Ak je veterná turbína vykonaná správne, bude fungovať bez akýchkoľvek chýb. Vďaka 75A batérii a dobrému 1 000 W invertoru bude veterná turbína ľahko poskytovať svetlo na ulicu, oblasť domu, napájať bezpečnostné alarmy, kamerový systém atď.
Veterné turbíny tohto typu majú nasledujúce výhody:
- jednoduchosť inštalácie;
- nízke náklady;
- ziskovosť;
- tvárnosť na opravu;
- nie je prieberčivý ohľadom podmienok fungovania;
- spoľahlivosť a nehlučnosť práce.
Existuje niekoľko nevýhod veterného generátora:
- malá produktivita veterného generátora;
- úplná závislosť veterného mlyna od vetra;
- nože môžu narušiť prúdenie vzduchu.
Príprava materiálov pre veternú turbínu
Prvým krokom je zhromaždenie všetkého spotrebného materiálu a dielov pre veternú turbínu. Veterný generátor, ktorý ste vyrobili, bude produkovať výkon najviac 1,5 kW. Ak chcete vytvoriť agregát, musíte mať:
- 12V alternátor do auta.
- 12-voltová héliová alebo kyselinová batéria.
- Špeciálny prevodník od 12V do 220V a od 700W do 1500W.
- Veľká nádoba z nehrdzavejúcej ocele alebo hliníka: vedro alebo hrniec.
- Jednoduchý voltmeter.
- Skrutky, podložky a matice.
- Relé na nabíjanie batérie z automobilu a kontrolka nabíjania.
- Drôty s rôznymi prierezmi (2,5 mm2 a 4 mm2).
- Svorky upevňujúce veterný generátor.
- Prepínač „tlačidlo“ je polohermetický, 12 V.
- brúska alebo nožnice na kov;
- zvinovací meter;
- stavebná ceruzka alebo značka;
- skrutkovač, vŕtačka, kliešte a vŕtačka.
Zásobte sa aj nasledujúcimi nástrojmi:
Dizajnové práce pre veterné turbíny
Práca spočíva vo výrobe rotora a zmene remenice generátora. Fázy sú nasledovné:
Poznámka! Pri práci s kovovými nožnicami musíte pre ne vyrezať otvor. Ak vedro nie je vyrobené z lakovaného cínu alebo pozinkovanej ocele, môžete použiť brúsku.
Na pripojenie batérie vezmite vodiče s prierezom 4 mm2. Odporúčaná veľkosť nie je väčšia ako 1 m. A vďaka vodičom s priemerom 2,5 mm2 pripojte svetlá a zariadenia. Nezabudnite nainštalovať invertor (prevodník). Pripojte zariadenie k elektrickej sieti k pinom # 7 a # 8, ktoré sú znázornené na obrázku nižšie. Použite vodiče 4 mm2.
To je všetko, vaša veterná turbína je teraz pripravená na použitie. Môže sa iba radovať, že je vyrobená vlastnými rukami.
Všeobecný pracovný princíp
Hlavným pracovným telesom veterného generátora sú lopatky, ktoré sa otáčajú vetrom. V závislosti od umiestnenia osi otáčania sú veterné turbíny rozdelené na horizontálne a vertikálne:
- Horizontálne veterné turbíny najrozšírenejšie. Ich čepele majú podobnú konštrukciu ako vrtuľa lietadla: v prvej aproximácii sú to dosky naklonené vzhľadom na rovinu otáčania, ktoré premieňajú časť bremena z tlaku vetra na rotáciu. Dôležitým znakom horizontálneho generátora vetra je potreba zabezpečiť rotáciu zostavy lopatiek v súlade so smerom vetra, pretože maximálna účinnosť je zabezpečená, keď je smer vetra kolmý na rovinu rotácie.
- Čepele vertikálna veterná turbína majú konvexno-konkávny tvar.Pretože prúdenie konvexnej strany je väčšie ako konkávnej strany, takáto veterná turbína sa vždy otáča jedným smerom bez ohľadu na smer vetra, čo na rozdiel od horizontálnych veterných turbín robí otočný mechanizmus nepotrebným. Súčasne vzhľadom na skutočnosť, že v danom okamihu iba časť čepelí vykonáva užitočnú prácu a zvyšok je len proti rotácii, Účinnosť vertikálneho veterného mlyna je oveľa nižšia ako účinnosť horizontálneho: ak pre trojlistový horizontálny veterný generátor toto číslo dosiahne 45%, potom pre vertikálny nepresiahne 25%.
Pretože priemerná rýchlosť vetra v Rusku nie je vysoká, bude sa aj veľká veterná turbína väčšinu času točiť pomerne pomaly. Aby sa zabezpečil dostatočný výkon, musí byť napájací zdroj pripojený k generátoru prostredníctvom zosilňovača, pásu alebo prevodového stupňa. Vo vodorovnom veternom mlyne je jednotka čepele-reduktora-generátora namontovaná na otočnej hlave, ktorá im umožňuje sledovať smer vetra. Je dôležité vziať do úvahy, že otočná hlava musí mať obmedzovač, ktorý jej bráni v úplnom otočení, pretože inak by došlo k prerušeniu vedenia od generátora (možnosť použitia kontaktných podložiek, ktoré umožňujú, aby sa hlava mohla voľne otáčať, je viac komplikované). Na zabezpečenie rotácie je veterný generátor doplnený pracovnou lopatkou smerujúcou pozdĺž osi rotácie.
Najbežnejším materiálom čepele sú pozdĺžne rezané PVC rúry s veľkým priemerom. Pozdĺž okraja sú k nim prinitované kovové dosky, ktoré sú privarené k náboju zostavy čepele. Výkresy tohto druhu čepelí sú najrozšírenejšie na internete.
Video hovorí o vlastnoručne vyrobenom veternom generátore
Výroba vertikálneho veterného generátora doma
A teraz poďme zistiť, ako sa v skutočnosti vyrába veterný generátor vlastnými rukami. Postup pozostáva z niekoľkých etáp, oboznámme sa s vlastnosťami každej z nich.
Prvá etapa. Pripravujeme nástroje a materiály
Neexistujú žiadne požiadavky týkajúce sa veľkosti turbíny - čím je väčšia, tým lepšie pre samotný systém. A v príklade uvedenom v tomto článku je priemer turbíny 60 centimetrov.
Ak si chcete vertikálnu turbínu vyrobiť sami, pripravte sa vopred:
- rúrka s priemerom 60 centimetrov, vyrobená z nehrdzavejúcej ocele;
- skrutky, matice a iné spojovacie prvky;
- pár plastových diskov s priemerom 60 centimetrov (je dôležité, aby bol plast pevný);
- náboj automobilu pre základňu;
- rohy, s ktorými budú čepele pripevnené (pre každý prvok - šesť kusov; teda celkom 36 kópií).
Okrem toho sa vopred postarajte o nasledujúce nástroje:
- kľúče;
- skladačka;
- maska;
- ochranné rukavice;
- Bulharčina;
- skrutkovač;
- elektrická vŕtačka.
Na vyváženie čepele je možné použiť magnety alebo malé kovové platne. Ak je nerovnováha menšia, môžete jednoducho vyvŕtať otvory na príslušných miestach.
Druhá etapa. Zostaví výkres
Bez kresby tu určite nie je možné. Môžete použiť ten dole alebo si vytvoriť svoj vlastný.
Tretia etapa. Výroba vertikálneho veterného mlyna
Krok 1.
Najskôr vezmite kovovú rúrku a pozdĺžne ju prerežte, aby ste nakoniec dostali šesť čepieľok rovnakej veľkosti.
Krok 2.
Z plastu vystrihnite pár identických kruhov s priemerom 60 centimetrov. Budú slúžiť ako podpery pre spodnú a hornú časť turbíny.
Krok 3.
V hornej podpere môžete vystrihnúť malý otvor (priemer asi 30 centimetrov), ktorý štruktúru trochu zosvetlí.
Krok 4.
Označte otvory v náboji auta pre rovnaké otvory v spodnej plastovej podpere potrebnej pre uchytenie.Pomocou vŕtačky dierujte otvory.
Krok 5.
Označte umiestnenie čepelí v súlade so šablónou (mali by ste dostať pár trojuholníkov, ktoré akoby tvorili hviezdu). Označte miesta, kde sú rohy pripevnené. Na oboch podperách by malo byť všetko rovnaké.
Krok 6.
Odrežte čepele. Môžete ich nakrájať niekoľko naraz pomocou brúsky.
Krok 7.
Označte upevňovacie body na nožoch a v rohoch. Dierujte všetky tieto otvory.
Krok 8.
Pripojte nože k základom pomocou uhlov, skrutiek a matíc.
Poznámka! Výkon zariadenia do značnej miery závisí od dĺžky čepelí, ale ak sú tieto veľké, bude oveľa ťažšie ich vyvážiť. Štruktúra sa navyše môže „uvoľniť“ pod vplyvom silného vetra.
Fáza štyri. Vyrábame generátor
Generátor musí byť v takom prípade samobudený a vždy s permanentnými magnetmi. Ak vezmete konvenčný generátor z automobilu, potom tu napäťové vinutie funguje z batérie, inými slovami - pri absencii napätia nedôjde k excitácii. Preto ak používate jednoduchý generátor v tandeme s batériou a vietor je dlho pomerne slabý, potom sa batéria čoskoro jednoducho vybije a neskôr, keď sa vietor znovu spustí, sa veterný generátor znova nespustí svoje vlastné ruky.
Môžete tiež vyrobiť systém s neodýmovými magnetmi. Tento druh zariadenia bude produkovať od 1,5 kilowattu (ak je slabý vietor) do 3,5 kilowattu (ak je silný vietor). Podrobné pokyny na vytvorenie takého generátora sú nasledujúce.
Krok 1.
Vytvorte pár kovových palaciniek, každú asi 50 centimetrov.
Krok 2.
Pomocou superglue prilepte na palacinky po celom obvode neodymové magnety s rozmermi 2,5x5,0,12 centimetra (každý po dvanásť kusov).
Krok 3.
Palacinky ukladajte oproti sebe, pričom nezabudnite na polaritu.
Krok 4.
Umiestnite medzi ne svojpomocne vyrobený stator (urobte 9 cievok z drôtu s prierezom 0,3 centimetra, každú so 70 závitmi). Spojte cievky s hviezdičkou (ako je znázornené na obrázku), potom naplňte živicou. V tomto prípade je dôležité, aby sa cievky navíjali jedným smerom, môžete koniec / začiatok vinutia označiť farebnou izolačnou páskou - bude to pohodlnejšie.
Krok 5.
Stator by mal mať hrúbku asi 2 centimetre. Vinutie musí vychádzať pomocou skrutiek a matíc. Vzdialenosť medzi rotorom a statorom musí byť 2 milimetre.
Magnety zaujmú pomerne silno a pre plynulé spojenie je potrebné v nich urobiť otvory a odstrihnúť závity pre cvočky. Okamžite zarovnajte rotory a potom pomocou klávesov sklopte hornú časť k dolnej časti. Potom môžete dočasné kolíky odstrániť.
Poznámka! Vyššie opísaný generátor sa môže použiť nielen pre vertikálne, ale aj pre horizontálne veterné turbíny.
Piata etapa. Zhromažďujeme celú štruktúru
Najskôr na stĺp namontujte špeciálnu konzolu, pomocou ktorej bude pripevnený stator (ktorý môže mať naopak tri alebo šesť lopatiek). Upevnite náboj na konzolu pomocou všetkých rovnakých matíc. Naskrutkujte hotový generátor na štyri čapy, ktoré sú umiestnené na náboji. Potom spojte stator s konzolou, ktorá je pripevnená k stožiaru. Pripojte turbínu k druhej doske rotora. Pripojte drôty statora k regulátoru napätia pomocou svoriek.
Fáza šesť. Inštalujeme jednotku, ktorá dokáže premeniť vietor na elektrinu
Ak chcete nainštalovať celý veterný generátor vlastnými rukami, musíte postupovať podľa pokynov uvedených nižšie vo forme podrobných pokynov.
Krok 1.
Betónujte pevný a pevný základ v zemi.
Krok 2.
Nalijte tam betónovú maltu a pridajte čapy potrebné na zaistenie masívneho závesu (to všetko sa dá ľahko urobiť vlastnými rukami).
Krok 3.
Po úplnom vytvrdnutí betónu nasuňte záves na čapy a zaistite ich maticami.
Krok 4.
Namontujte stĺp do pohyblivej časti závesu.
Krok 5.
Na hornú časť stožiara pripevnite 3 alebo 4 vzpery (môžete použiť prírubu alebo zvar). Budete tiež potrebovať oceľové lano.
Krok 6.
Zdvihnite stožiar na závese pomocou jedného z pripravených káblov (môžete ťahať autom).
Krok 7.
Vertikalita celého stožiara je striktne stanovená pomocou kotviacich drôtov.
Kde je možné taký veterný generátor nainštalovať?
Účinnosť jeho fungovania do značnej miery závisí od toho, ako správne vyberiete miesto pre inštaláciu veterného generátora. Umiestnenie by malo byť také, aby lopatky systému boli čo najviac vetrané. Miesto by malo byť otvorené a vyvýšené (napríklad strecha domu, ale čo najďalej od stromov a iných budov). Príčina tohto spočíva zjavne nielen v interferencii, ale aj vo vytváraní určitého hluku zo zariadenia počas prevádzky, čo nemusí potešiť susedov ani samotných majiteľov.
Pre podrobnejšiu štúdiu problému vám odporúčame oboznámiť sa s tematickým videom uvedeným nižšie.
Video - Ako vyrobiť veterný generátor pomocou ventilátora pre domácnosť
Výpočet lopatkovej veternej turbíny
Pretože sme už zistili, že horizontálna veterná turbína je oveľa efektívnejšia, zvážime výpočet jej konštrukcie.
Veterná energia sa dá určiť podľa vzorca P = 0,6 * S * V³, kde S je plocha kruhu opísaná špičkami lopatiek rotora (oblasť vrhania), vyjadrená v metroch štvorcových, a V je vypočítaná rýchlosť vetra v metroch za sekundu. Musíte tiež vziať do úvahy účinnosť samotného veterného mlyna, ktorý pre trojlistový horizontálny obvod bude priemerne 40%, ako aj účinnosť generátorovej súpravy, ktorá je na vrchole charakteristiky prúdovej rýchlosti 80% pre generátor s budením permanentným magnetom a 60% pre generátor s budiacim vinutím. V priemere ďalších 20% energie spotrebuje stupňovitý prevodový stupeň (multiplikátor). Konečný výpočet polomeru veternej turbíny (teda dĺžky jeho lopatky) pre daný výkon generátora permanentného magnetu teda vyzerá takto: R = √ (P / (0,483 * V³))
Príklad: Predpokladajme, že požadovaný výkon veternej farmy je 500 W a priemerná rýchlosť vetra je 2 m / s. Potom podľa nášho vzorca budeme musieť použiť čepele s dĺžkou najmenej 11 metrov. Ako vidíte, aj taká malá sila si bude vyžadovať vytvorenie veterného generátora kolosálnych rozmerov. Pre viac alebo menej racionálne štruktúry s dĺžkou čepele nie väčšou ako jeden a pol metra v podmienkach vlastnej výroby bude veterný generátor schopný produkovať iba 80-90 wattov energie aj pri silnom vetre.
Málo energie? V skutočnosti je všetko trochu odlišné, pretože v skutočnosti je zaťaženie veterného generátora napájané z batérií, veterná turbína ich nabíja iba podľa svojich najlepších schopností. V dôsledku toho určuje sila veternej turbíny frekvenciu, s ktorou môže dodávať energiu.
Rotačná veterná turbína
Na začiatok zvážime, ako vytvoriť jednoduchý dizajn rotačného vrtuľníka. Ľahšie je začať s jednoduchosťou a pochopíte, ako to funguje. Tento typ veternej turbíny je vhodný pre majiteľov malého záhradného domčeka. Nebude fungovať použitie veternej turbíny vyrobenej pre veľkú chatu kvôli nízkemu výkonu veterného generátora.
Ale s veterným mlynom sa dá ľahko vyrovnať, aby večer poskytlo technické miestnosti svetlo, osvetlilo záhradnú cestu, verandu atď. Pozrime sa podrobnejšie na to, ako si taký veterný generátor vyrobiť vlastnými rukami.
Výber generátora
Najlogickejšou možnosťou pre generátorovú súpravu pre domácu veternú turbínu sa zdá byť automobilový generátor. Toto riešenie umožňuje ľahkú montáž súpravy, pretože generátor už má upevňovacie body aj kladku pre multiplikátor pásu. Nie je ťažké kúpiť si samotný generátor aj náhradné diely. Okrem toho vám zabudovaný reléový regulátor umožňuje priame pripojenie k 12-voltovej akumulátorovej batérii a k nej zase invertorom na premenu jednosmerného prúdu na striedavé napätie 220V.
Ale ako už bolo spomenuté vyššie, účinnosť generátorov s budiacim vinutím je dosť nízka, čo je veľmi citlivé na už aj tak málo výkonný veterný generátor. Druhou nevýhodou je, že keď je batéria vybitá, generátor automobilu nemôže byť vzrušený.
V mnohých domácich prevedeniach nájdete generátory traktorov G-700 a G-1000. Ich účinnosť už nie je, jediným užitočným rozdielom je magnetizácia rotora, ktorá umožňuje vzrušiť generátor aj bez batérie, a nízka cena.
Niektorí autori pri stavbe veterných generátorov využívajú vlastnosť reverzibility kolektorových elektromotorov - násilným otáčaním ich rotora sa z neho dá odstrániť jednosmerný prúd. Stator tohto typu motorov pozostáva buď z permanentných magnetov, ktoré sú pre naše účely výhodnejšie, alebo má vinutie. Ak chcete používať motor v režime generátora, je pripojený k regulátoru relé vozidla, aby poskytoval požadované napätie. Zvážte pripojenie reléového regulátora pomocou príkladu uzla z klasiky VAZ (je to pohodlné, pretože nie je kombinované do jedného bloku so zostavou kefy):
- Pripojte jednu z motorových kief k telu - bude to záporný pól generátora. Tu bezpečne pripojte kovové puzdro regulátora relé a svorku „-“ batérie.
- Pripojte svorku 67 relé k jednej zo svoriek vinutia statora, druhá dočasne k skrini.
- Pripojte svorku 15 cez spínač k kladnému pólu batérie (tým sa do vinutia dodá poľný prúd). Otáčajte rotorom v rovnakom smere, aký poskytuje skrutka veternej turbíny, a medzi volnú kefu a kryt pripojte voltmetr. Ak sa na kefke zistí záporný potenciál, vymeňte spojenia statora s reléovým regulátorom a zemou.
Hlavnou vlastnosťou pripojenia jednosmerného generátora k batérii je potreba ich oddelenia polovodičovou diódou, ktorá zabráni vybíjaniu batérie na vinutí rotora, keď sa generátor zastaví. V moderných automobilových generátoroch túto funkciu vykonáva trojfázový diódový mostík a môžeme ju tiež použiť paralelným pripojením jeho fáz na zníženie poklesu napätia na nej.
Najväčší výkon je možné odobrať z generátora, ktorého rotor pozostáva z neodýmových magnetov. Rozšírené sú konštrukcie založené na náboji automobilu s brzdovým kotúčom, pozdĺž ktorého okraja sú upevnené silné magnety. V minimálnej vzdialenosti od nich je umiestnený stator s jednofázovým alebo trojfázovým vinutím.
Typy veterných turbín
Veterné turbíny sa môžu líšiť v nasledujúcich parametroch:
- počet čepelí
- materiály na výrobu
- orientácia osi otáčania vzhľadom na zem
- rozteč skrutky
Modely s viacerými lopatkami sú efektívnejšie ako modely s dvoma alebo tromi čepeľami, pretože sú poháňané v pohybe pri najmenších prejavoch vzdušných prúdov. Čepele môžu byť tuhé alebo plachtiť. Pevné sú zvyčajne vyrobené z kovu alebo zo sklenených vlákien. Existujú vertikálne a horizontálne úpravy v smere osi otáčania.
Širšie využitie majú veterné generátory s horizontálnou osou rotácie rotora. Takéto jednotky sa vyznačujú vysokou účinnosťou, vylepšenou ochranou pred nárazmi vetra od hurikánu a jednoduchou reguláciou výkonu.Vertikálne modely sa ľahko inštalujú, sú tiché a dokážu pracovať aj pri slabom nárazovom vetre.
Model z neodýmového magnetu
Domáca veterná turbína s neodýmovými magnetmi je v mnohých ruských regiónoch čoraz populárnejšia. Ako základ pre takéto zariadenie je potrebné použiť náboj z automobilu s brzdovými kotúčmi. Je lepšie diel rozobrať a skontrolovať funkčnosť mazaním ložísk a odstránením hrdze.
Neodýmové magnety sú nalepené na diskoch rotora. Môžete si napríklad vziať dvadsať malých magnetov. Pri výbere počtu magnetov nezabudnite, že v jednofázovom generátore sa počet pólov musí zhodovať s počtom magnetických prvkov. Pre trojfázový model môže byť tento pomer 2 až 3 alebo 4 až 3. Počas inštalácie magnetov musíte striedať ich póly. Aby ste sa nemali mýliť, je vhodné použiť obdĺžnikové magnety. Na pripevnenie magnetov použite najspoľahlivejšie lepidlo.
Video o zostavení takéhoto generátora si môžete pozrieť tu:
Generátor magnetov bude pracovať efektívne, ak budú mať statorové cievky správnu veľkosť. Zo skúseností je známe, že na nabitie 12 V batérie musí byť v cievkach rovnomerne rozložených asi 1000 závitov. Cievky sú na zníženie odporu navinuté silnými drôtmi. Stožiar veternej turbíny by mal byť vysoký šesť a viac metrov. Pod stožiarom musíte vykopať jamu s ďalším nalievaním betónu. Čepele prístroja sú vyrobené z PVC rúrok.
Model generátora automobilu
Domáci veterný generátor z automobilového generátora musí byť vyrobený z komponentov (batéria, relé atď.) Z jedného stroja. Zároveň je na vytvorenie veternej turbíny lepšie použiť automobilový generátor z výkonného zariadenia (napríklad z traktora).
Pretože spotrebitelia požadujú striedavý prúd, musí byť k dispozícii invertor alebo prevodník. V regiónoch s vysokou rýchlosťou vetra je možné inštalovať veterné generátory na výrobu vysokého výkonu.
Na zostavenie takého modelu budete potrebovať:
- 12V automobilový generátor
- batéria
- voltmeter
- relé nabíjania batérie
- čepele
- upevňovací materiál
Na začiatku je vyrobený rotor. Optimálnym riešením by bolo vytvorenie rotora so štyrmi lopatkami. Tento prvok je vyrobený z plechu. Ak je to možné, môžete použiť železný sud.
Hotová veterná turbína je spojená s osou generátora. Za týmto účelom je vyvŕtaný otvor, spojenie je upevnené skrutkami. Potom sa zostaví elektrický obvod a namontuje sa stožiar. Potom musíte generátor automobilu opraviť pomocou drôtov, ktoré sú pripojené k batérii a meniču napätia. Pre správnu montáž je lepšie použiť pripravené výkresy.
Takáto inštalácia je namontovaná dostatočne rýchlo bez akýchkoľvek osobitných ťažkostí. Takýto veterný generátor je dobrý pre svoju jednoduchosť, spoľahlivosť a tichý chod.
Video so zostavou takého veterného generátora si môžete pozrieť tu:
Výpočet multiplikátora
Súprava generátora má naklonenú charakteristiku prúdu a rýchlosti: so zvyšovaním otáčok rotora sa zvyšuje maximálny dodaný výkon. Preto, aby sme zabezpečili najvyššiu účinnosť pomalej veternej turbíny, potrebujeme multiplikátor s vysokým koeficientom nárastu.
Pre domáci dizajn je najoptimálnejším riešením multiplikátor pásu: vyrába sa ľahko a vyžaduje minimum strojovej práce. Pomer zvýšenia otáčok sa bude rovnať pomeru priemeru hnacej remenice spojenej s osou skrutky k priemeru hnanej remenice generátora. Ak je to potrebné, prevodový pomer je možné ľahko nastaviť výmenou jednej z remeníc.
Pri návrhu multiplikátora je potrebné brať do úvahy tak priemernú rýchlosť zostavy čepele, ako aj charakteristiku prúdovej rýchlosti generátora. Ak používame sériový automobilový generátor, potom ho možno ľahko nájsť na internete, s domácimi návrhmi, s najväčšou pravdepodobnosťou budeme musieť prejsť pokusom a omylom.
Zoberme si napríklad bežný traktorový generátor, ktorý už bol spomenutý vyššie.
Keď vezmeme vypočítaný výkon našej veternej turbíny pri 90 wattoch, nájdeme na grafe bod zodpovedajúci výkonu generátora tomuto výkonu. Pri menovitom napätí 14 V potrebujeme prúdový výstup minimálne 6,5 A - podľa grafu sa tak stane pri otáčkach mierne nad 1 000 ot./min. Nechajte vrtuľu našej konštrukcie rotovať s vetrom rýchlosťou 60 otáčok za minútu (stredný vietor). To znamená, že potrebujeme minimálne dvadsaťnásobný pomer priemerov remeníc - pre remenicu generátora 70 mm bude musieť mať remenica veterného mlynu priemer takmer jeden a pol metra, čo je neprijateľné. To jednoznačne naznačuje, aká nízka je účinnosť veterných generátorov tohto typu - bez zložitej viacstupňovej prevodovky, ktorá sama o sebe povedie k veľkým stratám výkonu, je takmer nemožné uviesť automobilový generátor do prevádzkového režimu.
Princíp činnosti a typy veterného generátora
Veterný mlyn je možné vyrobiť svojpomocne, iba ak rozumiete jeho zariadeniu. Prototypom tejto jednotky je starý veterný mlyn. S tlakom prúdov vzduchu na krídla sa dostal do pohybu hriadeľ, ktorý prenášal krútiaci moment na mlynské zariadenie.
Veterné turbíny na výrobu elektriny používajú rovnaký princíp využívania veternej energie na otáčanie rotora:
- Pohyb lopatiek pod vplyvom vetra núti rotovať vstupný hriadeľ s prevodovkou. Krútiaci moment sa prenáša na sekundárny hriadeľ (rotor) generátora vybavený 12 magnetmi. V dôsledku jeho otáčania sa v prstenci statora vytvára striedavý prúd.
- Tento typ elektriny nemôže nabíjať batérie bez špeciálneho zariadenia - regulátora (usmerňovača). Zariadenie prevádza striedavý prúd na jednosmerný prúd, čo mu umožňuje akumuláciu, aby domáce spotrebiče mohli pracovať bez prerušenia. Regulátor vykonáva aj ďalšiu funkciu: zastaví nabíjanie batérie v čase a prenáša prebytočnú energiu generovanú veternou turbínou na jednotky, ktoré ju spotrebujú vo veľkom množstve (napríklad na vykurovacie články na vykurovanie domu)
- Aby sa zabezpečilo napájanie napätia 220 V, prúd sa dodáva z batérií do invertora a potom ide do miest spotreby elektrickej energie.
Aby sa zabezpečilo, že čepele sú vždy v najlepšej polohe pre interakciu s vetrom, je na lopatkových zariadeniach nainštalovaný chvost, ktorý umožňuje otáčanie vrtule smerom k vetru. Továrenské modely veterných turbín majú brzdové zariadenia alebo prídavné obvody na sklopenie chvosta alebo odstránenie lopatiek pred nárazmi vetra za nepriaznivého počasia.
Existuje niekoľko typov veterných generátorov, ktoré ich klasifikujú podľa počtu a materiálu lopatiek alebo stúpania vrtule. Hlavné rozdelenie však nastáva podľa umiestnenia osi alebo vstupného hriadeľa:
- Horizontálny typ znamená umiestnenie hriadeľa rovnobežne s povrchom zeme. Takéto generátory sa nazývajú lopatkové generátory.
- Vo vertikálnych veterných turbínach je os kolmá na horizont a okolo neho sú umiestnené roviny. Vertikálne generátory môžeme nazvať ortogonálne alebo kolotočové.
Bez ohľadu na polohu čapu zostáva princíp činnosti jednotky rovnaký.
Modely veterných turbín môžu mať vrtuľu alebo veterné koleso s 2, 3 alebo niekoľkými lopatkami. Predpokladá sa, že zariadenia s viacerými lopatkami sú schopné generovať prúd v slabom vetre, zatiaľ čo vrtule s 2 - 3 krídlami vyžadujú väčšie prúdenie vzduchu.Pri výbere modelu je tiež potrebné vziať do úvahy dôležité pravidlo, že každý list vytvára odpor proti prúdeniu vetra a znižuje rýchlosť otáčania, preto je dosť ťažké pretočiť viaclistové koleso na prevádzkovú rýchlosť.
Medzi odrodami veterných turbín sú plachetné a tuhé. Tieto názvy označujú materiál, z ktorého sú krídla vyrobené. Pri samostatnej montáži bude typ plavby jednoduchší a ekonomickejší, ale čepele vyrobené z plastového materiálu (tkanina, film atď.) Sa nelíšia v pevnosti a odolnosti proti opotrebovaniu.
Mast
Stožiar, na ktorom je namontovaná veterná turbína - toto je jeden z jeho najdôležitejších uzlov.
Zaisťuje nielen bezpečnú prevádzku veterného mlyna (dolný bod kruhu opísaný lopatkami by nemal byť bližšie ako 2 metre od zeme), ale tiež mu umožňuje využívať veternú energiu čo najefektívnejšie, tok ktorý sa pri zemi stáva turbulentnejším.
Vysoká výška vedie k nízkej tuhosti stožiara veternej turbíny a sťažuje jeho pevnostný výpočet nielen amatérovi, ale aj inžinierovi. Môžete uviesť iba hlavné body:
- Umiestnite stožiar pokiaľ je to možné od domu a stromov tieniacich prúdenie vzduchu. Okrem toho v prípade silného vetra môže veterný generátor spadnúť na budovu alebo byť poškodený stromami;
- Optimálny dizajn stožiara je prelamované zváraný krov podobné vežiam na prenos energie, ale výroba je zložitá a nákladná. Najjednoduchšou, ale dosť účinnou možnosťou je niekoľko paralelných rúrok s priemerom 80-100 mm, navzájom zváraných krátkymi švami a vybetónovaných do hĺbky najmenej jedného metra v zemi. Je veľmi žiaduce posilniť štruktúru jednej rúry káblovými páskami, ktoré sú tiež pripevnené k podperám nalievaným do betónu.
- Pre zjednodušenie údržby veterného mlyna sa jeho stožiar môže stať bodom obratu: v takom prípade, keď je oslabená natiahnutá čiara idúca v smere zlomeniny, je možné stožiar nakloniť k zemi.
Príbeh o veľmi jednoduchom veternom generátore od domáceho ventilátora
Odporúčania pre veterné turbíny
Existujú všeobecné pokyny na maximálne využitie veterných turbín.
Najskôr je potrebné vopred určiť požadovaný výkon a funkčnosť zariadenia. Ak chcete správne vyrobiť veterný generátor, musíte si prečítať možné návrhy, ako aj klimatické podmienky, v ktorých bude pracovať.
Okrem celkového výkonu sa odporúča určiť hodnotu výstupného výkonu, známeho tiež ako špičkové zaťaženie. Predstavuje celkový počet nástrojov a zariadení, ktoré sa zapnú súčasne s prevádzkou veterného generátora. Ak je potrebné tento indikátor zvýšiť, odporúča sa použiť niekoľko striedačov naraz.
Dodatočné elektrické vybavenie
Ako už bolo spomenuté vyššie, neoddeliteľnou súčasťou veternej farmy je batéria, ktorá preberá výkon spotrebiteľov. pri jeho výbere musíte pamätať na to, že čím je jeho kapacita väčšia, tým dlhšie bude schopný udržiavať napätie v sieti, ale zároveň bude trvať dlhšie jeho nabitie. Približný prevádzkový čas je možné definovať ako čas, počas ktorého je vyčerpaná polovica kapacity batérie (potom bude už badateľný pokles napätia, navyše hlboké vybitie skracuje životnosť olovených batérií).
Príklad: Takže batéria s kapacitou 65 A * h bude podmienene schopná dodať záťaži 30-35 ampérhodín energie. Je to veľa alebo málo? Bežná 60-wattová žiarovka bude vyžadovať, berúc do úvahy prítomnosť invertora, ktorý prevádza 12 VDC na 220 VAC a má vlastnú účinnosť do 70%, je prúd 7 ampérov niečo viac ako štyri hodiny prevádzky. Nášmu veternému mlynu s nominálnym výkonom 90 wattov, a to aj v tom najlepšom prípade, pri konštantnom silnom vetre, bude vrátenie stratenej energie trvať najmenej päť hodín.Ako vidíte, pri použití veternej turbíny iba ako autonómneho zdroja energie bude elektrina vo vašej domácnosti k dispozícii iba na niekoľko hodín denne.
Druhým uzlom napájacieho systému je invertor. V našom prípade môžete použiť hotový automobil aj ten, ktorý je extrahovaný z neprerušiteľného zdroja napájania. V každom prípade je dôležité nepreťažovať ho prúdovou spotrebou, za predpokladu, že jeho skutočný prevádzkový výkon je 1,2 - 1,5 krát menší ako uvedený maximálny výkon.
Ako vidíte, atraktívnosť využívania voľnej energie spočíva na mnohých obmedzeniach a dokonca ani jediná efektívna možnosť v strednom Rusku - veterný generátor - nie je schopná zabezpečiť dlhodobú autonómiu.
Ale zároveň táto myšlienka nie je zlá ako zdroj núdzového napájania, a najmä ako projektová úloha - potešenie z vytvorenia veternej turbíny vlastnými rukami môže výrazne prekročiť jej výkon.
Veterný generátor pre súkromný dom: účel a dizajnové vlastnosti
Veterné farmy v súkromných domoch sa často používajú ako alternatívne zdroje elektrickej energie na dosiahnutie úspor. Často sú takéto zariadenia inštalované v letných chatkách.
Veterné turbíny sa používajú ako alternatívne zdroje elektrickej energie
Najčastejšie sa používajú v oblastiach vzdialených od hlavných energetických sietí. To však nie je zďaleka jediný dôvod v prospech nákupu veternej turbíny pre súkromný dom. Väčšina majiteľov pozemkov používa tieto návrhy na dosiahnutie autonómie a úspor.
Nie každé miesto je vhodné na inštaláciu takýchto zariadení, pretože nie všetky podmienky zodpovedajú požiadavkám tohto zariadenia. Týka sa to predovšetkým rýchlosti vetra. Aby veterná farma fungovala normálne, musí byť priemerná rýchlosť vetra najmenej 4 - 4,5 m / s. Iba v takom prípade bude inštalácia konštrukcie ekonomicky opodstatnená.
Pomocou veternej mapy môžete zistiť priemernú ročnú rýchlosť vetra. Odráža hrubé údaje podľa regiónov. Presnejšie ukazovatele je možné získať pomocou špeciálneho zariadenia - anemometra, ako aj zariadenia na čítanie jeho signálov.
Poznámka! Merací prístroj musí byť nainštalovaný veľmi vysoko, inak stromy a budovy skreslia výsledok.
Pre efektívnu prevádzku veternej turbíny musí byť oblasťou jej inštalácie veterná turbína
Princíp činnosti a štruktúra veterného generátora
Veterný generátor je špeciálny typ zariadenia, ktoré prevádza kinetickú energiu vetra na mechanickú. Poháňa listy rotora namontované na generátore. Vďaka tomu sa v jeho vinutiach generuje striedavý prúd. Vyrobená elektrická energia sa ukladá do akumulátorov, z ktorých sa dodáva do domácich spotrebičov.
Popísaná schéma práce je zjednodušená. Konštrukcia veterného generátora je samozrejme oveľa komplikovanejšia. V energetickom reťazci je tiež regulátor. Jeho funkciou je prevádzať trojfázový striedavý prúd na jednosmerný. Potom to ide nabiť batérie.
Väčšina domácich spotrebičov nie je schopná byť napájaná jednosmerným prúdom. Preto je v reťazci za batériou nainštalovaný invertor. Premieňa jednosmerný prúd na striedavý, ktorého napätie je 220V. Všetky tieto operácie odoberajú časť počiatočnej energie - asi 15 - 20%.
Budovu je možné nabíjať nielen z veternej farmy, ale aj zo solárnych panelov, ako aj z benzínového alebo naftového generátora. Ak sú tieto prvky v reťazci prítomné, potom je obvod doplnený o ďalší komponent - istič.Po vypnutí hlavného napájania sa spustí záložné.
Princíp činnosti veterného generátora
Veterná farma sa skladá z nasledujúcich komponentov:
- rotor s lopatkami (v závislosti na vlastnostiach modelu môže existovať niekoľko lopatiek pre veterný generátor, spravidla sú to 2 alebo 3, aj keď existujú aj možnosti s viacerými lopatkami);
- prevodovka alebo prevodovka, ktorá riadi otáčky medzi generátorom a rotorom;
- ochranný kryt, ktorý chráni konštrukčné časti pred negatívnym vplyvom vonkajších faktorov;
- „Chvost“, ktorý zaisťuje otočenie konštrukcie sledujúce smer vetra;
- akumulátor, ktorý uchováva určité množstvo energie;
- inštalácia invertora, ktorá prevádza jeden typ prúdu na druhý.
Aký druh veternej farmy si môžete kúpiť: klasifikácia zariadení
Existuje niekoľko klasifikácií, podľa ktorých sú veterné elektrárne rozdelené do skupín:
- V smere rotačného pohybu lopatiek - horizontálne a vertikálne veterné mlyny.
- Podľa počtu listov - dvoj-, troj- a viaclistové zariadenia.
- Podľa druhu materiálu použitého na výrobu čepelí - plachty a tuhé konštrukcie čepele.
- Kontrolnou metódou - veterné mlyny s pevným alebo nastaviteľným stúpaním čepele.
Vnútorná štruktúra veterného generátora
Užitočná rada! Vo väčšine prípadov odborníci odporúčajú vlastníkom predmestských domov kúpiť veternú turbínu s pevným rozstupom lopatiek, pretože nastaviteľné zariadenia sa obsluhujú príliš ťažko.
Veterná farma s vodorovnou osou je umiestnená kolmo na prúdenie vzduchu. Dizajn má podobnú štruktúru a funguje na rovnakom princípe ako bežná korouhvička. Veterné turbíny s rotačným generátorom majú vysokú účinnosť, hoci sú cenovo dostupné. Prevádzka týchto zariadení je založená na odporu prúdenia vzduchu.
Veterné turbíny s vertikálnou osou alebo ortogonálne veterné turbíny majú kompaktný dizajn, ale ich cena je oveľa vyššia. Vďaka svojej špeciálnej štruktúre je tento typ zariadenia úplne nezávislý od smeru vetra. Lopatky sú vo forme turbín, vďaka čomu je zaťaženie axiálnej časti výrazne znížené. Odporúča sa kúpiť vertikálny veterný generátor v prípadoch, keď vietor na danom mieste neustále mení svoj smer.
Výhody a nevýhody veterných elektrární pre domácnosť
Rovnako ako akýkoľvek iný typ zariadenia, aj veterné farmy majú svoje výhody aj nevýhody. Pri rozhodovaní o kúpe tohto zariadenia je vhodné zvážiť jeho silné a slabé stránky.
Popularita využívania veterných elektrární je spôsobená veľkým počtom výhod
Prečo je výhodné kúpiť si veterný generátor (220 V) pre súkromný dom:
- Žiadne ďalšie náklady, pretože na prevádzku prístroja nie je potrebné žiadne palivo.
- Nie je potrebné neustále sledovanie. Štruktúra si sama vyrába elektrinu vždy, keď fúka vietor.
- Relatívne tichý a úplne ekologický spôsob výroby elektriny.
- Prístroj je možné používať takmer v akýchkoľvek klimatických podmienkach.
- Opotrebenie častí je minimálne.
Inštalácia veterného generátora pre domácnosť je sprevádzaná nasledujúcimi nevýhodami:
- náklady na nákup vybavenia sa vyplatia za 5-6 rokov;
- relatívne malý ukazovateľ účinnosti, ktorý sa odráža na výkone;
- vysoká cena veterných turbín;
- na kompenzáciu nečinnosti zariadenia v bezvetrných dňoch je potrebné ďalšie vybavenie: generátor a akumulátor (náklady na tieto prvky sú veľmi vysoké);
- v niektorých režimoch veterné turbíny pre dom emitujú infrazvuky (to isté sa stane, ak je inštalácia zariadenia dokončená s chybami);
- je potrebná pravidelná preventívna údržba;
- hurikán môže vážne poškodiť zariadenie.
V závislosti od výkonu zariadenia a veternej mapy oblasti môže veterný mlyn poskytnúť elektrinu ako malému vidieckemu domu, tak aj veľkej vidieckej chate.
Užitočná rada! Pred zakúpením veterného generátora pre domácnosť je nevyhnutné vypočítať ziskovosť, cena zariadenia môže byť príliš vysoká a náklady na jeho zakúpenie sa neoplatia. Aby ste to dosiahli, musíte vypočítať priemerný indikátor napájania domu (zohľadňuje sa výkon všetkých elektrických spotrebičov), posúdiť oblasť, kde bude zariadenie nainštalované, a zistiť, aký je počet veterných dní v roku .
