Colas, rodadura, protección de molinos contra vientos fuertes - Energía eólica y energías alternativas. Protección de un molino de viento casero (generador de viento) del viento fuerte Generador eléctrico para un parque eólico

La velocidad máxima del viento permitida para operar un generador de viento con sus propias manos es de 20-25 metros por segundo. Si se supera este indicador de caudal de aire, se debe limitar el funcionamiento de la estación. Además, esto debe hacerse incluso si el molino de viento es del tipo de movimiento lento.

Por supuesto, es poco probable que un molino de viento casero pueda girar a tal velocidad que se derrumbe por completo. Pero hay muchos casos en la historia en los que los entusiastas construyeron sus propias turbinas eólicas, pero no proporcionaron ninguna protección contra los vientos fuertes. Como resultado de esto, incluso los fuertes ejes del generador del automóvil no pudieron soportar toda la carga y se rompieron como fósforos. Por lo tanto, si el viento es fuerte, la presión sobre la cola del plumaje aumenta significativamente y, en caso de un cambio brusco en la dirección del flujo de aire, el generador girará bruscamente.

Teniendo en cuenta el hecho de que a altas velocidades del viento, el impulsor del generador puede girar lo suficientemente rápido, toda la estructura se convierte en un giroscopio que resiste cualquier giro. Esto hace que se concentren cargas significativas en el eje del generador entre la rueda de viento y el bastidor.

Entre otras cosas, una rueda con un diámetro de 2 metros tendrá una gran resistencia aerodinámica. Con un viento fuerte, esto amenaza con grandes cargas en el mástil. Y por lo tanto, para una operación más confiable y duradera del generador eólico, vale la pena preocuparse por la protección.

La forma más fácil de usar para tales fines es la llamada pala lateral. Este es un dispositivo muy simple que puede ahorrar significativamente dinero, esfuerzo y tiempo dedicado a la construcción de la estación.

El funcionamiento de dicho dispositivo radica en el hecho de que con un viento de trabajo a una velocidad de 8 m / s, la presión del viento sobre la estructura es menor que la presión del resorte de protección. Esto permite que el generador funcione normalmente y se mantenga contra el viento con la ayuda de las plumas. Para evitar que el molino de viento se derrumbe en modo operativo, hay un tramo entre la pala lateral y la cola. Pero con un fuerte flujo de viento, la presión sobre la rueda de viento excede la fuerza de la presión del resorte, como resultado, se activa la protección. Cuando el generador comienza a plegarse, el flujo de viento golpea el generador eólico en ángulo, lo que reduce seriamente su potencia.

A velocidades de viento muy altas, la protección pliega completamente el generador, que se encuentra paralelo a la dirección del flujo de viento. Como resultado, el funcionamiento del molino de viento se detiene casi por completo. Vale la pena señalar que, en este caso, la cola del empenaje no está rígidamente unida al marco, pero tiene la capacidad de girar. La bisagra, que se utiliza en este caso, debe estar hecha de acero de alta resistencia y su diámetro no debe ser inferior a 12 milímetros.

Cómo proteger un aerogenerador de un viento fuerte, porque, por ejemplo, durante un huracán, las aspas pueden fallar fácilmente y salir volando. O, peor aún, el mástil no resistirá, por ejemplo, se arrancará las estrías y el aerogenerador colapsará arrasando con todo lo que encuentre a su paso. Por supuesto, para pequeños molinos de viento con un diámetro de hélice de hasta 1,5 m, la protección contra vientos fuertes no es particularmente relevante, ya que no existe una presión tan grande sobre la hélice. Pero para los molinos de viento grandes, la protección contra el viento es obligatoria, una hélice grande durante un huracán experimenta una presión tremenda y aquí no solo las aspas pueden salir volando, sino que también los cables de acero pueden romperse o arrancarse del suelo. Bueno, en general, creo que está claro que sin protección, especialmente en las cercanías de personas y edificios, es mejor no instalar un molino de viento, al menos una vez al año todavía ocurren huracanes.

La protección contra tormentas ya se ha instalado en los generadores eólicos de fábrica; para las turbinas eólicas pequeñas, por regla general, se utiliza un freno eléctrico. Es decir, cuando se alcanza una cierta velocidad, las fases del generador son pulsadas por el controlador y el tornillo pierde velocidad, perdiendo potencia. O bien, no se proporciona ninguna protección y el controlador se ralentiza al cortocircuitar el generador solo cuando el voltaje supera cierto valor, por ejemplo, 14 voltios para un sistema de doce voltios. Para los pequeños molinos de viento caseros, a menudo se fabrican controladores caseros (reguladores de balasto), que también ralentizan el molino de viento cuando se excede el voltaje, ralentizan al encender una carga adicional en forma de bombillas o espirales de nicromo, tenns . O compran controladores prefabricados donde ya está todo y frenado y parada forzada del molino de viento.

Los molinos de viento grandes, además del controlador, también deben tener protección mecánica, ya que las hélices grandes quitan una gran potencia con vientos fuertes y "se pasan de la raya" e incluso un circuito completo del generador no detiene la hélice. En los molinos de viento de fábrica, la protección generalmente se hace girando la cola y el tornillo se aleja del viento. Los "atrapadores de viento" se basan en el método clásico de quitar la hélice del viento doblando la cola, que se ha convertido en un clásico durante mucho tiempo. Este esquema será discutido más adelante.

Fuerte esquema de protección contra el viento.

La defensa funciona así. Cuando no hay viento y la hélice no gira, la cola se desvía 45 grados y cuelga hacia un lado. Con la llegada del viento, la hélice gira y comienza a girar, y la cola gira hacia el viento y se alinea. Cuando se excede una cierta velocidad del viento, la presión sobre la hélice se vuelve mayor que el peso de la cola, y se aleja y la cola se pliega. Tan pronto como el viento se debilita, la cola se despliega bajo el peso nuevamente y la hélice se convierte en el viento. Para que al plegar la cola no se dañen las palas se suelda un limitador.

Principio de protección de aerogeneradores

Aquí el papel principal lo juega el peso de la cola y su longitud y área de plumaje, así como la distancia en la que se desplaza el eje de rotación de la hélice. Hay fórmulas para el cálculo, pero por conveniencia, la gente escribió hojas de cálculo de Excel en las que todo se calcula con dos clics. A continuación se muestran dos placas tomadas del foro windpower-russia.ru

Captura de pantalla de la primera placa. Ingrese los datos en los campos amarillos y obtenga la longitud deseada de la cola y el peso de su punta. El área de cola es por defecto el 15-20% del área de barrido de la hélice.

Cálculo de la unidad de cola

La segunda placa es ligeramente diferente Aquí puedes cambiar el ángulo horizontal de la cola. Se considera como 45 grados en la primera tabla, pero aquí se puede cambiar de la misma forma que la desviación vertical. Además, se agrega un resorte, que además sostiene la cola. El resorte se instala como una resistencia al plegado de la cola para un retorno más rápido y para reducir el peso de la cola. El área de la cola también se tiene en cuenta en el cálculo.

Descargar - Cálculo de la unidad de cola 2.xls

Cálculo de la unidad de cola 2

Además, el peso de la cola y otros parámetros se pueden calcular utilizando estas fórmulas.

Fa - fuerza axial sobre el tornillo.

Según Sabinin Fa=1.172*pi*D^2/4*1.19/2*V^2
según Zhukovsky Fa=0.888*pi*D^2/4*1.19/2*V^2,
donde D es el diámetro de la rueda de viento, V es la velocidad del viento;

X - desplazamiento deseado (desplazamiento) del eje de rotación al eje de rotación de los vinos;
m es la masa de la cola;
g - aceleración de caída libre;
l es la distancia desde el dedo hasta el centro de gravedad de la cola;
a - ángulo de inclinación del dedo.

Por ejemplo, un tornillo con un diámetro de 2 metros, velocidad del viento a la que la cola debe plegarse = 10 m/s

Consideramos según Zhukovsky Fa \u003d 0.888 * 3.1415 * 2 ^ 2 / 4 * 1.19 / 2 * 10 ^ 2 \u003d 165N

Masa de la cola = 5 kg,
distancia desde el dedo hasta el centro de gravedad de la cola = 2m,
ángulo del dedo = 20 grados

X=5*9,81*2*sin(20)/165/3,1415*2=0,129 m.

También un cálculo más comprensible de la masa de la cola.

0.5*Q*S*V^2*L1*p/2=M*L2*g*sen(a), donde:
Q - densidad del aire;
S - área del tornillo (m ^ 2);
V - velocidad del viento (m/s);
L1 - desplazamiento del eje de rotación de la cabeza del viento desde el eje de rotación de la hélice (m);
M - masa de la cola (kg);
L2 - distancia desde el eje de rotación de la cola hasta su centro de gravedad (m);
g - 9,81 (gravedad);
a - ángulo de inclinación del eje de rotación de la cola.

Bueno, eso es probablemente todo, en la impresión de tablas de Excel es suficiente para el cálculo, aunque puedes usar fórmulas. La desventaja de tal esquema de protección es la guiñada de la hélice durante la operación y una reacción algo tardía a un cambio en la dirección del viento debido a la cola flotante, pero esto no afecta particularmente la generación de energía. Además, existe otra opción para la protección por la "flotación" del tornillo, el generador se coloca más alto y se vuelca, mientras que el tornillo, por así decirlo, se acuesta alejándose del viento, en este caso el generador se apuntala. el amortiguador

Hacer un generador de viento con tus propias manos.

Después de comprar el generador, puede comenzar a ensamblar el generador eólico con sus propias manos. La figura muestra el dispositivo de un parque eólico. El método de conexión y ubicación de los nodos puede ser diferente y depende de las capacidades individuales del diseñador, pero debe cumplir con las dimensiones de los nodos principales en la Fig. 1. Estas dimensiones se seleccionan para este parque eólico, teniendo en cuenta el diseño y las dimensiones del aerogenerador.

Generador eléctrico para parque eólico

Al elegir un generador de corriente eléctrica para un parque eólico, en primer lugar, debe determinar la velocidad de la rueda de viento. Calcule la frecuencia de rotación de la rueda de viento W (bajo carga) utilizando la fórmula:

W=V/L*Z*60,
L=π*D,

donde V - velocidad del viento, m/s; L - circunferencia, m; D es el diámetro de la rueda de viento; Z es el indicador de la velocidad de la rueda de viento (ver Tabla 2).

Tabla 2. Indicador de velocidad de aerogeneradores

Si sustituimos los datos del aerogenerador seleccionado con un diámetro de 2 m y 6 palas en esta fórmula, obtendremos la frecuencia de rotación. La dependencia de la frecuencia de la velocidad del viento se muestra en la Tabla. 3.

Tabla 3. Rotaciones de una rueda de viento de 2 m de diámetro con seis palas en función de la velocidad del viento

Tomemos la velocidad máxima de operación del viento igual a 7-8 m/s. Con vientos más fuertes, la operación de la turbina eólica será insegura y tendrá que ser limitada. Como ya hemos determinado, a una velocidad del viento de 8 m/s, la potencia máxima del diseño de la planta de energía eólica seleccionada será de 240 W, lo que corresponde a una velocidad de la rueda del viento de 229 rpm. Por lo tanto, debe elegir un generador con las características adecuadas.

Afortunadamente, los tiempos de escasez total “han caído en el olvido”, y no tendremos que adaptar tradicionalmente un autogenerador de un VAZ-2106 a un parque eólico. El problema es que dicho generador de automóvil, por ejemplo, el G-221, es de alta velocidad con una velocidad nominal de 1100 a 6000 rpm. Resulta que sin una caja de cambios, nuestra rueda de viento de baja velocidad no podrá hacer girar el generador hasta la velocidad de funcionamiento.

No fabricaremos una caja de cambios para nuestro "molino de viento" y, por lo tanto, seleccionaremos otro generador de baja velocidad para fijar la rueda de viento simplemente en el eje del generador. El más adecuado para esto es un motor de bicicleta especialmente diseñado para motores de rueda de bicicleta. Dichos motores de bicicleta tienen una velocidad de funcionamiento baja y pueden funcionar fácilmente en modo generador. La presencia de imanes permanentes en este tipo de motores hará que no haya problemas con la excitación del generador, como ocurre, por ejemplo, con los motores asíncronos de corriente alterna, que suelen utilizar electroimanes (field winding). Sin suministro de corriente al devanado de campo, dicho motor no generará corriente durante la rotación.

Además, una característica muy agradable de los motores de bicicleta es que son motores sin escobillas, lo que significa que no requieren reemplazo de escobillas. En mesa. 4 muestra un ejemplo de las características técnicas de un motor de bicicleta de 250 W. Como puedes ver en la tabla, este motor de bicicleta es perfecto como generador para un “molino de viento” con una potencia de 240 W y con una velocidad máxima de rueda de viento de 229 rpm.

Tabla 4. Especificaciones de un motor de bicicleta de 250W

Hacer un generador de viento con tus propias manos.

Después de comprar el generador, puede comenzar a ensamblar el generador eólico con sus propias manos. La figura muestra el dispositivo de un parque eólico. El método de conexión y ubicación de los nodos puede ser diferente y depende de las capacidades individuales del diseñador, pero debe cumplir con las dimensiones de los nodos principales en la Fig. 1. Estas dimensiones se seleccionan para este parque eólico, teniendo en cuenta el diseño y las dimensiones del aerogenerador.

En la fig. 1 muestra las dimensiones de la pala lateral (1), la cola con plumaje (2), así como la palanca (3), a través de la cual se transmite la fuerza del resorte. La cola con plumaje para girar la rueda de viento en el viento debe hacerse de acuerdo con las dimensiones de la fig. 1 de un tubo de perfil de 20x40x2,5 mm y hierro para techos como plumaje.

Monte el generador a una distancia tal que la distancia mínima entre las palas y el mástil sea de al menos 250 mm. De lo contrario, no hay garantía de que las palas, al doblarse bajo la acción del viento y las fuerzas giroscópicas, no se rompan en el mástil.

Fabricación de palas

Un molino de viento de bricolaje generalmente comienza con las aspas. El material más adecuado para la fabricación de palas de aerogeneradores de baja velocidad es el plástico, o más bien un tubo de plástico. Es más fácil hacer cuchillas con un tubo de plástico: requiere un poco de mano de obra y es difícil que un principiante cometa un error. Además, se garantiza que las cuchillas de plástico, a diferencia de las de madera, no se deformarán con la humedad.

La tubería debe ser de PVC con un diámetro de 160 mm para una tubería de presión o alcantarillado, por ejemplo SDR PN 6.3. Dichos tubos tienen un espesor de pared de al menos 4 mm. ¡Las tuberías para aguas residuales sin presión no funcionarán! Estas tuberías son demasiado delgadas y frágiles.

La foto muestra un aerogenerador con palas rotas. Estas cuchillas estaban hechas de una tubería delgada de PVC (para aguas residuales sin presión). Se doblaron bajo la presión del viento y se estrellaron contra el mástil.

El cálculo de la forma óptima de la pala es bastante complicado y no hace falta traerlo aquí, deja que lo hagan los profesionales. Nos basta con fabricar las palas utilizando la plantilla ya calculada según la Fig. 2, que muestra las dimensiones de la plantilla en milímetros. Solo necesita recortar una plantilla de este tipo del papel (foto de la plantilla de la cuchilla en una escala de 1: 2), luego adjuntarla a la tubería de 160 mm, dibujar el contorno de la plantilla en la tubería con un marcador y cortar el cuchillas con una sierra de vaivén o manualmente. Los puntos rojos en la Fig. 2 muestra la ubicación aproximada de los soportes de las aspas.

Como resultado, debería obtener seis cuchillas, con la forma de la foto. Para que las cuchillas resultantes tengan un KIEV más alto y hagan menos ruido durante la rotación, es necesario lijar esquinas y bordes afilados, así como lijar todas las superficies rugosas.

Para unir las palas al cuerpo del motor de la bicicleta, debe usar la cabeza de la turbina eólica, que es un disco de acero dulce con un espesor de 6-10 mm. A él se sueldan seis tiras de acero de 12 mm de espesor y 30 cm de largo con orificios para sujetar las cuchillas. El disco se fija al cuerpo del motor de la bicicleta con tornillos con contratuercas para los orificios de fijación de los radios.

Después de la fabricación del aerogenerador, se debe equilibrar. Para hacer esto, la rueda de viento se fija a una altura en una posición estrictamente horizontal. Es recomendable hacerlo en interiores, donde no haya viento. Con una rueda de viento equilibrada, las palas no deben girar espontáneamente. Si alguna pala es más pesada, debe rectificarse desde el extremo para equilibrar en cualquier posición de la rueda de viento.

También debe verificar si todas las cuchillas giran en el mismo plano. Para hacer esto, mida la distancia desde el extremo de la cuchilla inferior hasta el objeto más cercano. Luego, la rueda de viento gira y se mide la distancia desde el objeto seleccionado hasta las otras aspas. La distancia de todas las cuchillas debe estar dentro de +/- 2 mm. Si la diferencia es mayor, entonces el sesgo debe eliminarse doblando la tira de acero a la que está unida la hoja.

Fijación del generador (motor de bicicleta) al cuadro

Dado que el generador está sometido a cargas pesadas, incluidas las fuerzas giroscópicas, debe sujetarse de forma segura. El motor de la bicicleta en sí tiene un eje fuerte, ya que se usa bajo cargas pesadas. Por lo tanto, su eje debe soportar el peso de un adulto bajo las cargas dinámicas que se producen al andar en bicicleta.

Pero en el cuadro de la bicicleta, el motor de la bicicleta está montado en ambos lados, y no en un lado, como lo estará cuando funcione como generador de corriente para un parque eólico. Por lo tanto, el eje debe fijarse al cuadro, que es una pieza metálica con un orificio roscado para atornillar al eje del motor de la bicicleta del diámetro adecuado (D) y cuatro orificios de fijación para fijar con tornillos de acero M8 al cuadro.

Se aconseja utilizar la longitud máxima del extremo libre del eje para la fijación. Para evitar que el eje gire en el marco, debe asegurarse con una tuerca con una arandela de seguridad. La cama está mejor hecha de duraluminio.

Para la fabricación del marco del aerogenerador, es decir, la base sobre la que se ubicarán todas las demás partes, debe utilizar una placa de acero de 6-10 mm de espesor o una sección de un canal de ancho adecuado (dependiendo de la diámetro exterior de la unidad giratoria).

Fabricación del conjunto pantógrafo y rotativo

Si simplemente ata los cables al generador, tarde o temprano los cables se torcerán cuando el molino de viento gire alrededor del eje y se rompa. Para evitar que esto suceda, debe usar un contacto móvil: un colector de corriente, que consta de un manguito hecho de material aislante (1), contactos (2) y escobillas (3). Para proteger contra la precipitación, los contactos del colector de corriente deben estar cerrados.

Para la fabricación de un colector de corriente de un generador eólico, es conveniente utilizar este método: primero, los contactos se colocan en el conjunto giratorio terminado, por ejemplo, de un alambre grueso de latón o cobre de sección transversal rectangular (utilizado para transformadores) , los contactos ya deben estar con cables soldados (10), para lo cual debe usar uno, o cable de cobre trenzado con una sección transversal de al menos 4 mm 2. Los contactos se tapan con un vaso de plástico u otro recipiente, se cierra el orificio del manguito de soporte (8) y se rellena con resina epoxi. La foto utiliza resina epoxi con la adición de dióxido de titanio. Una vez que la resina epoxi ha endurecido, la pieza se rectifica en un torno hasta que aparecen los contactos.

Como contacto móvil, es mejor usar escobillas de cobre y grafito de un arrancador de automóvil con resortes planos.

Para que la rueda de viento de la turbina eólica gire con el viento, es necesario proporcionar una conexión móvil entre el marco de la turbina eólica y el mástil fijo. Los rodamientos se encuentran entre el manguito de apoyo (8), que se atornilla al tubo del mástil a través de una brida, y el acoplamiento (6), que se suelda por arco (5) al bastidor (4). Para facilitar el giro, se requiere un conjunto giratorio mediante cojinetes (7) con un diámetro interior de al menos 60 mm. Los rodamientos de rodillos son los más adecuados porque absorben mejor las cargas axiales.

Proteger un parque eólico de los vientos huracanados

La velocidad máxima del viento a la que puede funcionar este parque eólico es de 8-9 m/s. Si la velocidad del viento es mayor, se debe limitar la operación del parque eólico.

Por supuesto, este tipo propuesto de molino de viento de bricolaje es de baja velocidad. Es poco probable que las palas giren a velocidades extremadamente altas, a las que colapsan. Pero si el viento es demasiado fuerte, la presión en la cola se vuelve muy significativa y, con un cambio brusco en la dirección del viento, el generador de viento girará bruscamente.

Dado que las aspas giran rápidamente con vientos fuertes, la rueda de viento se convierte en un giroscopio grande y pesado que resiste cualquier giro. Es por eso que surgen cargas significativas entre el bastidor y la rueda de viento, que se concentran en el eje del generador. Hay muchos casos en los que los aficionados construyeron turbinas eólicas con sus propias manos sin ninguna protección contra los vientos huracanados y, debido a las fuerzas giroscópicas significativas, los fuertes ejes de los generadores de automóviles se rompieron debido a las fuerzas giroscópicas significativas.

Además, una rueda de viento de seis palas con un diámetro de 2 m tiene una resistencia aerodinámica significativa y, con vientos fuertes, cargará significativamente el mástil.

Por lo tanto, para que un generador eólico casero funcione durante mucho tiempo y de manera confiable, y la rueda de viento no caiga sobre la cabeza de los transeúntes, es necesario protegerlo de los vientos huracanados. La forma más fácil de proteger un molino de viento es con una pala lateral. Este es un dispositivo bastante simple que ha demostrado su eficacia en la práctica.

El funcionamiento de la pala lateral es el siguiente: con un viento de trabajo (hasta 8 m / s), la presión del viento en la pala lateral (1) es menor que la rigidez del resorte (3), y se instala el molino de viento aproximadamente a favor del viento con la ayuda del plumaje. Para que el resorte no pliegue el aerogenerador cuando el viento de trabajo es más del necesario, se estira una extensión (4) entre la cola (2) y la pala lateral.

Cuando la velocidad del viento alcanza los 8 m/s, la presión en la pala lateral se vuelve más fuerte que la fuerza del resorte y el generador de viento comienza a plegarse. En este caso, el flujo de viento comienza a correr hacia las palas en ángulo, lo que limita la potencia de la rueda de viento.

En vientos muy fuertes, el molino de viento se pliega por completo, y las palas se instalan paralelas a la dirección del viento, el funcionamiento del molino de viento prácticamente se detiene. Tenga en cuenta que la cola del empenaje no está rígidamente conectada al marco, sino que gira sobre una bisagra (5), que debe ser de acero estructural y tener un diámetro de al menos 12 mm.

Las dimensiones de la pala lateral se muestran en la fig. 1. La pala lateral en sí, así como el plumaje, se fabrican mejor con un tubo de perfil de 20x40x2,5 mm y una lámina de acero de 1-2 mm de espesor.

Como resorte de trabajo, se puede usar cualquier resorte de acero al carbono con un revestimiento protector de zinc. Lo principal es que en la posición extrema la fuerza del resorte es de 12 kg, y en la posición inicial (cuando el molino de viento aún no se pliega) - 6 kg.

Para la fabricación de extensiones, se debe usar un cable de bicicleta de acero, los extremos del cable se doblan en un bucle y los extremos libres se fijan con ocho vueltas de alambre de cobre con un diámetro de 1,5-2 mm y se sueldan con estaño.

Mástil de aerogenerador

Como mástil para un parque eólico, puede usar una tubería de agua de acero con un diámetro de al menos 101-115 mm y una longitud mínima de 6-7 metros, siempre que el área sea relativamente abierta, donde no habría obstáculos de viento. a una distancia de 30 m.

Si el parque eólico no se puede instalar en un área abierta, entonces no se puede hacer nada. Es necesario aumentar la altura del mástil para que la rueda de viento sea al menos 1 m más alta que los obstáculos circundantes (casas, árboles), de lo contrario, la generación de energía disminuirá significativamente.

La base del mástil en sí debe instalarse en una plataforma de concreto para que no se apriete en el suelo empapado.

Los cables de montaje de acero galvanizado con un diámetro de al menos 6 mm deben usarse como estrías. Las estrías se unen al mástil con una abrazadera. En el suelo, los cables se sujetan a fuertes clavijas de acero (de una tubería, canal, ángulo, etc.), que se entierran en el suelo en un ángulo a una profundidad total de un metro y medio. Es incluso mejor si además son monolíticos en la base con hormigón.

Dado que el montaje del mástil con el aerogenerador tiene un peso importante, para la instalación manual es necesario utilizar un contrapeso fabricado con el mismo tubo de acero que el mástil o viga de madera de 100x100 mm con carga.

Diagrama de cableado de un parque eólico

La figura muestra el circuito de carga de batería más simple: tres salidas del generador están conectadas a un rectificador trifásico, que son tres medios puentes de diodos conectados en paralelo y conectados por una estrella. Los diodos deben estar clasificados para un voltaje de funcionamiento mínimo de 50 V y una corriente de 20 A. Dado que el voltaje máximo de operación del generador será de 25-26 V, las salidas del rectificador están conectadas a dos baterías de 12 voltios conectadas en serie.

Cuando se usa un circuito tan simple, las baterías se cargan de la siguiente manera: a un voltaje bajo de menos de 22 V, las baterías se cargan muy débilmente, ya que la corriente está limitada por la resistencia interna de las baterías. A una velocidad del viento de 7-8 m/s, el voltaje generado por el generador estará en el rango de 23-25 ​​V, y comenzará un proceso intensivo de carga de las baterías. A velocidades de viento más altas, la operación del aerogenerador estará limitada por la pala lateral. Para proteger las baterías (durante el funcionamiento de emergencia del parque eólico) de una corriente excesivamente alta, el circuito debe tener un fusible con capacidad para una corriente máxima de 25 A.

Como puede ver, este esquema simple tiene un inconveniente importante: con un viento en calma (4-6 m / s), la batería prácticamente no se cargará, y son precisamente esos vientos los que se encuentran con mayor frecuencia en terreno plano. Para recargar las baterías con vientos ligeros, debe usar un controlador de carga que se conecta frente a las baterías. El controlador de carga convertirá automáticamente el voltaje requerido, también el controlador es más confiable que un fusible y evita la sobrecarga de las baterías.

Para usar baterías recargables para alimentar electrodomésticos diseñados para un voltaje de CA de 220 V, necesitará un inversor adicional para convertir el voltaje de CC de 24 V de la potencia adecuada, que se selecciona según el pico de potencia. Por ejemplo, si conecta iluminación, una computadora, un refrigerador al inversor, entonces un inversor de 600W es suficiente, pero si planea usar un taladro eléctrico o una sierra circular (1500W) al menos ocasionalmente, entonces debe elegir uno de 2000W inversor.

La figura muestra un circuito eléctrico más complejo: en él, la corriente proveniente del generador (1) es primero rectificada en un rectificador trifásico (2), luego el voltaje es estabilizado por el controlador de carga (3) y carga las baterías a 24 V (4). Un inversor (5) está conectado para alimentar los electrodomésticos.

Las corrientes del generador alcanzan decenas de amperios, por lo que se deben usar cables de cobre con una sección transversal total de 3-4 mm 2 para conectar todos los dispositivos en el circuito.

Es deseable tomar la capacidad de las baterías al menos 120 a / h. La capacidad total de las baterías dependerá de la intensidad media del viento en la región, así como de la potencia y frecuencia de la carga conectada. Más precisamente, la capacidad requerida se conocerá durante la operación del parque eólico.

Cuidado de parques eólicos

El generador eólico de bricolaje de baja velocidad considerado, por regla general, arranca bien con vientos ligeros. Para el funcionamiento normal del generador eólico en su conjunto, debe cumplir con las siguientes reglas:

1. Dos semanas después del lanzamiento, baje el generador eólico con viento ligero y revise todos los sujetadores.

El aumento del interés de los usuarios por las fuentes alternativas de electricidad es comprensible. La falta de oportunidades para conectarse a redes centralizadas obliga al uso de otros métodos para proporcionar electricidad a viviendas o residencias temporales. La participación crece constantemente, ya que la adquisición de un diseño industrial es un negocio muy costoso y siempre bastante efectivo.

Al crear un molino de viento, se debe tener en cuenta la posibilidad de fuertes ráfagas de viento y tomar las medidas adecuadas para proteger la estructura de ellas.

¿Por qué necesita protección contra los fuertes vientos?

Operación de aerogeneradores diseñado para una fuerza de viento determinada. Por lo general, se tienen en cuenta los indicadores promedio típicos de una región determinada. Pero cuando el flujo de viento aumenta a valores críticos, lo que a veces sucede en cualquier área, existe el riesgo de falla del dispositivo y, en algunos casos, de destrucción completa.

Están equipados con protección contra tales sobrecargas ya sea por corriente (si se excede el valor de voltaje permitido, se activa un freno electromagnético), o por velocidad de rotación (freno mecánico). Los diseños caseros también deben estar equipados con dispositivos similares.

Los impulsores, especialmente los equipados con altas velocidades de rotación, comienzan a actuar según el principio de un giroscopio y retienen el plano de rotación. En tales condiciones, la cola no puede hacer su trabajo y orientar el dispositivo a lo largo del eje de flujo, lo que provoca averías. Esto es posible incluso si la velocidad del viento no es demasiado alta. Por lo tanto, un dispositivo que disminuya la velocidad del impulsor es un elemento de diseño necesario.

¿Es posible hacer un dispositivo con tus propias manos?

Hacer un accesorio es bastante posible. Además, es una necesidad absoluta. Dispositivo de freno debe proporcionarse en la etapa de diseño del molino de viento. Los parámetros operativos del dispositivo deben calcularse con el mayor cuidado posible para que sus capacidades no sean demasiado bajas en comparación con las necesidades reales de la estructura.

En primer lugar, debe elegir una forma de implementar el dispositivo de frenado. Por lo general, se utilizan dispositivos mecánicos simples y sin problemas para tales diseños, pero también se pueden crear muestras electromagnéticas. La elección depende de qué vientos prevalecen en la región y cuál es el diseño del propio molino de viento.

La opción más fácil es cambiar la dirección del eje del rotor, lo que se hace manualmente. Para hacer esto, solo necesita instalar una bisagra, pero la necesidad de salir a la calle con vientos fuertes no es la mejor solución. Además, no siempre es posible parar manualmente, ya que en este momento puedes estar lejos de casa.

Principio de operación

Hay varias formas mecánicas de frenar el impulsor. Las opciones más comunes para los diseños de aerogeneradores horizontales son:

• desviación del rotor del viento con la ayuda de una pala lateral (detención por el método de cola plegable);
• frenado del rotor mediante pala lateral.

Las estructuras verticales suelen frenarse mediante pesos colgados en las puntas exteriores de las palas. Al aumentar la velocidad de rotación, bajo la acción de la fuerza centrífuga, comienzan a ejercer presión sobre las palas, obligándolas a plegarse o girar lateralmente con el viento, lo que hace que la velocidad de rotación disminuya.

¡Atención! Este método de frenado es simple y más efectivo, le permite ajustar la velocidad de rotación del impulsor, pero es aplicable solo para estructuras verticales.

Método de defensa de plegado de cola.

Un dispositivo que se aleja del viento doblando la cola le permite ajustar la velocidad de rotación del rotor de manera suave y bastante flexible. El principio de funcionamiento de dicho sistema es utilizar una palanca lateral instalada en un plano horizontal perpendicular al eje de rotación. El impulsor giratorio y el brazo están rígidamente conectados, y la cola está unida a través de una junta giratoria accionada por resorte que actúa en un plano horizontal.

A valores nominales de la fuerza del viento, el brazo lateral no puede mover el rotor hacia un lado, ya que la cola lo dirige hacia el viento. Cuando aumenta el viento, la presión sobre la hoja lateral aumenta y supera la fuerza del resorte. En este caso, el eje del rotor se aleja del viento, se reduce el impacto sobre las palas y el rotor se ralentiza.

otros metodos

El segundo método de frenado mecánico tiene un diseño similar, pero la hoja lateral actúa de manera diferente: cuando el viento se intensifica, comienza a ejercer presión sobre el eje del rotor a través de almohadillas especiales, lo que ralentiza su rotación. En este caso, el rotor y la cola están montados en el mismo eje, y el pivote con resorte se usa en la palanca lateral.

A velocidades de viento normales, el resorte mantiene la palanca perpendicular al eje, cuando se fortalece, comienza a desviarse hacia la cola, presionando las pastillas de freno contra el eje y ralentizando la rotación. Esta opción es buena para hojas de tamaño pequeño, ya que la fuerza aplicada al eje para detenerlo debe ser bastante grande. En la práctica, esta opción se usa solo con velocidades del viento relativamente bajas; con ráfagas de turbonada, el método es ineficaz.

Además de los dispositivos mecánicos, los dispositivos electromagnéticos son ampliamente utilizados. A medida que aumenta el voltaje, un relé comienza a operar, atrayendo las pastillas de freno hacia el eje.

Otra opción que se puede utilizar para la protección es abrir el circuito cuando se produce un voltaje demasiado alto.

¡Atención! Algunos métodos solo protegen la parte eléctrica del conjunto sin afectar los elementos mecánicos de la estructura. Dichos métodos no pueden garantizar la integridad del molino de viento en caso de fuertes vientos repentinos y solo pueden usarse como medidas adicionales, actuando en conjunto con dispositivos mecánicos.

Planos de esquemas y protecciones

Para una representación más visual del principio de funcionamiento del dispositivo de frenado, considere un diagrama cinemático.

La figura muestra que el resorte en estado normal mantiene el conjunto giratorio y la cola en el mismo eje. La fuerza creada por el flujo del viento supera la resistencia del resorte cuando la velocidad aumenta y gradualmente comienza a cambiar la dirección del eje del rotor, la presión del viento sobre las palas disminuye, por lo que la velocidad de rotación disminuye.

Este esquema es el más común y efectivo. Es fácil de realizar, le permite crear un dispositivo a partir de materiales improvisados. Además, configurar este freno es simple y se reduce a seleccionar un resorte o ajustar su fuerza.

¡Atención! No se recomienda que el ángulo máximo de rotación del rotor sea superior a 40-45°. Los ángulos grandes contribuyen a la parada completa del molino de viento, que luego arranca con dificultad con vientos irregulares.

Procedimiento de cálculo

Cálculo del dispositivo de frenado. bastante complicado Requerirá varios datos, que no son fáciles de encontrar. Es difícil para una persona no preparada hacer tal cálculo, la probabilidad de errores es alta.

Sin embargo, si el autocálculo es necesario por algún motivo, puede usar la fórmula:

P x S x V 2 = (m x gramo x h) x sinα, donde:

• P es la fuerza aplicada al tornillo por el flujo de viento,
• S es el área de las palas de la hélice,
• V - velocidad del viento,
• m - masa,
• g - aceleración de caída libre (9.8),
• h es la distancia desde la bisagra hasta el punto de fijación del resorte,
• sinα - ángulo de inclinación de la cola en relación con el eje de rotación.

Debe tenerse en cuenta que los valores obtenidos a partir de cálculos independientes requieren una interpretación correcta y una comprensión completa de la esencia física del proceso que ocurre durante la rotación. En este caso, no serán lo suficientemente correctos, ya que no se tendrán en cuenta los efectos sutiles que acompañan al funcionamiento del molino de viento. Sin embargo, los valores calculados de esta manera podrán dar el orden de magnitud requerido para la fabricación del dispositivo.

El proceso de creación de un aerogenerador. va acompañado de muchos gastos y requiere una variedad de acciones, lo que en sí mismo obliga a proteger la estructura tanto como sea posible de la posibilidad de destrucción. Si existe un peligro previsible de destrucción o falla del complejo, en ningún caso se debe descuidar la creación y el uso de dispositivos de protección.

Aireadores de agua de viento

Decidí publicar mi trabajo en un hilo separado.
Hubo muchos experimentos y pruebas (y ahora, en este momento, se están probando todas las ideas nuevas), muchos errores, pero también se encontraron soluciones exitosas que, por cierto, ya han funcionado para salvar a los peces.
¿Por qué un tema separado? Sugiero que aquellos que estén interesados ​​discutan exactamente las partes constructivas. Quizás juntos podamos encontrar mejores soluciones.
Una búsqueda en Internet no dio ningún resultado ni hace 3 años ni ahora. Ahora hay enlaces a mis videos en YouTube.
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