Repovi, taksiranje, zaštita vjetrenjača od jakog vjetra - Energija vjetra i alternativna energija. Zaštita domaće vjetrenjače (vjetrogenerator) od jakog vjetra Električni generator za vjetroelektranu

Maksimalna brzina vjetra dopuštena za rad vjetrogeneratora vlastitim rukama je 20-25 metara u sekundi. Ako je ovaj pokazatelj brzine protoka zraka prekoračen, rad stanice mora biti ograničen. Štoviše, to treba učiniti čak i ako je vjetrenjača sporog tipa.

Naravno, malo je vjerojatno da će se domaća vjetrenjača moći vrtjeti do takve brzine da će se potpuno srušiti. No, u povijesti ima mnogo slučajeva kada su entuzijasti gradili vlastite vjetroturbine, ali nisu pružale nikakvu zaštitu od jakih vjetrova. Kao rezultat toga, čak ni jake osovine automobilskog generatora nisu mogle izdržati cijelo opterećenje i lomile su se kao šibice. Stoga, ako je vjetar jak, tada se pritisak na rep perja značajno povećava, a u slučaju nagle promjene smjera strujanja zraka, generator će se naglo okretati.

Uzimajući u obzir činjenicu da se pri velikim brzinama vjetra rotor generatora može rotirati dovoljno brzo, cijela se konstrukcija pretvara u žiroskop koji se odupire bilo kakvim zavojima. To uzrokuje koncentriranje značajnih opterećenja na osovinu generatora između vjetrobrana i okvira.

Između ostalog, kotač promjera 2 metra imat će visok aerodinamički otpor. S jakim vjetrom to prijeti velikim opterećenjem na jarbolu. I stoga, za pouzdaniji i dugotrajniji rad vjetrogeneratora, vrijedi se brinuti o zaštiti.

Najlakši način za korištenje u takve svrhe je takozvana bočna lopata. Ovo je vrlo jednostavan uređaj koji može značajno uštedjeti novac, trud i vrijeme utrošeno na izgradnju stanice.

Rad takvog uređaja leži u činjenici da je s radnim vjetrom brzinom od 8 m / s tlak vjetra na konstrukciju manji od pritiska zaštitne opruge. To omogućuje generatoru da radi normalno i da se drži uz vjetar uz pomoć perja. Kako bi se spriječilo urušavanje vjetrenjače u načinu rada, između bočne lopate i repa postoji rastezanje. Ali s jakim strujanjem vjetra, pritisak na kotač vjetra prelazi snagu pritiska opruge, kao rezultat toga, zaštita se aktivira. Kada se generator počne savijati, strujanje vjetra pogađa vjetrogenerator pod kutom, što ozbiljno smanjuje njegovu snagu.

Pri vrlo velikim brzinama vjetra zaštita potpuno sklapa generator koji leži paralelno sa smjerom strujanja vjetra. Kao rezultat toga, rad vjetrenjače gotovo potpuno prestaje. Vrijedno je napomenuti da u ovom slučaju rep empennage nije čvrsto pričvršćen na okvir, već ima sposobnost rotacije. Šarka, koja se u ovom slučaju koristi, mora biti izrađena od čelika visoke čvrstoće, a njegov promjer ne smije biti manji od 12 milimetara.

Kako zaštititi vjetrogenerator od jakog vjetra, jer, na primjer, tijekom uragana, lopatice mogu lako otkazati i odletjeti. Ili, što je još gore, jarbol neće izdržati, na primjer, otkinut će strije i vjetrogenerator će se srušiti, metući sve na putu pada. Naravno, za male vjetrenjače s promjerom propelera do 1,5 m zaštita od jakog vjetra nije osobito relevantna, jer nema tako velikog pritiska na propeler. Ali za velike vjetrenjače zaštita od vjetra je obvezna, veliki propeler tijekom uragana doživljava ogroman pritisak i tu ne samo da lopatice mogu odletjeti, već se čelični sajle mogu otrgnuti ili iščupati iz zemlje. Pa općenito, mislim da je jasno da je bez zaštite, pogotovo u blizini ljudi i zgrada, bolje ne postavljati vjetrenjaču, jednom godišnje se ipak dogode barem uragani.

Zaštita od oluje već je ugrađena u tvorničke vjetrogeneratore, za male vjetroturbine u pravilu se koristi električna kočnica. To jest, kada se postigne određena brzina, faze generatora pulsiraju regulatorom i vijak gubi brzinu, ispuštajući snagu. Ili zaštita uopće nije osigurana i regulator usporava kratkim spojem generatora tek kada napon prijeđe određenu vrijednost, na primjer 14 volti za dvanaestovoltni sustav. Za domaće male vjetrenjače često se izrađuju domaći regulatori (regulatori balasta), koji također usporavaju vjetrenjaču pri prekoračenju napona, usporavaju uključivanjem dodatnog opterećenja u vidu žarulja ili nihrom spirala, tena . Ili kupuju gotove kontrolere gdje je sve već tu i kočenje i prisilno zaustavljanje vjetrenjače.

Velike vjetrenjače, osim kontrolera, moraju imati i mehaničku zaštitu, budući da veliki propeleri pri jakom vjetru skidaju ogromnu snagu i idu "preko vrha", a ni kompletan krug generatora ne zaustavlja propeler. U tvorničkim vjetrenjačama zaštita se obično radi okretanjem repa i okretanjem vijka od vjetra. “Hvatač vjetra” bazira se na klasičnoj metodi skidanja propelera s vjetra preklapanjem repa, koja je odavno postala klasika. O ovoj shemi će se dalje raspravljati.

Snažna shema zaštite od vjetra

Obrana funkcionira ovako. Kad nema vjetra i propeler se ne okreće, rep se odmakne do svojih 45 stupnjeva i visi u stranu. S pojavom vjetra, propeler se okreće i počinje okretati, a rep se pretvara u vjetar i poravnava. Kada je određena brzina vjetra prekoračena, pritisak na propeler postaje veći od težine repa i on se okreće, a rep se sklapa. Čim vjetar oslabi, rep se pod teretom ponovno razvija i propeler postaje u vjetru. Da pri preklapanju repa ne oštetite oštrice, zavaren je graničnik.

Princip zaštite vjetroagregata

Ovdje glavnu ulogu igra težina repa i njegova duljina i područje perja, kao i udaljenost za koju se pomiče os rotacije propelera. Postoje formule za izračun, ali radi praktičnosti ljudi su napisali Excel tablice na kojima se sve izračuna u dva klika. Ispod su dvije ploče preuzete s foruma windpower-russia.ru

Snimka zaslona prve ploče. Unesite podatke u žuta polja i dobijete željenu duljinu repa i težinu njegovog vrha. Područje repa prema zadanim postavkama iznosi 15-20% površine propelera.

Izračun repne jedinice

Druga ploča je malo drugačija.Ovdje možete promijeniti vodoravni kut repa. U prvoj tablici se smatra kao 45 stupnjeva, ali ovdje se može promijeniti na isti način kao i vertikalno odstupanje. Osim toga, dodana je opruga koja dodatno drži rep. Opruga je ugrađena kao otpor prema preklapanju repa radi bržeg povratka i smanjenja težine repa. U izračunu se također uzima u obzir područje repa.

Preuzimanje - Izračun repne jedinice 2.xls

Izračun repne jedinice 2

Također, pomoću ovih formula može se izračunati težina repa i drugi parametri

Fa - aksijalna sila na vijak.

Prema Sabininu Fa=1,172*pi*D^2/4*1,19/2*V^2
prema Žukovskom Fa=0,888*pi*D^2/4*1,19/2*V^2,
gdje je D promjer vjetrobranskog kotača, V je brzina vjetra;

X - željeni pomak (offset) od rotacijske osi do osi rotacije vina;
m je masa repa;
g - ubrzanje slobodnog pada;
l je udaljenost od prsta do težišta repa;
a - kut nagiba prsta.

Na primjer, vijak promjera 2 metra, brzina vjetra pri kojoj bi se rep trebao saviti = 10 m / s

Smatramo prema Žukovskom Fa \u003d 0,888 * 3,1415 * 2 ^ 2 / 4 * 1,19 / 2 * 10 ^ 2 \u003d 165N

Masa repa = 5 kg,
udaljenost od prsta do težišta repa = 2m,
kut prsta =20 stupnjeva

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

Također razumljiviji izračun mase repa

0,5*Q*S*V^2*L1*p/2=M*L2*g*sin(a), gdje je:
Q - gustoća zraka;
S - površina vijka (m ^ 2);
V - brzina vjetra (m/s);
L1 - pomak osi rotacije glave vjetra od osi rotacije propelera (m);
M - masa repa (kg);
L2 - udaljenost od osi rotacije repa do njegovog težišta (m);
g - 9,81 (gravitacija);
a - kut nagiba osi rotacije repa.

Pa to je vjerojatno sve, u printsepe Excel tablica sasvim je dovoljno za izračun, iako možete koristiti formule. Nedostatak takve zaštitne sheme je skretanje propelera tijekom rada i donekle zakašnjela reakcija na promjenu smjera vjetra zbog plutajućeg repa, ali to ne utječe osobito na stvaranje energije. Osim toga, postoji još jedna mogućnost zaštite "plutanjem" vijka. Generator je postavljen više i prevrće se, dok vijak, takoreći, leži okrenut od vjetra, u ovom slučaju generator se podupire. amortizer.

Izrada vjetrogeneratora vlastitim rukama

Nakon što je generator kupljen, možete početi sastavljati vjetrogenerator vlastitim rukama. Na slici je prikazan uređaj vjetroelektrane. Način pričvršćivanja i položaj čvorova može biti različit i ovisi o individualnim mogućnostima dizajnera, ali morate se pridržavati dimenzija glavnih čvorova na Sl. 1. Ove dimenzije su odabrane za ovu vjetroelektranu, uzimajući u obzir dizajn i dimenzije vjetroturbine.

Električni generator za vjetroelektrane

Prilikom odabira generatora električne struje za vjetroelektranu, prije svega, morate odrediti brzinu kotača vjetra. Izračunajte frekvenciju rotacije kotača vjetra W (pod opterećenjem) koristeći formulu:

Š=V/D*Z*60,
L=π*D,

gdje je V - brzina vjetra, m/s; L - opseg, m; D je promjer vjetrobranskog kotača; Z je pokazatelj brzine kotača vjetra (vidi tablicu 2).

Tablica 2. Indikator brzine vjetroagregata

Ako u ovu formulu zamijenimo podatke za odabranu vjetroturbinu promjera 2 m i 6 lopatica, dobit ćemo frekvenciju rotacije. Ovisnost frekvencije o brzini vjetra prikazana je u tablici. 3.

Tablica 3. Okreti vjetrobranskog kotača promjera 2 m sa šest lopatica ovisno o brzini vjetra

Uzmimo maksimalnu radnu brzinu vjetra jednaku 7-8 m/s. Uz jači vjetar rad vjetroturbine bit će nesiguran i morat će biti ograničen. Kako smo već utvrdili, pri brzini vjetra od 8 m/s maksimalna snaga odabranog dizajna vjetroelektrane bit će 240 W, što odgovara brzini vjetroelektrana od 229 o/min. Dakle, morate odabrati generator s odgovarajućim karakteristikama.

Srećom, vremena totalne nestašice "potonula su u zaborav", a automobilski generator iz VAZ-2106 nećemo morati tradicionalno prilagođavati vjetroelektrani. Problem je što je takav automobilski generator, na primjer, G-221, brzi s nazivnom brzinom od 1100 do 6000 o/min. Ispostavilo se da bez mjenjača naš vjetro kotač male brzine neće moći vrtjeti generator do radne brzine.

Nećemo napraviti mjenjač za našu "vjetrenjača", te ćemo stoga odabrati drugi generator male brzine kako bismo kotač vjetra jednostavno pričvrstili na osovinu generatora. Najprikladniji za to je motor bicikla posebno dizajniran za motore kotača bicikla. Takvi motori bicikla imaju malu radnu brzinu i lako mogu raditi u generatorskom načinu rada. Prisutnost trajnih magneta u ovom tipu motora značit će da neće biti problema s uzbudom generatora, kao što je to slučaj, na primjer, kod asinkronih motora na izmjeničnu struju, koji obično koriste elektromagnete (namota polja). Bez opskrbe strujom namota polja, takav motor neće stvarati struju tijekom rotacije.

Osim toga, vrlo ugodna karakteristika motora za bicikle je to što su motori bez četkica, što znači da ne zahtijevaju zamjenu četkica. U tablici. Slika 4 prikazuje primjer tehničkih karakteristika biciklističkog motora od 250 W. Kao što možete vidjeti iz tablice, ovaj motor bicikla savršen je kao generator za “vjetrenjača” snage 240 W i maksimalne brzine vjetrenjača od 229 o/min.

Tablica 4. Specifikacije motora za bicikl od 250 W

Izrada vjetrogeneratora vlastitim rukama

Nakon što je generator kupljen, možete početi sastavljati vjetrogenerator vlastitim rukama. Na slici je prikazan uređaj vjetroelektrane. Način pričvršćivanja i položaj čvorova može biti različit i ovisi o individualnim mogućnostima dizajnera, ali morate se pridržavati dimenzija glavnih čvorova na Sl. 1. Ove dimenzije su odabrane za ovu vjetroelektranu, uzimajući u obzir dizajn i dimenzije vjetroturbine.

Na sl. Na slici 1 prikazane su dimenzije bočne lopate (1), repa s perjem (2), kao i poluge (3), preko koje se prenosi sila s opruge. Rep s perjem za okretanje vjetrobranskog kotača na vjetru mora biti izrađen prema dimenzijama na sl. 1 od profilne cijevi 20x40x2,5 mm i krovnog željeza kao perje.

Postavite generator na takvoj udaljenosti da minimalni razmak između lopatica i stupa bude najmanje 250 mm. Inače, nema jamstva da se oštrice, savijajući se pod djelovanjem vjetra i žiroskopskih sila, neće slomiti na jarbolu.

Proizvodnja oštrice

Uradi sam vjetrenjača obično počinje od lopatica. Najprikladniji materijal za izradu lopatica vjetrenjača male brzine je plastika, odnosno plastična cijev. Najlakše je napraviti oštrice od plastične cijevi - malo je radno intenzivno i početniku je teško pogriješiti. Također, plastične oštrice, za razliku od drvenih, zajamčeno se neće iskriviti od vlage.

Cijev mora biti izrađena od PVC-a promjera 160 mm za tlačnu cijev ili kanalizaciju, na primjer SDR PN 6.3. Takve cijevi imaju debljinu stijenke od najmanje 4 mm. Cijevi za beztlačnu kanalizaciju neće raditi! Ove cijevi su pretanke i krhke.

Na fotografiji je vjetroturbina sa slomljenim lopaticama. Ove oštrice su izrađene od tanke PVC cijevi (za beztlačnu kanalizaciju). Izvijali su se pod pritiskom vjetra i srušili se na jarbol.

Izračun optimalnog oblika oštrice prilično je kompliciran i nema potrebe da ga ovdje donosite, prepustite profesionalcima. Dovoljno je da oštrice izradimo pomoću već izračunatog predloška prema sl. 2, koja prikazuje dimenzije predloška u milimetrima. Samo trebate izrezati takav predložak iz papira (fotografija predloška oštrice u mjerilu 1: 2), zatim ga pričvrstiti na cijev 160 mm, nacrtati obris predloška na cijevi markerom i izrezati oštrice pomoću ubodne pile ili ručno. Crvene točkice na sl. 2 prikazuje približan položaj nosača oštrice.

Kao rezultat, trebali biste dobiti šest oštrica, u obliku kao na fotografiji. Kako bi rezultirajuće oštrice imale veći KIEV i stvarale manje buke tijekom rotacije, potrebno je brusiti oštre kutove i rubove, kao i brusiti sve hrapave površine.

Za pričvršćivanje lopatica na tijelo motora bicikla, trebate koristiti glavu vjetroturbine, koja je disk od mekog čelika debljine 6-10 mm. Na njega je zavareno šest čeličnih traka debljine 12 mm i duljine 30 cm s rupama za pričvršćivanje oštrica. Disk je pričvršćen na tijelo motora bicikla vijcima s protumaticama za rupe za pričvršćivanje žbica.

Nakon proizvodnje vjetroturbine, ona mora biti uravnotežena. Da biste to učinili, kotač vjetra je fiksiran na visini u strogo vodoravnom položaju. Preporučljivo je to učiniti u zatvorenom prostoru, gdje nema vjetra. Kod uravnoteženog vjetrobranskog kotača, oštrice se ne bi trebale spontano okretati. Ako je neka oštrica teža, mora se brusiti od kraja kako bi se uravnotežila u bilo kojem položaju vjetrobrana.

Također morate provjeriti da li se sve oštrice okreću u istoj ravnini. Da biste to učinili, izmjerite udaljenost od kraja donje oštrice do nekog najbližeg predmeta. Zatim se kotač vjetra okreće i mjeri se udaljenost od odabranog objekta do ostalih lopatica. Udaljenost od svih oštrica mora biti unutar +/- 2 mm. Ako je razlika veća, zakrivljenost se mora ukloniti savijanjem čelične trake na koju je pričvršćena oštrica.

Pričvršćivanje generatora (motora bicikla) ​​na okvir

Budući da je generator pod velikim opterećenjem, uključujući i žiroskopske sile, treba ga sigurno pričvrstiti. Sam motor bicikla ima jaku osovinu, jer se koristi pod velikim opterećenjima. Dakle, njegova os mora izdržati težinu odrasle osobe pod dinamičkim opterećenjima koja se javljaju pri vožnji bicikla.

Ali na okvir bicikla, motor bicikla je montiran s obje strane, a ne s jedne strane, kao što će biti kada radi kao generator struje za vjetroelektranu. Stoga se osovina mora pričvrstiti na okvir, koji je metalni dio s navojnom rupom za uvrtanje na osovinu motora bicikla odgovarajućeg promjera (D) i četiri montažne rupe za montažu čeličnim vijcima M8 na okvir.

Preporučljivo je koristiti maksimalnu duljinu slobodnog kraja osovine za pričvršćivanje. Kako bi se spriječilo okretanje osovine u okviru, mora se učvrstiti maticom s podloškom. Krevet je najbolje izrađen od duraluminija.

Za izradu okvira vjetrogeneratora, odnosno baze na kojoj će se nalaziti svi ostali dijelovi, trebate koristiti čeličnu ploču debljine 6-10 mm ili dio kanala odgovarajuće širine (ovisno o vanjski promjer zakretne jedinice).

Proizvodnja pantografa i rotacionog sklopa

Ako jednostavno vežete žice za generator, tada će se prije ili kasnije žice uvrnuti kada se vjetrenjača okrene oko osi i slomiti. Kako se to ne bi dogodilo, potrebno je koristiti pomični kontakt – strujni kolektor, koji se sastoji od čahure izrađene od izolacijskog materijala (1), kontakata (2) i četkica (3). Za zaštitu od oborina, kontakti strujnog kolektora moraju biti zatvoreni.

Za izradu strujnog kolektora vjetrogeneratora prikladno je koristiti ovu metodu: prvo se kontakti postavljaju na gotov rotacijski sklop, na primjer, od debele mjedene ili bakrene žice pravokutnog presjeka (koristi se za transformatore) , kontakti već moraju biti sa zalemljenim žicama (10), za koje trebate koristiti jednu ili višežilnu bakrenu žicu s poprečnim presjekom od najmanje 4 mm 2. Kontakti su prekriveni plastičnom čašom ili drugom posudom, rupa u potpornoj čahuri (8) je zatvorena i ispunjena epoksidnom smolom. Na fotografiji se koristi epoksidna smola s dodatkom titan dioksida. Nakon što se epoksidna smola stvrdne, dio se brusi na tokarskom stroju dok se ne pojave kontakti.

Kao pokretni kontakt, najbolje je koristiti bakreno-grafitne četke od autostartera s ravnim oprugama.

Da bi se vjetrobran vjetroagregata mogao okretati na vjetru, potrebno je osigurati pomični spoj između okvira vjetroagregata i fiksnog jarbola. Ležajevi su smješteni između potporne čahure (8), koja je prirubnicom pričvršćena na cijev jarbola, i spojke (6) koja je zavarena elektrolučnim zavarivanjem (5) na okvir (4). Da bi se olakšalo okretanje, potreban je zakretni sklop pomoću ležajeva (7) s unutarnjim promjerom od najmanje 60 mm. Valjkasti ležajevi su najprikladniji jer bolje apsorbiraju aksijalna opterećenja.

Zaštita vjetroelektrane od orkanskih vjetrova

Maksimalna brzina vjetra pri kojoj ova vjetroelektrana može raditi je 8-9 m/s. Ako je brzina vjetra veća, rad vjetroelektrane treba ograničiti.

Naravno, ovaj predloženi tip DIY vjetrenjača je male brzine. Malo je vjerojatno da će se oštrice okretati do iznimno velikih brzina, pri čemu se kolabiraju. Ali ako je vjetar prejak, pritisak na rep postaje vrlo značajan, a uz oštru promjenu smjera vjetra, vjetrogenerator će se naglo okrenuti.

S obzirom na to da se lopatice brzo okreću pri jakom vjetru, kotač vjetra se pretvara u veliki teški žiroskop koji odolijeva svakom okretu. Zbog toga nastaju značajna opterećenja između okvira i vjetrobranskog kotača, koja su koncentrirana na osovinu generatora. Mnogo je slučajeva kada su amateri vlastitim rukama gradili vjetroturbine bez ikakve zaštite od orkanskih vjetrova, a zbog značajnih žiroskopskih sila dolazi do loma jakih osovina automobilskih generatora uslijed značajnih žiroskopskih sila.

Osim toga, vjetrobran sa šest lopatica promjera 2 m ima značajan aerodinamički otpor, a pri jakom vjetru značajno će opteretiti jarbol.

Stoga, kako bi domaći vjetrogenerator služio dugo i pouzdano, a kotač vjetra ne bi pao na glavu prolaznika, potrebno ga je zaštititi od orkanskih vjetrova. Najlakši način zaštite vjetrenjače je bočna lopata. Ovo je prilično jednostavan uređaj koji se dokazao u praksi.

Rad bočne lopate je sljedeći: s radnim vjetrom (do 8 m / s), pritisak vjetra na bočnu lopatu (1) manji je od krutosti opruge (3), a vjetrenjača je ugrađena otprilike niz vjetar uz pomoć perjanice. Kako opruga ne bi sklopila vjetrenjaču kada je radni vjetar više nego potreban, između repa (2) i bočne lopate razvučen je nastavak (4).

Kada brzina vjetra dosegne 8 m/s, pritisak na bočnu lopatu postaje jači od sile opruge, a vjetrogenerator se počinje savijati. U tom slučaju strujanje vjetra počinje ulaziti u lopatice pod kutom, što ograničava snagu kotača vjetra.

Kod vrlo jakog vjetra vjetrenjača se potpuno sklapa, a lopatice se postavljaju paralelno sa smjerom vjetra, rad vjetrenjače praktički prestaje. Napominjemo da rep perja nije čvrsto povezan s okvirom, već se rotira na šarki (5), koja mora biti izrađena od konstrukcijskog čelika i promjera od najmanje 12 mm.

Dimenzije bočne lopate prikazane su na sl. 1. Sama bočna lopata, kao i perje, najbolje je napraviti od profilne cijevi 20x40x2,5 mm i čeličnog lima debljine 1-2 mm.

Kao radna opruga mogu se koristiti bilo koje opruge od ugljičnog čelika sa zaštitnim premazom cinka. Glavna stvar je da je u ekstremnom položaju sila opruge 12 kg, au početnom položaju (kada se vjetrenjača još ne preklopi) - 6 kg.

Za izradu produžetaka treba koristiti čeličnu biciklističku sajlu, krajevi kabela su savijeni u petlju, a slobodni krajevi pričvršćeni su s osam zavoja bakrene žice promjera 1,5-2 mm i zalemljeni kositrom.

Jarbol vjetroturbine

Kao jarbol za vjetroelektranu možete koristiti čeličnu vodovodnu cijev promjera od najmanje 101-115 mm i minimalne duljine 6-7 metara, pod uvjetom da je prostor relativno otvoren, gdje ne bi bilo prepreka vjetra na udaljenosti od 30 m.

Ako se vjetroelektrana ne može postaviti na otvorenom prostoru, onda se ništa ne može učiniti. Potrebno je povećati visinu jarbola tako da vjetrobran bude barem 1 m viši od okolnih prepreka (kuće, drveće), inače će se proizvodnja električne energije značajno smanjiti.

Podnožje samog jarbola treba postaviti na betonsku platformu kako se ne bi stisnula u raskvašeno tlo.

Pocinčani čelični montažni kabeli promjera najmanje 6 mm trebaju se koristiti kao strije. Strije su pričvršćene na jarbol pomoću stezaljke. U tlu su kabeli pričvršćeni na jake čelične klinove (od cijevi, kanala, kuta itd.), koji su ukopani u zemlju pod kutom do pune dubine od jednog i pol metra. Još je bolje ako su u podnožju dodatno monolitne betonom.

Budući da sklop jarbola s vjetroturbinom ima značajnu težinu, za ručnu ugradnju potrebno je koristiti protuuteg od iste čelične cijevi kao i jarbol ili drvena greda 100x100 mm s opterećenjem.

Shema ožičenja vjetroelektrane

Na slici je prikazan najjednostavniji krug punjenja baterije: tri izlaza iz generatora spojena su na trofazni ispravljač, koji je tri diodna polu-mosta spojena paralelno i povezana zvijezdom. Diode moraju imati minimalni radni napon od 50V i struju od 20A. Budući da će maksimalni radni napon iz generatora biti 25-26 V, izlazi iz ispravljača spojeni su na dvije 12-voltne baterije spojene u seriju.

Pri korištenju tako jednostavnog kruga baterije se pune na sljedeći način: pri niskom naponu manjem od 22 V, baterije se pune vrlo slabo, budući da je struja ograničena unutarnjim otporom baterija. Pri brzini vjetra od 7-8 m/s, generirani napon generatora bit će u rasponu od 23-25 ​​V, te će započeti intenzivan proces punjenja baterija. Pri većim brzinama vjetra rad vjetrogeneratora bit će ograničen bočnom lopatom. Kako bi se baterije (tijekom rada vjetroelektrane u nuždi) zaštitile od prekomjerne velike struje, krug mora imati osigurač koji ima maksimalnu struju od 25 A.

Kao što vidite, ova jednostavna shema ima značajan nedostatak - uz miran vjetar (4-6 m / s), baterija se praktički neće napuniti, a upravo se takvi vjetrovi najčešće nalaze na ravnom terenu. Kako biste napunili baterije na slabom vjetru, trebate koristiti kontroler punjenja koji je spojen ispred baterija. Regulator punjenja će automatski pretvoriti traženi napon, također je kontroler pouzdaniji od osigurača i sprječava prekomjerno punjenje baterija.

Za korištenje punjivih baterija za napajanje kućanskih aparata dizajniranih za 220 V AC napon, trebat će vam dodatni pretvarač za pretvaranje 24 V DC napona odgovarajuće snage, koji se odabire ovisno o vršnoj snazi. Na primjer, ako na inverter spojite rasvjetu, računalo, hladnjak, tada je dovoljan inverter od 600 W, ali ako planirate barem povremeno koristiti električnu bušilicu ili kružnu pilu (1500 W), onda trebate odabrati 2000 W pretvarač.

Na slici je prikazan složeniji električni krug: u njemu se struja iz generatora (1) prvo ispravlja u trofaznom ispravljaču (2), zatim se napon stabilizira pomoću regulatora punjenja (3) i puni baterije na 24 V (4). Inverter (5) je priključen na napajanje kućanskih aparata.

Struje iz generatora dosežu desetke ampera, pa se za spajanje svih uređaja u krugu trebaju koristiti bakrene žice ukupnog presjeka od 3-4 mm 2.

Poželjno je uzeti kapacitet baterija najmanje 120 a/h. Ukupni kapacitet baterija ovisit će o prosječnom intenzitetu vjetra u regiji, kao io snazi ​​i frekvenciji priključenog opterećenja. Točnije, potreban kapacitet znat će se tijekom rada vjetroelektrane.

Održavanje vjetroelektrane

Razmatrani vjetrogenerator male brzine "uradi sam" u pravilu se dobro pokreće pri slabom vjetru. Za normalan rad vjetrogeneratora u cjelini, morate se pridržavati sljedećih pravila:

1. Dva tjedna nakon lansiranja, spustite vjetrogenerator na laganom vjetru i provjerite sve pričvršćivače.

Porast interesa korisnika za alternativne izvore električne energije je razumljiv. Nedostatak mogućnosti povezivanja na centralizirane mreže prisiljava korištenje drugih metoda opskrbe električnom energijom stanovanja ili privremenih stanova. Udio stalno raste, budući da je stjecanje industrijskog dizajna vrlo skup posao i uvijek je prilično učinkovit.

Prilikom izrade vjetrenjače treba uzeti u obzir mogućnost jakih naleta vjetra i poduzeti odgovarajuće mjere za zaštitu konstrukcije od njih.

Zašto vam je potrebna zaštita od jakog vjetra?

Rad vjetroagregata dizajniran za određenu snagu vjetra. Obično se uzimaju u obzir prosječni pokazatelji tipični za određenu regiju. Ali kada se protok vjetra poveća na kritične vrijednosti, što se ponekad događa u bilo kojem području, postoji opasnost od kvara uređaja, au nekim slučajevima - potpunog uništenja.

Opremljeni su zaštitom od takvih preopterećenja ili strujom (ako je dopuštena vrijednost napona prekoračena, aktivira se elektromagnetska kočnica) ili brzinom vrtnje (mehanička kočnica). Domaći dizajni također moraju biti opremljeni sličnim uređajima.

Propeleri, osobito oni opremljeni, pri velikim brzinama vrtnje počinju djelovati na principu žiroskopa i zadržavaju ravninu rotacije. U takvim uvjetima rep ne može obavljati svoj posao i orijentirati uređaj duž osi protoka, što dovodi do kvarova. To je moguće čak i ako brzina vjetra nije prevelika. Stoga je uređaj koji usporava brzinu radnog kola neophodan element dizajna.

Je li moguće napraviti uređaj vlastitim rukama?

Izrada učvršćenja je sasvim moguća. Štoviše, to je apsolutna nužnost. Uređaj za kočenje treba osigurati u fazi projektiranja vjetrenjače. Radni parametri uređaja moraju se izračunati što je moguće pažljivije kako njegove mogućnosti ne bi bile preniske u odnosu na stvarne potrebe konstrukcije.

Prije svega, morate odabrati način implementacije uređaja za kočenje. Obično se za takve dizajne koriste jednostavni i nesmetani mehanički uređaji, ali se mogu izraditi i elektromagnetski uzorci. Izbor ovisi o tome koji vjetrovi prevladavaju u regiji i kakav je dizajn same vjetrenjače.

Najlakša opcija je promjena smjera osi rotora, što se radi ručno. Da biste to učinili, trebate samo ugraditi šarku, ali potreba za izlaskom vani po jakom vjetru nije najbolje rješenje. Osim toga, nije uvijek moguće ručno zaustaviti, jer u ovom trenutku možete biti daleko od kuće.

Princip rada

Postoji nekoliko mehaničkih načina kočenja radnog kola. Najčešće opcije za horizontalne dizajne vjetrenjača su:

• otklon rotora od vjetra uz pomoć bočne lopatice (zaustavljanje metodom preklapanja repa);
• kočenje rotora pomoću bočne lopatice.

Vertikalne konstrukcije obično se koče pomoću utega obješenih na vanjske točke lopatica. S povećanjem brzine vrtnje, pod djelovanjem centrifugalne sile, počinju vršiti pritisak na lopatice, tjerajući ih da se preklapaju ili okreću bočno prema vjetru, što uzrokuje smanjenje brzine rotacije.

Pažnja! Ova metoda kočenja je jednostavna i najučinkovitija, omogućuje podešavanje brzine vrtnje rotora, ali je primjenjiva samo za okomite konstrukcije.

Metoda obrane preklapanja repa

Uređaj koji se udaljava od vjetra preklapanjem repa omogućuje vam glatko i prilično fleksibilno podešavanje brzine rotacije rotora. Princip rada takvog sustava je korištenje bočne poluge postavljene u vodoravnoj ravnini okomitoj na os rotacije. Rotirajući impeler i ruka su čvrsto spojeni, a rep je pričvršćen preko zakretnog zgloba s oprugom koji djeluje u vodoravnoj ravnini.

Pri nominalnim vrijednostima sile vjetra, bočna ruka nije u stanju pomaknuti rotor u stranu, jer ga rep usmjerava u vjetar. Kada se vjetar pojača, pritisak na bočnu oštricu raste i premašuje snagu opruge. U tom slučaju, os rotora se okreće od vjetra, utjecaj na lopatice se smanjuje i rotor usporava.

druge metode

Druga metoda mehaničkog kočenja je slična dizajnu, ali bočna oštrica djeluje drugačije - kada se vjetar pojača, počinje vršiti pritisak na os rotora kroz posebne jastučiće, usporavajući njegovu rotaciju. U ovom slučaju, rotor i rep su montirani na istu osovinu, a zakretnica s oprugom se koristi na bočnoj poluzi.

Pri normalnim brzinama vjetra, opruga drži polugu okomito na os, kada je ojačana, počinje odstupati prema repu, pritišćući kočione pločice na os i usporavajući rotaciju. Ova je opcija dobra za male veličine oštrice, budući da sila koja se primjenjuje na osovinu da bi se zaustavila mora biti prilično velika. U praksi se ova opcija koristi samo pri relativno malim brzinama vjetra, a s naletima vjetra metoda je neučinkovita.

Osim mehaničkih uređaja, široko se koriste i elektromagnetski uređaji. Kako napon raste, relej počinje raditi, privlačeći kočione pločice na osovinu.

Druga opcija koja se može koristiti za zaštitu je otvaranje strujnog kruga kada se pojavi previsok napon.

Pažnja! Neke metode štite samo električni dio kompleksa bez utjecaja na mehaničke elemente strukture. Takve metode ne mogu osigurati cjelovitost vjetrenjače u slučaju iznenadnih jakih vjetrova i mogu se koristiti samo kao dodatne mjere, djelujući u tandemu s mehaničkim uređajima.

Nacrti sheme i zaštite

Za vizualniji prikaz principa rada uređaja za kočenje, razmotrite kinematičku shemu.

Slika pokazuje da opruga u normalnom stanju drži rotirajući sklop i rep na istoj osi. Sila stvorena strujanjem vjetra svladava otpor opruge kada se brzina povećava i postupno počinje mijenjati smjer osi rotora, pritisak vjetra na lopatice se smanjuje, zbog čega brzina vrtnje opada.

Ova shema je najčešća i najučinkovitija. Jednostavan je za izvođenje, omogućuje vam stvaranje uređaja od improviziranih materijala. Osim toga, podešavanje ove kočnice je jednostavno i svodi se na odabir opruge ili podešavanje njene sile.

Pažnja! Maksimalni kut rotacije rotora ne preporuča se biti veći od 40-45°. Veliki kutovi pridonose potpunom zaustavljanju vjetrenjače, koja tada teško kreće na neravnomjernim olujnim vjetrovima.

Postupak izračuna

Proračun kočionog uređaja prilično komplicirano. Za to će biti potrebni različiti podaci, koje nije lako pronaći. Nespremnoj osobi je teško napraviti takav izračun, vjerojatnost pogrešaka je velika.

Međutim, ako je iz bilo kojeg razloga potreban samoizračun, možete koristiti formulu:

P x S x V 2 = (m x g x h) x sinα, gdje:

• P je sila koju na vijak primjenjuje strujanje vjetra,
• S je površina lopatica propelera,
• V - brzina vjetra,
• m - masa,
• g - ubrzanje slobodnog pada (9.8),
• h je udaljenost od šarke do točke pričvršćenja opruge,
• sinα - kut nagiba repa u odnosu na os rotacije.

Treba imati na umu da vrijednosti dobivene neovisnim izračunima zahtijevaju ispravnu interpretaciju i potpuno razumijevanje fizičke suštine procesa koji se događa tijekom rotacije. U tom slučaju neće biti dovoljno ispravni, budući da se suptilni učinci koji prate rad vjetrenjače neće uzeti u obzir. Međutim, ovako izračunate vrijednosti moći će dati red veličine potreban za proizvodnju uređaja.

Proces stvaranja vjetroturbine je popraćeno velikim troškovima i zahtijeva razne radnje, što samo po sebi prisiljava strukturu da bude zaštićena što je više moguće od mogućnosti uništenja. Ako postoji predvidljiva opasnost od uništenja ili kvara kompleksa, tada se ni u kojem slučaju ne smije zanemariti stvaranje i korištenje zaštitnih uređaja.

Vjetar vodeni aeratori

Odlučio sam objaviti svoj rad u posebnoj temi.
Bilo je mnogo eksperimenata i testova (a sada se trenutno testiraju sve nove ideje), mnogo pogrešaka, ali su pronađena i uspješna rješenja koja su, inače, već uspjela spasiti ribu.
Zašto posebna tema - predlažem da zainteresirani razgovaraju upravo o konstruktivnim dijelovima. Možda zajedno možemo pronaći bolja rješenja.
Internet pretraga nije dala rezultate ni prije 3 godine ni sada. Sada postoje linkovi na moje video zapise na YouTubeu
Nastavit će se...