Urob si sám veterný generátor - návod na stavbu ekogenerátora, jeho inštaláciu a pripojenie (105 fotografií). Vertikálny veterný generátor pre letnú chatu Ako zostaviť veterný generátor

Ceny elektriny neustále rastú. Aby bol váš život pohodlný v horúcom lete aj mrazivej zime, mali by ste buď minúť veľa peňazí za elektrinu, alebo hľadať alternatívny zdroj energie. Vo vyspelých krajinách sa oddávna využíva slnečná energia, voda a vietor. Ide o prírodný zdroj výživy, za ktorý nemusíte platiť. Pomerne obľúbeným spôsobom získavania energie je veterný mlyn, ktorý využíva vietor na výrobu elektriny – veterný generátor.

Rusko je pomerne veľká krajina s plochými územiami. Napriek tomu, že na mnohých miestach fúka prevažne pomalý vietor, sú regióny, ktoré sú silne fúkané silnými prúdmi vzduchu. Prečo teda nevyužiť túto výhodu v ekonomike? Všetko, čo je potrebné, je minúť čas a peniaze na výrobu domáceho veterného generátora. Veterný mlyn sa plne zaplatí už za niekoľko mesiacov. Zvážime 2 typy veterných turbín, ktoré môžete robiť vlastnými rukami.

Rotačný veterný generátor

Na začiatok zvážime, ako vytvoriť jednoduchý dizajn rotačného generátora. Je jednoduchšie začať s jednoduchým a pochopíte princíp práce. Tento typ veterného generátora je vhodný pre majiteľov malého záhradného domčeka. Použiť vyrobený veterný mlyn pre veľkú chatu nebude fungovať kvôli nízkemu výkonu veterného generátora.

Ale s veterným mlynom sa dá ľahko manipulovať, aby večer poskytoval svetlo technické miestnosti, osvetlite záhradnú cestu, verandu atď. Pozrime sa bližšie na to, ako vyrobiť takúto veternú turbínu vlastnými rukami.

Výhody a nevýhody rotačného veterného generátora

Keď je veterný generátor vykonaný správne, bude fungovať bez akýchkoľvek chýb. S batériou 75A a dobrým 1000 W meničom veterný mlyn ľahko poskytne svetlo na ulicu, miesto domu, napája bezpečnostný alarm, video dohľad atď.

Veterné generátory tohto typu majú nasledujúce výhody:

• jednoduchosť inštalácie;
• nízke náklady;
• ziskovosť;
• náchylnosť na opravu;
• nie je náročný na prevádzkové podmienky;
• spoľahlivosť a tichý chod.

Veterný generátor má niekoľko nevýhod:

• nízky výkon veterného generátora;
• úplná závislosť veterného mlyna od vetra;
• lopatky môžu narušiť prúdenie vzduchu.

Príprava materiálov pre veternú turbínu

Prvým krokom je zhromaždiť všetok spotrebný materiál a diely pre veterný mlyn. Veterný generátor, ktorý ste vyrobili, bude produkovať výkon nie väčší ako 1,5 kW. Na vytvorenie agregátu potrebujete:

1. 12V alternátor do auta.
2. Gélová alebo kyselinová batéria 12 V.
3. Špeciálny menič z 12V na 220V a zo 700W na 1500W.
4. Veľká nádoba z nehrdzavejúcej ocele alebo hliníka: vedro alebo panvica.
5. Jednoduchý voltmeter.
6. Skrutky, podložky a matice.
7. Relé na nabíjanie batérie z auta a kontrolka nabíjania.
8. Drôty s inú sekciu(2,5 mm2 a 4 mm2).
9. Svorky upevňujúce veterný generátor.
10. Spínač "gombík" polohermetický, 12V.

Zásobte sa aj týmito nástrojmi:

• brúska alebo nožnice na kov;
• zvinovací meter;
• stavebná ceruzka alebo značka;
• skrutkovač, vŕtačka, kliešte a vŕtačka.

Konštrukčné práce veterného generátora

Práca spočíva vo výrobe rotora a zmene remenice generátora. Postup je nasledovný:

1. Pripravte si vedro alebo hrniec.
2. Pomocou meracej pásky a fixky urobte značku tak, že nádobu rozdelíte na 4 rovnaké časti.
3. Teraz musíte rezať čepele.

Poznámka! Pri práci s nožnicami na kov je potrebné pod nimi vyrezať otvor. Ak vedro nie je vyrobené z lakovaného cínu alebo pozinkovanej ocele, môžete použiť brúsku.

1. Zo spodnej časti vedra a v kladke označte miesto, kde budú otvory. Do nich sú zaskrutkované skrutky. Neponáhľajte sa, robte všetko hladko, pretože pri striedaní môže dôjsť k nerovnováhe. Potom urobte otvory.
2. Teraz ohnite čepele. Len nezabudnite vziať do úvahy, ktorým smerom sa generátor otáča.
3. Uhol ohybu čepele ovplyvňuje oblasť, s ktorou sa bude stretávať vietor. To priamo ovplyvňuje rýchlosť a rýchlosť veterného mlyna.
4. Pomocou skrutiek zaistite vedro ku kladke.
5. Nainštalujte veternú turbínu na stožiar a zaistite ju svorkami.
6. Zostáva pripojiť vodiče a zostaviť obvod.
7. Upevnite drôty na stožiar tak, aby neviseli.

Na pripojenie batérie použite vodiče s prierezom 4 mm 2. Odporúčaná veľkosť nie je väčšia ako 1 m. A vďaka vodičom s 2,5 mm 2 prepojte svetlo a spotrebiče. Nezabudnite na inštaláciu meniča (meniča). Pripojte zariadenie k sieti ku kontaktom č. 7 a č. 8 znázorneným na obrázku nižšie. Použite drôty 4 mm 2 .

To je všetko, teraz je vaša veterná turbína pripravená na prevádzku. Nemôže sa len tešiť, že je vyrobený ručne.

Axiálny magnetický veterný generátor

Srdcom takéhoto 220v veterného mlyna je náboj z osobného auta s brzdovými kotúčmi. Ak diel nie je nový, rozoberte ho, skontrolujte a namažte ložiská a očistite od hrdze.

Rozdeľte a upevnite magnety

Najprv musíte nalepiť magnety na rotorový disk. V tomto prípade nie sú použité magnety obyčajné, ale špeciálne neodýmové magnety. Sú oveľa výkonnejšie. Budete potrebovať 20 magnetov, ktorých veľkosť je 25 x 8 mm. Magnety sú umiestnené so striedajúcimi sa pólmi. Pre správne umiestnenie vytvorte šablónu, ako je znázornené na fotografii nižšie.

Poradte! Ak je to možné, nepoužívajte pre veterný generátor okrúhle magnety, ale obdĺžnikové. Ich magnetické pole nie je sústredené v strede, ale po celej dĺžke.

Na upevnenie magnetov na disk použite silikátové lepidlo. A pre pevnosť na konci môžete magnety vyplniť epoxidom. Aby živica nevytiekla, urobte okraje z plastelíny alebo oblepte disk páskou.

Poznámka! Aby nedošlo k zámene, kde má magnet aký pól, môžete ich označiť „+“ alebo „-“. Aby ste to určili - priveďte jeden magnet k druhému. Povrchy magnetu, ktoré sú priťahované, majú „+“. Ak je magnet odpudzovaný, má pól „-“.

Trojfázový a jednofázový generátor pre veternú turbínu

Ak ich porovnáme, potom je jednofázové zariadenie horšie, pretože pri zaťažení vibruje kvôli rozdielu v amplitúde prúdu. A objavuje sa v dôsledku nesúladu prúdu. V trojfázových produktoch tento efekt chýba. Ich sila je vždy rovnaká. Ide o to, že jedna fáza kompenzuje druhú a naopak, ak prúd zmizne v jednej fáze, potom sa v druhej zvýši.

aký je výsledok? A to, že trojfázové generátory majú o 50% vyššiu návratnosť ako jednofázové. Navyše poteší absencia vibrácií, ktoré môžu dráždiť a ovplyvňovať pohodlie. Pri práci pod veľkým zaťažením stator nebude bzučať. Ak vás hluk neobťažuje a rozhodnete sa použiť jednofázový generátor, buďte pripravení na to, že vibrácie nepriaznivo ovplyvnia činnosť veterného generátora. Jeho životnosť bude kratšia.

Navíjame cievky

Je nemožné zavolať veľmi vysokorýchlostný veterný generátor. Je potrebné urobiť všetko pre to, aby bola 12 V batéria infikovaná od 100 do 140 otáčok za minútu. S týmito počiatočnými údajmi by mal byť celkový počet závitov v cievkach 1000-1200. Ale ako viete, koľko závitov na cievku? Je to jednoduché: toto číslo sa vydelí počtom cievok.

Ak chcete, aby veterný generátor produkoval väčší výkon pri nízkych rýchlostiach, musíte vyrobiť viac pólov. V tomto prípade sa frekvencia oscilácie prúdu v cievke zvýši. Na zníženie odporu a zvýšenie prúdového odporu odporúčame namotať okolo cievok hrubý drôt. Majte na pamäti, že pri silnom napätí môže odpor vinutia "jesť" prúd.

Upozorňujeme, že počet a hrúbka magnetov, ktoré sú pripevnené na diskoch, určuje prevádzkové parametre generátora. Ak chcete zistiť, koľko energie dokáže vyrobiť veterný generátor, naviňte jednu cievku a roztočte generátor. Zmerajte napätie pri niektorých otáčkach bez záťaže. Napríklad pre 200 otáčok za minútu dostanete prúd 30 V s odporom 3 ohmy. Odpočítajte od týchto 30V 12V (napätie batérie). Teraz vydeľte číslo, ktoré dostanete, 3 ohmy. Všetko vyzerá takto:

V dôsledku toho sa ukázalo 6 A. Sú to oni, ktorí pôjdu na batériu. Je jasné, že v praxi to bude o niečo menej kvôli stratám v drôtoch.

Cievky lepšie vytvárajú predĺžený tvar. Potom meď v sektore vyjde viac a zákruty budú rovné. Priemer otvoru vo vnútri cievky by mal byť rovnaký alebo o niečo väčší ako veľkosť magnetov.

Poznámka! Hrúbka statora musí byť rovnaká ako hrúbka magnetov.

Tvar pre stator môže byť preglejka. Ale sektory pre cievky môžu byť tiež umiestnené na papieri vytvorením plastelínového okraja. Cievky musia byť upevnené tak, aby sa nepohybovali a vyviedli konce fáz. Pripojte všetky vodiče pomocou hviezdy alebo trojuholníka. Zostáva otestovať veterný generátor jeho otáčaním rukou.

Vyrábame skrutku a stožiar pre veterný generátor

Stožiar pre verogenerátor musí byť vysoký, od 8 do 12 m.. Podklad musí byť vybetónovaný. Upevnenie je lepšie urobiť tak, aby bolo možné potrubie ľahko zdvihnúť a spustiť pomocou navijaka. Na potrubie bude zhora pripevnená skrutka veternej turbíny.

Môžete to urobiť z plastové potrubieØ160 mm. Z neho vyrežte skrutku so šiestimi čepeľami, dlhú 2 m.

Aby ste uniesli vrtuľu od silného poryvu vetra, urobte skladací chvost. Vďaka tomu môže byť všetka energia generovaná veterným generátorom uložená v batérii.

To je všetko, viete, ako vyrobiť veternú turbínu s magnetmi. Teraz môžete využiť elektrickú energiu vyrobenú takýmto veterným generátorom a ušetriť tak svoje peniaze. Všetko vaše úsilie bude odmenené.

Záver

Z tohto článku ste sa naučili, ako vyrobiť veterný generátor vlastnými rukami, a nie jeden, ale dva typy. Práve tieto veterné turbíny sú obľúbené a používané vidiecke domy vlastníkov. Ako vidíte, každý veterný generátor je dobrý v niečom svojom a nie je ťažké ho vyrobiť.

Ak bývate v oblasti so silným vetrom, uvidíte, o koľko nižšie sú vaše účty za elektrinu vďaka veternej turbíne. Takýto veterný mlyn v domácnosti nikdy nebude zbytočný. Okrem toho vám odporúčame pozrieť si video o tom, ako vyrobiť takýto veterný generátor.

Rusko má dvojaký postoj, pokiaľ ide o zdroje veternej energie. Na jednej strane je vietor vzhľadom na obrovskú celkovú plochu a množstvo rovinatých plôch vo všeobecnosti výdatný a väčšinou rovnomerný. Na druhej strane, naše vetry sú prevažne nízkopotenciálne, pomalé, pozri obr. Na treťom, v riedko osídlených oblastiach, sú prudké vetry. Na základe toho je úloha spustenia veterného generátora na farme celkom relevantná. Aby ste sa však rozhodli, či si kúpiť pomerne drahé zariadenie alebo si ho vyrobiť sami, musíte si dobre premyslieť, aký typ (a je ich veľa) na aký účel si vybrať.

Základné pojmy

1. KYJEV - faktor využitia veternej energie. Ak sa na výpočet použije mechanický model plochého vetra (pozri nižšie), rovná sa účinnosti rotora veternej elektrárne (APU).
2. Efficiency - end-to-end účinnosť APU, od prichádzajúceho vetra až po svorky elektrického generátora, alebo po množstvo vody načerpanej do nádrže.
3. Minimálna prevádzková rýchlosť vetra (MPS) je jeho rýchlosť, pri ktorej začne veterný mlyn dodávať prúd záťaži.
4. Maximálna povolená rýchlosť vetra (MPS) je jeho rýchlosť, pri ktorej sa zastaví produkcia energie: automatizácia buď vypne generátor, alebo vloží rotor do veternej korouhvičky, alebo ho zloží a skryje, alebo sa rotor sám zastaví alebo APU. jednoducho sa zrúti.
5. Štartovacia rýchlosť vetra (CWS) - pri tejto rýchlosti je rotor schopný otáčať sa bez zaťaženia, roztočiť sa a vstúpiť do prevádzkového režimu, po ktorom je možné zapnúť generátor.
6. Záporná štartovacia rýchlosť (OSS) - to znamená, že APU (alebo veterná turbína - veterná elektráreň, alebo WEA, veterná elektráreň) vyžaduje povinné roztočenie z externého zdroja energie na štart pri akejkoľvek rýchlosti vetra.
7. Štartovací (počiatočný) moment - schopnosť rotora, násilne spomaleného v prúde vzduchu, vytvárať krútiaci moment na hriadeli.
8. Veterná turbína (VD) - časť APU od rotora po hriadeľ generátora alebo čerpadla, prípadne iného spotrebiča energie.
9. Rotačný veterný generátor - APU, v ktorom sa energia vetra premieňa na krútiaci moment na vývodovom hriadeli otáčaním rotora v prúde vzduchu.
10. Rozsah prevádzkových otáčok rotora je rozdiel medzi MDS a MRS pri prevádzke pri menovitom zaťažení.
11. Pomalobežný veterný mlyn - v ňom lineárna rýchlosť častí rotora v prúdení výrazne nepresahuje rýchlosť vetra alebo pod ňu. Dynamická výška prúdu je priamo premenená na prítlak lopatky.
12. Vysokorýchlostný veterný mlyn - lineárna rýchlosť lopatiek je výrazne (až 20 a viackrát) vyššia ako rýchlosť vetra a rotor si vytvára vlastnú cirkuláciu vzduchu. Cyklus premeny energie prúdenia na ťah je zložitý.

Poznámky:

1. Nízkorýchlostné APU majú spravidla nižšie CIEV ako vysokorýchlostné, ale majú dostatočný rozbehový moment na roztočenie generátora bez odpojenia záťaže a nulové TCO, t.j. úplne samočinné a použiteľné v najslabšom vetre.
2. Pomalosť a rýchlosť sú relatívne pojmy. Domáce veterný mlyn pri 300 otáčkach za minútu môže byť nízkootáčkový a výkonné APU typu EuroWind, z ktorých získavajú polia veterných elektrární, veterných elektrární (viď. obr.) a ktorých rotory robia okolo 10 otáčok - vysoko- rýchlosť, pretože. s takýmto priemerom sú lineárne rýchlosti lopatiek a ich aerodynamika na väčšine rozpätia celkom „lietadlové“, pozri nižšie.

Aký generátor je potrebný?

Elektrický generátor pre domáci veterný mlyn musí vyrábať elektrinu v širokom rozsahu otáčok a musí mať schopnosť samočinného spustenia bez automatizácie a externých zdrojov energie. V prípade použitia APU s OSS (veterné mlyny so spin-upom), ktoré majú spravidla vysokú KIEV a účinnosť, musí byť aj reverzibilné, t.j. byť schopný pracovať ako motor. Pri výkonoch do 5 kW túto podmienku spĺňajú elektrické stroje s permanentnými magnetmi na báze nióbu (supermagnety); na oceľových alebo feritových magnetoch môžete počítať s nie viac ako 0,5-0,7 kW.

Poznámka: asynchrónne alternátory alebo kolektorové alternátory s nezmagnetizovaným statorom vôbec nie sú vhodné. S poklesom sily vetra „zhasnú“ dlho predtým, ako jeho rýchlosť klesne na MRS, a potom sa sami nenaštartujú.

Vynikajúce „srdce“ APU s výkonom 0,3 až 1-2 kW získava z alternátora so zabudovaným usmerňovačom; väčšina z nich je teraz. Jednak udržujú výstupné napätie 11,6-14,7 V v dosť širokom rozsahu otáčok bez externých elektronických stabilizátorov. Po druhé, kremíkové brány sa otvoria, keď napätie na vinutí dosiahne asi 1,4 V a predtým generátor "nevidí" záťaž. Na to musí byť generátor už celkom dobre rozkrútený.

Vo väčšine prípadov môže byť oscilátor pripojený priamo, bez prevodu alebo remeňového pohonu, k vysokorýchlostnému HP hriadeľu výberom otáčok výberom počtu lopatiek, pozri nižšie. „Fast-walkers“ majú malý alebo nulový rozbehový moment, ale rotor aj bez odpojenia záťaže bude mať dostatok času na to, aby sa roztočil skôr, než sa ventily otvoria a generátor vydá prúd.

Voľba vo vetre

Pred rozhodnutím, ktorý veterný generátor vyrobiť, sa rozhodnime pre miestnu aerológiu. v šedo-zelenkavej farbe(bezveterné) oblasti veternej mapy, aspoň nejaký zmysel bude mať len z plachtiacej veternej turbíny(a povieme si o nich neskôr). Ak potrebujete stále napájanie, potom budete musieť pridať booster (usmerňovač so stabilizátorom napätia), nabíjačku, výkonnú batériu, menič 12/24/36/48 VDC na 220/380 VAC 50 Hz. Takáto ekonomika nebude stáť menej ako 20 000 dolárov a je nepravdepodobné, že bude možné odstrániť dlhodobý výkon viac ako 3-4 kW. Vo všeobecnosti s neúnavným úsilím o alternatívna energia je lepšie hľadať iný zdroj.

Na žltozelených, mierne veterných miestach, ak potrebujete elektrinu do 2-3 kW, môžete si sami vziať nízkorýchlostný vertikálny veterný generátor. Bolo ich vyvinutých nespočetne veľa a existujú návrhy, ktoré z hľadiska KYJEV a účinnosti takmer nie sú horšie ako priemyselne vyrábané „čepele“.

Ak sa chystáte kúpiť si domov veternú turbínu, potom je lepšie zamerať sa na veterný mlyn s plachtovým rotorom. Existuje veľa sporov a teoreticky ešte nie je všetko jasné, ale fungujú. V Ruskej federácii sa "plachetnice" vyrábajú v Taganrogu s výkonom 1-100 kW.

V červených, veterných oblastiach závisí výber od požadovaného výkonu. V rozsahu 0,5-1,5 kW sú oprávnené "vertikály" vyrobené sami; 1,5-5 kW - zakúpené "plachetnice". "Vertikálne" je tiež možné zakúpiť, ale bude to stáť viac ako APU horizontálnej schémy. A nakoniec, ak potrebujete veterný mlyn s výkonom 5 kW alebo viac, musíte si vybrať medzi horizontálnymi zakúpenými „lopatkami“ alebo „plachetnicami“.

Poznámka: mnohí výrobcovia, najmä druhá úroveň, ponúkajú súpravy dielov, z ktorých si môžete sami zostaviť veterný generátor s výkonom až 10 kW. Takáto sada bude stáť o 20-50% lacnejšie ako hotová s inštaláciou. Pred nákupom si však musíte dôkladne preštudovať aerológiu zamýšľaného miesta inštalácie a potom vybrať vhodný typ a model podľa špecifikácií.

O bezpečnosti

Časti veternej turbíny na domáce použitie v prevádzke môžu mať lineárnu rýchlosť presahujúcu 120 a dokonca 150 m / s a ​​kus akéhokoľvek pevného materiálu s hmotnosťou 20 g, letiaci rýchlosťou 100 m / s, s „úspešným“ zasiahne, na mieste zabije zdravého muža. Oceľový alebo tvrdý plastový plech s hrúbkou 2 mm, ktorý sa pohybuje rýchlosťou 20 m/s, ho rozreže na polovicu.

Navyše väčšina veterných mlynov nad 100 wattov je dosť hlučná. Mnohé generujú ultranízkofrekvenčné (menej ako 16 Hz) kolísanie tlaku vzduchu – infrazvuky. Infrazvuky sú nepočuteľné, ale zdraviu škodlivé a šíria sa veľmi ďaleko.

Poznámka: Koncom 80. rokov došlo v Spojených štátoch k škandálu - v tom čase musela byť zatvorená najväčšia veterná elektráreň v krajine. Indiáni z rezervácie 200 km od poľa jej APU na súde dokázali, že zdravotné poruchy, ktoré sa u nich prudko zvýšili po uvedení veternej farmy do prevádzky, boli spôsobené jej infrazvukmi.

Z vyššie uvedených dôvodov je inštalácia APU povolená vo vzdialenosti najmenej 5 ich výšok od najbližších obytných budov. Vo dvoroch súkromných domácností je možné inštalovať veterné mlyny priemyselnej výroby, primerane certifikované. Vo všeobecnosti nie je možné inštalovať APU na strechy - počas ich prevádzky, dokonca aj pri nízkovýkonových, dochádza k striedavým mechanickým zaťaženiam, ktoré môžu spôsobiť rezonanciu stavebná konštrukcia a jeho zničenie.

Poznámka: výška APU je najvyšším bodom zameteného disku (pre lopatkové rotory) alebo geometrického útvaru (pre vertikálne APU s rotorom na póle). Ak stožiar APU alebo os rotora vyčnievajú ešte vyššie, výška sa vypočíta podľa ich vrcholu - vrcholu.

Vietor, aerodynamika, KYJEV

Podomácky vyrobený veterný generátor sa riadi rovnakými prírodnými zákonmi ako továrensky vyrobený, vypočítaný na počítači. A domáci kutil potrebuje veľmi dobre rozumieť základom svojej práce – najčastejšie nedisponuje drahými ultramodernými materiálmi a technologickými zariadeniami. Aerodynamika APU je taká ťažká...

Vietor a KYJEV

Na výpočet sériových továrenských APU sa používa tzv. plochý mechanický model vetra. Je založená na nasledujúcich predpokladoch:

• Rýchlosť a smer vetra sú konštantné v rámci účinného povrchu rotora.
• Vzduch je spojité médium.
• Účinná plocha rotora sa rovná zametanej ploche.
• Energia prúdu vzduchu je čisto kinetická.

Za takýchto podmienok sa maximálna energia jednotky objemu vzduchu vypočíta podľa školského vzorca za predpokladu, že hustota vzduchu za normálnych podmienok je 1,29 kg * cu. m.Pri rýchlosti vetra 10m/s unesie jedna kocka vzduchu 65J a z jedného štvorca účinnej plochy rotora je možné pri 100% účinnosti celého APU odobrať 650W. Toto je veľmi zjednodušený prístup – každý vie, že vietor nie je úplne rovnomerný. Toto sa však musí urobiť, aby sa zabezpečila opakovateľnosť produktov – čo je v technológii bežná vec.

Plochý model netreba ignorovať, dáva jasné minimum dostupnej veternej energie. Vzduch je však po prvé stlačiteľný a po druhé veľmi tekutý (dynamická viskozita je iba 17,2 μPa * s). To znamená, že prúdenie môže prúdiť okolo zametenej oblasti, čím sa znižuje efektívna plocha a KIEV, čo je najčastejšie pozorované. V zásade je však možná aj opačná situácia: vietor prúdi k rotoru a plocha efektívnej plochy sa potom ukáže byť väčšia ako zametaná a KIEV je väčšia ako 1 v porovnaní s plochou pre plochý vietor. .

Uveďme dva príklady. Prvá je rekreačná jachta, pomerne ťažká, jachta môže ísť nielen proti vetru, ale aj rýchlejšie ako on. Vietor je myslený vonkajší; zdanlivý vietor musí byť stále rýchlejší, inak ako potiahne loď?

Druhý je klasikou histórie letectva. Pri testoch MIG-19 sa ukázalo, že stíhač, ktorý bol o tonu ťažší ako frontová stíhačka, zrýchľuje rýchlejšie. S rovnakými motormi v rovnakom draku lietadla.

Teoretici nevedeli, čo si majú myslieť, a vážne pochybovali o zákone zachovania energie. Nakoniec sa ukázalo, že bodom bol kužeľ kapotáže radaru vyčnievajúci z nasávania vzduchu. Od špičky až po škrupinu sa objavil vzduchový uzáver, akoby ho hrabal zo strán ku kompresorom motora. Odvtedy sa rázové vlny v teórii pevne etablovali ako užitočné a fantastický letový výkon moderných lietadiel je v nemalej miere spôsobený ich zručným využívaním.

Aerodynamika

Vývoj aerodynamiky sa zvyčajne delí na dve éry – pred N. G. Žukovským a po ňom. Jeho správa „O pripojených víroch“ z 15. novembra 1905 znamenala začiatok novej éry v letectve.

Pred Žukovským lietali na plochých plachtách: verilo sa, že častice prichádzajúceho prúdu dávajú všetku svoju hybnosť prednej hrane krídla. To umožnilo okamžite sa zbaviť vektorovej veličiny - momentu hybnosti - ktorá generovala zbesilú a najčastejšie neanalytickú matematiku, prejsť na oveľa pohodlnejšie skalárne čisto energetické vzťahy a nakoniec získať vypočítané tlakové pole na nosnej rovine. , viac-menej podobný tomu súčasnému.

Takýto mechanistický prístup umožnil vytvoriť zariadenia, ktoré by sa mohli prinajmenšom vzniesť do vzduchu a lietať z jedného miesta na druhé bez toho, aby museli niekde počas cesty naraziť na zem. Ale túžba zvyšovať rýchlosť, nosnosť a ďalšie letové vlastnosti čoraz viac odhaľovala nedokonalosť pôvodnej aerodynamickej teórie.

Zhukovského myšlienka bola nasledovná: vzduch prechádza inou cestou pozdĺž horného a spodného povrchu krídla. Z podmienky strednej spojitosti (vákuové bubliny sa vo vzduchu samy netvoria) vyplýva, že rýchlosti horného a spodného prúdenia zostupujúceho od odtokovej hrany sa musia líšiť. Kvôli síce malej, ale konečnej viskozite vzduchu by tam mal vzniknúť vír kvôli rozdielu rýchlostí.

Vír sa otáča a zákon zachovania hybnosti, rovnako nemenný ako zákon zachovania energie, platí aj pre vektorové veličiny, t.j. musí brať do úvahy smer pohybu. Preto by sa mal okamžite na odtokovej hrane vytvoriť opačne rotujúci vír s rovnakým krútiacim momentom. Prečo? Kvôli energii generovanej motorom.

Pre prax v letectve to znamenalo revolúciu: výberom vhodného profilu krídla bolo možné spustiť pripojený vír okolo krídla v podobe cirkulácie Г, čím sa zvýšil jeho vztlak. To znamená, že vynaložením časti a pri vysokých rýchlostiach a zaťažení krídel - veľkej časti výkonu motora, môžete vytvoriť prúdenie vzduchu okolo zariadenia, čo vám umožní dosiahnuť lepšie letové vlastnosti.

Tým sa letectvo stalo a nie súčasťou letectva: lietadlá teraz mohli vytvárať prostredie potrebné na let a už by neboli hračkou vzdušných prúdov. Všetko, čo potrebujete, je výkonnejší motor a stále výkonnejší ...

Opäť KYJEV

Ale veterný mlyn nemá motor. On, naopak, musí odoberať energiu z vetra a dávať ju spotrebiteľom. A tu to vychádza – vytiahol nohy, zasekol sa mu chvost. Do vlastného obehu rotora púšťajú príliš málo veternej energie – bude slabý, ťah listu bude malý a KYJEV a výkon budú nízke. Dajme veľa na cirkuláciu - rotor sa bude točiť ako šialený pri voľnobehu pri slabom vetre, ale spotrebitelia opäť dostanú trochu: dali malé zaťaženie, rotor sa spomalil, vietor sfúkol cirkuláciu a rotor sa zastavil.

Zákon zachovania energie" zlatá stredná cesta” dáva práve v strede: 50 % energie dávame záťaži a zvyšných 50 % otočíme tok na optimum. Prax potvrdzuje predpoklady: ak je účinnosť dobrej ťažnej vrtule 75-80%, potom KIEV lopatkového rotora, ktorý je tiež starostlivo vypočítaný a fúkaný vo veternom tuneli, dosahuje 38-40%, t.j. až polovicu toho, čo sa dá dosiahnuť prebytkom energie.

Modernosť

Aerodynamika, vyzbrojená modernou matematikou a počítačmi, sa dnes čoraz viac odkláňa od nevyhnutne zjednodušujúcich modelov k presnému opisu správania sa skutočného telesa v reálnom prúdení. A tu, okrem všeobecnej línie - sila, sila a ešte raz sila! – sú objavené bočné cesty, ale sľubné len s obmedzeným množstvom energie vstupujúcej do systému.

Slávny alternatívny letec Paul McCready vytvoril lietadlo už v 80. rokoch s dvoma motormi zo 16 hp motorovej píly. ukazuje rýchlosť 360 km/h. Jeho podvozok bol navyše nezaťahovací trojkolka a kolesá boli bez aerodynamických krytov. Žiadny z McCreadyho strojov sa nezapol a nestál v bojovej službe, ale dva – jeden s piestovými motormi a vrtuľami a druhý prúdový – po prvý raz v histórii obleteli zemeguľu bez pristátia na jednej čerpacej stanici.

Vývoj teórie výrazne ovplyvnil aj plachty, z ktorých vzniklo pôvodné krídlo. „Živá“ aerodynamika umožnila jachtám s vetrom 8 uzlov. stáť na krídlových krídlach (pozri obr.); na rozptýlenie takéhoto vraku na požadovanú rýchlosť pomocou vrtule je potrebný motor s výkonom najmenej 100 koní. Závodné katamarány s rovnakým vetrom idú rýchlosťou okolo 30 uzlov. (55 km/h).

Existujú aj nálezy, ktoré sú úplne netriviálne. Fanúšikovia najvzácnejšieho a najextrémnejšieho športu - base jumping - nosia špeciálny krídlový oblek, wingsuit, lietajú bez motora, manévrujú rýchlosťou viac ako 200 km/h (obr. vpravo) a potom hladko pristávajú v vopred vybrané miesto. V ktorej rozprávke lietajú ľudia sami?

Mnohé záhady prírody boli tiež vyriešené; najmä let chrobáka. Podľa klasickej aerodynamiky nie je schopný lietať. Rovnako ako predchodca „stealth“ F-117 s krídlom v tvare diamantu, ani on nie je schopný vzlietnuť do vzduchu. A MIG-29 a Su-27, ktoré môžu nejaký čas letieť chvostom ako prvé, vôbec nezapadajú do žiadnej predstavy.

A prečo teda, keď sa zaoberáme veternými turbínami, ktoré nie sú zábavou a nie nástrojom na ničenie vlastného druhu, ale zdrojom životne dôležitého zdroja, je nevyhnutné odtancovať sa od teórie slabých tokov s jej modelom plochý vietor? Naozaj neexistuje spôsob, ako ísť ďalej?

Čo čakať od klasiky?

Od klasiky by sa však v žiadnom prípade nemalo upúšťať. Poskytuje základ bez opierania, o ktorý sa človek nemôže dostať vyššie. Tak ako teória množín nezruší tabuľku násobenia a kvantová chromodynamika neprinúti jablká vyletieť zo stromov.

Čo teda môžete očakávať od klasického prístupu? Pozrime sa na obrázok. Vľavo - typy rotorov; sú zobrazené podmienečne. 1 - vertikálny karusel, 2 - vertikálny ortogonálny ( veterná turbína); 2-5 - lopatkové rotory s iná sumačepele s optimalizovanými profilmi.

Vpravo je vynesená vodorovná os relatívna rýchlosť rotor, teda pomer lineárnej rýchlosti lopatky k rýchlosti vetra. Vertikálne hore - KYJEV. A dole - opäť relatívny krútiaci moment. Za jediný (100%) krútiaci moment sa považuje taký, ktorý vytvára rotor nútene spomalený v prúde so 100% KIEV, t.j. keď sa všetka energia prúdenia premení na rotačnú silu.

Tento prístup nám umožňuje vyvodiť ďalekosiahle závery. Napríklad počet lopatiek sa musí zvoliť nielen a nie až tak podľa požadovanej rýchlosti otáčania: 3- a 4-čepele okamžite strácajú veľa z hľadiska KIEV a krútiaceho momentu v porovnaní s 2- a 6-lopatkami, ktoré fungujú dobre približne v rovnakom rozsahu otáčok. A navonok podobný kolotoč a ortogonál majú zásadne odlišné vlastnosti.

Vo všeobecnosti by sa mali uprednostňovať lopatkové rotory, s výnimkou prípadov, keď sa vyžaduje extrémna lacnosť, jednoduchosť, bezúdržbové samoštartovanie bez automatiky a nemožnosť stúpania na stožiar.

Poznámka: budeme hovoriť najmä o plachtových rotoroch - nezdá sa, že by zapadali do klasiky.

Vertikálne čiary

APU s vertikálnou osou otáčania majú pre každodenný život nepopierateľnú výhodu: ich komponenty vyžadujúce údržbu sú sústredené dole a nie je potrebné ich zdvíhať. Zostáva, a aj keď nie vždy, samonastavovacie axiálne ložisko, ale je pevné a odolné. Preto pri navrhovaní jednoduchého veterného generátora musí výber možností začínať vertikálami. Ich hlavné typy sú znázornené na obr.

slnko

Na prvej pozícii - najjednoduchší, najčastejšie nazývaný Savonius rotor. V skutočnosti ho vynašli v roku 1924 v ZSSR Ya. A. a A. A. Voroninovci a fínsky priemyselník Sigurd Savonius si tento vynález bez hanby privlastnil, ignorujúc sovietsky autorský certifikát, a začal sériovo vyrábať. Zavedenie vynálezu do osudia však veľa znamená, a tak, aby sme nerozvírili minulosť a nerušili popol mŕtvych, nazveme tento veterný mlyn Voronin-Savonius rotor, alebo skrátene Slnko.

VS pre kutila je dobrý pre všetkých, okrem "lokomotívy" KYJEV v 10-18%. V ZSSR sa na tom však veľa pracovalo a existuje vývoj. Nižšie uvažujeme o vylepšenom dizajne, ktorý nie je oveľa komplikovanejší, ale podľa KIEV dáva lopatkám šancu.

Poznámka: dvojčepeľový BC sa netočí, ale trhne; 4-čepeľ je len o niečo hladšia, ale v KYJEV stráca veľa. Na zlepšenie 4-"žľabu" sa najčastejšie rozprestiera na dvoch poschodiach - pár lopatiek pod nimi a ďalší pár, otočený o 90 stupňov horizontálne, nad nimi. KYJEV je zachovaný, a bočné zaťaženie na mechanike slabnú, ale tie ohybové o niečo pribúdajú a pri vetre nad 25 m/s má také APU hriadeľ, t.j. bez ložiska natiahnutého chlapmi nad rotorom „rozbije vežu“.

Daria

Ďalším je rotor Daria; KYJEV - až 20%. Je to ešte jednoduchšie: čepele sú vyrobené z jednoduchého elastického pásu bez akéhokoľvek profilu. Teória Darrieovho rotora ešte nie je dobre rozvinutá. Je len jasné, že sa začína odvíjať kvôli rozdielu v aerodynamickom odpore hrboľa a vrecka na páse, a potom sa stáva ako vysokorýchlostný a vytvára svoj vlastný obeh.

Krútiaci moment je malý a vo východiskových polohách rotora rovnobežne a kolmo na vietor nič také neexistuje, takže sebapresadzovanie je možné len s nepárnym počtom lopatiek (krídel?).

Rotor Darrieus má ešte dve zlé vlastnosti. Po prvé, počas rotácie vektor ťahu lopatky opisuje úplnú otáčku vzhľadom na jej aerodynamické zameranie, a to nie hladko, ale trhavo. Preto rotor Darrieus rýchlo rozbije svoju mechaniku aj pri plochom vetre.

Po druhé, Daria nielen vydáva hluk, ale kričí a škrípe, až sa páska roztrhne. Je to spôsobené jeho vibráciami. A čím viac čepelí, tým silnejší je rev. Takže Daria, ak áno, tak dvojčepeľové, z drahých vysokopevnostných materiály pohlcujúce zvuk(uhlíkové vlákno, mylar) a na propagáciu v strede stožiaru je namontované malé lietadlo.

ortogonálne

Na poz. 3 - ortogonálny vertikálny rotor s profilovanými lopatkami. Ortogonálne, pretože krídla trčia vertikálne. Prechod z BC do ortogonálu je znázornený na obr. vľavo.

Uhol inštalácie lopatiek vzhľadom na dotyčnicu ku kruhu, dotýkajúci sa aerodynamických ohniskov krídel, môže byť buď pozitívny (na obrázku) alebo negatívny, podľa sily vetra. Niekedy sú lopatky otočné a sú na nich umiestnené veterné kohútiky, ktoré automaticky držia alfu, ale takéto konštrukcie sa často zlomia.

Stredové telo (na obrázku modré) umožňuje dosiahnuť KYJEV takmer na 50 %.V trojlistovom ortogonáli by mal mať v reze tvar trojuholníka s mierne vypuklými stranami a zaoblenými rohmi a s väčším počet lopatiek, stačí jednoduchý valec. Ale teória pre ortogonálne optimálne množstvočepele dáva jednoznačne: mali by byť presne 3 z nich.

Ortogonálny označuje vysokorýchlostné veterné mlyny s OSS, t.j. nutne vyžaduje propagáciu pri uvedení do prevádzky a po kľude. Podľa ortogonálnej schémy sa vyrábajú sériové bezúdržbové APU s výkonom do 20 kW.

Helicoid

Helicoidný rotor alebo Gorlovov rotor (poz. 4) - druh ortogonálneho, ktorý poskytuje rovnomerné otáčanie; ortogonálny s rovnými krídlami sa „trhá“ len o niečo slabšie ako dvojlistové lietadlo. Ohyb lopatiek pozdĺž skrutkovice zabraňuje strate KIEV v dôsledku ich zakrivenia. Aj keď zakrivená čepeľ odoberá časť prúdu bez toho, aby ho použila, časť tiež odoberá do zóny najvyššej lineárnej rýchlosti, čím kompenzuje straty. Helikoidy sa používajú menej často ako iné veterné mlyny, pretože. z dôvodu zložitosti výroby sú drahšie ako náprotivky rovnakej kvality.

Sud-barel

Pre 5 poz. – rotor typu BC obklopený vodiacou lopatkou; jeho schéma je znázornená na obr. napravo. Zriedka sa nachádza v priemyselnom dizajne, tk. nákladné získavanie pôdy nekompenzuje zvýšenie kapacity a spotreba materiálu a náročnosť výroby sú vysoké. Ale domáci majster, ktorý sa bojí práce, už nie je majstrom, ale spotrebiteľom, a ak nie je potrebných viac ako 0,5 - 1,5 kW, potom je pre neho „barel“ lahôdkou:

• Tento typ rotora je absolútne bezpečný, tichý, nevytvára vibrácie a môže byť inštalovaný kdekoľvek, dokonca aj na detskom ihrisku.
• Ohnite "koryto" z pozinkovaného a zvarte rám rúr - práca je nezmysel.
• Rotácia je absolútne rovnomerná, mechanické časti je možné odoberať z najlacnejších alebo zo smetí.
• Nebojí sa hurikánov - príliš silný vietor nemôže tlačiť do "sudu"; okolo neho sa objaví prúdnicový vírový kokón (s týmto efektom sa ešte stretneme).
• A čo je najdôležitejšie, keďže povrch „drapáka“ je niekoľkonásobne väčší ako povrch rotora vo vnútri, KIEV môže byť superjednotka a krútiaci moment pri 3 m / s pri „hlavni“ s priemerom tri metre je taký že 1 kW generátor s maximálnou záťažou, ako sa hovorí, že je lepšie nešklbať.

Video: Veterný generátor Lenz

V 60. rokoch v ZSSR E. S. Biryukov patentoval kolotočové APU s KYJEV 46%. O niečo neskôr V. Blinov dosiahol 58% z konštrukcie na rovnakom princípe ako KYJEV, ale neexistujú žiadne údaje o jeho testoch. A úplné testy Biryukovových ozbrojených síl vykonali pracovníci časopisu Inventor and Racionalizer. Dvojposchodový rotor s priemerom 0,75 m a výškou 2 m s čerstvým vetrom roztočil 1,2 kW asynchrónny generátor na plný výkon a bez zlomenia vydržal 30 m/s. Výkresy APU Biryukov sú znázornené na obr.

1. strešný pozinkovaný rotor;
2. samonastavovacie dvojradové guľkové ložisko;
3. kryty - 5 mm oceľové lano;
4. hriadeľ nápravy - oceľová rúra s hrúbkou steny 1,5-2,5 mm;
5. páky na ovládanie aerodynamickej rýchlosti;
6. lopatky regulácie otáčok - 3-4 mm preglejka alebo plastový plech;
7. tyče na reguláciu rýchlosti;
8. zaťaženie regulátora rýchlosti, jeho hmotnosť určuje rýchlosť;
9. hnacia kladka - koleso bicykla bez pneumatiky s komorou;
10. axiálne ložisko - axiálne ložisko;
11. poháňaná kladka - bežná kladka generátora;
12. generátor.

Biryukov získal niekoľko autorských certifikátov pre svoje APU. Najprv venujte pozornosť časti rotora. Pri akcelerácii funguje ako slnko a vytvára veľký rozbehový moment. Pri otáčaní sa vo vonkajších vreckách lopatiek vytvára vírivý vankúš. Z pohľadu vetra sa lopatky profilujú a rotor sa stáča do vysokorýchlostného ortogonálu, pričom virtuálny profil sa mení podľa sily vetra.

Po druhé, profilovaný kanál medzi lopatkami v rozsahu prevádzkových otáčok funguje ako centrálne teleso. Ak sa vietor zväčší, potom sa v ňom vytvorí aj vírivý vankúš, ktorý presahuje rotor. Je tam rovnaký vírový kokón ako okolo APU s vodiacou lopatkou. Energiu na jeho tvorbu berie vietor a už nestačí rozbiť veterný mlyn.

Po tretie, regulátor otáčok je určený predovšetkým pre turbínu. Drží jej rýchlosť optimálnu z pohľadu KYJEVU. A optimálna frekvencia otáčania generátora je zabezpečená výberom prevodového pomeru mechaniky.

Poznámka: po publikáciách v IR za rok 1965 Biryukovove ozbrojené sily zmizli do zabudnutia. Autor nečakal na odpoveď úradov. Osud mnohých sovietskych vynálezov. Hovorí sa, že niektorí Japonci sa stali miliardármi pravidelným čítaním sovietskych populárnych technických časopisov a patentovaním všetkého, čo si zaslúži pozornosť.

Lopatniki

Ako u povedal, podľa klasikov je najlepšia horizontálna veterná turbína s lopatkovým rotorom. V prvom rade však potrebuje stabilný, aspoň stredne silný vietor. Po druhé, dizajn pre domáceho kutila je plný úskalí, a preto ovocie dlhej tvrdej práce často osvetlí toaletu, chodbu alebo verandu v najlepšom prípade, alebo sa dokonca ukáže, že sa dokáže len sám odviazať. .

Podľa schém na obr. zvážiť podrobnejšie; pozície:

• Obr. ALE:

1. lopatky rotora;
2. generátor;
3. rám generátora;
4. ochranná korouhvička (hurikánová lopata);
5. zberač prúdu;
6. podvozok;
7. rotačný uzol;
8. pracovná korouhvička;
9. stožiar;
10. svorka na plášte.

• Obr. B, pohľad zhora:

1. ochranná korouhvička;
2. pracovná korouhvička;
3. ochranný regulátor napätia pružiny veternej lopatky.

• Obr. G, zberač prúdu:

1. zberač s medenými súvislými pneumatikami;
2. odpružené medeno-grafitové kefy.

Poznámka: ochrana pred hurikánom pre horizontálnu čepeľ s priemerom viac ako 1 m je bezpodmienečne potrebná, pretože. nie je schopný okolo seba vytvoriť vírový zámotok. Pri menších veľkostiach je možné dosiahnuť s propylénovými lopatkami výdrž rotora až 30 m/s.

Takže, kde čakáme na „zakopnutie“?

čepele

Očakávať dosiahnutie výkonu na hriadeli generátora viac ako 150-200 W na lopatkách akéhokoľvek rozpätia, vyrezaných z hrubostennej plastovej rúrky, ako sa často odporúča, je nádejou beznádejného amatéra. Čepeľ z rúry (pokiaľ nie je taká hrubá, že sa použije jednoducho ako polotovar) bude mať segmentový profil, t.j. jeho vrchol alebo oba povrchy budú oblúky kruhu.

Profily segmentov sú vhodné pre nestlačiteľné médiá, ako sú krídlové krídla alebo listy vrtule. Pre plyny je potrebná lopatka s premenlivým profilom a stúpaním, napríklad pozri obr. rozpätie - 2 m Bude to zložitý a časovo náročný produkt, ktorý si vyžaduje dôkladné výpočty v úplnej teórii, fúkanie do potrubia a testy v teréne.

Generátor

Keď je rotor namontovaný priamo na jeho hriadeli, štandardné ložisko sa čoskoro zlomí - vo veterných mlynoch nie je rovnomerne zaťažené všetky lopatky. Potrebujeme medzihriadeľ so špeciálnym nosným ložiskom a mechanický prevod z neho na generátor. Pre veľké veterné mlyny sa odoberá samonarovnávacie dvojradové ložisko; v najlepšie modely- trojposchodový, Obr. D na obr. vyššie. To umožňuje, aby sa hriadeľ rotora nielen mierne ohýbal, ale aj mierne pohyboval zo strany na stranu alebo nahor a nadol.

Poznámka: Vývoj axiálneho ložiska pre APU typu EuroWind trvalo približne 30 rokov.

núdzová korouhvička

Princíp jeho fungovania je znázornený na obr. B. Silnejúci vietor tlačí na lopatu, pružina sa naťahuje, rotor sa krúti, jeho rýchlosť klesá a nakoniec sa stáva rovnobežným s prúdením. Všetko sa zdá byť v poriadku, ale - na papieri to bolo hladké ...

Počas veterného dňa sa snažte držať pokrievku prevarenej vody alebo veľký hrniec za rukoväť rovnobežne s vetrom. Len pozor – ten vrtkavý kus železa môže zasiahnuť fyziognómiu tak, že zlomí nos, poreže peru a dokonca vybije oko.

Plochý vietor sa vyskytuje len v teoretických výpočtoch a s dostatočnou presnosťou pre prax aj v aerodynamických tuneloch. V skutočnosti hurikán veterné mlyny s hurikánovou lopatou deformuje viac ako úplne bezbranné. Napriek tomu je lepšie vymeniť zdeformované čepele, ako robiť všetko odznova. AT priemyselné závody- ďalšia vec. Tam rozstup lopatiek, u každého jednotlivo, sleduje a reguluje automatizáciu pod kontrolou palubného počítača. A sú vyrobené z vysokovýkonných kompozitov, nie z vodovodných potrubí.

zberač prúdu

Toto je pravidelne servisovaný uzol. Každý energetik vie, že zberač s kefami je potrebné vyčistiť, premazať, nastaviť. A stožiar je z vodovodného potrubia. Nevlezieš, raz za mesiac alebo dva budeš musieť celý veterný mlyn zhodiť na zem a potom ho znova zdvihnúť. Ako dlho z takejto „prevencie“ vydrží?

Video: veterný generátor s lopatkami + solárny panel na napájanie chaty

Mini a mikro

Ale ako sa veľkosť čepele zmenšuje, náročnosť klesá s druhou mocninou priemeru kolesa. Už teraz je možné samostatne vyrobiť horizontálne lopatkové APU s výkonom až 100 W. Optimálne bude 6-čepelové. S viacerými lopatkami bude priemer rotora, navrhnutý pre rovnaký výkon, menší, ale bude ťažké ich pevne upevniť na náboji. Rotory s menej ako 6 lopatkami možno ignorovať: 2-listový 100 W potrebuje rotor s priemerom 6,34 m a 4-listový s rovnakým výkonom potrebuje 4,5 m. Pre 6-listový pohon je pomer výkonu a priemeru sa vyjadruje takto:

• 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.

Optimálne bude počítať s výkonom 10-20 wattov. Po prvé, plastová čepeľ s rozpätím väčším ako 0,8 m neodolá vetru s rýchlosťou viac ako 20 m/s bez dodatočných ochranných opatrení. Po druhé, pri rozpätí lopatiek do rovnakého 0,8 m lineárna rýchlosť jeho koncov neprekročí rýchlosť vetra viac ako trikrát a požiadavky na profilovanie so zákrutom sa znížia o rády; tu už bude „žľab“ so segmentovým profilom z potrubia fungovať celkom uspokojivo, poz. B na obr. A 10-20 W dodá energiu tabletu, dobije smartfón alebo rozsvieti žiarovku gazdinej.

Ďalej vyberte generátor. Čínsky motor je perfektný - náboj kolesa pre elektrické bicykle, poz. 1 na obr. Jeho výkon ako motora je 200-300 wattov, no v režime generátora vydá až okolo 100 wattov. Bude nám to však pasovať z hľadiska obratu?

Faktor rýchlosti z pre 6 lopatiek je 3. Vzorec na výpočet rýchlosti otáčania pri zaťažení je N = v / l * z * 60, kde N je rýchlosť otáčania, 1 / min, v je rýchlosť vetra a l je obvod rotora. Pri rozpätí lopatiek 0,8 m a vetre 5 m/s dostaneme 72 otáčok za minútu; pri 20 m/s - 288 ot./min. Koleso bicykla sa tiež otáča približne rovnakou rýchlosťou, takže odoberieme našich 10-20 wattov z generátora, ktorý dokáže dať 100. Rotor môžete nasadiť priamo na jeho hriadeľ.

Tu však nastáva nasledujúci problém: keď sme minuli veľa práce a peňazí, aspoň za motor, dostali sme ... hračku! Čo je 10-20, dobre, 50 wattov? A veterný mlyn s lopatkami, ktorý dokáže poháňať aspoň televízor, sa doma vyrobiť nedá. Je možné kúpiť hotový mini-veterný generátor a nebude to stáť menej? Stále je to možné a dokonca lacnejšie, pozri poz. 4 a 5. Okrem toho bude aj pojazdná. Položte ho na peň - a použite ho.

Druhá možnosť je, ak niekde leží krokový motor zo starej 5- alebo 8-palcovej mechaniky, alebo z papierovej mechaniky či vozíka nepoužiteľnej atramentovej alebo ihličkovej tlačiarne. Môže fungovať ako generátor a pripojiť k nemu karuselový rotor z plechoviek (poz. 6) je jednoduchšie ako zostaviť konštrukciu, ako je znázornená na poz. 3.

Vo všeobecnosti je podľa „lopatiek“ záver jednoznačný: domáca výroba – skôr na to, aby sa človek nasýtil, ale nie pre skutočnú dlhodobú energetickú efektívnosť.

Video: najjednoduchší veterný generátor na osvetlenie dacha

plachetnice

Plachetný veterný generátor je známy už dlho, ale mäkké panely jeho lopatiek (pozri obr.) sa začali vyrábať s príchodom vysoko pevných syntetických tkanín a fólií odolných voči opotrebovaniu. Viaclopatkové veterné mlyny s pevnými plachtami sú široko distribuované po celom svete ako pohon pre automatické čerpadlá s nízkym výkonom, ale ich technické údaje sú ešte nižšie ako u karuselov.

Mäkká plachta ako krídlo veterného mlyna však, zdá sa, nebola taká jednoduchá. Nejde o odpor vetra (výrobcovia neobmedzujú maximálnu povolenú rýchlosť vetra): jachtári-plachetnice už vedia, že je takmer nemožné, aby vietor rozbil panel bermudskej plachty. Skôr sa plachta vytrhne alebo sa zlomí sťažeň, alebo celé plavidlo urobí „overkill turn“. Ide o energiu.

Bohužiaľ nie je možné nájsť presné údaje z testov. Na základe spätnej väzby od používateľov bolo možné zostaviť „syntetické“ závislosti pre veternú turbínu vyrobenú v Taganrogu VEU-4.380/220.50 s priemerom veterného kolesa 5 m, hmotnosťou hlavy vetra 160 kg a rýchlosťou otáčania do 40 1 minúta; sú znázornené na obr.

Samozrejme, nemožno zaručiť 100% spoľahlivosť, ale aj tak je jasné, že tu nie je cítiť pach plochého mechanického modelu. V žiadnom prípade nemôže 5-metrové koleso pri plochom vetre 3 m/s dať asi 1 kW, pri 7 m/s dosiahnuť plató vo výkone a potom ho udržať až do prudkej búrky. Výrobcovia, mimochodom, deklarujú, že menovitý výkon 4 kW je možné získať pri 3 m / s, ale pri ich inštalácii podľa výsledkov miestnych aerologických štúdií.

Kvantitatívna teória sa tiež nenašla; Vysvetlenia vývojárov sú nezrozumiteľné. Keďže však ľudia kupujú veterné turbíny Taganrog a fungujú, zostáva predpokladať, že deklarovaná kužeľová cirkulácia a pohonný efekt nie sú fikciou. V každom prípade sú možné.

Potom sa ukazuje, že PRED rotorom by mal podľa zákona zachovania hybnosti vzniknúť aj kužeľový vír, ale rozpínajúci sa a pomalý. A takýto lievik bude hnať vietor k rotoru, jeho efektívny povrch ukáže sa, že bude viac pozametaný a KYJEV - nad jednotou.

Túto otázku by mohli objasniť terénne merania tlakového poľa pred rotorom, aspoň pomocou domáceho aneroidu. Ak sa ukáže, že je vyššia ako zo strán na stranu, potom skutočne plachtové APU fungujú ako chrobák.

Domáci generátor

Z vyššie uvedeného je jasné, že pre kutilov je lepšie vziať si buď kolmice alebo plachetnice. Obe sú však veľmi pomalé a prevod na vysokorýchlostný generátor je práca navyše, náklady navyše a straty. Je možné vyrobiť účinný nízkorýchlostný elektrický generátor svojpomocne?

Áno, môžete, na magnetoch zo zliatiny nióbu, tzv. supermagnety. Výrobný proces hlavných častí je znázornený na obr. Cievky - každý z 55 závitov 1 mm medeného drôtu v tepelne odolnej vysokopevnostnej smaltovanej izolácii, PEMM, PETV atď. Výška vinutí je 9 mm.

Všimnite si drážky v polovici rotora. Mali by byť usporiadané tak, aby sa magnety (sú prilepené na magnetický obvod epoxidom alebo akrylom) po zložení zbiehali s protiľahlými pólmi. "Palacinky" (magnetické obvody) musia byť vyrobené z magneticky mäkkého feromagnetu; postačí bežná konštrukčná oceľ. Hrúbka „palaciniek“ je najmenej 6 mm.

V skutočnosti je lepšie kúpiť magnety s otvorom na nápravu a utiahnuť ich skrutkami; supermagnety sú priťahované strašnou silou. Z rovnakého dôvodu je na hriadeľ medzi „placky“ nasadená valcová rozpera vysoká 12 mm.

Vinutia, ktoré tvoria časti statora, sú zapojené podľa schém znázornených aj na obr. Spájkované konce by sa nemali naťahovať, ale mali by vytvárať slučky, inak epoxid, ktorý bude vyplnený statorom, môže pri tuhnutí pretrhnúť drôty.

Stator je odliaty vo forme do hrúbky 10 mm. Nie je potrebné centrovať a vyvažovať, stator sa neotáča. Medzera medzi rotorom a statorom je 1 mm na každej strane. Stator v kryte generátora musí byť bezpečne upevnený nielen proti posunutiu pozdĺž osi, ale aj proti otáčaniu; silné magnetické pole s prúdom v záťaži ho potiahne.

Video: Urob si sám generátor veterného mlyna

Záver

A čo máme na záver? Záujem o „čepele“ sa vysvetľuje skôr ich veľkolepým vzhľadom ako skutočným výkonom v domácom výkone a pri malom výkone. Vlastnoručne vyrobený karuselový APU poskytne „pohotovostné“ napájanie na nabíjanie autobatérie alebo napájanie malého domu.

Ale s plachtárskymi APU by mali majstri s kreatívnou žilou experimentovať, najmä v mini verzii, s kolesom s priemerom 1-2 m. Ak sú predpoklady vývojárov správne, potom bude možné odstrániť všetkých jeho 200-300 wattov pomocou vyššie opísaného čínskeho generátora.

Andrey povedal:

Ďakujem za bezplatnú konzultáciu ... A ceny "od firiem" nie sú naozaj drahé a myslím si, že remeselníci z vnútrozemia dokážu vyrobiť generátory ako vy. A Li-po batérie sa dajú objednať z Číny, invertory v Čeľabinsku sú veľmi dobré (s hladkým sínusom).A plachty, lopatky či rotory sú ďalším dôvodom na útek myšlienok našich šikovných ruských mužov.

Ivan povedal:

otázka:
Pre veterné mlyny so zvislou osou (pozícia 1) a možnosťou „Lenz“ je možné pridať dodatočný detail- obežné koleso vystavené vetru a zakrývajúce z neho neužitočnú stranu (smerujúce k vetru). To znamená, že vietor nespomalí čepeľ, ale túto „obrazovku“. Nastavenie po vetre s „chvostom“ umiestneným za samotným veterným mlynom pod a nad lopatkami (hrebeňmi). Prečítal som si článok a nápad bol na svete.

Kliknutím na tlačidlo "Pridať komentár" súhlasím so stránkou.

Vietor je bezplatná energia! Využime to teda na osobné účely. Ak vznik veternej farmy v priemyselnom meradle je to veľmi drahé, pretože okrem generátora je potrebné vykonať množstvo štúdií a výpočtov, štát takéto náklady nenesie a investori v krajinách bývalý ZSSR- z nejakého dôvodu to nespôsobuje veľký záujem. Potom si môžete súkromne vyrobiť mini-veterný mlyn pre svoje vlastné potreby. Malo by byť zrejmé, že projekt premeny vášho domova na alternatívnu energiu je veľmi nákladný podnik.

Ako už bolo spomenuté: musíte robiť dlhodobé pozorovania a výpočty, aby ste zvolili optimálny pomer veľkostí veterného kolesa a generátora, vhodný pre vašu klímu, veternú ružicu a priemernú ročnú rýchlosť vetra.

Účinnosť veternej elektrárne v tom istom regióne sa môže výrazne líšiť, je to spôsobené tým, že pohyb vetra závisí nielen od klimatická zóna ale aj v teréne.

Môžete však zistiť, s čím je veterná energia minimálne náklady zostavením rozpočtovej inštalácie na napájanie nízkoenergetickej záťaže, ako je smartfón, žiarovky alebo rádio. So správnym prístupom môžete poskytnúť elektrinu malý dom alebo chatovej oblasti.

Pozrime sa, ako si môžete vyrobiť najjednoduchšiu veternú turbínu vlastnými rukami.

Nízkoenergetické veterné mlyny z improvizovaných prostriedkov

Chladič počítača je bezkomutátorový motor, ktorý vo svojom pôvodná forma nemá žiadnu praktickú hodnotu.

Treba ho previnúť, keďže v origináli sú vinutia spojené nevhodným spôsobom. Navíjanie cievok striedavo:

V smere hodinových ručičiek;

Proti smeru hodinových ručičiek;

V smere hodinových ručičiek;

Proti smeru hodinových ručičiek.

Musíte pripojiť susedné cievky do série, alebo ešte lepšie, navinúť ho jedným kusom drôtu a pohybovať sa z jednej drážky do druhej. Hrúbku drôtu si v tomto prípade zvoľte ľubovoľne, lepšie by bolo, keby ste namotali čo najviac závitov, a to je možné pri použití najtenšieho drôtu.

Výstupné napätie z takéhoto generátora bude premenlivé a jeho hodnota bude závisieť od rýchlosti (rýchlosti vetra), nainštalujte diódový mostík zo Schottkyho diód, aby ste ho narovnali na konštantu, bežné diódy to urobia, ale bude to horšie, pretože . napätie klesne z 1 na 2 volty.

Lyrická odbočka, trochu teórie

Pamätajte, že hodnota EMF je:

kde L je dĺžka vodiča umiestneného v magnetickom poli; V je rýchlosť otáčania magnetického poľa;

Pri modernizácii generátora môžete ovplyvniť iba dĺžku vodiča, to znamená počet závitov každej z cievok. Počet závitov - určuje výstupné napätie a hrúbka drôtu - maximálne prúdové zaťaženie.

V praxi nie je možné ovplyvniť rýchlosť vetra. Existuje však aj východisko z tejto situácie, ak poznáte typickú rýchlosť vetra pre vašu oblasť, môžete navrhnúť vhodnú skrutku pre veternú turbínu, ako aj prevodovku alebo remeňový pohon, aby ste poskytli dostatočnú rýchlosť na generovanie požadované napätie.

DÔLEŽITÉ: Rýchlejšie neznamená lepšie! Ak je rýchlosť otáčania veterného generátora príliš vysoká, jeho zdroj sa zníži, mazacie vlastnosti puzdier alebo ložísk rotora sa zhoršia a dôjde k zaseknutiu a s najväčšou pravdepodobnosťou dôjde k poruche izolácie vinutia v generátore. nastať

Generátor pozostáva z:

Zvyšujeme výkon generátora z chladiča počítača

Po prvé, čím viac lopatiek a priemeru kolies, tým lepšie, preto sa bližšie pozrite na 120 mm chladiče.

Po druhé, už sme povedali, že napätie závisí aj od magnetického poľa, faktom je, že priemyselné generátory veľká sila majú budiace vinutia a nízky výkon - silné magnety. Magnety v chladiči sú extrémne slabé a neumožňujú vám dosiahnuť dobré výsledky z generátora a medzera medzi rotorom a statorom je veľmi veľká - asi 1 mm, a to pri už slabých magnetoch.

Riešením tohto problému je radikálna zmena konštrukcie generátora. Od chladiča je skôr potrebné iba obežné koleso, ako generátor možno použiť motor z tlačiarne alebo iného domáceho spotrebiča. Najbežnejšie sú kartáčované motory s budením permanentným magnetom.

Vo výsledku to bude vyzerať takto.

Výkon takéhoto generátora stačí na napájanie LED diód, rádia. Na dobitie telefónu to nebude stačiť, telefón zobrazí proces nabíjania, ale prúd bude extrémne malý, do 100 ampérov, s rýchlosťou vetra 5-10 metrov za sekundu.

Krokové motory ako veterný generátor

Krokový motor sa veľmi často vyskytuje v počítačoch a domácich spotrebičoch, v rôznych prehrávačoch, disketových mechanikách (zaujímavé sú staré 5,25” modely), tlačiarňach (najmä ihličkových), skeneroch atď.

Tieto motory bez úprav môžu pracovať ako generátor, sú to rotor s permanentnými magnetmi a stator s vinutiami, typická schéma zapojenia krokového motora v režime generátora je znázornená na obrázku.

Obvod má 5 voltový lineárny stabilizátor, typ L7805, ktorý vám umožní k takémuto veternému mlynu bezpečne pripojiť mobilné telefóny a nabíjať ich.

Na fotografii je generátor z krokového motora s nainštalovanými lopatkami.

Motor v konkrétnom prípade so 4 výstupnými vodičmi, schéma tomu zodpovedá. Motor s takýmito rozmermi v režime generátora produkuje približne 2 W pri slabom vetre (rýchlosť vetra cca 3 m/s) a 5 m/s pri silnom (do 10 m/s).

Mimochodom, tu je podobný obvod so zenerovou diódou namiesto L7805. Umožňuje nabíjať Li-ion batérie.

Zdokonalenie domáceho veterného mlyna

Aby generátor fungoval efektívnejšie, musíte preň vyrobiť vodiacu stopku a pohyblivo ju upevniť na stožiar. Potom, keď sa zmení smer vetra, zmení sa aj smer veterného generátora. Potom vzniká nasledujúci problém - kábel smerujúci z generátora k spotrebiteľovi sa bude krútiť okolo stožiara. Aby ste to vyriešili, musíte poskytnúť pohyblivý kontakt. Na Ebay a Aliexpress sa predáva hotové riešenie.

Spodné tri drôty idú nehybne dole a horný zväzok drôtov je pohyblivý, vo vnútri je nainštalovaný posuvný kontakt alebo mechanizmus kefy. Ak nemáte možnosť kúpiť, buďte chytrí a inšpirujte sa rozhodnutím dizajnérov automobilu Zhiguli, konkrétne implementáciou pohyblivého kontaktu signálneho tlačidla na volante, a urobte niečo podobné. Alebo použite kontaktnú podložku z rýchlovarnej kanvice.

Spojením konektorov získate pohyblivý kontakt.

Výkonný veterný generátor z improvizovaných prostriedkov.

Pre väčší výkon môžete použiť dve možnosti:

1. Generátor zo skrutkovača (10-50 W);

Potrebujete len motor zo skrutkovača, možnosť je podobná predchádzajúcej, ako skrutku môžete použiť lopatky ventilátora, tým sa zvýši konečný výkon vašej inštalácie.

Tu je príklad takéhoto projektu:

Venujte pozornosť tomu, ako je tu implementovaný rýchlostný prevod - hriadeľ veterného generátora je umiestnený v potrubí, na jeho konci je ozubené koleso, ktoré prenáša otáčanie na menšie ozubené koleso namontované na hriadeli motora. K zvýšeniu otáčok motora dochádza aj v priemyselných veterných turbínach. Reduktory sa používajú všade.

V domácom prostredí sa však výroba prevodovky stáva veľkým problémom. Prevodovku môžete z elektrického náradia odstrániť, tam je potrebné znížiť vysoké otáčky na hriadeli motora kolektora na normálnu rýchlosť skľučovadla na vŕtačke alebo brúsnom kotúči:

Vŕtačka má planétovú prevodovku;

Inštalované v mlynčeku uhlová prevodovka(bude užitočné pre inštaláciu niektorých zariadení a zníženie zaťaženia z chvosta veternej turbíny);

Prevodovka z ručnej vŕtačky.

Táto verzia domáceho veterného generátora už dokáže nabíjať 12 V batérie, ale na generovanie nabíjacieho prúdu a napätia je potrebný konvertor. Túto úlohu je možné zjednodušiť použitím generátora automobilov.

Výhodou takéhoto generátora je možnosť použiť ho na nabíjanie autobatérií, v zásade je na to určený. Autogenerátory majú zabudované relé regulátora napätia, vďaka čomu nie je potrebné dokupovať stabilizátory alebo prevodníky.

Motoristi však vedia, že pri nízkych otáčkach, približne 500-1000 ot./min., je výkon takéhoto generátora malý a neposkytuje správny prúd na nabíjanie batérie. To vedie k potrebe pripojenia k veternému kolesu cez prevodovku alebo remeňový pohon.

Počet otáčok pri rýchlostiach vetra, ktoré sú normálne pre vaše zemepisné šírky, môžete upraviť výberom prevodového pomeru alebo použitím správne navrhnutého veterného kolesa.

Užitočné rady

Snáď najpohodlnejší dizajn stožiaru veterného mlyna na opakovanie je znázornený na obrázku. Takýto stožiar je natiahnutý na lankách upevnených na držiakoch v zemi, čo zabezpečuje stabilitu.

Dôležité: Výška stožiara by mala byť čo najvyššia, približne 10 metrov. Vo vyšších nadmorských výškach je vietor silnejší, pretože preň neexistujú žiadne prekážky v podobe prízemných štruktúr, kopcov a stromov. Nikdy neinštalujte veterný generátor na strechu vášho domu. Rezonančné vibrácie upevňovacích konštrukcií môžu spôsobiť zničenie jeho stien.

Postarajte sa o spoľahlivosť nosného stožiara, pretože konštrukcia veterného mlyna založeného na takomto generátore je výrazne ťažšia a je už dosť vážnym riešením, ktoré môže poskytnúť autonómne napájanie chaty s minimálna sada elektrické spotrebiče. Zariadenia, ktoré pracujú na 220 V, môžu byť napájané z meniča 12-220 V. Najbežnejšia verzia takéhoto meniča je.

Je lepšie použiť dieselové generátory, vr. nákladné vozidlá, pretože sú určené na prácu pri nízkych rýchlostiach. Dieselový motor veľkého nákladného auta beží v priemere medzi 300 a 3500 otáčkami za minútu.

Moderné generátory vydávajú 12 alebo 24 voltov a prúd 100 ampérov sa už dávno stal normálnym. Po vykonaní jednoduchých výpočtov môžete určiť, že takýto generátor vám poskytne maximálne až 1 kW výkonu a generátor z Zhiguli (12 V 40-60 A) 350-500 W, čo je už pekný slušná postava.

Aké by malo byť veterné koleso pre domácu veternú turbínu?

V texte som spomínal, že veterné koleso by malo byť veľké a veľká kvantitačepele, v skutočnosti to tak nie je. Toto tvrdenie platilo pre tie mikrogenerátory, ktoré netvrdia, že sú vážne elektrické stroje, ale skôr exempláre na zoznámenie a voľný čas.

V skutočnosti je návrh, výpočet a vytvorenie veternej turbíny veľmi náročná úloha. Veterná energia sa bude využívať racionálnejšie, ak bude vyrobená veľmi presne a „letecký“ profil bude dokonale zobrazený, pričom musí byť nainštalovaný s minimálny uhol do roviny otáčania kolesa.

Reálny výkon veterných kolies s rovnakým priemerom a rôznym počtom lopatiek je rovnaký, rozdiel je len v rýchlosti ich otáčania. Čím menej krídel, tým viac otáčok za minútu pri rovnakom vetre a priemere. Ak chcete dosiahnuť maximálne otáčky, musíte krídla namontovať čo najpresnejšie s minimálnym uhlom k rovine ich otáčania.

Pozrite si tabuľku z knihy z roku 1956 "Homemade Wind Farm" vyd. DOSAAF Moskva. Ukazuje vzťah medzi priemerom kolesa, výkonom a otáčkami.

Doma sú tieto teoretické výpočty málo užitočné, amatéri vyrábajú veterné kolesá z improvizovaných prostriedkov, používajú:

• Kovové plechy;

  Plastové kanalizačné potrubia.

Vysokorýchlostné 2-4-listové veterné koleso si môžete zostaviť vlastnými rukami z kanalizačných rúrok, okrem nich potrebujete pílu na železo alebo inú rezací nástroj. Použitie týchto rúr je spôsobené ich tvarom, po rezaní majú konkávny tvar, ktorý zabezpečuje vysokú odozvu na prúdenie vzduchu.

Po orezaní sú upevnené pomocou BOLTS na kovový, textolitový alebo preglejkový polotovar. Ak sa chystáte vyrobiť z preglejky, je lepšie prilepiť a skrútiť niekoľko vrstiev preglejky na oboch stranách pomocou skrutiek, potom budete môcť dosiahnuť tuhosť.

Tu je nápad na dvojlopatkové jednodielne obežné koleso pre generátor krokového motora.

závery

Môžete urobiť veternú elektráreň od nízkeho výkonu - jednotky wattov, až po napájanie jednotlivca LED lampy, majáky a malé zariadenia, na dobré hodnoty výkonu v jednotkách kilowattov, uchovávať energiu v batérii, používať ju v pôvodnej podobe alebo premieňať až na 220 voltov. Náklady na takýto projekt budú závisieť od vašich potrieb, možno najdrahším prvkom je stožiar a batérie, môže sa pohybovať v rozmedzí 300-500 dolárov.

Vzduchové masy majú nevyčerpateľné zásoby energie, ktorú ľudstvo odvtedy využíva staré časy. V podstate sila vetra zabezpečovala pohyb lodí pod plachtami a chod veterných mlynov. Po vynáleze parný motor tento druh energia stratila svoj význam.

Len v moderných podmienkach sa veterná energia opäť stala žiadanou ako hnacia sila aplikovaná na elektrické generátory. V priemyselnom meradle sa zatiaľ veľmi nepoužívajú, ale v súkromnom sektore sú čoraz populárnejšie. Niekedy je jednoducho nemožné pripojiť sa k elektrickému vedeniu. V takýchto situáciách mnohí majitelia navrhujú a vyrábajú veterný generátor pre súkromný dom vlastnými rukami z improvizovaných materiálov. V budúcnosti sa používajú ako hlavné alebo pomocné zdroje elektrickej energie.

Teória ideálneho veterného mlyna

Táto teória bola vyvinutá v r iný čas vedci a špecialisti v oblasti mechaniky. Prvýkrát ho vyvinul V.P. Vetchinkin v roku 1914 a ako základ bola použitá teória ideálnej vrtule. V týchto štúdiách bol najprv odvodený faktor využitia veternej energie ideálnym veterným mlynom.

V práci v tejto oblasti pokračoval N.E. Žukovského, ktorý odvodil maximálnu hodnotu tohto koeficientu rovnajúcu sa 0,593. Vo viac neskoršie práceďalší profesor - Sabinin G.Kh. korigovaná hodnota koeficientu bola 0,687.

Podľa vyvinutých teórií by ideálne veterné koleso malo mať tieto parametre:

• Os otáčania kolesa musí byť rovnobežná s rýchlosťou prúdenia vetra.
• Počet lopatiek je nekonečne veľký, s veľmi malou šírkou.
• Nulový profilový odpor krídel za prítomnosti konštantnej cirkulácie pozdĺž lopatiek.
• Celý zametaný povrch veterného mlyna má konštantnú stratenú rýchlosť prúdenia vzduchu na kolese.
• Tendencia uhlovej rýchlosti k nekonečnu.

Výber veternej turbíny

Pri výbere modelu veternej turbíny pre súkromný dom je potrebné vziať do úvahy požadovaný výkon, ktorá zabezpečuje prevádzku prístrojov a zariadení s prihliadnutím na harmonogram a frekvenciu zapínania. Zisťuje sa mesačným meraním spotrebovanej elektriny. Okrem toho je možné hodnotu výkonu určiť v súlade s technickými charakteristikami spotrebiteľov.

Malo by sa tiež vziať do úvahy, že napájanie všetkých elektrických spotrebičov sa nevykonáva priamo z veterného generátora, ale zo striedača a sady batérií. Generátor s výkonom 1 kW je teda schopný zabezpečiť normálne fungovanie batérií, ktoré napájajú štvorkilowattový menič. V dôsledku toho sú domáce spotrebiče s podobnou kapacitou zásobované elektrickou energiou plne. Veľký význam má správny výber batérií. Osobitná pozornosť by sa mala venovať parametrom, ako je nabíjací prúd.

Pri výbere konštrukcie veternej turbíny sa berú do úvahy tieto faktory:

• Smer otáčania veterného kolesa je vertikálny alebo horizontálny.
• Tvar lopatiek pre ventilátor môže byť vo forme plachty, s rovným alebo zakriveným povrchom. V niektorých prípadoch sa používajú kombinované možnosti.
• Materiál na čepele a technológia ich výroby.
• Umiestnenie lopatiek ventilátora s rôznym sklonom vzhľadom na prúdenie vzduchu.
• Počet lopatiek zahrnutých vo ventilátore.
• Požadovaný výkon prenášaný z veternej turbíny do generátora.

Okrem toho je potrebné vziať do úvahy priemernú ročnú rýchlosť vetra pre konkrétnu oblasť, uvedenú v meteorologickej službe. Nie je potrebné špecifikovať smer vetra, pretože moderné konštrukcie veterných turbín sa nezávisle otáčajú v opačnom smere.

Pre väčšinu oblastí Ruská federácia najviac najlepšia možnosť bude horizontálna orientácia osi otáčania, povrch lopatiek je zakrivený konkávne, pod ktorým prúdi prúd vzduchu ostrý uhol. Množstvo energie odoberanej z vetra je ovplyvnené plochou čepele. Pre obyčajný dom stačí plocha 1,25 m 2.

Rýchlosť veternej turbíny závisí od počtu lopatiek. Najrýchlejšie sa otáčajú veterné turbíny s jednou lopatkou. V takýchto prevedeniach sa na vyváženie používa protizávažie. Malo by sa tiež vziať do úvahy, že pri nízkych rýchlostiach vetra, pod 3 m/s, veterné turbíny nie sú schopné odoberať energiu. Aby jednotka vnímala slabý vietor, musí sa plocha jeho lopatiek zväčšiť aspoň na 2 m2.

Výpočet veterného generátora

Pred výberom veterného generátora je potrebné určiť rýchlosť a smer vetra, ktoré sú najcharakteristickejšie v mieste zamýšľanej inštalácie. Treba mať na pamäti, že rotácia lopatiek začína pri minimálnej rýchlosti vetra 2 m/s. Maximálnu účinnosť možno dosiahnuť, keď tento ukazovateľ dosiahne hodnotu od 9 do 12 m / s. To znamená, že s cieľom poskytnúť elektrinu malému Dovolenkový dom, budete potrebovať generátor s minimálnym výkonom 1 kWh a rýchlosťou vetra aspoň 8 m/s.

Rýchlosť vetra a priemer vrtule majú priamy vplyv na výkon generovaný veternou turbínou. Výkonnostné charakteristiky konkrétneho modelu je možné presne vypočítať pomocou nasledujúcich vzorcov:

1. Výpočty v súlade s plochou rotácie sa vykonávajú takto: P = 0,6 x S x V 3, kde S je plocha kolmá na smer vetra (m 2), V je rýchlosť vetra (m / s ), P je výkon generátorovej sústavy ( kW).
2. Na výpočet elektrickej inštalácie podľa priemeru skrutky sa používa vzorec: P \u003d D 2 x V 3 / 7000, kde D je priemer skrutky (m), V je rýchlosť vetra (m / s), P je výkon generátora (kW).
3. Zložitejšie výpočty berú do úvahy hustotu prúdenia vzduchu. Na tieto účely existuje vzorec: P \u003d ξ x π x R 2 x 0,5 x V 3 x ρ x η červená x η gén, kde ξ je koeficient využitia veternej energie (nemerateľná hodnota), π = 3,14 , R - polomer rotora (m), V - rýchlosť prúdenia vzduchu (m / s), ρ - hustota vzduchu (kg / m 3), η ed - účinnosť reduktora (%), η gén - účinnosť generátora (%).

Elektrina vyrobená veterným generátorom sa teda kvantitatívne zvyšuje v kubickom pomere so zvyšujúcou sa rýchlosťou prúdenia vetra. Napríklad so zvýšením rýchlosti vetra o 2-krát sa produkcia kinetickej energie rotorom zvýši 8-krát.

Pri výbere miesta na inštaláciu veternej turbíny je potrebné uprednostniť oblasti bez veľkých budov a vysokých stromov, ktoré vytvárajú bariéru proti vetru. Minimálna vzdialenosť od obytných budov je od 25 do 30 metrov, inak hluk počas práce spôsobí nepohodlie a nepohodlie. Rotor veternej turbíny musí byť umiestnený vo výške presahujúcej najbližšie budovy aspoň o 3-5 m.

Ak sa neplánuje pripojenie vidieckeho domu k spoločnej sieti, v tomto prípade môžete využiť možnosti kombinované systémy. Prevádzka veternej turbíny bude oveľa efektívnejšia, ak sa použije v spojení s dieselovým generátorom alebo solárnou batériou.

Ako vyrobiť veterný generátor vlastnými rukami

Bez ohľadu na typ a dizajn veternej turbíny je každé zariadenie vybavené podobnými prvkami ako základ. Všetky modely majú generátory, čepele vyrobené z rôzne materiály, výťahy, ktoré poskytujú požadovanú úroveň inštalácie, ako aj prídavné batérie a elektronický riadiaci systém. Najjednoduchšie na výrobu sú rotačné jednotky alebo axiálne konštrukcie pomocou magnetov.

Možnosť 1. Rotačná konštrukcia veterného generátora.

Konštrukcia rotačného veterného generátora využíva dve, štyri alebo viac lopatiek. Takéto veterné generátory nie sú schopné plne poskytovať elektrinu veľkým vidieckym domom. Používajú sa hlavne ako pomocný zdroj elektrickej energie.

V závislosti od vypočítaného výkonu veterného mlyna sa vyberajú potrebné materiály a príslušenstvo:

• 12V alternátor do auta a autobatéria.
• Regulátor napätia, ktorý premieňa striedavý prúd z 12 na 220 voltov.
• Veľká nádoba. Najlepšie funguje hliníkové vedro alebo nerezový hrniec.
• Ako nabíjačku môžete použiť relé odstránené z auta.
• Budete potrebovať 12 V vypínač, nabíjaciu lampu s ovládačom, skrutky s maticami a podložkami a kovové svorky s pogumovanými tesneniami.
• Trojžilový kábel s minimálnym prierezom 2,5 mm 2 a bežným voltmetrom z akéhokoľvek meracieho zariadenia.

V prvom rade je rotor pripravený z existujúceho kovová nádoba- hrnce alebo vedrá. Je rozdelená na štyri rovnaké časti, na koncoch čiar sú vytvorené otvory, aby sa uľahčilo rozdelenie na časti. Potom sa nádoba odreže nožnicami na kov alebo brúskou. Z výsledných polotovarov sú vyrezané lopatky rotora. Všetky merania musia byť starostlivo skontrolované z hľadiska rozmerovej zhody, inak návrh nebude správne fungovať.

Ďalej sa určí strana otáčania kladky generátora. Spravidla sa otáča v smere hodinových ručičiek, ale je lepšie to skontrolovať. Potom je časť rotora pripojená ku generátoru. Aby sa zabránilo nerovnováhe v pohybe rotora, musia byť montážne otvory v oboch konštrukciách symetrické.

Na zvýšenie rýchlosti otáčania by mali byť okraje lopatiek mierne ohnuté. Ako sa uhol ohybu zväčšuje, rotačná jednotka bude účinnejšie vnímať prúdenie vzduchu. Ako čepele sa používajú nielen prvky rezanej nádoby, ale aj jednotlivé časti spojené s kovovým polotovarom v tvare kruhu.

Po pripevnení kontajnera ku generátoru musí byť celá výsledná konštrukcia úplne nainštalovaná na stožiar pomocou kovových svoriek. Potom je vedenie namontované a zmontované. Každý kolík musí byť pripojený k vlastnému konektoru. Po pripojení sa elektroinštalácia prichytí drôtom k stožiaru.

Na konci zostavy sú pripojené menič, batéria a záťaž. Batéria sa pripája káblom s prierezom 3 mm 2, pre všetky ostatné pripojenia postačuje prierez 2 mm 2 . Potom môže byť veterný generátor prevádzkovaný.

Možnosť 2. Axiálna konštrukcia veterného generátora pomocou magnetov.

Axiálne veterné mlyny pre domácnosť sú dizajnom, ktorého jedným z hlavných prvkov sú neodýmové magnety. Svojím výkonom výrazne predbiehajú bežné rotačné jednotky.

Rotor je hlavným prvkom celej konštrukcie veternej turbíny. Na jeho výrobu je najvhodnejší náboj kolesa automobilu s brzdovými kotúčmi. Časť, ktorá bola v prevádzke, by mala byť pripravená - očistená od nečistôt a hrdze, namazané ložiská.

Ďalej je potrebné správne rozmiestniť a upevniť magnety. Celkovo budete potrebovať 20 kusov o veľkosti 25 x 8 mm. Magnetické pole v nich je umiestnené pozdĺž dĺžky. Dokonca aj magnety budú póly, sú umiestnené v celej rovine disku a striedajú sa cez jeden. Potom sa určia klady a zápory. Jeden magnet sa striedavo dotýka ostatných magnetov na disku. Ak sa priťahujú, pól je kladný.

Pri zvýšenom počte palíc treba dodržiavať určité pravidlá. V jednofázových generátoroch je počet pólov rovnaký ako počet magnetov. Trojfázové generátory majú 4/3 pomer medzi magnetmi a pólmi a 2/3 pomer medzi pólmi a cievkami. Inštalácia magnetov sa vykonáva kolmo na obvod disku. Na ich rovnomerné rozloženie sa používa papierová šablóna. Najprv sa magnety upevnia silným lepidlom a nakoniec sa zafixujú epoxidom.

Ak porovnáme jednofázové a trojfázové generátory, potom výkon to prvé bude o niečo horšie ako to druhé. Je to spôsobené vysokými výkyvmi amplitúdy v sieti v dôsledku nestabilného výstupného prúdu. Preto v jednofázových zariadeniach dochádza k vibráciám. V trojfázových konštrukciách je táto nevýhoda kompenzovaná prúdovým zaťažením z jednej fázy do druhej. Vďaka tomu je v sieti vždy zabezpečená konštantná hodnota výkonu. Životnosť jednofázových systémov je v dôsledku vibrácií výrazne kratšia ako životnosť trojfázových systémov. Okrem toho trojfázové modely nemajú počas prevádzky žiadny hluk.

Výška stožiara je približne 6-12 m. Je inštalovaný v strede debnenia a zaliaty betónom. Potom sa na stožiar inštaluje hotová konštrukcia, na ktorej je pripevnená skrutka. Samotný stožiar je upevnený pomocou káblov.

Lopatky veternej turbíny

Účinnosť veterných elektrární do značnej miery závisí od konštrukcie lopatiek. V prvom rade je to ich počet a veľkosť, ako aj materiál, z ktorého budú lopatky pre veternú turbínu vyrobené.

Faktory ovplyvňujúce konštrukciu čepele:

• Aj ten najslabší vietor dokáže uviesť do pohybu dlhé lopatky. Príliš veľká dĺžka však môže spomaliť rýchlosť veterného kolesa.
• Zvýšením celkového počtu lopatiek bude veterné koleso citlivejšie. To znamená, že čím viac lopatiek, tým lepšie začne rotácia. Výkon a rýchlosť sa však znížia, čím sa takéto zariadenie stane nevhodným na výrobu energie.
• Priemer a rýchlosť otáčania veterného kolesa ovplyvňuje hladinu hluku generovanú zariadením.

Počet lopatiek musí byť kombinovaný s miestom inštalácie celej konštrukcie. V najviac optimálne podmienky Správne zvolené lopatky sú schopné zabezpečiť maximálnu účinnosť veterného generátora.

Najprv musíte vopred určiť požadovaný výkon a funkčnosť zariadenia. Ak chcete správne vyrobiť veterný generátor, musíte si preštudovať možné návrhy, ako aj klimatickými podmienkami v ktorom sa bude používať.

Okrem celkového výkonu sa odporúča určiť aj hodnotu výstupného výkonu, označovaného aj ako špičkové zaťaženie. Predstavuje celkový počet spotrebičov a zariadení, ktoré budú zapnuté súčasne s prevádzkou veternej turbíny. Ak potrebujete zvýšiť toto číslo, odporúča sa použiť niekoľko meničov naraz.

DIY veterný generátor 24V - 2500 wattov

V našom súkromnom dome vyrábame veternú farmu vlastnými rukami. Zoznámime sa s už existujúcimi priemyselnými analógmi na trhu a s prácami remeselníkov.

Ľudstvo počas svojho vývoja neprestáva hľadať lacné obnoviteľné zdroje energie, ktoré by mohli vyriešiť mnohé problémy so zásobovaním energiou. Jedným z týchto zdrojov je veterná energia, na premenu ktorej na elektrickú energiu boli vyvinuté veterné turbíny. elektrárne(WPP), alebo, ako sa častejšie nazývajú, veterné elektrárne.

Každá osoba, najmä tí, ktorí majú súkromný alebo vidiecky dom, by chceli mať vlastný veterný generátor, ktorý poskytuje cenovo dostupné bývanie elektrická energia. Prekážkou v tom sú vysoké náklady na priemyselné návrhy veterných turbín, a preto je doba návratnosti pre jednotlivého majiteľa domu príliš dlhá, takže jeho nákup je nerentabilný. Jedným z východísk môže byť výroba veternej farmy vlastnými rukami, čo umožňuje nielen znížiť celkové náklady na jeho obstaranie, ale aj rozloženie týchto nákladov na určité obdobie, keďže práca sa vykonáva pomerne dlho.

Na zhotovenie veternej farmy je potrebné zistiť, či poveternostné podmienky umožňujú využitie veternej energie ako trvalého zdroja energie. Koniec koncov, ak je vietor pre vašu oblasť zriedkavý, sotva stojí za to začať s výstavbou domácej veternej farmy. Ak je s vetrom všetko v poriadku, je žiaduce poznať všeobecné klimatické vlastnosti a najmä rýchlosť vetra s jej rozložením v čase. Znalosť rýchlosti vetra vám umožní vybrať si a urobiť dizajn veternej farmy vlastnými rukami.

Druhy

Veterná farma typu Urob si sám je klasifikovaná podľa umiestnenia osi rotácie a existujú:

• s horizontálnym usporiadaním;
• s vertikálnou polohou.

Zariadenia s vodorovnou osou sa nazývajú inštalácie vrtuľového typu a sú najpoužívanejšie pre svoju vysokú účinnosť. Nevýhodou týchto zariadení je ich zložitejšia konštrukcia, ktorá sťažuje možnosti domácej výroby, nutnosť použitia mechanizmu na sledovanie smeru vetra a veľká závislosť práce od rýchlosti vetra - tieto zariadenia spravidla nefunguje pri nízkych rýchlostiach.

Jednoduchšie, nenáročné a mierne závislé od rýchlosti a smeru vetra sú inštalácie s vertikálnym usporiadaním pracovného hriadeľa - ortogonálne s rotorom Darrieus a karusel s rotorom Savonius. Ich nevýhodou je veľmi nízka účinnosť, ktorá sa pohybuje okolo 15 %.

Nevýhodou oboch typov domácej veternej farmy je nízka kvalita vyrobenú elektrinu, vyžadujúce drahé možnosti kompenzácie tejto kvality - stabilizačné zariadenia, batérie, elektrické meniče. Vo svojej čistej forme je elektrina vhodná len na použitie v aktívnom režime zaťaženie domácnosti- žiarovky a jednoduché vykurovacie zariadenia. Elektrina tejto kvality nie je vhodná na napájanie domácich spotrebičov.

Konštrukčné prvky

Štrukturálne, bez ohľadu na umiestnenie osi, by mala domáca plnohodnotná veterná farma pozostávať z nasledujúcich prvkov:

• zariadenie na orientáciu veternej turbíny v smere vetra;
• prevodovka alebo multiplikátor na prenos rotácie z veternej turbíny na generátor;
• DC generátor;
• nabíjačka;
• akumulátory na skladovanie elektrickej energie;
• menič na konverziu jednosmerného prúdu na striedavý.

Vlastnosti výberu zdroja prúdu

Jedným zo zložitých prvkov veternej farmy je generátor. Pre domácich majstrov je najvhodnejší jednosmerný motor s pracovným napätím 60-100 voltov. Táto možnosť nevyžaduje zmenu a je schopná pracovať so zariadením na nabíjanie autobatérií.

Využitie automobilového zdroja napätia je sťažené tým, že jeho nominálna rýchlosť je asi 1800-2500 ot./min. a žiadna konštrukcia veternej turbíny nemôže poskytnúť takú rýchlosť pri priamom zapojení. V tomto prípade je v rámci inštalácie potrebné zabezpečiť prevodovku alebo multiplikátor vhodnej konštrukcie na zvýšenie otáčok v požadovaných rozmeroch. S najväčšou pravdepodobnosťou bude tento parameter musieť byť vybraný experimentálne.

Možnou možnosťou by mohol byť rekonštruovaný indukčný motor s použitím neodýmových magnetov, ale táto metóda vyžaduje zložité výpočty a sústružnícke práce, čo často nie je prijateľné. domáca práca. Existuje variant s fázovým pripojením k vinutiu motora kondenzátorov, ktorých kapacita sa vypočíta v závislosti od jeho výkonu.

Výroba

Vzhľadom na to, že účinnosť elektrárne s horizontálnou osou má najlepšie ukazovatele účinnosti a nepretržitú dodávku elektriny má zabezpečiť skladovanie energie v r. batérie, je pre DIY výrobu vhodnejšie, aby bol práve tento typ veternej turbíny, ktorý budeme uvažovať v rámci tohto článku.

Na výrobu takejto elektrárne vlastnými rukami budete potrebovať nasledujúci nástroj:

• elektrický oblúkový zvárací stroj;
• sada kľúčov;
• súprava vrtákov do kovu;
• elektrická vŕtačka;
• píla na železo alebo uhlová brúska s rezným kotúčom;
• skrutky s priemerom 6 mm s maticami na pripevnenie nožov na kladku a hliníkového plechu na štvorcovú rúrku.

Na výrobu veternej farmy vlastnými rukami budete potrebovať nasledujúce materiály:

• plastové potrubie 150 mm, dĺžka 600 mm;
• hliníkový plech s rozmermi 300x300 mm a hrúbkou 2,0 - 2,5 mm;
• kovová štvorcová rúra 80x40 mm a 1,0 m dlhá;
• rúrka s priemerom 25 mm a dĺžkou 300 mm;
• potrubie s priemerom 32 mm a dĺžkou 4000-6000 mm;
• medený drôt dostatočne dlhý na pripojenie elektrického motora umiestneného na stožiari s dĺžkou 6 m a záťaže, ktorú bude tento zdroj prúdu napájať;
• jednosmerný motor 500 ot./min.;
• kladka pre motor s priemerom 120-150 mm;
• 12 voltová batéria;
• relé nabíjania autobatérie;
• 12/220 voltový menič.

Výrobný proces „urob si sám“ sa vykonáva v nasledujúcom poradí:

Ďalej môže byť počas prevádzky zariadenia potrebné zmeniť rozmery a konfiguráciu lopatiek, prevodový pomer medzi veternou turbínou a generátorom - každý veterný generátor vyrobený vlastnými rukami je individuálny vďaka použitiu rôznych zložky a podmienky vzniku vetra. Spočiatku sa odporúča, aby veterná farma vyrábala malý výkon, na ktorom môžete spracovať získané informácie bez toho, aby ste investovali veľké množstvo peňazí.