Когато вятърната турбина е направена правилно, тя ще функционира без никакви грешки. С батерия 75А и добър инвертор от 1000 W, вятърната турбина лесно ще осигури светлина на улицата, района на къщата, ще захранва алармите за сигурност, видеонаблюдение и т.н.
Вятърните турбини от този тип имат следните предимства:
- лекота на монтаж;
- ниска цена;
- рентабилност;
- ковкост за ремонт;
- не е придирчив към условията на функциониране;
- надеждност и безшумност на работата.
Има няколко недостатъка на вятърния генератор:
- малка производителност на вятърния генератор;
- пълна зависимост на вятърната мелница от вятъра;
- остриетата могат да нарушат въздушния поток.
Подготовка на материали за вятърна турбина
Първата стъпка е да се съберат всички консумативи и части за вятърната турбина. Вятърният генератор, който сте направили, ще произвежда мощност не повече от 1,5 kW. За да направите агрегат, трябва да имате:
- 12V алтернатор за кола.
- 12 волта хелиева или киселинна батерия.
- Специален преобразувател от 12V на 220V и от 700W на 1500W.
- Голям съд от неръждаема стомана или алуминий: кофа или тенджера.
- Обикновен волтметър.
- Болтове, шайби и гайки.
- Реле за зареждане на батерията от автомобила и индикатор за зареждане.
- Проводници с различни напречни сечения (2,5 mm2 и 4 mm2).
- Скоби, фиксиращи вятърния генератор.
- Превключвателят "бутон" е полухерметичен, 12 V.
- ножица за мелница или метал;
- рулетка;
- строителен молив или маркер;
- отвертка, бормашина, клещи и бормашина.
Освен това се запасете със следните инструменти:
Проектиране на вятърни турбини
Работата се състои в производството на ротора и промяната на ролката на генератора. Етапите са както следва:
Забележка! Когато работите с метални ножици, трябва да изрежете дупка за тях. Ако кофата не е направена от боядисана калай или поцинкована стомана, тогава можете да използвате мелница.
За да свържете батерията, вземете проводници с напречно сечение 4 mm2. Препоръчителният размер е не повече от 1 м. И благодарение на проводници с 2,5 mm2, свържете светлините и устройствата. Не забравяйте да инсталирате инвертор (конвертор). Свържете устройството към електрическата мрежа към щифтове №7 и №8, показани на диаграмата по-долу. Използвайте проводници 4 mm2.
Това е, вашата вятърна турбина вече е готова за работа. Не може да не се радва, че е направено със собствените ви ръце.
Общ принцип на работа
Основното работно тяло на вятърния генератор са лопатките, които се въртят от вятъра. В зависимост от местоположението на оста на въртене, вятърните турбини се разделят на хоризонтални и вертикални:
- Хоризонтални вятърни турбини най-широко разпространени. Техните лопатки имат конструкция, подобна на самолетното витло: в първото приближение това са плочи, наклонени спрямо равнината на въртене, които преобразуват част от товара от налягането на вятъра във въртене. Важна характеристика на хоризонтален вятърен генератор е необходимостта да се осигури въртене на острието в съответствие с посоката на вятъра, тъй като максималната ефективност се осигурява, когато посоката на вятъра е перпендикулярна на равнината на въртене.
- Остриета вертикална вятърна турбина имат изпъкнала вдлъбната форма.Тъй като обтекаемостта на изпъкналата страна е по-голяма от вдлъбнатата, такава вятърна турбина винаги се върти в една посока, независимо от посоката на вятъра, което прави механизма на завъртане ненужен, за разлика от хоризонталните вятърни турбини. В същото време, поради факта, че във всеки един момент само част от остриетата изпълняват полезна работа, а останалите само се противопоставят на въртенето, Ефективността на вертикалната вятърна мелница е много по-ниска от тази на хоризонталната: ако за триостриен хоризонтален вятърен генератор тази цифра достига 45%, то за вертикален няма да надвишава 25%.
Тъй като средната скорост на вятъра в Русия не е висока, дори голяма вятърна турбина през по-голямата част от времето ще се върти доста бавно. За да се осигури достатъчна мощност, захранването трябва да бъде свързано към генератора чрез усилващ редуктор, ремък или предавка. В хоризонтална вятърна мелница блокът-редуктор-генератор е монтиран на въртяща се глава, което им позволява да следват посоката на вятъра. Важно е да се вземе предвид, че въртящата се глава трябва да има ограничител, който не позволява да направи пълен оборот, тъй като в противен случай окабеляването от генератора ще бъде прекъснато (опцията с използване на контактни шайби, които позволяват главата да се върти свободно е повече сложно). За да се осигури въртене, вятърният генератор е допълнен с работеща флюгер, насочена по оста на въртене.
Най-разпространеният материал на острието е PVC тръби с голям диаметър, разрязани по дължина. По ръба към тях са приковани метални пластини, заварени към главината на острието. Чертежите от този вид остриета са най-широко разпространени в интернет.
Видеото разказва за самостоятелно направен вятърен генератор
Изработване на вертикален генератор на вятър у дома
И сега нека разберем как всъщност се прави вятърен генератор със собствените ни ръце. Процедурата се състои от няколко етапа, нека се запознаем с характеристиките на всеки от тях.
Етап първи. Ние подготвяме инструменти и материали
Няма изисквания относно размера на турбината - колкото по-голяма е тя, толкова по-добре за самата система. И в примера, даден в тази статия, диаметърът на турбината е 60 сантиметра.
За да направите сами вертикална турбина, подгответе предварително:
- тръба с диаметър 60 сантиметра, изработена от неръждаема стомана;
- винтове, гайки и други крепежни елементи;
- чифт пластмасови дискове с диаметър 60 сантиметра (важно е пластмасата да е здрава);
- главина за кола за основа;
- ъгли, с които ще бъдат прикрепени остриетата (за всеки елемент - шест парчета; тоест общо 36 копия).
Освен това се погрижете предварително за следните инструменти:
- ключове;
- мозайката;
- маска;
- защитни ръкавици;
- Български;
- отвертка;
- електрическа бормашина.
За балансиране на остриетата могат да се използват магнити или малки метални пластини. Ако дисбалансът е незначителен, можете просто да пробиете дупки на подходящите места.
Етап втори. Изготвя чертеж
Определено е невъзможно да се направи без рисунка тук. Можете да използвате този по-долу или да създадете свой собствен.
Трети етап. Изработване на вертикална вятърна мелница
Етап 1.
Първо вземете метална тръба и я разрежете по дължина, така че накрая да получите шест остриета със същия размер.
Стъпка 2.
Изрежете чифт еднакви кръгове с диаметър 60 сантиметра от пластмасата. Те ще служат като опори за дъното и горната част на турбината.
Стъпка 3.
В горната опора можете да изрежете малка дупка (с диаметър около 30 сантиметра), което ще направи структурата малко по-лека.
Стъпка 4.
Маркирайте отворите на главината на автомобила за същите отвори в долната пластмасова опора, необходими за закрепванията.Използвайте бормашина, за да пробиете дупки.
Стъпка 5.
Маркирайте местоположението на остриетата в съответствие с шаблона (трябва да получите чифт триъгълници, които сякаш образуват звезда). Маркирайте местата, където са закрепени ъглите. Всичко трябва да е еднакво и на двете опори.
Стъпка 6.
Нарежете остриетата. Можете да ги нарежете няколко наведнъж с помощта на мелница.
Стъпка 7.
Маркирайте точките на закрепване на остриетата и ъглите. Пробийте всички тези дупки.
Стъпка 8.
Свържете остриетата към основите с помощта на ъгли, болтове и гайки.
Забележка! Мощността на устройството до голяма степен зависи от дължината на остриетата, но ако последните са големи, ще бъде много по-трудно да ги балансирате. Освен това конструкцията може да се „разхлаби“ под въздействието на силен вятър.
Етап четвърти. Ние правим генератор
В този случай генераторът трябва да се самовъзбужда и винаги с постоянни магнити. Ако вземете конвенционален генератор от кола, тогава намотката за напрежение тук функционира от батерията, с други думи - при липса на напрежение няма да има възбуждане. Следователно, ако използвате обикновен генератор в тандем с батерия и вятърът е относително слаб за дълго време, тогава батерията скоро просто ще бъде разредена и по-късно, когато вятърът се възобнови, вятърният генератор няма да стартира отново с собствените си ръце.
Можете също така да направите система с неодимови магнити. Този тип устройство ще произвежда между 1,5 киловата (ако вятърът е слаб) до 3,5 киловата (ако вятърът е силен). Инструкциите стъпка по стъпка за създаване на такъв генератор са както следва.
Етап 1.
Направете чифт метални палачинки, всяка с дължина около 50 сантиметра.
Стъпка 2.
С помощта на суперлепило залепете неодимови магнити с размери 2.5x5.0.12 сантиметра (дванадесет парчета за всеки) към палачинките по целия периметър.
Стъпка 3.
Поставете палачинките една срещу друга, като си спомните полярността.
Стъпка 4.
Поставете самоделен статор между тях (направете 9 намотки от тел с напречно сечение 0,3 сантиметра, всяка със 70 завъртания). Свържете намотките със „звездичка“ (както е показано на изображението), след което напълнете със смола. В този случай е важно намотките да се навиват в една посока, можете да маркирате края / началото на намотката с цветна изолационна лента - това ще бъде по-удобно.
Стъпка 5.
Статорът трябва да е с дебелина около 2 сантиметра. Намотката трябва да излезе с помощта на болтове и гайки. Разстоянието между ротора и статора трябва да бъде 2 милиметра.
Магнитите ще привличат доста силно и за гладка връзка е необходимо да се направят дупки в тях и да се режат резбите за шиповете. Веднага подравнете роторите, след което използвайте клавишите, за да спуснете горната към долната. След това можете да премахнете временните шипове.
Забележка! Описаният по-горе генератор може да се използва не само за вертикални, но и за хоризонтални вятърни турбини.
Пети етап. Събираме цялата структура
Първо, инсталирайте специална скоба на мачтата, с помощта на която статорът (който от своя страна може да има три или шест лопатки) ще бъде прикрепен. Фиксирайте главината над скобата, като използвате всички същите гайки. Завийте готовия генератор върху четирите шипа, които са разположени в главината. След това свържете статора със скобата, която е фиксирана към мачтата. Прикрепете турбината към втората роторна плоча. Свържете проводниците на статора към регулатора на напрежението с помощта на клемите.
Етап шести. Инсталираме устройство, което може да превърне вятъра в електричество
За да инсталирате целия вятърен генератор със собствените си ръце, трябва да следвате стъпките, дадени по-долу под формата на инструкции стъпка по стъпка.
Етап 1.
Бетонирайте здрава и здрава основа в земята.
Стъпка 2.
Изливайки там бетонен разтвор, добавете шпилките, необходими за закрепване на масивната панта (всичко това лесно се прави със собствените ви ръце).
Стъпка 3.
Когато бетонът се втвърди напълно, плъзнете шарнира върху шиповете и го закрепете с гайки.
Стъпка 4.
Поставете мачтата в подвижната част на шарнира.
Стъпка 5.
Прикрепете 3 или 4 скоби към горната част на мачтата (можете да използвате фланец или заварка). Ще ви трябва и стоманен кабел.
Стъпка 6.
Повдигнете мачтата върху пантата, като използвате един от подготвените кабели (можете да дърпате с кола).
Стъпка 7.
Вертикалността на цялата мачта е строго фиксирана с проводници.
Къде може да се монтира такъв вятърен генератор?
Ефективността на неговото функциониране до голяма степен зависи от това колко правилно сте избрали мястото за инсталиране на вятърния генератор. Мястото трябва да бъде такова, че лопатките на системата да получават възможно най-много вятър. Мястото трябва да е отворено и издигнато (например покривът на къща, но колкото е възможно по-далеч от дървета и други сгради). Показателно е, че причината за това се крие не само в смущения, но и в създаването на някакъв шум от устройството по време на работа, което може да не хареса на съседите или самите собственици.
За по-подробно проучване на проблема ви препоръчваме да се запознаете с тематичното видео по-долу.
Видео - Как да си направим вятърен генератор с помощта на домакински вентилатор
Изчисляване на лопатка вятърна турбина
Тъй като вече установихме, че хоризонталната вятърна турбина е много по-ефективна, ще разгледаме изчисляването на нейния дизайн.
Вятърната енергия може да се определи по формулата P = 0,6 * S * V³, където S е площта на кръга, описана от върховете на лопатките на ротора (площ на хвърляне), изразена в квадратни метри, а V е изчислената скорост на вятъра в метри в секунда. Също така трябва да вземете предвид ефективността на самата вятърна мелница, която за хоризонтална верига с три остриета ще бъде средно 40%, както и ефективността на генераторния комплект, който в пика на характеристиката на скоростта на тока е 80% за генератор с възбуждане с постоянен магнит и 60% за генератор с намотка за възбуждане. Средно още 20% от мощността ще бъде изразходвана от усилващата предавка (умножител). По този начин окончателното изчисляване на радиуса на вятърната турбина (т.е. дължината на лопатката) за дадена мощност на генератора на постоянни магнити изглежда така: R = √ (P / (0,483 * V³))
Пример: Да приемем, че необходимата мощност на вятърния парк е 500 W, а средната скорост на вятъра е 2 m / s. Тогава според нашата формула ще трябва да използваме остриета с дължина най-малко 11 метра. Както можете да видите, дори такава малка мощност ще изисква създаването на вятърен генератор с колосални размери. За повече или по-малко рационални конструкции с дължина на острието не повече от един и половина метра в условията на самостоятелно производство, вятърният генератор ще може да произвежда само 80-90 вата мощност дори при силен вятър.
Няма достатъчно мощност? Всъщност всичко е малко по-различно, тъй като всъщност натоварването на вятърния генератор се захранва от батериите, вятърната турбина ги зарежда само доколкото е възможно. Следователно, мощността на вятърната турбина определя честотата, с която тя може да доставя енергия.
Ротационна вятърна турбина
Като начало ще разгледаме как да направим прост дизайн на въртящ се хеликоптер. По-лесно е да започнете просто и ще разберете как работи. Този тип вятърна турбина е подходящ за собствениците на малка градинска къща. Няма да работи използването на вятърна турбина, направена за голяма вила, поради ниската мощност на вятърния генератор.
Но с вятърната мелница е лесно да се справим, за да осигурим помощните помещения със светлина вечер, да осветим градинската пътека, верандата и др. Нека разгледаме по-отблизо как да направим такъв вятърен генератор със собствените си ръце.
Избор на генератор
Най-логичният вариант за генераторен комплект за домашна вятърна турбина изглежда е автомобилен генератор. Това решение улеснява сглобяването на комплекта, тъй като генераторът вече има както точките на закрепване, така и ролката за умножителя на ремъка. Не е трудно да закупите както самия генератор, така и резервни части за него. В допълнение, вграденият реле-регулатор ви позволява директно да го свържете към 12-волтова акумулаторна батерия и към него от своя страна инвертор за преобразуване на постоянен ток в променливо напрежение 220V.
Но, както беше споменато по-горе, ефективността на генераторите с намотка за възбуждане е доста ниска, което е много чувствително за и без това вятърни генератори с ниска мощност. Вторият недостатък е, че когато батерията е разредена, генераторът на автомобила не може да се възбуди.
В редица домашно приготвени дизайни можете да намерите тракторни генератори G-700 и G-1000. Ефективността им вече не е, единствената полезна разлика е намагнитването на ротора, което прави възможно възбуждането на генератора дори без батерия и ниската цена.
Някои автори, когато изграждат вятърни генератори, използват свойството на обратимост на колекторните електродвигатели - чрез принудително въртене на ротора им от него може да се отстрани постоянен ток. Статорът на този тип двигатели се състои или от постоянни магнити, което е по-предпочитано за нашите цели, или има намотка. За да използвате двигателя в режим на генератор, той е свързан с релейния регулатор на автомобила, за да осигури желаното напрежение. Помислете за свързването на реле-регулатор, като използвате примера на възел от класиката на VAZ (това е удобно, защото не е комбинирано в един блок с четка):
- Свържете една от четките на двигателя към тялото - това ще бъде отрицателният полюс на генератора. Тук сигурно свържете металния корпус на релейния регулатор и клемата „-“ на батерията.
- Свържете клема 67 на релето към един от клемите на намотката на статора, а вторият временно към корпуса.
- Свържете клема 15 през превключвателя към положителния полюс на акумулатора (това ще подава полевия ток към намотката). Дайте въртене на ротора в същата посока, която ще осигури винтът на вятърната турбина, и свържете волтметър между свободната четка и корпуса. Ако на четката бъде открит отрицателен потенциал, разменете връзките на статора с реле-регулатора и земята.
Основната характеристика на свързването на DC генератор към батерия е необходимостта от разделянето им с полупроводников диод, който предотвратява разреждането на батерията върху намотката на ротора, когато генераторът спре. В съвременните автомобилни генератори тази функция се изпълнява от трифазен диоден мост и ние също можем да го използваме, като паралелно свързваме фазите му, за да намалим спада на напрежението върху него.
Най-голямата мощност може да бъде отстранена от генератора, чийто ротор се състои от неодимови магнити. Широко разпространени са конструкциите, базирани на автомобилен хъб със спирачен диск, по ръба на който са фиксирани мощни магнити. На минимално разстояние от тях е разположен статор с еднофазна или трифазна намотка.
Видове вятърни турбини
Вятърните турбини могат да се различават по следните параметри:
- брой остриета
- материали за производство
- ориентация на оста на въртене спрямо земята
- стъпков винт
Многоостриевите модели са по-ефективни от дву- или триостриевите модели, тъй като се задвижват при най-малките прояви на въздушни течения. Остриетата могат да бъдат твърди или платно. Твърдите обикновено са направени от метал или фибростъкло. Има вертикални и хоризонтални модификации по посока на оста на въртене.
Вятърните генератори с хоризонтална ос на въртене на ротора са по-широко използвани. Такива агрегати се отличават с висока ефективност, подобрена защита срещу урагански пориви на вятъра и просто регулиране на мощността.Вертикалните модели са лесни за инсталиране, безшумни и могат да работят дори при слаби пориви на вятъра.
Модел с неодимов магнит
Домашната вятърна турбина с неодимови магнити става все по-популярна в много руски региони. Като основа за такова устройство е необходимо да се използва главина от кола със спирачни дискове. По-добре е да разглобите частта и да проверите за изправност, като смажете лагерите и премахнете ръждата.
Неодимовите магнити са залепени към роторните дискове. Например можете да вземете двадесет малки магнита. Когато избирате броя на магнитите, не забравяйте, че в еднофазен генератор броят на полюсите трябва да съответства на броя на магнитните елементи. За трифазен модел това съотношение може да бъде 2 към 3 или 4 до 3. По време на монтажа на магнитите трябва да редувате техните полюси. За да не се заблуждавате, препоръчително е да използвате правоъгълни магнити. Използвайте най-надеждното лепило, за да прикрепите магнитите.
Видео за сглобяването на такъв генератор можете да видите тук:
Генераторът на магнити ще работи ефективно, ако намотките на статора са правилно оразмерени. От опит е известно, че за зареждане на 12 V батерия, около 1000 оборота трябва да бъдат равномерно разпределени в бобините. Намотките се навиват с дебели проводници, за да се намали съпротивлението. Мачтата на вятърната турбина трябва да бъде висока шест или повече метра. Под мачтата трябва да изкопаете дупка с допълнително изливане на бетон. Остриетата за устройството са изработени от PVC тръби.
Модел на автомобилен генератор
Домашен генератор на вятър от автомобилен генератор трябва да бъде направен от компоненти (батерия, реле и др.) От една машина. В същото време, за да създадете вятърна турбина, е по-добре да използвате автомобилен генератор от мощно оборудване (например от трактор).
Тъй като потребителите се нуждаят от променлив ток, трябва да се осигури инвертор или преобразувател. В региони с висока скорост на вятъра могат да бъдат инсталирани вятърни генератори за генериране на висока мощност.
За да сглобите такъв модел, ще ви трябва следното:
- 12V автомобилен генератор
- батерия
- волтметър
- реле за зареждане на батерията
- остриета
- закрепващ материал
В началото се прави ротор. Оптималното решение би било да се създаде роторно колело с четири лопатки. Този елемент е направен от ламарина. Ако е възможно, можете да използвате желязна цев.
Готовата вятърна турбина е свързана с оста на генератора. За това се пробива дупка, връзката се фиксира с болтове. След това електрическата верига се сглобява и мачтата се инсталира. След това трябва да фиксирате автомобилния генератор с проводници, които са свързани към акумулатора и преобразувателя на напрежение. За правилно сглобяване е по-добре да използвате подготвени чертежи.
Такава инсталация се монтира достатъчно бързо, без особени затруднения. Такъв вятърен генератор е добър със своята простота, надеждност и тиха работа.
Видео с монтажа на такъв вятърен генератор можете да видите тук:
Множител изчисление
Генераторът има наклонена характеристика на скоростта на тока: с увеличаване на скоростта на ротора, максималната мощност, доставена към него, се увеличава. Следователно, за да се осигури най-висока ефективност на бавна скорост на вятърна турбина, се нуждаем от умножител с висок коефициент на увеличение.
За домашен дизайн най-оптималното решение е умножител на ремъка: той е лесен за производство и изисква минимум машинна работа. Съотношението на нарастването на оборотите ще бъде равно на съотношението на диаметъра на задвижващата ролка, свързана с оста на винта, към диаметъра на задвижваната ролка на генератора. Ако е необходимо, предавателното число може лесно да се регулира чрез подмяна на една от ролките.
При проектирането на умножителя е необходимо да се вземат предвид както средната скорост на сглобката на лопатките, така и характеристиката на текущата скорост на генератора. Ако използваме сериен генератор за автомобили, той може лесно да бъде намерен в интернет, с домашно изработени дизайни, най-вероятно ще трябва да преминем през проби и грешки.
Да вземем например общ генератор на трактор, за който вече беше споменато по-горе.
Като вземем изчислената мощност на нашата вятърна турбина при 90 вата, намираме точка на графиката, съответстваща на изхода на генератора към тази мощност. При номинално напрежение от 14 V се нуждаем от токов изход от поне 6,5 A - според графиката това ще се случи при скорост малко над 1000 оборота в минута. Оставете витлото от нашия дизайн да се върти със вятър със скорост 60 об / мин (среден вятър). Това означава, че се нуждаем от поне двадесеткратно съотношение на диаметрите на ролките - за 70-милиметрова ролка на генератора, ролката на вятърната мелница ще трябва да има диаметър от почти един и половина метра, което е неприемливо. Това недвусмислено намеква колко ниска е ефективността на вятърните генератори от този тип - без сложна многостепенна скоростна кутия, която сама по себе си ще доведе до големи загуби на мощност, е почти невъзможно автомобилният генератор да бъде приведен в работен режим.
Принципът на действие и видове вятърни генератори
Възможно е да направите вятърна мелница сами, само ако разбирате устройството ѝ. Прототипът на това устройство е стара вятърна мелница. С натиска на въздушните потоци върху крилата му се задейства вал, който предава въртящия момент на мелничното оборудване.
Вятърните турбини за генериране на електричество използват същия принцип на използване на вятърна енергия за въртене на ротора:
- Движението на лопатките под въздействието на вятъра принуждава входящия вал с редуктора да се върти. Въртящият момент се предава на вторичния вал (ротор) на генератора, оборудван с 12 магнита. В резултат на въртенето му се генерира променлив ток в статорния пръстен.
- Този тип електричество не може да зарежда батерии без специално устройство - контролер (токоизправител). Устройството преобразува променлив ток в постоянен ток, позволявайки му да се натрупва, така че домакинските уреди да могат да работят без прекъсване. Контролерът изпълнява и друга функция: спира навреме зареждането на батерията и прехвърля излишната енергия, генерирана от вятърната турбина, към блокове, които консумират голямо количество от нея (например към нагревателни елементи за отопление на къща)
- За да се осигури захранването с напрежение 220 V, токът се подава от батериите към инвертора и след това отива към точките на консумация на електроенергия.
За да се гарантира, че лопатките винаги са в най-доброто положение за взаимодействие с вятъра, на лопатковите устройства е инсталирана опашка, която позволява на витлото да се обърне към вятъра. Фабричните модели на вятърни турбини имат спирачни устройства или допълнителни вериги за сгъване на опашката или премахване на лопатките от вятърни удари при неблагоприятно време.
Има няколко вида вятърни генератори, които ги класифицират по броя и материала на лопатките или стъпката на витлото. Но основното разделение се случва според местоположението на оста или входния вал:
- Хоризонталният тип предполага местоположението на шахтата успоредно на земната повърхност. Такива генератори се наричат генератори на лопатки.
- При вертикалните вятърни турбини оста е перпендикулярна на хоризонта, а равнините са разположени около него. Вертикалните генератори могат да се нарекат ортогонални или въртележки.
Независимо от позицията на шарнира, принципът на работа на агрегата остава същият.
Моделите на вятърни турбини могат да имат витло или вятърно колело от 2, 3 или няколко лопатки. Смята се, че многоостриевите устройства са способни да генерират ток при леки ветрове, докато витлата с 2-3 крила изискват по-голям въздушен поток.При избора на модел е необходимо също така да се вземе предвид важното правило, че всяко острие създава устойчивост на вятърния поток и намалява скоростта на въртене, поради което е доста трудно да завъртите многоострийно колело до работната скорост.
Сред разновидностите на вятърните турбини има ветроходни и твърди. Тези имена означават материала, от който са направени крилата. Когато се сглобяват самостоятелно, типът на плаването ще бъде по-опростен и по-икономичен, но остриетата, изработени от пластмасов материал (плат, филм и др.), Не се различават по здравина и устойчивост на износване.
Мачта
Мачтата, на която е монтирана вятърната турбина - това е един от най-важните му възли.
Той не само осигурява безопасна работа на вятърната мелница (долната точка на кръга, описан от лопатките, не трябва да е по-близо от 2 метра до земята), но също така й позволява да използва енергията на вятъра възможно най-ефективно, потокът от който става по-бурен близо до земята.
Високата височина води до ниска твърдост на мачтата на вятърната турбина и прави изчислението на якостта доста трудно не само за любител, но и за инженер. Можете да изброите само основните точки:
- Поставете мачтата възможно най-далеч от къщата и дърветата, засенчващи въздушния поток. Освен това при силен вятър вятърният генератор може да падне върху сградата или да бъде повреден от дървета;
- Оптимален дизайн на мачтата е ажурна заварена ферма подобно на кулите за пренос на енергия, но е трудно и скъпо за производство. Най-простият, но доста ефективен вариант е няколко успоредни тръби с диаметър 80-100 мм, заварени с къси шевове една към друга и бетонирани на дълбочина най-малко един метър в земята. Изключително желателно е да се укрепи конструкцията на една тръба с кабелни връзки, които също са прикрепени към опорите, изляти в бетон.
- За да се опрости поддръжката на вятърната мелница, нейната мачта може да се превърне в повратна точка: в този случай, когато опъната линия, която върви по посока на счупването, мачтата може да се наклони към земята.
История за много прост ветрогенератор от домашен вентилатор
Препоръки за вятърни турбини
Има общи насоки за максимално използване на вятърните турбини.
На първо място, трябва предварително да определите необходимата мощност и функционалност на устройството. За да произведете правилно вятърен генератор, трябва да проучите възможните конструкции, както и климатичните условия, при които той ще работи.
В допълнение към общата мощност се препоръчва да се определи стойността на изходната мощност, известна още като пиково натоварване. Той представлява общия брой инструменти и оборудване, които ще бъдат включени едновременно с работата на вятърния генератор. Ако е необходимо да увеличите този индикатор, препоръчително е да използвате няколко инвертора наведнъж.
Допълнително електрическо оборудване
Както бе споменато по-горе, неразделна част от вятърната ферма е батерия, която поема силата на потребителите. когато го избирате, трябва да запомните, че колкото по-голям е капацитетът му, толкова по-дълго ще може да поддържа напрежението в мрежата, но в същото време ще отнеме повече време за зареждане. Приблизителното време за работа може да се определи като времето, през което половината от капацитета на батерията е изчерпан (след това спадът на напрежението вече ще стане забележим, освен това дълбокото разреждане намалява живота на оловните батерии).
Пример: Така че батерията с капацитет 65 A * h условно ще може да даде 30-35 Amp-часа енергия на товара. Много ли е или малко? За конвенционална 60-ватова лампа за осветление ще е необходимо, като се вземе предвид наличието на инвертор, който преобразува 12 VDC в 220 VAC и има собствена ефективност в рамките на 70%, ток от 7 ампера е малко повече от четири часа работа. Нашата вятърна мелница с номинална мощност от 90 вата, дори в най-добрия случай, с постоянен силен вятър, ще отнеме поне пет часа, за да възстанови загубената енергия.Както можете да видите, когато използвате вятърна турбина единствено като автономен източник на енергия, електричеството във вашия дом ще бъде достъпно само за няколко часа на ден.
Вторият възел на захранващата система е инверторът. В нашия случай можете да използвате както готов автомобил, така и такъв, извлечен от непрекъсваемо захранване. Във всеки случай е важно да не го претоварвате с текуща консумация, като се има предвид, че реалната му работна мощност е 1,2-1,5 пъти по-малка от посочената максимална мощност.
Както можете да видите, привлекателността на използването на безплатна енергия се основава на множество ограничения и дори единственият ефективен вариант в централна Русия - вятърният генератор - не е в състояние да осигури дългосрочна автономия.
Но в същото време тази идея не е лоша както като източник на аварийно захранване, така и особено като дизайнерска задача - удоволствието от създаването на вятърна турбина със собствените си ръце може значително да надхвърли нейната мощност.
Вятърен генератор за частна къща: предназначение и дизайнерски характеристики
Вятърните паркове в частни къщи се използват широко като алтернативни източници на електрическа енергия за постигане на икономии. Често такива устройства се инсталират в летни вили.
Вятърните турбини се използват като алтернативни източници на електрическа енергия
Най-често те се използват в райони, отдалечени от основните електрически мрежи. Това обаче далеч не е единствената причина в полза на закупуването на вятърна турбина за частна къща. Повечето собственици на земя използват тези проекти, за да постигнат автономия и икономии.
Не всеки сайт е подходящ за инсталиране на такива устройства, тъй като не всички условия отговарят на изискванията на това оборудване. Това се отнася преди всичко за скоростта на вятъра. За да функционира вятърната ферма нормално, средната скорост на вятъра трябва да бъде най-малко 4-4,5 m / s. Само в този случай инсталирането на конструкцията ще бъде икономически обосновано.
Можете да използвате картата на вятъра, за да разберете средната годишна скорост на вятъра. Той отразява груби данни по региони. По-точни показатели могат да бъдат получени с помощта на специално устройство - анемометър, както и устройство за отчитане на неговите сигнали.
Забележка! Измервателното устройство трябва да бъде инсталирано много високо, в противен случай дърветата и сградите ще изкривят резултата.
За ефективната работа на вятърната турбина зоната на нейното инсталиране трябва да бъде вятърна турбина
Принципът на действие и структура на вятърния генератор
Вятърният генератор е специален тип оборудване, което преобразува кинетичната енергия на вятъра в механична енергия. Той задвижва лопатките на ротора, монтирани на генератора. В резултат на това в намотките му се генерира променлив ток. Генерираната електрическа енергия се съхранява в акумулаторни батерии, откъдето се подава към домакински уреди.
Описаната схема на работа е опростена. Разбира се, конструкцията на вятърен генератор е много по-сложна. В енергийната верига има и контролер. Неговата функция е да преобразува трифазен променлив ток в постоянен ток. След това отива за зареждане на батериите.
Повечето домакински уреди не могат да се захранват с постоянен ток. Следователно във веригата зад акумулатора е монтиран инвертор. Той преобразува постоянен ток в променлив ток, чието напрежение е 220V. Всички тези операции отнемат част от първоначалната енергия - около 15-20%.
Сградата може да се презарежда не само от вятърна ферма, но и от слънчеви панели, както и от бензинов или дизелов генератор. Ако тези елементи присъстват във веригата, тогава веригата се допълва от друг компонент - прекъсвач.Когато основното захранване е изключено, той стартира резервните.
Принципът на действие на вятърния генератор
Вятърният парк се състои от следните компоненти:
- ротор с лопатки (в зависимост от характеристиките на модела, може да има няколко лопатки за вятърен генератор, като правило има 2 или 3 от тях, въпреки че има и опции с много лопатки);
- скоростна кутия или скоростна кутия, която контролира скоростта между генератора и ротора;
- защитен кожух, който предпазва структурните части от негативното влияние на външни фактори;
- "Опашка", която осигурява завой на конструкцията, следвайки посоката на вятъра;
- акумулаторна батерия, която съхранява определено количество енергия;
- инверторна инсталация, която преобразува един вид ток в друг.
Какъв вятърен парк можете да закупите: класификация на оборудването
Има няколко класификации, според които вятърните централи са разделени на групи:
- По посока на въртеливото движение на лопатките - хоризонтални и вертикални вятърни мелници.
- По броя на остриетата - дву-, три- и многоостриеви устройства.
- По вида на материала, използван за производството на остриетата - дизайн на платна и твърди остриета.
- По метод на управление - вятърни мелници с фиксирана или регулируема стъпка на острието.
Вътрешната структура на вятърния генератор
Полезен съвет! В повечето случаи експертите препоръчват на собствениците на крайградски жилища да си купят вятърна турбина с фиксирана стъпка на острието, тъй като регулируемите устройства са твърде трудни за работа.
Вятърен парк с хоризонтална ос е разположен перпендикулярно на въздушния поток. Дизайнът има подобна структура и функционира на същия принцип като конвенционалния ветропоказател. Вятърните турбини с ротационен генератор имат висока ефективност, докато са достъпни. Работата на тези устройства се основава на съпротивлението на въздушния поток.
Вятърните турбини с вертикална ос или ортогонални вятърни турбини имат компактен дизайн, но цената им е много по-висока. Поради специалната си структура този тип оборудване е напълно независимо от посоката на вятъра. Лопатките са под формата на турбини, поради което натоварването на аксиалната част е значително намалено. Препоръчително е да закупите вертикален вятърен генератор в случаите, когато вятърът на площадката постоянно променя посоката си.
Предимства и недостатъци на вятърните централи за дома
Както всеки друг тип оборудване, вятърните паркове имат както предимства, така и недостатъци. За да вземете решение за закупуването на това устройство, препоръчително е да претеглите неговите силни и слаби страни.
Популярността на използването на вятърни паркове се дължи на големия брой предимства
Защо е изгодно да закупите вятърен генератор (220V) за частна къща:
- Без допълнителни разходи, тъй като не е необходимо гориво за работа на устройството.
- Няма нужда от постоянно наблюдение. Структурата генерира електричество самостоятелно всеки път, когато духа вятър.
- Сравнително тих и напълно екологичен метод за производство на електричество.
- Устройството може да се използва при почти всякакви климатични условия.
- Износването на части е минимално.
Инсталирането на вятърен генератор за дома е придружено от следните недостатъци:
- разходите за закупуване на оборудване се изплащат за 5-6 години;
- относително малък показател за ефективност, който се отразява в мощността;
- висока цена на вятърни турбини;
- за да се компенсира бездействието на устройството в безветрени дни, се изисква допълнително оборудване: генератор и акумулаторна батерия (цената на тези елементи е много висока);
- в някои режими вятърните турбини за къщата излъчват инфразвуци (същото се случва, ако инсталирането на оборудването е завършено с грешки);
- изисква се редовна профилактична поддръжка;
- ураганът може сериозно да повреди оборудването.
В зависимост от мощността на устройството и картата на вятъра на района, вятърна мелница може да осигури електричество както на малка селска къща, така и на голяма селска вила.
Полезен съвет! Задължително е да изчислите рентабилността, преди да закупите вятърен генератор за дома си, цената на оборудването може да е твърде висока и разходите за закупуването му няма да се изплатят. За да направите това, трябва да изчислите средния индикатор на мощността на къщата (отчита се мощността на всички електрически уреди), да оцените площта, където ще бъде инсталирано оборудването, и да разберете какъв е броят на ветровитите дни в годината .
