Vjetrogenerator "uradi sam" - vodič za izgradnju ekogeneratora, njegovu instalaciju i povezivanje (105 fotografija). Vertikalni vjetrogenerator za ljetnu vikendicu Kako sastaviti vjetrogenerator

Cijene struje stalno rastu. Kako bi vam život bio ugodan i u vrućim ljetima i u mraznim zimama, trebali biste potrošiti mnogo novca na struju ili potražiti alternativni izvor energije. U razvijenim zemljama od davnina se koriste sunčeva energija, voda i vjetar. Ovo je prirodni izvor prehrane za koji ne morate platiti. Prilično popularan način dobivanja energije je vjetrenjača koja koristi vjetar za proizvodnju električne energije – vjetrogenerator.

Rusija je prilično velika zemlja s ravnim teritorijama. Unatoč činjenici da na mnogim mjestima pušu pretežno spori vjetar, postoje regije koje snažno puše moćne zračne struje. Pa zašto ne iskoristiti ovu prednost u gospodarstvu? Sve što je potrebno je potrošiti vrijeme i novac za izradu domaćeg vjetrogeneratora. Vjetrenjača će se u potpunosti isplatiti za samo nekoliko mjeseci. Razmotrit ćemo 2 vrste vjetroturbina koje možete napraviti vlastitim rukama.

Rotacijski vjetrogenerator

Za početak ćemo razmotriti kako napraviti jednostavan dizajn rotacijskog generatora. Lakše je početi s jednostavnim i shvatit ćete princip rada. Ova vrsta vjetrogeneratora prikladna je za vlasnike male vrtne kuće. Neće raditi napravljenu vjetrenjaču za veliku vikendicu, zbog male snage vjetrogeneratora.

Ali vjetrenjača je jednostavna za rukovanje kako bi se navečer osiguralo svjetlo za pomoćne prostorije, osvijetlio vrtnu stazu, trijem itd. Pogledajmo pobliže kako napraviti takav generator vjetra vlastitim rukama.

Prednosti i nedostaci rotacijskog vjetrogeneratora

Kada je vjetrogenerator ispravno napravljen, funkcionirat će bez ikakvih grešaka. S baterijom od 75A i dobrim inverterom od 1000 W vjetrenjača će lako osvijetliti ulicu, mjesto kuće, hraniti sigurnosni alarm, video nadzor itd.

Vjetrogeneratori ove vrste imaju sljedeće prednosti:

• jednostavnost instalacije;
• niska cijena;
• profitabilnost;
• osjetljivost na popravak;
• nije izbirljiv u pogledu radnih uvjeta;
• pouzdanost i tihi rad.

Postoji nekoliko nedostataka vjetrogeneratora:

• niske performanse vjetrogeneratora;
• potpuna ovisnost vjetrenjače o vjetru;
• lopatice mogu poremetiti protok zraka.

Priprema materijala za vjetroturbinu

Prvi korak je prikupiti sav potrošni materijal i dijelove za vjetrenjaču. Vjetrogenerator koji ste napravili proizvest će snagu ne veću od 1,5 kW. Za izradu agregata potrebno je imati:

1. 12V auto alternator.
2. Gel ili kiselinska baterija 12 V.
3. Specijalni pretvarač sa 12V na 220V i sa 700W na 1500W.
4. Velika posuda od nehrđajućeg čelika ili aluminija: kanta ili tava.
5. Jednostavan voltmetar.
6. Vijci, podloške i matice.
7. Relej za punjenje akumulatora iz auta i indikator punjenja.
8. Žice s različitim presjecima (2,5 mm 2 i 4 mm 2).
9. Stege za pričvršćivanje vjetrogeneratora.
10. Prekidač "gumb" poluhermetički, 12 V.

Također, nabavite ove alate:

• brusilica ili škare za metal;
• metar;
• građevinska olovka ili marker;
• odvijač, bušilica, kliješta i bušilica.

Projektiranje vjetrogeneratora

Rad se sastoji od izrade rotora i izmjene remenice generatora. Koraci su:

1. Pripremite kantu ili lonac.
2. Pomoću mjerne trake i markera napravite oznaku dijeljenjem spremnika na 4 identična dijela.
3. Sada morate rezati oštrice.

Bilješka! Radeći sa škarama za metal, potrebno je izrezati rupu ispod njih. Ako kanta nije izrađena od obojenog lima ili pocinčanog čelika, tada možete koristiti mlin.

1. S dna kante i u remenici označite mjesto gdje će biti rupe. U njih su uvrnuti vijci. Uzmite si vremena, radite sve glatko, jer tijekom rotacije može doći do neravnoteže. Zatim napravite rupe.
2. Sada savijte oštrice. Samo ne zaboravite uzeti u obzir u kojem smjeru se generator vrti.
3. Kut savijanja lopatice utječe na područje na kojem će se vjetar susresti. To izravno utječe na brzinu i brzinu vjetrenjače.
4. Koristeći vijke, pričvrstite kantu na remenicu.
5. Ugradite svoju vjetroturbinu na jarbol, pričvrstite je stezaljkama.
6. Ostaje spojiti žice i sastaviti krug.
7. Pričvrstite žice na jarbol tako da ne vise.

Za spajanje baterije uzmite žice s poprečnim presjekom od 4 mm 2. Preporučena veličina nije veća od 1 m. A zahvaljujući žicama s 2,5 mm 2, spojite svjetlo i uređaje. Ne zaboravite ugraditi inverter (konverter). Spojite uređaj na mrežu na kontakte br. 7 i br. 8 prikazane na donjem dijagramu. Koristite žice 4 mm 2.

To je to, sada je vaša vjetroturbina spremna za rad. Ne može ne veseliti što se radi ručno.

Aksijalni magnetski vjetrogenerator

U srcu takve vjetrenjače od 220 V je čvorište iz osobnog automobila s kočionim diskovima. Ako dio nije nov, rastavite ga, provjerite i podmažite ležajeve i očistite hrđu.

Podijelite i popravite magnete

Prvo morate zalijepiti magnete na disk rotora. U ovom slučaju korišteni magneti nisu obični, već posebni neodimijski magneti. Oni su puno moćniji. Trebat će vam 20 magneta, čija je veličina 25 x 8 mm. Magneti se postavljaju naizmjeničnim polovima. Za ispravno mjesto napravite predložak, kao što je prikazano na fotografiji ispod.

Savjet! Ako je moguće, za vjetrogenerator ne koristite okrugle magnete, već pravokutne. Njihovo magnetsko polje nije koncentrirano u središtu, već duž duljine.

Za pričvršćivanje magneta na disk koristite silikatno ljepilo. A za snagu na kraju, magnete možete napuniti epoksidom. Kako biste spriječili curenje smole, napravite obrube od plastelina ili omotajte disk trakom.

Bilješka! Kako ne biste zabunili gdje magnet ima koji pol, možete ih označiti s "+" ili "-". Da biste to utvrdili - donesite jedan magnet drugom. Površine magneta koje se privlače imaju "+". Ako se magnet odbija, ima "-" pol.

Trofazni i jednofazni generator za vjetroturbinu

Ako ih usporedimo, onda je jednofazni uređaj lošiji, jer pod opterećenjem vibrira zbog razlike u amplitudi struje. A pojavljuje se zbog nedosljednosti struje. U trofaznim proizvodima ovaj učinak je odsutan. Njihova moć je uvijek ista. Stvar je u tome da jedna faza kompenzira drugu i obrnuto, ako struja nestane u jednoj fazi, onda će se u drugoj povećati.

Što je rezultat? I činjenica da trofazni generatori imaju povrat 50% veći od jednofaznih. Osim toga, veseli odsutnost vibracija, koje mogu iritirati i utjecati na udobnost. Kada radite pod velikim opterećenjem, stator neće zujati. Ako vam buka ne smeta, a odlučite koristiti jednofazni generator, budite spremni na činjenicu da će vibracije negativno utjecati na rad vjetrogeneratora. Njegov radni vijek bit će kraći.

Navijamo zavojnice

Nemoguće je nazvati generator vjetra vrlo velike brzine. Potrebno je učiniti sve da se baterija od 12 V zarazi od 100-140 o/min. Uz ove početne podatke, ukupan broj zavoja u zavojnicama trebao bi biti 1000-1200. Ali kako znaš koliko zavoja ima po svitku? Jednostavno je: ova brojka podijeljena je brojem zavojnica.

Ako želite da vjetrogenerator proizvodi više snage pri malim brzinama, trebate napraviti više stupova. U tom slučaju će se povećati frekvencija strujnog titranja u zavojnici. Kako biste smanjili otpor i povećali otpor struje, preporučamo namotati debelu žicu oko zavojnica. Imajte na umu da uz jak napon otpor namota može "pojesti" struju.

Napominjemo da broj i debljina magneta koji su pričvršćeni na diskove određuju radne parametre generatora. Da biste saznali koliko energije vjetrogenerator može proizvesti, namotajte jednu zavojnicu i zavrtite generator. Izmjerite napon na nekom broju okretaja u minuti bez opterećenja. Na primjer, za 200 okretaja u minuti dobili ste struju od 30 V s otporom od 3 oma. Oduzmite od ovih 30V 12V (napon baterije). Sada podijelite broj koji dobijete s 3 oma. Sve izgleda ovako:

Kao rezultat toga, ispalo je 6 A. Oni će ići na bateriju. Jasno je da će u praksi to biti nešto manje zbog gubitaka u žicama.

Zavojnice bolje napraviti izduženi oblik. Tada će bakar u sektoru izaći više, a zavoji će biti ravni. Promjer rupe unutar zavojnice trebao bi biti jednak ili malo veći od veličine magneta.

Bilješka! Debljina statora mora biti ista kao i debljina magneta.

Oblik za stator može biti šperploča. Ali sektori za zavojnice također se mogu postaviti na papir izradom obruba od plastelina. Zavojnice moraju biti fiksirane tako da se ne pomiču i iznijeti krajeve faza. Spojite sve žice zvjezdicom ili trouglom. Ostaje testirati vjetrogenerator rotirajući ga rukom.

Izrađujemo vijak i jarbol za vjetrogenerator

Jarbol za verogenerator mora biti visok, od 8 do 12 m. Podloga mora biti betonirana. Pričvršćivanje je bolje napraviti tako da se cijev lako može podizati i spuštati vitlom. Vijak vjetroturbine bit će pričvršćen na cijev odozgo.

Možete ga napraviti od plastične cijevi Ø160 mm. Iz njega izrežite vijak sa šest oštrica, dužine 2 m.

Da biste propeler odvojili od jakog naleta vjetra, napravite sklopivi rep. Kao rezultat, sva energija koju generira vjetrogenerator može se pohraniti u bateriju.

To je sve, znate napraviti vjetroturbinu s magnetima. Sada možete koristiti električnu energiju koju proizvodi takav vjetrogenerator, štedeći svoj novac. Sav vaš trud bit će nagrađen.

Zaključak

Iz ovog članka naučili ste kako napraviti vjetrogenerator vlastitim rukama, a ne jednu, već dvije vrste. Upravo te vjetroturbine vlasnici vole i koriste za seoske kuće. Kao što vidite, svaki vjetrogenerator je dobar u nečemu svom i nije ga teško napraviti.

Ako živite u području s jakim vjetrom, vidjet ćete koliko su vam računi za struju niži zahvaljujući vjetroturbini. Takva vjetrenjača u kućanstvu nikada neće biti suvišna. Osim toga, predlažemo da pogledate video o tome kako napraviti takav vjetrogenerator.

Rusija ima dvojaku poziciju u pogledu izvora energije vjetra. S jedne strane, zbog velike ukupne površine i obilja ravnih područja, vjetar je uglavnom obilan i uglavnom ujednačen. S druge strane, naši vjetrovi su pretežno niskopotencijalni, spori, vidi sl. Na trećem, u slabo naseljenim područjima, vjetrovi su siloviti. Na temelju toga, zadatak pokretanja vjetrogeneratora na farmi je prilično relevantan. Ali, da biste odlučili hoćete li kupiti prilično skup uređaj ili ga sami izraditi, morate dobro razmisliti koju vrstu (a ima ih puno) za koju svrhu odabrati.

Osnovni koncepti

1. KIJEV - faktor iskorištenja energije vjetra. Ako se za proračun koristi mehanički model ravnog vjetra (vidi dolje), on je jednak učinkovitosti rotora vjetroelektrane (APU).
2. Učinkovitost - učinkovitost APU-a od kraja do kraja, od nadolazećeg vjetra do terminala električnog generatora, ili do količine vode upumpane u spremnik.
3. Minimalna radna brzina vjetra (MPS) je njegova brzina pri kojoj vjetrenjača počinje davati struju teretu.
4. Najveća dopuštena brzina vjetra (MPS) je njegova brzina pri kojoj prestaje proizvodnja energije: automatizacija ili isključuje generator, ili stavlja rotor u vjetrokaz, ili ga sklapa i skriva, ili se rotor zaustavlja sam, ili APU jednostavno propada.
5. Početna brzina vjetra (CWS) - pri ovoj brzini rotor se može okretati bez opterećenja, okretati se i ući u radni način, nakon čega se generator može uključiti.
6. Negativna početna brzina (OSS) - to znači da APU (ili vjetroturbina - vjetroelektrana, ili WEA, vjetroelektrana) zahtijeva obavezno okretanje iz vanjskog izvora energije za pokretanje pri bilo kojoj brzini vjetra.
7. Početni (početni) trenutak - sposobnost rotora, prisilno usporen u struji zraka, da stvori zakretni moment na osovini.
8. Vjetroturbina (VD) - dio APU-a od rotora do osovine generatora ili pumpe, ili drugog potrošača energije.
9. Rotacijski vjetrogenerator - APU, u kojem se energija vjetra pretvara u okretni moment na osovini za odvod snage rotacijom rotora u struji zraka.
10. Raspon radnih brzina rotora je razlika između MDS i MRS kada radi pri nazivnom opterećenju.
11. Sporohodna vjetrenjača - u njoj linearna brzina dijelova rotora u protoku ne prelazi značajno brzinu vjetra ili ispod nje. Dinamička glava strujanja izravno se pretvara u potisak lopatice.
12. Brza vjetrenjača - linearna brzina lopatica je znatno (do 20 ili više puta) veća od brzine vjetra, a rotor stvara vlastitu cirkulaciju zraka. Ciklus pretvaranja energije protoka u potisak je složen.

Bilješke:

1. APU niske brzine, u pravilu, imaju KIEV niži od brzih, ali imaju početni moment dovoljan da pokrene generator bez odspajanja opterećenja i nula TCO, tj. apsolutno samopokretanje i primjenjivo na najlakšim vjetrovima.
2. Sporost i brzina su relativni pojmovi. Kućna vjetrenjača na 300 o/min može biti male brzine, a snažni APU tipa EuroWind, iz kojih se regrutiraju polja vjetroelektrana, vjetroelektrana (vidi sliku) i čiji rotori rade oko 10 o/min, su brzi, jer. s takvim promjerom, linearna brzina lopatica i njihova aerodinamika u većem dijelu raspona su prilično "avionski", vidi dolje.

Koji generator je potreban?

Električni generator za domaću 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 (vjetrenjača sa spin-upom), koji u pravilu imaju visok KIEV i učinkovitost, on također mora biti reverzibilan, t.j. biti sposoban raditi kao motor. Pri snagama do 5 kW ovaj uvjet zadovoljavaju električni strojevi s trajnim 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 jačine vjetra, oni će "izići" mnogo prije nego što brzina padne na MRS, a zatim 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, oni 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 već mora biti prilično dobro odvijen.

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

Izbor na vjetru

Prije nego što odlučimo koji vjetrogenerator napraviti, odlučimo se za lokalnu aerologiju. u sivo-zelenkastoj(bez vjetra) područja karte vjetra, barem će neki smisao biti samo od jedrenja vjetroturbine(a o njima ćemo kasnije). Ako trebate stalno napajanje, morat ćete dodati pojačivač (ispravljač sa stabilizatorom napona), punjač, ​​moćnu bateriju, inverter 12/24/36/48 V DC na 220/380 V 50 Hz AC. Takva ekonomija koštat će ne manje od 20.000 dolara, a malo je vjerojatno da će biti moguće ukloniti dugoročnu snagu veću od 3-4 kW. Općenito, s neumoljivom željom za alternativnom energijom, bolje je potražiti drugi izvor iste.

Na žuto-zelenim, blago vjetrovitim mjestima, ako vam je potrebna struja do 2-3 kW, možete sami uzeti vertikalni vjetrogenerator male brzine. Razvijeno ih je bezbroj, a postoje dizajni koji, u smislu KIJEVA i učinkovitosti, gotovo nisu inferiorni od industrijskih "oštrica".

Ako ćete kupiti vjetroturbinu za svoj dom, onda je bolje da se usredotočite na vjetrenjaču s rotorom za jedrenje. Mnogo je sporova, a u teoriji još nije sve jasno, ali rade. 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, vlastite "vertikale" su opravdane; 1,5-5 kW - kupljene "jedrilice". Može se kupiti i "Okomito", ali će koštati više od APU horizontalne sheme. I, konačno, ako vam je potrebna vjetrenjača snage 5 kW ili više, tada morate birati između vodoravnih kupljenih "lopatica" 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 ugradnjom. Ali prije kupnje morate pažljivo proučiti aerologiju namjeravanog mjesta ugradnje, a zatim odabrati odgovarajuću vrstu 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” udario, na licu mjesta ubije zdravog čovjeka. Čelična ili tvrda plastična ploča debljine 2 mm, koja se kreće brzinom od 20 m/s, prepolovi je.

Osim toga, većina vjetrenjača preko 100 vata je prilično bučna. Mnogi generiraju ultraniske (manje od 16 Hz) fluktuacije tlaka zraka - infrazvuke. Infrazvuci su nečujni, ali su štetni za zdravlje i šire se vrlo daleko.

Bilješka: u kasnim 80-ima dogodio se skandal u Sjedinjenim Državama - najveća vjetroelektrana u zemlji u to vrijeme morala je biti zatvorena. Indijanci iz rezervata, 200 km od terena njezine APU, na sudu su dokazali da su zdravstveni poremećaji koji su se kod njih naglo povećali nakon puštanja vjetroelektrane u pogon posljedica njezinih infrazvuka.

Iz gore navedenih razloga, ugradnja APU-a dopuštena je 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, nastaju izmjenična mehanička opterećenja koja mogu uzrokovati rezonanciju građevinske konstrukcije i njezino uništenje.

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

Vjetar, aerodinamika, KIJEV

Domaći vjetrogenerator pokorava se istim zakonima prirode kao i tvornički izrađen izračunat na računalu. A majstor "uradi sam" treba jako dobro razumjeti osnove svog posla - najčešće nema na raspolaganju skupe ultramoderne materijale i tehnološku opremu. Aerodinamika APU-a je tako teška...

Vjetar i KIJEV

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

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

U takvim uvjetima maksimalna energija jediničnog 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 cijele APU, ukloniti 650 W. Ovo je vrlo jednostavan pristup - svi znaju da vjetar nije savršeno ujednačen. Ali to se mora učiniti kako bi se osigurala ponovljivost proizvoda - uobičajena stvar u tehnologiji.

Ravni model ne treba zanemariti, on daje jasan minimum raspoložive energije vjetra. Ali zrak je, prvo, kompresibilan, a drugo, vrlo je fluidan (dinamička viskoznost je samo 17,2 μPa * s). To znači da tok može teći oko pometenog područja, smanjujući efektivnu površinu i KIJEV, što se najčešće opaža. No, u principu, moguća je i obrnuta situacija: vjetar hrli na rotor i površina efektivne površine tada se ispostavi da je veća od zamašene, 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 povući brod?

Drugi je klasik povijesti zrakoplovstva. Na testovima MIG-19 pokazalo se da presretač, koji je bio tonu teži od frontalnog lovca, ubrzava brže. S istim motorima u istom okviru zrakoplova.

Teoretičari nisu znali što da misle i ozbiljno su sumnjali u zakon održanja energije. Na kraju se pokazalo da je poanta stožac radarskog oklopa koji viri iz usisnika zraka. Od njegova nožnog prsta do školjke pojavila se zračna brtva, kao da je grabulja sa strana do kompresora motora. Od tada su se udarni valovi čvrsto ustalili u teoriji kao korisni, a fantastične letne performanse modernih zrakoplova u velikoj su mjeri zaslužne za njihovu vješto korištenje.

Aerodinamika

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

Prije Žukovskog letjeli su na ravnim jedrima: vjerovalo se da čestice nadolazećeg toka daju sav svoj zamah prednjem rubu krila. To je omogućilo da se odmah riješi vektorske veličine - kutnog momenta - koji je generirao bijesnu i najčešće neanalitičku matematiku, pređe na mnogo prikladnije skalarne čisto energetske relacije i na kraju dobije izračunato polje tlaka na ravnini nosača, manje-više slična sadašnjoj.

Takav mehanistički pristup omogućio je stvaranje uređaja koji bi se, u najmanju ruku, mogli podići u zrak i letjeti s jednog mjesta na drugo, a da se ne moraju negdje usput srušiti na tlo. 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 kontinuiteta medija (vakuumski mjehurići se u zraku ne stvaraju sami) proizlazi da se brzine gornjeg i donjeg toka koji se spuštaju sa zadnjeg ruba moraju razlikovati. Zbog premda male, ali konačne viskoznosti zraka, ondje bi se trebao stvoriti vrtlog zbog razlike u brzinama.

Vrtlog se rotira, a zakon održanja količine gibanja, nepromjenjiv kao i zakon održanja energije, vrijedi i za vektorske veličine, t.j. mora voditi računa o smjeru kretanja. Stoga bi se odmah na stražnjem rubu trebao formirati suprotno rotirajući vrtlog s istim momentom. Za što? Zbog energije koju proizvodi 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 njegovo uzgon. Odnosno, trošenjem dijela, a za velike brzine i opterećenja krila - veliki dio, snage motora, možete stvoriti strujanje zraka oko uređaja, što vam omogućuje postizanje boljih kvaliteta leta.

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

Opet KIJEV

Ali vjetrenjača nema motor. On, naprotiv, mora uzimati energiju od vjetra i davati je potrošačima. I evo izlazi - izvukao je noge, zapinjao mu se rep. Pustili su premalo energije vjetra u vlastitu cirkulaciju rotora - bit će slab, potisak lopatice će biti mali, a KIJEV i snaga će biti niski. Dajmo puno za cirkulaciju - rotor će se vrtjeti kao ludi u praznom hodu na laganom vjetru, ali potrošači opet dobivaju malo: malo su opteretili, rotor je usporio, vjetar je otpuhao cirkulaciju, a rotor je stao.

Zakon održanja energije daje "zlatnu sredinu" upravo u sredini: 50% energije dajemo opterećenju, a za preostalih 50% izokrećemo tok do optimuma. Praksa potvrđuje pretpostavke: ako je učinkovitost dobrog vučnog propelera 75-80%, tada KIEV rotora s lopaticama koji se također pažljivo izračunava i puše u aerotunelu doseže 38-40%, t.j. do polovice onoga što se može postići s viškom energije.

Modernost

Danas se aerodinamika, naoružana modernom matematikom i računalima, sve više udaljava od neizbježno pojednostavljenih modela ka točnom opisu ponašanja stvarnog tijela u stvarnom toku. I ovdje, pored opće linije - moć, moć, i još jednom moć! – otkriveni su sporedni putevi, ali obećavajući samo s ograničenom količinom energije koja ulazi u sustav.

Poznati alternativni avijatičar Paul McCready stvorio je avion još 80-ih godina, s dva motora iz motorne pile od 16 KS. pokazuje 360 ​​km/h. Štoviše, njegova je šasija bila tricikl koji se nije mogao uvlačiti, a kotači su bili bez oklopa. Niti jedno McCreadyjevo vozilo nije otišlo na liniju i otišlo na borbeno dežurstvo, ali dva - jedno s klipnim motorima i propelerima, a drugo mlazno - prvi put u povijesti obišla su globus bez sletanja na jednu benzinsku crpku.

Na jedra koja su dala izvorno krilo također je značajno utjecao razvoj teorije. "Uživa" aerodinamika omogućila je jahtama vjetar od 8 čvorova. stajati na hidrogliserima (vidi sl.); za raspršivanje takvog hulka do željene brzine propelerom potreban je motor od najmanje 100 KS. Trkaći katamarani s istim vjetrom idu brzinom od oko 30 čvorova. (55 km/h).

Ima i nalaza koji su potpuno netrivijalni. Ljubitelji najrjeđeg i najekstremnijeg sporta - base jumpinga - noseći apecial wing odijelo, wingsuit, lete bez motora, manevriraju 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 bube. Prema klasičnoj aerodinamici, nije sposoban za let. Baš kao i predak "stealth" F-117 sa svojim krilom u obliku dijamanta, također se ne može podići u zrak. A MIG-29 i Su-27, koji neko vrijeme mogu letjeti prvim repom, uopće se ne uklapaju ni u jednu ideju.

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

Što očekivati ​​od klasika?

Međutim, ni u kojem slučaju ne treba napustiti klasike. Pruža temelj bez oslanjanja na koji se ne može uzdići više. Kao što teorija skupova ne poništava tablicu množenja, a kvantna kromodinamika ne čini da jabuke polete s drveća.

Dakle, što možete očekivati ​​od klasičnog pristupa? Pogledajmo sliku. Lijevo - vrste rotora; prikazani su uvjetno. 1 - vertikalni vrtuljak, 2 - vertikalni ortogonalni (vjetroturbina); 2-5 - rotori s lopaticama 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. Pojedinačnim (100%) momentom smatra se onaj koji stvara rotor prisilno usporen u struji sa 100% KIEV, t.j. kada se sva energija strujanja pretvori u rotacijsku silu.

Ovaj pristup nam omogućuje da izvučemo dalekosežne zaključke. Na primjer, broj lopatica mora biti odabran ne samo i ne toliko prema željenoj brzini rotacije: 3- i 4-lopatice odmah gube puno u smislu KIEV-a i okretnog momenta u usporedbi s 2- i 6-lopatima koji dobro rade u približno istom rasponu brzina. I izvana slični vrtuljak i ortogonalni imaju bitno različita svojstva.

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

Bilješka: posebno ćemo razgovarati o rotorima za jedrenje - čini se da se ne uklapaju u klasiku.

Vertikalne linije

APU-ovi s okomitom osi rotacije imaju neospornu prednost za svakodnevni život: njihovi čvorovi koji zahtijevaju održavanje koncentrirani su na dnu i nema potrebe za podizanjem. Ostaje, a i tada ne uvijek, samopodesivi potisni ležaj, ali je čvrst i izdržljiv. Stoga, prilikom projektiranja jednostavnog vjetrogeneratora, odabir opcija mora početi s vertikalama. Njihove glavne vrste prikazane su na sl.

Sunce

Na prvom položaju - najjednostavniji, najčešće nazvan Savonius rotor. Zapravo, izumili su ga 1924. godine u SSSR-u Ya. A. i A. A. Voronin, a finski industrijalac Sigurd Savonius besramno je prisvojio izum, ignorirajući sovjetski certifikat o autorskim pravima, i započeo masovnu proizvodnju. Ali uvođenje izuma u sudbinu puno znači, pa ćemo, kako ne bismo uzburkavali prošlost i ne uznemiravali pepeo mrtvih, ovu vjetrenjaču nazvati Voronin-Savonius rotor, ili skraćeno, Sunce .

VS za majstora 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, ne puno kompliciraniji, ali prema KIJEVU, daje izglede oštricama.

Napomena: BC s dvije oštrice se ne vrti, već trza; 4-lopatica je samo malo glatkija, ali mnogo gubi u KIJEVU. Za poboljšanje 4-"korito" najčešće se prostire na dvije etaže - par lopatica ispod, i još jedan par, zaokrenut za 90 stupnjeva vodoravno, iznad njih. KIJEV je očuvan, a bočna opterećenja mehanike slabe, ali se savijanja nešto povećavaju, a uz vjetar veći od 25 m/s takav APU ima osovinu, t.j. bez ležaja koji su dečki razvukli iznad rotora, “lomi toranj”.

Daria

Sljedeći je rotor Daria; 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 zbog razlike u aerodinamičkom otporu grba i pojasnog džepa počinje odmotavati, a zatim postaje poput brzog, stvarajući vlastitu cirkulaciju.

Rotacijski moment je mali, a u početnim položajima rotora paralelno i okomito na vjetar uopće nema, pa je samopromicanje moguće samo s neparnim brojem lopatica (krila?). U svakom slučaju, opterećenje s generatora mora biti isključeno za vrijeme trajanja promocije.

Darrieus rotor ima još dvije loše kvalitete. Prvo, tijekom rotacije, vektor potiska lopatice opisuje potpunu revoluciju u odnosu na njezin aerodinamički fokus, i to ne glatko, već trzavo. Stoga Darrieusov rotor brzo lomi svoju mehaniku čak i pri ravnom vjetru.

Drugo, Daria ne samo da buči, već i viče i cvili, do te mjere da se vrpca pokida. To je zbog njegove vibracije. I što je više oštrica, to je urlik jači. Dakle, ako je Darya napravljena, onda je dvokraka, izrađena od skupih materijala visoke čvrstoće koji apsorbiraju zvuk (ugljik, mylar), a mali zrakoplov se koristi za vrtenje u sredini stupa jarbola.

ortogonalni

Na poz. 3 - ortogonalni vertikalni rotor s profiliranim lopaticama. Ortogonalno jer krila strše okomito. Prijelaz iz BC-a u ortogonalnu ilustriran je na Sl. lijevo.

Kut ugradnje lopatica u odnosu na tangentu na krug, dodirujući aerodinamička žarišta krila, može biti pozitivan (na slici) ili negativan, ovisno o jačini vjetra. Ponekad se oštrice naprave zakrećući i na njih se postavljaju vjetrobrani, koji automatski drže alfu, ali takve strukture se često lome.

Središnje tijelo (plavo na slici) omogućuje dovođenje KIJEVA na gotovo 50%.U ortogonalnom s tri oštrice, u presjeku bi trebao imati oblik trokuta s blago konveksnim stranicama i zaobljenim uglovima te s veći broj lopatica, dovoljan je jednostavan cilindar. Ali teorija za ortogonal nedvosmisleno daje optimalan broj oštrica: mora ih biti točno 3.

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

Helikoidni

Helikoidni rotor, ili Gorlov rotor (poz. 4) - vrsta ortogonalne koja osigurava jednoliku rotaciju; ortogonalni s ravnim krilima "trga" tek nešto slabije od zrakoplova s ​​dvije lopatice. Savijanjem lopatica duž helikoida izbjegava se gubitak KIJEVA zbog njihove zakrivljenosti. Iako zakrivljena lopatica odbija dio protoka bez korištenja, ona također grabulja dio u zonu najveće linearne brzine, nadoknađujući gubitke. Helikoidi se koriste rjeđe od ostalih vjetrenjača, jer. zbog složenosti proizvodnje, oni su skuplji od kolega jednake kvalitete.

Bačva-bačva

Za 5 poz. – rotor tipa BC okružen vodećom lopaticom; njegova shema je prikazana na sl. desno. Rijetko se nalazi u industrijskom dizajnu, tk. skupa kupnja zemljišta ne nadoknađuje povećanje kapaciteta, a potrošnja materijala i složenost proizvodnje su visoki. Ali majstor koji se boji rada više nije majstor, već potrošač, a ako nije potrebno više od 0,5-1,5 kW, onda je za njega "bačva-bačva" poslastica:

• Ova vrsta rotora je apsolutno sigurna, tiha, ne stvara vibracije i može se instalirati 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 uragana - prejak vjetar ne može gurnuti u "bačvu"; oko njega se pojavljuje aerodinamična vrtložna čahura (još ćemo se susresti s tim efektom).
• I što je najvažnije, budući da je površina "graba" nekoliko puta veća od površine rotora iznutra, KIEV također može biti superjedinica, a okretni moment od 3 m/s na "bačvi" promjera tri metra je takav da generator od 1 kW s maksimalnim opterećenjem, jer se kaže da je bolje ne trzati se.

Video: Lenzov vjetrogenerator

60-ih godina u SSSR-u E. S. Biryukov patentirao je vrtuljak APU s KIJEVOM 46%. Nešto kasnije, V. Blinov je postigao 58% dizajna po istom principu KIJEVA, ali nema podataka o njegovim testovima. A pune testove Birjukovljevih oružanih snaga provelo je osoblje časopisa Inventor and Rationalizer. Dvokatni rotor promjera 0,75 m i visine 2 m uz svjež vjetar vrtio je asinkroni generator od 1,2 kW punom snagom i bez loma izdržao 30 m/s. Crteži APU Biryukov prikazani su na sl.

1. krovni pocinčani rotor;
2. samopodešavajući dvoredni kuglični ležaj;
3. omoti - čelični kabel od 5 mm;
4. osovinska osovina - čelična cijev s debljinom stijenke od 1,5-2,5 mm;
5. aerodinamičke poluge za kontrolu brzine;
6. oštrice za kontrolu brzine - 3-4 mm šperploča ili lim od plastike;
7. šipke za kontrolu brzine;
8. opterećenje regulatora brzine, njegova težina određuje brzinu;
9. pogonska remenica - kotač bicikla bez gume s komorom;
10. thrust bearing - potisni ležaj;
11. pogonska remenica - remenica redovnog generatora;
12. generator.

Biryukov je dobio nekoliko potvrda o autorskim pravima za svoj APU. Prvo obratite pozornost na dio rotora. Pri ubrzavanju radi kao sunce, stvarajući veliki početni moment. Dok se vrti, u vanjskim džepovima oštrica stvara se vrtložni jastuk. S gledišta vjetra, lopatice se profiliraju, a rotor se pretvara u ortogonal velike brzine, pri čemu se virtualni profil mijenja ovisno o jačini vjetra.

Drugo, profilirani kanal između lopatica u rasponu radnih brzina radi kao središnje tijelo. Ako se vjetar pojača, tada se u njemu stvara i vrtložni jastuk, koji nadilazi rotor. Postoji ista vrtložna čahura kao oko APU-a s lopaticom za navođenje. Energija za njegovo stvaranje uzima se iz vjetra, a više nije dovoljna za razbijanje vjetrenjače.

Treće, regulator brzine je prvenstveno dizajniran za turbinu. On drži njezinu brzinu optimalnom s gledišta KIJEVA. A optimalna frekvencija vrtnje generatora osigurava se izborom omjera prijenosa mehanike.

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

Lopatniki

Kao što ste rekli, prema klasicima, horizontalna vjetroturbina s lopatičnim rotorom je najbolja. Ali, kao prvo, treba mu stabilan vjetar barem srednje jačine. Drugo, dizajn za majstora je prepun mnogih zamki, zbog čega plod dugog napornog rada često u najboljem slučaju osvjetljava WC, hodnik ili trijem, ili se čak ispostavi da se može samo opustiti.

Prema dijagramima na sl. razmotriti detaljnije; pozicije:

• sl. ALI:

1. lopatice rotora;
2. generator;
3. okvir generatora;
4. zaštitna vremenska lopatica (uraganska lopata);
5. strujni kolektor;
6. šasija;
7. rotacijski čvor;
8. radna vremenska lopatica;
9. jarbol;
10. stezaljka za pokrove.

• sl. B, pogled odozgo:

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

• sl. G, strujni kolektor:

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

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

Dakle, gdje čekamo "saplitanje"?

oštrice

Očekivati ​​postizanje snage na osovini generatora veću od 150-200 W na oštricama bilo kojeg raspona, izrezanih iz plastične cijevi debelih stijenki, kao što se često savjetuje, nada je beznadnog amatera. Oštrica iz cijevi (osim ako je toliko debela da se koristi jednostavno kao prazan dio) imat će segmentni profil, t.j. njegov vrh, ili će obje površine biti lukovi kružnice.

Profili segmenata prikladni su za nestlačive medije, kao što su hidrogliseri ili lopatice propelera. Za plinove je potrebna oštrica promjenjivog profila i koraka, na primjer, vidi sl.; raspon - 2 m. Ovo će biti složen i dugotrajan proizvod koji zahtijeva mukotrpne izračune u punoj teoriji, puhanje u cijevi i terenska ispitivanja.

Generator

Kada se rotor montira izravno na njegovu osovinu, standardni ležaj će se ubrzo slomiti - nema jednakog opterećenja na svim lopaticama u vjetrenjačama. Trebamo međuosovinu s posebnim potpornim ležajem i mehaničkim prijenosom od njega do generatora. Za velike vjetrenjače uzima se samopodešavajući dvoredni ležaj; u najboljim modelima - 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 potisni ležaj za APU tipa EuroWind.

vjetrokaz za nuždu

Princip njegovog rada prikazan je na Sl. B. Vjetar, pojačavajući, pritišće lopatu, opruga se rasteže, rotor se iskrivljuje, brzina mu pada i na kraju postaje paralelan s strujom. Čini se da je sve u redu, ali - na papiru je bilo glatko...

U vjetrovitom danu pokušajte držati poklopac s prokuhanom vodom ili veliki lonac za ručku paralelno s vjetrom. Samo budite oprezni - nemirni komad željeza može pogoditi fizionomiju tako da razbije nos, presiječe usnicu, pa čak i izbije oko.

Ravni vjetar javlja se samo u teoretskim proračunima i, s dovoljnom točnošću za praksu, u aerotunelima. U stvarnosti, orkanske vjetrenjače s orkanskom lopatom iskrivljuju više nego one potpuno bespomoćne. Ipak, bolje je promijeniti iskrivljene oštrice nego sve raditi iznova. U industrijskim uvjetima, to je druga stvar. Tamo, nagib lopatica, za svaku ponaosob, prati i regulira automatizaciju pod kontrolom putnog računala. I izrađeni su od kompozita za teške uvjete rada, a ne od vodovodnih cijevi.

strujni kolektor

Ovo je čvor koji se redovito servisira. Svaki energetičar zna da kolektor s četkama treba očistiti, podmazati, namjestiti. A jarbol je iz vodovodne cijevi. Nećete se penjati, jednom mjesečno ili dva morat ćete cijelu vjetrenjaču baciti na zemlju i onda je opet podići. Koliko će izdržati od takve "prevencije"?

Video: vjetrogenerator s lopaticama + solarna ploča za napajanje dacha

Mini i mikro

Ali kako se veličina oštrice smanjuje, poteškoća se smanjuje s kvadratom promjera kotača. Već je moguće samostalno proizvesti APU s horizontalnim lopaticama za snagu do 100 W. 6-lopatica 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 odnos snaga sa 6 lopatica i promjera je izražen 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 će biti računati na snagu od 10-20 vata. Prvo, plastična oštrica s rasponom većim od 0,8 m neće izdržati vjetrove veće od 20 m/s bez dodatnih mjera zaštite. Drugo, s rasponom lopatice do istih 0,8 m, linearna brzina njegovih krajeva neće premašiti brzinu vjetra više od tri puta, a zahtjevi za profiliranjem s uvijanjem smanjuju se za redove veličine; ovdje će "korito" s segmentiranim profilom iz cijevi već raditi sasvim zadovoljavajuće, poz. B na sl. A 10-20 W osigurat će napajanje tabletu, napuniti pametni telefon ili upaliti žarulju domaćice.

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. No hoće li nam odgovarati po prometu?

Faktor brzine z za 6 lopatica je 3. Formula za izračun brzine rotacije pod opterećenjem je N = v / l * z * 60, gdje je N brzina rotacije, 1 / min, v brzina vjetra i l je opseg rotora. S rasponom oštrice od 0,8 m i vjetrom od 5 m/s, dobivamo 72 o/min; pri 20 m/s - 288 o/min. Kotač bicikla također se vrti približno istom brzinom, tako da ćemo ukloniti svojih 10-20 vata iz generatora koji može dati 100. Rotor možete staviti izravno na njegovu osovinu.

Ali ovdje se javlja sljedeći problem: potrošivši mnogo rada i novca, barem za motor, dobili smo ... igračku! Što je 10-20, pa, 50 vata? A vjetrenjača s oštricama koja može napajati barem televizor ne može se napraviti kod kuće. Je li moguće kupiti gotovi mini vjetrogenerator i neće li koštati manje? Još što je moguće, pa čak i jeftinije, pogledajte poz. 4 i 5. Osim toga, bit će i mobilan. Stavite ga na panj - i koristite ga.

Druga opcija je ako negdje leži koračni motor sa starog pogona od 5 ili 8 inča, ili s pogona za papir ili nosača neupotrebljivog inkjet ili matričnog pisača. Može raditi kao generator, a pričvršćivanje rotora vrtuljka iz limenki (poz. 6) na njega je lakše nego sastavljanje strukture kao što je prikazano na poz. 3.

Općenito, prema “oštricama” zaključak je nedvosmislen: domaće – radije da bi se milo, ali ne radi prave dugoročne energetske učinkovitosti.

Video: najjednostavniji generator vjetra za rasvjetu dacha

jedrilice

Jedriličarski vjetrogenerator poznat je dugo vremena, ali mekane ploče njegovih lopatica (vidi sliku) počele su se izrađivati ​​s pojavom sintetičkih tkanina i filmova visoke čvrstoće otporne na habanje. Vjetrenjače s više oštrica 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 vrtuljki.

Međutim, mekano jedro poput krila vjetrenjače, čini se, nije bilo tako jednostavno. Nije stvar u otporu vjetra (proizvođači ne ograničavaju najveću dopuštenu brzinu vjetra): jahtaši-jedrilice već znaju da je vjetar gotovo nemoguće slomiti ploču bermudskog jedra. Umjesto toga, plahta će se istrgnuti, ili će se jarbol slomiti, ili će se cijelo plovilo "preokrenuti". Riječ je o energiji.

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

Naravno, ne može postojati jamstva za 100% pouzdanost, ali i tako je jasno da ovdje nema mirisa na ravno-mehanički model. Ni na koji način kotač od 5 metara na ravnom vjetru od 3 m/s ne može dati oko 1 kW, pri 7 m/s doći do platoa snage i onda ga zadržati do jakog nevremena. Proizvođači, usput, izjavljuju da se nominalna snaga od 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 konusna cirkulacija i pogonski učinak nisu fikcija. U svakom slučaju, moguće su.

Tada bi se, pokazalo se, PRIJE rotora, prema zakonu održanja količine gibanja, također trebao pojaviti konusni vrtlog, ali koji se širi i sporo. I takav će lijevak tjerati vjetar u rotor, njegova će se efektivna površina pokazati više zamašenom, a KIJEV će biti nad jedinstvom.

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

Domaći generator

Iz navedenog je jasno da je majstorima bolje uzeti ili vertikale ili jedrilice. Ali oba su vrlo spora, a prijenos na generator velike brzine je dodatni posao, dodatni troškovi i gubici. Je li moguće sami napraviti učinkovit električni generator male 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 visoke čvrstoće otporne na toplinu, PEMM, PETV, itd. Visina namota je 9 mm.

Obratite pažnju na utore za ključeve u polovicama rotora. Moraju biti raspoređeni tako da se magneti (zalijepljeni na magnetski krug epoksidom ili akrilom) nakon montaže konvergiraju s suprotnim polovima. "Palačinke" (magnetski krugovi) moraju biti izrađene od magnetski mekog feromagneta; normalan konstrukcijski čelik će biti dovoljan. Debljina "palačinki" je najmanje 6 mm.

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

Namoti koji čine sekcije statora povezani su prema shemama također prikazanim na sl. Zalemljeni krajevi ne bi se trebali rastezati, već bi trebali formirati petlje, inače epoksid, koji će biti ispunjen statorom, može prekinuti žice kada se stvrdne.

Stator se lijeva u kalupu do 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 pričvršćen ne samo od pomaka duž osi, već i od okretanja; snažno magnetsko polje sa strujom u teretu povući će ga za sobom.

Video: uradi sam generator vjetrenjače

Zaključak

I što na kraju imamo? Zanimanje za "oštrice" više se objašnjava njihovim spektakularnim izgledom nego stvarnom izvedbom u kućnoj izvedbi i pri maloj snazi. Automobilski APU s vrtuljkom osigurat će "standby" napajanje za punjenje automobilske baterije ili napajanje male kuće.

Ali s jedriličarskim APU-ima, majstori s kreativnom venom trebali bi eksperimentirati, osobito u mini verziji, s kotačem promjera 1-2 m. Ako su pretpostavke programera točne, tada će iz ovoga biti moguće ukloniti svih njegovih 200-300 vata pomoću gore opisanog kineskog generatora.

Andrey je rekao:

Hvala na besplatnim konzultacijama ... A cijene "od firmi" nisu baš skupe, a mislim da će majstori iz zaleđa moći napraviti generatore poput vas. A Li-po baterije se mogu naručiti iz Kine, inverteri u Čeljabinsku su vrlo dobri (s glatkim sinusom).A jedra, lopatice ili rotori su još jedan razlog za bijeg misli naših ruskih ruskih ljudi.

Ivan je rekao:

pitanje:
Za vjetrenjače s okomitom osi (položaj 1) i verziju “Lenz” moguće je dodati dodatni detalj - impeler koji je izložen vjetru i prekriva beskorisnu stranu s njega (koja ide prema vjetru). Odnosno, vjetar neće usporiti oštricu, već ovaj "zaslon". Postavljanje niz vjetar s “repom” koji se nalazi iza same vjetrenjače ispod i iznad lopatica (grebena). Pročitao sam članak i rodila se ideja.

Klikom na gumb "Dodaj komentar" pristajem na stranicu.

Vjetar je besplatna energija! Zato ga iskoristimo u osobne svrhe. Ako je izgradnja vjetroelektrane u industrijskim razmjerima vrlo skupa, jer je osim generatora potrebno provesti niz studija i proračuna, država ne snosi takve troškove, a iz nekog razloga investitori u zemljama bivšeg SSSR-a nisu od posebnog interesa. Zatim privatno možete napraviti mini vjetrenjaču za svoje potrebe. Treba shvatiti da je projekt pretvaranja vašeg doma na alternativnu energiju vrlo skup pothvat.

Kao što je već spomenuto: morate napraviti dugoročna promatranja i proračune kako biste odabrali optimalni omjer veličina kotača vjetra i generatora, prikladan za vašu klimu, ružu vjetrova i prosječnu godišnju brzinu vjetra.

Učinkovitost vjetroelektrane unutar iste regije može se značajno razlikovati, to je zbog činjenice da kretanje vjetra ne ovisi samo o klimatskoj zoni, već i o terenu.

Međutim, možete saznati što je energija vjetra uz minimalne troškove sastavljanjem proračunske instalacije za napajanje uređaja male snage, poput pametnog telefona, žarulja ili radija. Uz pravi pristup, možete osigurati struju u maloj kući ili ljetnoj kućici.

Pogledajmo kako možete napraviti najjednostavniju vjetroturbinu vlastitim rukama.

Vjetrenjača male snage iz improviziranih sredstava

Računalni hladnjak je motor bez četkica, koji u svom izvornom obliku nema praktičnu vrijednost.

Treba ga premotati, jer su u originalu namoti spojeni na neprikladan način. Namotavanje zavojnica naizmjenično:

U smjeru kazaljke na satu;

U smjeru suprotnom od kazaljke na satu;

U smjeru kazaljke na satu;

U smjeru suprotnom od kazaljke na satu.

Morate spojiti susjedne zavojnice u seriji, ili još bolje, namotati ga jednim komadom žice, krećući se iz jednog utora u drugi. Debljinu žice u ovom slučaju birajte proizvoljno, bilo bi bolje da namotate što više zavoja, a to je moguće kada koristite najtanju žicu.

Izlazni napon iz takvog generatora bit će promjenjiv, a njegova vrijednost ovisit će o brzini (brzini vjetra), ugradite diodni most od Schottky dioda da ga ispravite na konstantu, to će učiniti obične diode, ali će biti gore, jer . napon će pasti sa 1 na 2 volta.

Lirska digresija, malo teorije

Zapamtite da je vrijednost EMF-a:

gdje je L duljina vodiča smještenog u magnetskom polju; V je brzina rotacije magnetskog polja;

Prilikom nadogradnje generatora možete utjecati samo na duljinu vodiča, odnosno na broj zavoja svake od zavojnica. Broj zavoja - određuje izlazni napon, a debljina žice - maksimalno strujno opterećenje.

U praksi je nemoguće utjecati na brzinu vjetra. Međutim, postoji i izlaz iz ove situacije, možete, nakon što ste naučili tipičnu brzinu vjetra za vaše područje, dizajnirati odgovarajući vijak za vjetroturbinu, kao i mjenjač ili remenski pogon, kako biste osigurali dovoljnu brzinu za generiranje potrebni napon.

VAŽNO: Brže ne znači bolje! Ako je brzina vrtnje vjetrogeneratora previsoka, njegov će se resurs smanjiti, svojstva podmazivanja čahure ili ležajeva rotora će se pogoršati i zaglaviti, a najvjerojatnije će doći do kvara izolacije namota u generatoru

Generator se sastoji od:

Povećavamo snagu generatora iz hladnjaka računala

Prvo, što više lopatica i promjera kotača, to bolje, pa bolje pogledajte hladnjake od 120 mm.

Drugo, već smo rekli da napon ovisi i o magnetskom polju, činjenica je da industrijski generatori velike snage imaju uzbudne namote, a male snage imaju jake magnete. Magneti u hladnjaku su izrazito slabi i ne dopuštaju postizanje dobrih rezultata od generatora, a razmak između rotora i statora je vrlo velik - oko 1 mm, i to kod već slabih magneta.

Rješenje ovog problema je radikalna promjena dizajna generatora. Umjesto toga, od hladnjaka je potreban samo impeler, a kao generator može se koristiti motor od pisača ili bilo kojeg drugog kućanskog aparata. Najčešći su brušeni motori s uzbudom na trajni magnet.

Kao rezultat, to će izgledati ovako.

Snaga takvog generatora dovoljna je za napajanje LED dioda, radija. Neće biti dovoljno napuniti telefon, telefon će prikazati proces punjenja, ali će struja biti izrazito mala, do 100 ampera, uz vjetar od 5-10 metara u sekundi.

Koračni motori kao vjetrogenerator

Koračni motor se vrlo često nalazi u računalima i kućanskim aparatima, u raznim playerima, disketnim pogonima (zanimljivi su stari modeli od 5,25”), printerima (osobito matričnim), skenerima itd.

Ovi motori bez izmjena mogu raditi kao generator, oni su rotor s trajnim magnetima, a stator s namotima, tipična shema povezivanja koračnog motora u generatorskom modu je prikazana na slici.

Krug ima linearni stabilizator od 5 volti, tipa L7805, koji će vam omogućiti da sigurno povežete mobitele na takvu vjetrenjaču kako biste ih punili.

Fotografija prikazuje generator iz koračnog motora s ugrađenim noževima.

Motor u konkretnom slučaju s 4 izlazne žice, dijagram je u skladu s tim. Motor s takvim dimenzijama u generatorskom modu proizvodi približno 2 W na laganom vjetru (brzina vjetra oko 3 m / s) i 5 m / s na jakom (do 10 m / s).

Usput, ovdje je sličan krug s zener diodom, umjesto L7805. Omogućuje punjenje Li-ion baterija.

Dorada domaće vjetrenjače

Da bi generator radio učinkovitije, morate za njega izraditi vodilicu i pomično ga pričvrstiti na jarbol. Zatim, kada se promijeni smjer vjetra, promijenit će se i smjer vjetrogeneratora. Tada se javlja sljedeći problem - kabel koji ide od generatora do potrošača će se uvijati oko jarbola. Da biste to riješili, morate osigurati pokretni kontakt. Gotovo rješenje prodaje se na Ebayu i Aliexpressu.

Donje tri žice su nepokretne i idu prema dolje, a gornji snop žica je pomičan, unutra je ugrađen klizni kontakt ili mehanizam s četkicom. Ako nemate priliku kupiti, budite pametni i, inspirirani odlukom dizajnera automobila Zhiguli, odnosno implementacijom pomičnog kontakta signalne tipke na kolu upravljača, učinite nešto slično. Ili upotrijebite kontaktnu pločicu iz kuhala za vodu.

Spajanjem konektora dobivate pokretni kontakt.

Snažni generator vjetra iz improviziranih sredstava.

Za više snage možete koristiti dvije opcije:

1. Generator iz odvijača (10-50 W);

Potreban vam je samo motor iz odvijača, opcija je slična prethodnoj, možete koristiti lopatice ventilatora kao vijak, to će povećati konačnu snagu vaše instalacije.

Evo primjera takvog projekta:

Obratite pažnju na to kako je ovdje implementiran preklop zupčanika - osovina vjetrogeneratora nalazi se u cijevi, na njenom kraju se nalazi zupčanik koji prenosi rotaciju na manji zupčanik montiran na osovinu motora. Povećanje broja okretaja motora također se događa u industrijskim vjetroturbinama. Reduktori se koriste posvuda.

Međutim, u domaćem okruženju izrada mjenjača postaje veliki problem. Možete ukloniti mjenjač iz električnog alata, on je tamo potreban za smanjenje velike brzine na osovini motora kolektora na normalnu brzinu stezne glave na bušilici ili brusilice:

Bušilica ima planetarni mjenjač;

U kutnu brusilicu ugrađen je kutni mjenjač (postat će koristan za ugradnju nekih instalacija i smanjiti opterećenje s repa vjetroturbine);

Mjenjač iz ručne bušilice.

Ova verzija domaćeg vjetrogeneratora već može puniti baterije od 12 V, ali je potreban pretvarač za generiranje struje i napona punjenja. Ovaj se zadatak može pojednostaviti korištenjem auto generatora.

Prednost takvog generatora je mogućnost korištenja za punjenje automobilskih baterija, u principu je za to namijenjen. Autogeneratori imaju ugrađen relej regulatora napona, što eliminira potrebu za kupnjom dodatnih stabilizatora ili pretvarača.

Međutim, vozači znaju da je pri malom praznom hodu, otprilike 500-1000 okretaja u minuti, snaga takvog generatora mala i ne daje odgovarajuću struju za punjenje baterije. To dovodi do potrebe za spajanjem na kotač vjetra preko mjenjača ili remena.

Možete podesiti broj okretaja pri brzinama vjetra koje su normalne za vaše zemljopisne širine odabirom omjera prijenosa ili korištenjem pravilno dizajniranog vjetrobranskog kotača.

Korisni savjeti

Možda najprikladniji dizajn jarbola vjetrenjače za ponavljanje prikazan je na slici. Takav jarbol rastegnut je na sajle pričvršćene na držače u tlu, što osigurava stabilnost.

Važno: Visina jarbola treba biti što veća, otprilike 10 metara. Na većim nadmorskim visinama vjetar je jači jer za njega nema prepreka u vidu prizemnih građevina, brežuljaka i drveća. Nikada ne postavljajte vjetrogenerator na krov svoje kuće. Rezonantne vibracije pričvrsnih konstrukcija mogu uzrokovati uništenje njegovih zidova.

Vodite računa o pouzdanosti jarbola nosača, jer je dizajn vjetrenjače na temelju takvog generatora mnogo teži i već je prilično ozbiljno rješenje koje može osigurati autonomno napajanje ljetne kuće s minimalnim skupom električnih uređaja. Uređaji koji rade na 220 V mogu se napajati iz pretvarača 12-220 V. Najčešća verzija takvog pretvarača je.

Bolje je koristiti dizel generatore, uklj. kamioni, jer su dizajnirani za rad pri malim brzinama. U prosjeku, dizel motor velikog kamiona radi između 300 i 3500 o/min.

Moderni generatori daju 12 ili 24 volta, a struja od 100 ampera odavno je postala normalna. Nakon provođenja jednostavnih izračuna, možete odrediti da će vam takav generator dati maksimalno do 1 kW snage, a generator od Zhigulija (12 V 40-60 A) 350-500 W, što je već prilično pristojna figura.

Što bi trebao biti kotač vjetra za domaću vjetroturbinu?

U tekstu sam spomenuo da bi vjetrokotač trebao biti velik i s velikim brojem lopatica, zapravo to nije tako. Ova tvrdnja vrijedila je za one mikrogeneratore koji ne tvrde da su ozbiljni električni strojevi, već primjerci za upoznavanje i razonodu.

Zapravo, projektiranje, proračun i izrada vjetroturbine je vrlo težak zadatak. Energija vjetra će se racionalnije koristiti ako je izrađena vrlo precizno i ​​idealno prikazan "avijacijski" profil, dok se mora postaviti pod minimalnim kutom prema ravnini rotacije kotača.

Stvarna snaga kotača vjetra s istim promjerom i različitim brojem lopatica je ista, razlika je samo u brzini njihove rotacije. Što su krila manja - to je više okretaja u minuti, s istim vjetrom i promjerom. Ako želite postići maksimalni broj okretaja, morate montirati krila što je točnije s minimalnim kutom prema ravnini njihove rotacije.

Pogledajte tablicu iz knjige "Domaća vjetroelektrana" iz 1956. izd. DOSAAF Moskva. Prikazuje odnos između promjera kotača, snage i broja okretaja u minuti.

Kod kuće, ovi teoretski izračuni su malo korisni, amateri izrađuju kotače vjetra od improviziranih sredstava, koriste:

• Metalne ploče;

  Plastične kanalizacijske cijevi.

Brzi kotač vjetra s 2-4 oštrice možete sastaviti vlastitim rukama iz kanalizacijskih cijevi, osim njih, potrebna vam je pila za metal ili bilo koji drugi alat za rezanje. Korištenje ovih cijevi je zbog njihovog oblika, nakon rezanja imaju konkavni oblik, što osigurava visoku osjetljivost na strujanje zraka.

Nakon obrezivanja učvršćuju se VIJKOVIMA na metalnu, tekstuolitu ili šperploču. Ako ćete ga napraviti od šperploče, bolje je zalijepiti i uviti nekoliko slojeva šperploče s obje strane vijcima, tada ćete moći postići krutost.

Evo ideje za jednodijelni impeler s dvije lopatice za generator koračnog motora.

nalazima

Možete napraviti vjetroelektranu u rasponu od male snage - jedinice vata, za napajanje pojedinačnih LED lampi, svjetionika i male opreme, do dobrih vrijednosti snage u jedinicama kilovata, pohranjivati ​​energiju u bateriju, koristiti je u izvornom obliku ili pretvoriti do 220 volti. Trošak takvog projekta ovisit će o vašim potrebama, možda je najskuplji element jarbol i baterije, može biti u rasponu od 300-500 dolara.

Zračne mase imaju neiscrpne rezerve energije koju je čovječanstvo koristilo u davna vremena. Uglavnom, sila vjetra osiguravala je kretanje brodova pod jedrima i rad vjetrenjača. Nakon izuma parnih strojeva, ova vrsta energije izgubila je na važnosti.

Samo u suvremenim uvjetima energija vjetra ponovno je postala tražena kao pokretačka snaga za električne generatore. Još nisu u širokoj upotrebi u industrijskim razmjerima, ali postaju sve popularniji u privatnom sektoru. Ponekad je jednostavno nemoguće spojiti se na električni vod. U takvim situacijama mnogi vlasnici projektiraju i proizvode vjetrogenerator za privatnu kuću vlastitim rukama od improviziranih materijala. U budućnosti se koriste kao glavni ili pomoćni izvori električne energije.

Teorija idealne vjetrenjače

Ovu su teoriju u različito vrijeme razvili znanstvenici i stručnjaci iz područja mehanike. Prvi ga je razvio V.P. Vetchinkin 1914., a kao osnova je korištena teorija idealnog propelera. U ovim istraživanjima prvo je izveden faktor iskorištenja energije vjetra za idealnu vjetrenjaču.

Rad na ovom području nastavio je N.E. Žukovski, koji je izveo maksimalnu vrijednost ovog koeficijenta, jednaku 0,593. U kasnijim radovima drugog profesora - Sabinin G.Kh. korigirana vrijednost koeficijenta iznosila je 0,687.

Prema razvijenim teorijama, idealan kotač vjetra trebao bi imati sljedeće parametre:

• Os rotacije kotača mora biti paralelna sa brzinom strujanja vjetra.
• Broj oštrica je beskonačno velik, s vrlo malom širinom.
• Nulti profil otpora krila u prisutnosti stalne cirkulacije duž lopatica.
• Cijela pometena površina vjetrenjače ima konstantnu izgubljenu brzinu strujanja zraka na kotaču.
• Težnja kutne brzine ka beskonačnosti.

Izbor vjetroagregata

Prilikom odabira modela vjetrogeneratora za privatnu kuću, treba uzeti u obzir potrebnu snagu koja osigurava rad instrumenata i opreme, uzimajući u obzir raspored i učestalost uključivanja. Utvrđuje se mjesečnim mjerenjem utrošene električne energije. Dodatno, vrijednost snage može se odrediti u skladu s tehničkim karakteristikama potrošača.

Također treba uzeti u obzir da se snaga svih električnih uređaja ne izvodi izravno iz vjetrogeneratora, već iz invertera i seta baterija. Dakle, generator snage 1 kW može osigurati normalno funkcioniranje baterija koje napajaju pretvarač od četiri kilovata. Kao rezultat toga, kućanski aparati sličnog kapaciteta dobivaju električnu energiju u cijelosti. Važan je odabir pravih baterija. Posebnu pozornost treba obratiti na parametre kao što je struja punjenja.

Prilikom odabira dizajna vjetroturbine uzimaju se u obzir sljedeći čimbenici:

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

Osim toga, potrebno je uzeti u obzir prosječnu godišnju brzinu vjetra za pojedino područje, navedenu u meteorološkoj službi. Nije potrebno specificirati smjer vjetra, budući da se moderni dizajn vjetroagregata samostalno okreće u drugom smjeru.

Za većinu područja Ruske Federacije najbolja bi opcija bila vodoravna orijentacija osi rotacije, površina lopatica je zakrivljena konkavna, oko koje struja zraka struji pod oštrim kutom. Na količinu energije koja se uzima od vjetra utječe površina oštrice. Za običnu kuću dovoljna je površina od 1,25 m 2.

Brzina vjetrenjače ovisi o broju lopatica. Vjetroturbine s jednom lopaticom rotiraju se najbrže. U takvim se izvedbama za balansiranje koristi protuuteg. Također treba uzeti u obzir da pri malim brzinama vjetra, ispod 3 m/s, vjetroturbine postaju nesposobne uzimati energiju. Da bi jedinica osjetila slab vjetar, površina njegovih lopatica mora se povećati na najmanje 2 m 2.

Proračun vjetrogeneratora

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

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

1. Proračuni prema području rotacije izvode se na sljedeći način: P = 0,6 x S x V 3, gdje je S površina okomita na smjer vjetra (m 2), V brzina vjetra (m / s) , P je snaga agregata ( kW).
2. Za izračunavanje električne instalacije prema promjeru vijka koristi se formula: P \u003d D 2 x V 3 / 7000, u kojoj je D promjer vijka (m), V je brzina vjetra (m / s), P je snaga generatora (kW).
3. Složeniji izračuni uzimaju u obzir gustoću strujanja zraka. Za ove svrhe postoji formula: P \u003d ξ x π x R 2 x 0,5 x V 3 x ρ x η red x η gen, gdje je ξ koeficijent korištenja energije vjetra (bezmjerna vrijednost), π = 3,14 , R - polumjer rotora (m), V - brzina strujanja zraka (m / s), ρ - gustoća zraka (kg / m 3), η ed - učinkovitost reduktora (%), η gen - učinkovitost generatora (%).

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

Prilikom odabira mjesta za ugradnju vjetroturbine, potrebno je dati prednost područjima bez velikih zgrada i visokih stabala koja stvaraju barijeru vjetru. Minimalna udaljenost od stambenih zgrada je od 25 do 30 metara, inače će buka tijekom rada stvarati neugodnosti i nelagodu. Rotor vjetroagregata mora biti smješten na visini većoj od najbližih zgrada za najmanje 3-5 m.

Ako se ne planira spojiti seosku kuću na zajedničku mrežu, u ovom slučaju možete koristiti opcije kombiniranih sustava. Rad vjetroturbine bit će mnogo učinkovitiji kada se koristi u kombinaciji s dizel generatorom ili solarnom baterijom.

Kako napraviti vjetrogenerator vlastitim rukama

Bez obzira na vrstu i dizajn vjetroturbine, svaki uređaj je opremljen sličnim elementima kao osnovom. Svi modeli opremljeni su generatorima, lopaticama od raznih materijala, dizalima za postizanje željene razine ugradnje, kao i dodatnim baterijama i elektroničkim sustavom upravljanja. Najjednostavniji za proizvodnju su jedinice rotacijskog tipa ili aksijalne strukture pomoću magneta.

Opcija 1. Rotacijski dizajn vjetrogeneratora.

Dizajn rotacijskog vjetrogeneratora koristi dvije, četiri ili više lopatica. Takvi vjetrogeneratori nisu u mogućnosti u potpunosti osigurati električnu energiju velikim seoskim kućama. Uglavnom se koriste kao pomoćni izvor električne energije.

Ovisno o projektnoj snazi ​​vjetrenjače, odabiru se potrebni materijali i komponente:

• 12 voltni auto alternator i auto akumulator.
• Regulator napona koji pretvara izmjeničnu struju od 12 do 220 volti.
• Spremnik velike veličine. Aluminijska kanta ili lonac od nehrđajućeg čelika najbolje funkcionira.
• Kao punjač možete koristiti relej uklonjen iz automobila.
• Trebat će vam prekidač od 12 V, lampa punjenja s kontrolerom, vijci s maticama i podloškama te metalne stezaljke s gumiranim brtvama.
• Trožilni kabel s minimalnim presjekom od 2,5 mm 2 i konvencionalnim voltmetrom uzetim iz bilo kojeg mjernog uređaja.

Prije svega, rotor se priprema iz postojeće metalne posude - lonca ili kante. Podijeljen je na četiri jednaka dijela, na krajevima linija su napravljene rupe kako bi se olakšalo razdvajanje na sastavne dijelove. Zatim se spremnik reže škarama za metal ili mlinom. Lopatice rotora su izrezane iz rezultirajućih praznina. Sva mjerenja moraju se pažljivo provjeriti radi usklađenosti dimenzija, inače dizajn neće raditi ispravno.

Zatim se određuje strana rotacije remenice generatora. U pravilu se okreće u smjeru kazaljke na satu, ali bolje je to provjeriti. Nakon toga, dio rotora je spojen na generator. Kako bi se izbjegla neravnoteža u kretanju rotora, montažne rupe u oba dizajna moraju biti simetrične.

Da biste povećali brzinu rotacije, rubovi oštrica trebaju biti lagano savijeni. Kako se kut savijanja povećava, rotirajuća jedinica će učinkovitije percipirati strujanje zraka. Kao oštrice koriste se ne samo elementi izrezane posude, već i pojedinačni dijelovi povezani s metalnim izratkom koji ima oblik kruga.

Nakon pričvršćivanja spremnika na generator, cijela rezultirajuća konstrukcija mora se u potpunosti postaviti na jarbol pomoću metalnih stezaljki. Zatim se ožičenje montira i sastavlja. Svaki pin mora biti spojen na vlastiti konektor. Nakon spajanja, ožičenje je pričvršćeno na jarbol žicom.

Na kraju montaže spojeni su pretvarač, baterija i opterećenje. Baterija je spojena kabelom presjeka 3 mm 2, za sve ostale spojeve dovoljan je presjek od 2 mm 2. Nakon toga, vjetrogenerator se može raditi.

Opcija 2. Aksijalna konstrukcija vjetrogeneratora pomoću magneta.

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

Rotor je glavni element cjelokupnog dizajna vjetroturbine. Za njegovu proizvodnju najbolje je prikladna glavčina automobilskog kotača s kočionim diskovima. Dio koji je bio u pogonu treba pripremiti - očistiti od prljavštine i hrđe, podmazati ležajeve.

Zatim morate pravilno rasporediti i popraviti magnete. Ukupno će vam trebati 20 komada, veličine 25 x 8 mm. Magnetno polje u njima nalazi se duž duljine. Čak će i magneti biti polovi, nalaze se na cijeloj ravnini diska, naizmjenično kroz jedan. Tada se utvrđuju prednosti i nedostaci. Jedan magnet naizmjenično dodiruje druge magnete na disku. Ako se privlače, onda je pol pozitivan.

Kod povećanog broja stupova potrebno je poštivati ​​određena pravila. U monofaznim generatorima broj polova je isti kao i broj magneta. Trofazni generatori imaju omjer između magneta i polova 4/3 i omjer između polova i zavojnica 2/3. Ugradnja magneta vrši se okomito na opseg diska. Za njihovu ravnomjernu raspodjelu koristi se papirnati predložak. Najprije se magneti fiksiraju jakim ljepilom, a zatim na kraju fiksiraju epoksidom.

Ako usporedimo jednofazne i trofazne generatore, tada će performanse prvih biti nešto lošije u odnosu na potonje. To je zbog velikih amplitudnih fluktuacija u mreži zbog nestabilnog strujnog izlaza. Stoga se vibracije javljaju u jednofaznim uređajima. U trofaznim izvedbama ovaj se nedostatak kompenzira strujnim opterećenjima iz jedne faze u drugu. Kao rezultat toga, u mreži je uvijek osigurana konstantna vrijednost snage. Zbog vibracija životni vijek jednofaznih sustava znatno je kraći od trofaznih sustava. Osim toga, trofazni modeli nemaju buku tijekom rada.

Visina jarbola je približno 6-12 m. Postavlja se u središte oplate i izlijeva se betonom. Zatim se na jarbol postavlja gotova konstrukcija, na koju je pričvršćen vijak. Sam jarbol je pričvršćen sajlama.

Lopatice vjetroturbine

Učinkovitost vjetroelektrana uvelike ovisi o dizajnu lopatica. Prije svega, to je njihov broj i veličina, kao i materijal od kojeg će biti izrađene lopatice za vjetroturbinu.

Čimbenici koji utječu na dizajn oštrice:

• Čak i najslabiji vjetar može pokrenuti dugačke oštrice. Međutim, prevelika duljina može usporiti brzinu kotača vjetra.
• Povećanje ukupnog broja lopatica čini vjetrobran osjetljivijim. Odnosno, što je više oštrica, to bolje počinje rotacija. Međutim, snaga i brzina će se smanjiti, što takav uređaj čini neprikladnim za proizvodnju energije.
• Promjer i brzina rotacije kotača vjetra utječu na razinu buke koju proizvodi uređaj.

Broj oštrica mora se kombinirati s mjestom ugradnje cijele konstrukcije. U najoptimalnijim uvjetima, pravilno odabrane lopatice mogu pružiti maksimalan učinak vjetroturbine.

Prije svega, morate unaprijed odrediti potrebnu snagu i funkcionalnost uređaja. Da biste pravilno izradili vjetroturbinu, morate proučiti moguće dizajne, kao i klimatske uvjete u kojima će se raditi.

Uz ukupnu snagu, preporuča se odrediti vrijednost izlazne snage, također poznate kao vršno opterećenje. Predstavlja ukupan broj uređaja i opreme koji će se uključiti istovremeno s radom vjetroturbine. Ako trebate povećati ovu brojku, preporuča se koristiti nekoliko pretvarača odjednom.

DIY vjetrogenerator 24v - 2500W

Izrađujemo vjetroelektranu vlastitim rukama u našoj privatnoj kući. Upoznajmo se s već postojećim industrijskim analozima na tržištu i s radovima obrtnika.

Čovječanstvo kroz svoj razvoj ne prestaje tražiti jeftine obnovljive izvore energije koji bi mogli riješiti mnoge probleme opskrbe energijom. Jedan od tih izvora je energija vjetra, za čiju su pretvorbu u električnu energiju razvijene vjetroelektrane (VE), ili, kako ih se češće naziva, vjetroelektrane.

Svaka osoba, osobito ona koja ima privatnu ili seosku kuću, željela bi imati vlastiti vjetrogenerator koji stanovanju osigurava jeftinu električnu energiju. Prepreka tome je visoka cijena industrijskih modela vjetroturbina i, sukladno tome, razdoblje povrata je predugo za pojedinog vlasnika kuće, što ga čini neisplativim za kupnju. Jedan od izlaza može biti izrada vjetroelektrane vlastitim rukama, što omogućuje ne samo smanjenje ukupnih troškova njezine nabave, već i raspodjelu tih troškova u određenom razdoblju, budući da se posao obavlja prilično dugo. dugo vremena.

Za izradu vjetroelektrane potrebno je utvrditi da li vremenski uvjeti dopuštaju korištenje energije vjetra kao trajnog izvora energije. Uostalom, ako je vjetar rijedak za vaše područje, teško da se isplati započeti izgradnju domaće vjetroelektrane. Ako je s vjetrom sve u redu, poželjno je poznavati opće klimatske karakteristike, a posebno brzinu vjetra, s njegovom raspodjelom u vremenu. Poznavanje brzine vjetra omogućit će vam da odaberete i napravite dizajn vjetroelektrane vlastitim rukama.

Vrste

Vjetroelektrane "uradi sam" klasificiraju se prema položaju osi rotacije i postoje:

• s vodoravnim rasporedom;
• s okomitim položajem.

Instalacije s vodoravnom osi nazivaju se instalacijama propelernog tipa i najšire su korištene zbog svoje visoke učinkovitosti. Nedostatak ovih instalacija je njihov složeniji dizajn, što otežava mogućnosti izrade domaće izrade, potreba za korištenjem mehanizma za praćenje smjera vjetra i velika ovisnost rada o brzini vjetra - ove instalacije u pravilu rade. ne radi pri malim brzinama.

Jednostavnije, nepretenciozne i malo ovisne o brzini i smjeru vjetra su instalacije s vertikalnim rasporedom radne osovine - ortogonalne s Darrieus rotorom i vrtuljkom sa Savonius rotorom. Nedostatak im je vrlo niska učinkovitost, koja iznosi oko 15%.

Nedostatak obje vrste domaće vjetroelektrane je niska kvaliteta proizvedene električne energije, što zahtijeva skupe opcije za kompenzaciju ove kvalitete - stabilizatore, baterije, električne pretvarače. U svom čistom obliku, električna energija je prikladna samo za korištenje u aktivnim kućnim opterećenjima - žaruljama sa žarnom niti i jednostavnim uređajima za grijanje. Električna energija ove kvalitete nije prikladna za napajanje kućanskih aparata.

Strukturni elementi

Strukturno, bez obzira na mjesto osi, domaća punopravna vjetroelektrana trebala bi se sastojati od sljedećih elemenata:

• uređaj za orijentaciju vjetroturbine u smjeru vjetra;
• mjenjač ili multiplikator za prijenos rotacije s vjetroturbine na generator;
• DC generator;
• Punjač;
• baterija za pohranu električne energije;
• pretvarač za pretvaranje DC u AC.

Značajke izbora izvora struje

Jedan od složenih elemenata vjetroelektrane je generator. Najprikladniji za DIY je istosmjerni motor s radnim naponom od 60-100 volti. Ova opcija ne zahtijeva izmjene i može raditi s opremom za punjenje automobilskih baterija.

Korištenje automobilskog izvora napona otežava činjenica da je njegova nazivna brzina oko 1800-2500 o/min, a niti jedan dizajn vjetroturbine ne može osigurati takvu brzinu izravnom vezom. U tom slučaju potrebno je u instalaciji osigurati reduktor ili pojačivač odgovarajuće izvedbe za povećanje brzine vrtnje u potrebnim dimenzijama. Najvjerojatnije će se ovaj parametar morati odabrati eksperimentalno.

Moguća opcija bila bi rekonstruirani asinkroni motor pomoću neodimijskih magneta, ali ova metoda zahtijeva složene izračune i rad tokarenja, što često nije prihvatljivo za domaći rad. Postoji varijanta s faznim spajanjem na namote motora kondenzatora, čiji se kapacitet izračunava ovisno o njegovoj snazi.

Proizvodnja

S obzirom da učinkovitost elektrane s vodoravnom osi ima najbolje pokazatelje učinkovitosti, a nesmetanu opskrbu električnom energijom treba osigurati pohranjivanjem energije u bateriju, za ovu vrstu vjetroagregata poželjno je to učiniti sami, koje ćemo razmotriti u ovom članku.

Da biste napravili takvu elektranu vlastitim rukama, trebat će vam sljedeći alat:

• aparat za elektrolučno zavarivanje;
• set ključeva;
• set bušilica za metal;
• električna bušilica;
• nožna pila ili kutna brusilica s diskom za rezanje;
• vijci promjera 6 mm s maticama za pričvršćivanje lopatica na remenicu i aluminijskog lima na četvrtastu cijev.

Za izradu vjetroelektrane vlastitim rukama trebat će vam sljedeći materijali:

• plastična cijev 150 mm, duljina 600 mm;
• aluminijski lim veličine 300x300 mm i debljine 2,0 - 2,5 mm;
• metalna kvadratna cijev 80x40 mm i duljine 1,0 m;
• cijev promjera 25 mm i duljine 300 mm;
• cijev promjera 32 mm i duljine 4000-6000 mm;
• bakrena žica dovoljno duga za spajanje elektromotora koji se nalazi na jarbolu duljine 6 m i opterećenja koje će ovaj izvor struje hraniti;
• DC motor 500 o/min;
• remenica za motor promjera 120-150 mm;
• baterija od 12 volti;
• relej za punjenje akumulatora automobila;
• Inverter 12/220 volti.

Proces izrade "uradi sam" provodi se sljedećim redoslijedom:

Nadalje, tijekom rada instalacije može biti potrebno promijeniti dimenzije i konfiguraciju lopatica, prijenosni omjer između vjetroturbine i generatora - svaki vjetrogenerator izrađen vlastitim rukama je individualan zbog upotrebe različitih komponente i uvjeti stvaranja vjetra. U početku se preporuča napraviti vjetroelektranu s malim kapacitetom, na kojoj možete razraditi primljene informacije bez ulaganja velike količine novca.