaziti pomoću vijaka s maticama. Razmak između rotora i statora mora biti 2 mm.

Magneti će se privući prilično snažno, a za glatku vezu morate napraviti rupe u njima i izrezati navoje za klinove. Odmah poravnajte rotore, a zatim pomoću ključeva spustite vrh na dno. Zatim možete ukloniti privremene ukosnice.

Bilješka! Gore opisani generator može se koristiti ne samo za vertikalne, već i za horizontalne vjetrenjače.

Peta faza. Sastavljanje cijele strukture

Prvo postavite poseban nosač na jarbol, kroz koji će biti pričvršćen stator (koji zauzvrat može imati tri ili šest lopatica). Pričvrstite glavčinu iznad nosača pomoću istih matica. Zavijte četiri vijka koji se nalaze na glavčini, gotovom generatoru. Nakon toga spojite stator na nosač koji je fiksiran na jarbol. Pričvrstite turbinu na drugu ploču rotora. Spojite žice statora na regulator napona pomoću stezaljki.

Faza šesta. Instaliramo jedinicu koja može pretvoriti vjetar u električnu energiju

Da biste instalirali cijelu vjetroturbinu vlastitim rukama, morate slijediti korake koji su navedeni u nastavku u obliku uputa korak po korak.

Korak 1. Beton u zemlji pouzdan i čvrst temelj.

Korak 2 Popunjavanje tamo betonski mort, dodajte klinove potrebne za pričvršćivanje masivne šarke (sve se to lako može učiniti vlastitim rukama).

3. korak Kada se beton potpuno stvrdne, stavite šarke na klinove i pričvrstite maticama.

Korak 4 Ugradite jarbol u pomični dio šarke.

Korak 5 Pričvrstite 3 ili 4 zatezne žice na vrh jarbola (možete koristiti prirubnicu ili zavar). Trebat će vam i čelični kabel.

Korak 6 Podignite jarbol na šarku pomoću jedne od pripremljenih sajli (možete vući automobilom).

Korak 7 Vertikalnost cijelog jarbola je strogo fiksirana zategama.

Gdje se može postaviti takav vjetrogenerator?

Učinkovitost njegovog rada uvelike ovisi o tome koliko ispravno odaberete mjesto za ugradnju generatora vjetra. Mjesto bi trebalo biti takvo da lopatice sustava dobivaju što više vjetra. Mjesto treba biti otvoreno i povišeno (na primjer, krov kuće, ali što dalje od drveća i drugih građevina). Znakovito, razlog tome ne leži samo u smetnjama, već iu proizvodnji određene buke koju uređaj proizvodi tijekom rada, što se susjedima ili samim vlasnicima možda neće svidjeti.

Za detaljnije upoznavanje s problemom, preporučujemo da pogledate tematski video u nastavku.

Video - Kako napraviti generator vjetra pomoću kućnog ventilatora

Rotacijski (horizontalni) generator vjetra

Takav uređaj će se nositi s opskrbom električnom energijom male kuće ili nekoliko njih gospodarske zgrade. Maksimalna snaga vjetrogeneratora neće prelaziti 1,5 kilovata.

Pripremite se za rad:

generator automobila 12 vata;
relej, kontrolno svjetlo baterije;
sama baterija je 12 vata;
strujni pretvarač;
veliki lonac ili kanta od duraluminija ili nehrđajućeg čelika;
par stezaljki za pričvršćivanje generatora na jarbol;
sklopka;
žica, 0,4 i 0,25 centimetara;
vijci, matice, podloške;
voltmetar.

Potrebni alati su isti kao u prethodnom slučaju. Prvo uzmite lonac (ili kantu) i pomoću markera s mjernom trakom podijelite ga na četiri identična dijela. Izrežite oštrice, ali nemojte rezati do kraja (kao što je prikazano na slici).

Napravite rupe za vijke na dnu, zatim savijte oštrice, ali ne jako. Uzmite u obzir činjenicu kako će se generator okretati (u smjeru kazaljke na satu ili suprotno).

Zatim pričvrstite posudu s već pripremljenim noževima na remenicu, pričvrstite vijcima. Ugradite generator na jarbol, unaprijed fiksiran (za to koristite isporučene stezaljke), zatim spojite sve kabele i sastavite krug. Ponovno napišite cijeli krug, popravite žice na nosaču.

Za spajanje baterije koristite kabel od 4 mm s maksimalnom duljinom od 1 metra. Koristite manji kabel za spajanje opterećenja. Ugradite i pretvarač. Ispod je primjer dijagrama povezivanja.

Kao što vidite, sasvim je moguće izgraditi generator vjetra vlastitim rukama. Dizajn može biti dvije vrste, ali ako imate vještine i dužnu revnost, možete se čak i sami nositi s radom. To je sve, sretno!

Razvili smo dizajn vjetroturbine s okomitom osi rotacije. U nastavku, predstavljeno detaljan vodič za njegovu proizvodnju, pažljivo čitajući, možete sami napraviti vertikalni generator vjetra.

Vjetrogenerator se pokazao prilično pouzdanim, s niskim troškovima održavanja, jeftinim i jednostavnim za proizvodnju. Nije potrebno slijediti popis detalja u nastavku, možete napraviti neke vlastite prilagodbe, poboljšati nešto, koristiti svoje, jer. Ne možete svugdje pronaći točno ono što je na popisu. Trudili smo se koristiti jeftine i kvalitetne dijelove.

Korišteni materijali i oprema:

Ime	Kol	Bilješka
Popis korištenih dijelova i materijala za rotor:
Unaprijed izrezan metalni lim	1	Izrežite od čelika debljine 1/4" rezanjem vodenim mlazom, laserom itd
Čvorište iz automobila (Čvorište)	1	Trebao bi sadržavati 4 rupe, promjera oko 4 inča
Neodimijski magnet 2" x 1" x 1/2".	26	Vrlo krhko, bolje je naručiti dodatno
1/2"-13tpi x 3" klin	1	TPI - broj navoja po inču
1/2" matica	16
1/2" podloška	16
1/2" uzgajivač	16
1/2".-13tpi kapičasta matica	16
1" podloška	4	Kako bi se održao razmak između rotora

Popis korištenih dijelova i materijala za turbinu:
3" x 60" pocinčana cijev	6
ABS plastika 3/8" (1,2x1,2m)	1
Magneti za balansiranje	Ako je potrebno	Ako oštrice nisu uravnotežene, tada su magneti pričvršćeni za ravnotežu
1/4" vijak	48
1/4" podloška	48
1/4" uzgajivač	48
1/4" matica	48
Kutovi 2" x 5/8".	24
1" kutovi	12 (neobavezno)	Ako oštrice ne drže svoj oblik, možete dodati još. kutovi
vijci, matice, podloške i žlijebovi za kut od 1".	12 (neobavezno)

Popis korištenih dijelova i materijala za stator:
Epoksi s učvršćivačem	2 l
1/4" vijak st.	3
1/4" podloška st.	3
1/4" matica ss.	3
Prstenasti vrh od 1/4".	3	Za e-mail veze
1/2"-13tpi x 3" svornjak st.	1	ne hrđajući Čelik čelik nije feromagnet pa neće "kočiti" rotor
1/2" matica	6
stakloplastike	Ako je potrebno
0,51 mm emajl. žica		24AWG

Popis korištenih dijelova i materijala za ugradnju:
1/4" x 3/4" vijak	6
Prirubnica cijevi 1-1/4".	1
1-1/4" pocinčana cijev L-18"	1

Alati i oprema:
1/2"-13tpi x 36" klin	2	Koristi se za dizalicu
1/2" vijak	8
Anemometar	Ako je potrebno
1" aluminijski lim	1	Za izradu odstojnika po potrebi
zelena boja	1	Za bojanje plastičnih držača. Boja nije važna
Plava obojena kugla.	1	Za bojanje rotora i ostalih dijelova. Boja nije važna
multimetar	1
Lemilo i lem	1
bušilica	1
Pila za metal	1
Kern	1
Maska	1
Zaštitne naočale	1
Rukavice	1

Vjetroturbine s okomitom osi rotacije nisu tako učinkovite kao horizontalne, međutim, okomite vjetroturbine su manje zahtjevne na mjestu postavljanja.

Proizvodnja turbina

1. Spojni element - dizajniran za spajanje rotora na lopatice vjetroturbine.
2. Raspored lopatica - dva nasuprotna jednakostranična trokuta. Prema ovom crtežu, tada će biti lakše rasporediti kutove lopatica.

Ako u nešto niste sigurni, kartonski predlošci pomoći će vam da izbjegnete pogreške i daljnje izmjene.

Redoslijed koraka za proizvodnju turbine:

Izrada donjih i gornjih nosača (baza) lopatica. Označite i ubodnom pilom izrežite krug od ABS plastike. Zatim ga zaokružite i izrežite drugi nosač. Trebali biste dobiti dva potpuno identična kruga.
U sredini jednog nosača izrežite rupu promjera 30 cm. To će biti gornji nosač noževa.
Uzmite glavčinu (glavčinu iz automobila) i označite i izbušite četiri rupe na donjem nosaču za pričvršćivanje glavčine.
Napravite predložak za položaj lopatica (slika iznad) i na donjem nosaču označite točke pričvršćenja za kutove koji će povezivati nosač i lopatice.
Složite oštrice, čvrsto ih zavežite i odrežite na željenu duljinu. U ovom dizajnu, lopatice su dugačke 116 cm.Što su lopatice duže, to primaju više energije vjetra, ali loša strana je nestabilnost pri jakom vjetru.
Označite oštrice za pričvršćivanje uglova. Probušite ih i zatim izbušite rupe.
Koristeći uzorak lopatica prikazan na gornjoj slici, pričvrstite lopatice na nosač pomoću nosača.

Proizvodnja rotora

Redoslijed radnji za proizvodnju rotora:

Položite dvije baze rotora jednu na drugu, poravnajte rupe i napravite malu oznaku sa strane turpijom ili markerom. U budućnosti će to pomoći da ih ispravno usmjerite jedan prema drugom.
Napravite dvije papirnate šablone za postavljanje magneta i zalijepite ih na baze.
Markerom označite polaritet svih magneta. Kao "tester polariteta" možete koristiti mali magnet umotan u krpu ili električnu traku. Prelaskom preko velikog magneta jasno će se vidjeti da li se odbija ili privlači.
Pripremite epoksidnu smolu (dodavanjem učvršćivača). I ravnomjerno ga nanesite na dno magneta.
Vrlo pažljivo dovedite magnet do ruba baze rotora i pomaknite ga na njegovo mjesto. Ako je magnet postavljen na vrhu rotora, tada ga velika snaga magneta može oštro magnetizirati i može se slomiti. Nikada ne stavljajte prste ili druge dijelove tijela između dva magneta ili između magneta i željeza. Neodimijski magneti su vrlo moćni!
Nastavite lijepiti magnete na rotor (ne zaboravite podmazati epoksidom), izmjenjujući njihove polove. Ako se magneti pomiču pod utjecajem magnetske sile, upotrijebite komad drveta, stavljajući ga između njih radi osiguranja.
Nakon što je jedan rotor gotov, prijeđite na drugi. Koristeći oznaku koju ste prethodno napravili, postavite magnete točno nasuprot prvog rotora, ali u drugom polaritetu.
Odmaknite rotore jedan od drugog (da se ne magnetiziraju, inače ga kasnije nećete skinuti).

Proizvodnja statora je vrlo naporan proces. Naravno, možete kupiti gotov stator (pokušajte ih pronaći kod nas) ili generator, ali nije činjenica da su prikladni za određenu vjetrenjaču sa svojim individualnim karakteristikama.

Stator vjetrogeneratora je električna komponenta koja se sastoji od 9 zavojnica. Zavojnica statora prikazana je na gornjoj fotografiji. Zavojnice su podijeljene u 3 skupine, po 3 zavojnice u svakoj skupini. Svaka zavojnica je namotana 24AWG (0,51 mm) žicom i sadrži 320 zavoja. Više zavoja, ali tanja žica dat će veći napon, ali manju struju. Stoga se parametri zavojnica mogu mijenjati, ovisno o tome koji napon trebate na izlazu vjetrogeneratora. Sljedeća tablica pomoći će vam da odlučite:
320 okretaja, 0,51 mm (24AWG) = 100 V pri 120 o/min.
160 okretaja, 0,0508 mm (16AWG) = 48 V pri 140 o/min.
60 okretaja, 0,0571 mm (15AWG) = 24 V pri 120 o/min.

Ručno namatanje zavojnica je dosadan i težak zadatak. Stoga, kako bi se olakšao proces namotavanja, savjetovao bih vam da napravite jednostavan uređaj - stroj za namotavanje. Štoviše, njegov dizajn je prilično jednostavan i može se izraditi od improviziranih materijala.

Zavoje svih zavojnica treba namotati na isti način, u istom smjeru, te paziti ili označiti gdje je početak, a gdje kraj zavojnice. Kako bi se spriječilo odmotavanje zavojnica, omotane su električnom trakom i premazane epoksidom.

Učvršćenje je izrađeno od dva komada šperploče, savijene ukosnice, komada PVC cijevi i čavala. Prije savijanja ukosnice zagrijte je plamenikom.

Mali komad cijevi između dasaka daje željenu debljinu, a četiri čavla daju potrebne dimenzije za zavojnice.

Možete smisliti vlastiti dizajn stroja za namatanje ili možda već imate gotov.
Nakon što su sve zavojnice namotane, moraju se provjeriti međusobna identičnost. To se može učiniti pomoću vaga, a također morate izmjeriti otpor zavojnica multimetrom.

Ne priključujte kućanske potrošače izravno na vjetroturbinu! Također se pridržavajte sigurnosnih mjera pri rukovanju strujom!

Postupak spajanja zavojnice:

Izbrusite krajeve vodiča na svakoj zavojnici.
Spojite zavojnice kao što je prikazano na gornjoj slici. Trebali biste dobiti 3 grupe, 3 zavojnice u svakoj grupi. S ovom shemom spajanja dobivate trofazni naizmjenična struja. Zalemite krajeve zavojnica ili upotrijebite stezaljke.
Odaberite između sljedećih konfiguracija:
A. Konfiguracija" zvijezda". Da biste dobili veliki izlazni napon, spojite igle X,Y i Z jedno drugom.
B. Delta konfiguracija. Da biste dobili visoku struju, spojite X na B, Y na C, Z na A.
C. Kako biste u budućnosti mogli promijeniti konfiguraciju, uzgojite svih šest vodiča i izvadite ih.
Na velikom listu papira nacrtajte dijagram položaja i spajanja zavojnica. Sve zavojnice moraju biti ravnomjerno raspoređene i odgovarati položaju magneta rotora.
Pričvrstite namotaje ljepljivom trakom na papir. Pripremite epoksidnu smolu s učvršćivačem za lijevanje statora.
Upotrijebite kist za nanošenje epoksida na fiberglas. Ako je potrebno, dodajte male komadiće stakloplastike. Nemojte puniti središte zavojnica kako biste osigurali dovoljno hlađenje tijekom rada. Pokušajte izbjeći stvaranje mjehurića. Svrha ove operacije je učvrstiti zavojnice na mjestu i izravnati stator, koji će se nalaziti između dva rotora. Stator neće biti opterećeni čvor i neće se okretati.

Kako bi bilo jasnije, razmotrite cijeli proces na slikama:

Gotovi koluti se stavljaju na voštani papir s nacrtanim izgledom. Tri mala kruga u kutovima na gornjoj fotografiji su rupe za montažu nosača statora. Prsten u sredini sprječava da epoksid uđe u središnji krug.

Zavojnice su fiksirane na mjestu. Stakloplastika, u malim komadima, postavlja se oko zavojnica. Izvodi zavojnice mogu se dovesti unutar ili izvan statora. Obavezno ostavite dovoljno duljine olova. Obavezno još jednom provjerite sve spojeve i zazvonite multimetrom.

Stator je gotovo spreman. U statoru su izbušene rupe za montažu nosača. Prilikom bušenja rupa pazite da ne udarite u izvode zavojnice. Nakon završetka operacije odrežite višak stakloplastike i po potrebi očistite površinu statora brusnim papirom.

nosač statora

Cijev za pričvršćivanje osovine glavčine je odrezana ispod odgovarajuća veličina. U njemu su izbušene rupe i narezani navoji. U budućnosti će se u njih uvrnuti vijci koji će držati osovinu.

Gornja slika prikazuje nosač na koji će biti pričvršćen stator, smješten između dva rotora.

Gornja fotografija prikazuje klin s maticama i rukavcem. Četiri od ovih klinova osiguravaju potreban razmak između rotora. Umjesto čahure mogu se koristiti matice veća veličina, ili sami izrežite podloške od aluminija.

Generator. završna montaža

Malo pojašnjenje: mali zračni raspor između spoja rotor-stator-rotor (koji je postavljen svornjakom s čahurom) daje veću izlaznu snagu, ali rizik od oštećenja statora ili rotora se povećava kada je os pogrešno poravnata, što se može dogoditi pri jakom vjetru.

Donja lijeva slika prikazuje rotor s 4 klina za zazor i dvije aluminijske ploče (koje će se kasnije ukloniti).
Desna slika prikazuje sastavljen i zeleno obojen stator na mjestu.

Proces sklapanja:
1. Izbušite 4 rupe u gornjoj ploči rotora i uvucite u njih navoj za klin. Ovo je neophodno za glatko spuštanje rotora na mjesto. Postavite 4 vijka u aluminijske ploče zalijepljene ranije i postavite gornji rotor na klinove.
Rotori će se međusobno privlačiti vrlo velikom silom, zbog čega je potreban takav uređaj. Odmah poravnajte rotore jedan u odnosu na drugi prema prethodno postavljenim oznakama na krajevima.
2-4. Naizmjenično okrećući klinove ključem, ravnomjerno spuštajte rotor.
5. Nakon što je rotor naslonjen na glavčinu (omogućujući razmak), odvrnite klinove i uklonite aluminijske ploče.
6. Ugradite glavčinu (glavčinu) i pričvrstite je vijcima.

Generator je spreman!

Nakon postavljanja klinova (1) i prirubnice (2), vaš bi generator trebao izgledati otprilike ovako (pogledajte gornju sliku)

Vijci od nehrđajućeg čelika služe za osiguravanje električnog kontakta. Prikladno je koristiti prstenaste ušice na žicama.

Za pričvršćivanje spojeva koriste se kapičaste matice i podloške. ploče i nosači noževa za generator. Dakle, vjetrogenerator je u potpunosti sastavljen i spreman za ispitivanja.

Za početak je najbolje vjetrenjaču zavrtjeti rukom i izmjeriti parametre. Ako su sve tri izlazne stezaljke kratko spojene, tada bi se vjetrenjača trebala vrtjeti vrlo čvrsto. Ovo se može koristiti za zaustavljanje vjetroturbine iz servisnih ili sigurnosnih razloga.

Vjetroturbina se može koristiti za više od pukog opskrbljivanja električnom energijom u vašem domu. Na primjer, ovaj primjerak je napravljen tako da stator stvara veliki napon, koji se zatim koristi za grijanje.
Gore razmatrani generator proizvodi 3-fazni napon s različitim frekvencijama (ovisno o snazi vjetra), a na primjer, u Rusiji se koristi jednofazna mreža 220-230V, s fiksnom mrežnom frekvencijom od 50 Hz. To ne znači da ovaj generator nije prikladan za napajanje kućanskih aparata. Izmjenična struja iz ovog generatora može se pretvoriti u istosmjernu struju, s fiksnim naponom. Istosmjerna struja već se može koristiti za napajanje svjetiljki, grijanje vode, punjenje baterija ili se može isporučiti pretvarač za pretvaranje istosmjerna struja u varijablu. Ali to je već izvan okvira ovog članka.

Na gornjoj slici, jednostavan krug mosnog ispravljača, koji se sastoji od 6 dioda. Pretvara AC u DC.

Mjesto vjetrogeneratora

Vjetrogenerator koji je ovdje opisan montiran je na potporu od 4 metra na rubu planine. Cijevna prirubnica koja se postavlja na dnu generatora omogućuje laku i brzu montažu vjetrogeneratora - dovoljno je pričvrstiti 4 vijka. Iako je za pouzdanost bolje zavariti.

Obično horizontalne vjetroturbine "vole" kada vjetar puše iz jednog smjera, za razliku od vertikalne vjetrenjače gdje se zbog vjetrokazice mogu okrenuti i ne mare za smjer vjetra. Jer Budući da je ova vjetrenjača postavljena na obali litice, vjetar tamo stvara turbulentna strujanja iz različitih smjerova, što nije vrlo učinkovito za ovaj dizajn.

Drugi čimbenik koji treba uzeti u obzir pri odabiru mjesta je snaga vjetra. Arhiva podataka o snazi vjetra za vaše područje može se pronaći na internetu, iako će to biti vrlo približno, jer. sve ovisi o lokaciji.
Također, anemometar (uređaj za mjerenje snage vjetra) pomoći će u odabiru mjesta postavljanja vjetrogeneratora.

Malo o mehanici vjetrogeneratora

Kao što znate, vjetar nastaje zbog razlike u temperaturi zemljine površine. Kada vjetar okreće turbine vjetrogeneratora, stvara tri sile: uzgon, kočenje i impuls. Sila dizanja obično se javlja preko konveksne površine i posljedica je razlike tlakova. Sila kočenja vjetrom javlja se iza lopatica vjetrogeneratora, nepoželjna je i usporava vjetrenjaču. Impulsna sila dolazi od zakrivljenog oblika lopatica. Kada molekule zraka guraju lopatice odostraga, onda one nemaju kamo i skupljaju se iza njih. Zbog toga guraju lopatice u smjeru vjetra. Što su veće podizne i impulsne sile i manja sila kočenja, to će se oštrice brže okretati. U skladu s tim, rotor se okreće, što stvara magnetsko polje na statoru. Kao rezultat toga, stvara se električna energija.

Preuzmite raspored magneta.

Također preporučujemo

Učitavam...

Dom > Dače