Nakon što sam na stranim stranicama gledao kako obični ljudi prave vjetroturbine, i ja sam poželio napraviti nešto slično. U to vrijeme na ruskom internetu nije bilo posebnih informacija o tim vjetrenjačama, samo su se širile informacije o vjetrenjačama Hugha Pigota i kojekakvi škartovi. Ali ipak sam želio napraviti tako jednostavnu vjetrenjaču za sebe.
Slučaj je započeo potragom za neodimijskim magnetima, ali cijene u internetskim trgovinama bile su vrlo visoke, a nisam ih našao u običnim trgovinama. Ali ubrzo je uspio naručiti jeftinije magnete. 25 okruglih magneta veličine 20 * 5 mm koštaju samo 1030 rubalja. Dok su magneti išli, krenuo sam s izradom oštrica.
Drvene lopatice za vjetroturbinu
Za oštrice sam kupio smrekinu ploču duljine 110 cm, 120 * 35 mm, zatim sam je nacrtao u veličini i izrezao praznine običnom pilom za metal.
>
Prvo sam višak stabla s oštrica uklonio običnim velikim nožem sa širokom oštricom, jer nisam imao strugalicu.
>
>
Nakon što su gotove oštrice brušene brusnim papirom do potpuno glatkog stanja. Zatim su oštrice tri puta natopljene uljem za sušenje.
>
Također sam izrezao krugove od šperploče za pričvršćivanje oštrica. Rezao sam oštrice na stražnjoj strani na 120 stupnjeva pomoću kružne pile. Promjer vijka točno 2m.
>
Paket s magnetima je stigao, čak i malo ranije nego što sam očekivala. Prvi put sam držao takve magnete u rukama, jako jaki iako su tako mali, ne mogu se mjeriti s običnim feritnim. Evo samog paketa, uredno zapakiran, svi magneti su na mjestu i netaknuti.
>
Diskovi rotora izrađeni su od željeza debljine 4 mm. Najprije su izrezane dvije plohe, u njima su bušilicom izbušene rupe za klinove, a zatim na tokarilica središnje su rupe izrezane, a rubovi obrađeni.
>
Kako bi magneti bili sigurni na diskovima, napunio sam ga epoksidom. Za izlijevanje od šperploče napravio sam kalup, zalijepio ga molarnom trakom. Označio sam sektore za magnete na diskovima i poslagao magnete naizmjenično s polovima. Za praktičnost provjere polova, koristio sam iglu kompasa. Evo diska s magnetima prije izlijevanja.
>
Ovdje su gotovi diskovi rotora s popunjenim magnetima.
>
>
Ukupno ima 9 zavojnica.
>
Za punjenje zavojnica, starota izrađena novi oblik. Prvo sam položio komad plastične folije, zatim komad stakloplastike na vrh, a već oblik na stakloplastike, i to u obliku zavojnice. Zatim sam pripremio smolu i počeo izlijevati stator.
>
Epoksidna smola je izlivena malo više nego što je potrebno, to je učinjeno posebno tako da je drugi komad stakloplastike natopljen, koji je pokrivao stator odozgo. Zatim sam ovo kućište odozgo pritisnuo komadom šperploče i stavio teret, ostavio tako dok se smola ne stvrdne.
>
Gotovi stator.
>
Nosač statora izrezan je iz istog čelika od 4 mm.
>
Također, tokar mi je okrenuo rotacijsku os. Nadalje, sve je zavareno, dostupni dijelovi su korišteni, odnosno ležali su u starom željezu. Zaštita vjetroturbine od jakih vjetrova izvedena je metodom sklopivog repa.
>
Kao i svi zavarivački radovi su završeni, proizvod je očišćen i pripremljen za bojanje.
>
Nakon montaže utvrđeno je da stotinu magneta na diskovima privlači klinove koji drže stator, zbog toga dolazi do, takoreći, lijepljenja i primjećuje se lagana vibracija tijekom rotacije. Budući da nisam našao nemagnetske klinove, morao sam produžiti nosače tako da klinovi budu dalje od diskova s magnetima.
>
Izrađen je i sklop četke. Prstenovi su izrađeni od epoksidne smole, prvo su izliveni četvrtasti delovi za prstenove, a zatim sam ih umetnuo u bušilicu i okrenuo ih u okrugli oblik. Izrezao sam trake od aluminija i zalijepio ih na epoksid.
>
Izlio je temelj, napravio nosač za jarbol od klipnjača.
>
Nakon svega pripremni rad Napravio sam probno podizanje jarbola kako bih odmah zategao sve zatezne žice i sve provjerio prije dizanja vjetrogeneratora.
>
Prije podizanja vjetroagregat je još jednom prelakiran.
>
Priprema za podizanje vjetroturbine.
>
I na kraju, vjetrogenerator se podiže u vjetar.
>
Kao rezultat toga, generator za proizvodnju električne energije nije se opravdao, u prosjeku stvara samo 2-5 volti, a samo povremeno na impulse do 10 volti, struju do 1A. Ali ipak, glavni cilj ovog rada je postignut, vjetrogenerator se pokazao jeftinim i napravljen uglavnom od besplatnih materijala pri ruci. Pa dobro izgleda i godi oku. Fotografija i kratki opis odavde >> izvor
Vrijeme čitanja ≈ 4 minute
Izradom generatora vjetra vlastitim rukama možete značajno smanjiti račune za struju i osigurati sebi rezervni izvor energije u zemlji.
Kupnja gotovog vjetrogeneratora ekonomski je opravdana samo ako ne postoji mogućnost spajanja na električnu mrežu. Troškovi opreme i njezinog održavanja često su veći od cijene kilovata koje ćete sljedećih godina kupovati od tvrtke za opskrbu električnom energijom. Iako, u usporedbi s korištenjem benzina ili dizel generatori male snage, ovdje pobjeđuje ekološki prihvatljiv izvor energije u smislu troškova održavanja, razine buke i odsutnosti štetnih emisija. Privremeni nedostatak vjetra može se nadoknaditi korištenjem baterija s pretvaračem napona.
Vjetroturbina sastavljena korištenjem DIY dijelova može biti nekoliko puta jeftinija od gotovog kompleta. Ako ste ozbiljno odlučili svoju seosku kuću učiniti energetski neovisnom, a ne želite nikome preplatiti - domaći generator vjetra- ispravna odluka.
Snaga generatora vjetra
Prije početka rada morate odlučiti postoji li stvarna potreba za snažnim generatorom vjetra, na primjer, za kuhanje, korištenje električnih alata, grijanje vode ili grijanje. Možda vam je dovoljno spojiti rasvjetu, mali hladnjak, TV, napuniti telefon? U prvom slučaju potrebna vam je vjetrenjača snage od 2 do 6 kW, au drugom se možete ograničiti na 1-1,5 kW.
Također postoje horizontalni i vertikalni vjetrogeneratori. S okomitom osi mogu se koristiti oštrice najrazličitijih oblika, to mogu biti ravne ili zakrivljene ploče metala koje se okreću na nastavcima. Postoji varijanta s jednom tordiranom oštricom. Sam generator se nalazi u blizini zemlje. Budući da je brzina lopatica mala, motor ima veliku masu i, shodno tome, cijenu. prednost vertikalni dizajn je jednostavnost i mogućnost rada pri slabom vjetru.
Ovaj pregled će se pozabaviti pitanjem kako napraviti vodoravni generator vjetra vlastitim rukama. Za to možete koristiti različite vrste dostupnih generatora i prerađenih elektromotora.
Dizajn vjetrogeneratora za 220V:
- Električni generator industrijske proizvodnje.
- Lopatice za vjetroturbine i rotacijski mehanizam na jarbolu.
- Kontrolni krug punjenja baterije.
- Spajanje žica.
- Montažni jarbol.
- Strije.
Koristit ćemo motor istosmjerna struja od "treadmill", ima parametre: 260V, 5A. Dobit ćemo generatorski učinak zbog reverzibilnosti magnetskih polja ovog tipa elektromotora.
Potreban materijal i pribor
Sve detalje možete lako pronaći u trgovinama hardverom ili građevinskim trgovinama. Mi ćemo trebati:
- navojni rukavac željene veličine;
- diodni most, nazivni za struju 30-50A;
- PVC cijev.
Rep i tijelo vjetrenjače mogu biti izrađeni od sljedećih materijala:
- Željezo profilna cijev 25 mm;
- prirubnica za maskiranje;
- Ogranci cijevi;
- vijci;
- podloške;
- samorezni vijci;
- Scotch.
Sastavljanje generatora vjetra prema crtežima
Lopatice vjetrenjače mogu se izraditi od duraluminija prema danim crtežima. Dio mora biti kvalitetno brušen, a prednji rub zaobljen, a stražnji izoštren. Za dršku je prikladan komad kositra dovoljne krutosti.
Pričvrstimo rukavac na elektromotor, a na njegovom tijelu izbušimo tri rupe na jednakoj udaljenosti jedna od druge. Trebaju imati navoje za vijke.
PVC cijev ćemo prerezati po dužini i koristiti je kao brtvu između četvrtaste cijevi i kućišta generatora.
Također ćemo popraviti diodni most u blizini motora pomoću samoreznih vijaka.
Spojimo crnu žicu od motora na plus diodnog mosta, a crvenu na minus.
Držak pričvrstimo samoreznim vijcima na suprotni kraj cijevi.
Noževe povezujemo s glavčinom pomoću vijaka, obavezno koristite dvije podloške i uzgajivač za svaki vijak.
Uvijamo rukavac na osovinu motora u smjeru suprotnom od kazaljke na satu, držeći os kliještima.
Pomoću plinskog ključa pričvrstimo granu cijevi na maskirnu prirubnicu.
Potrebno je pronaći točku ravnoteže na cijevi s fiksnim motorom i drškom. U ovom trenutku pričvršćujemo strukturu na jarbol.
svi metalni dijelovi koji mogu biti podložni koroziji, poželjno je prekriti visokokvalitetnim emajlom.
Vjetrogenerator za privatnu kuću trebao bi biti instaliran na određenoj udaljenosti od glavnih zgrada, jarbol mora biti pričvršćen čeličnim kabelskim nosačima. Visina ovisi o moguću snagu vjetra, terena i umjetnih prepreka oko elektrane.
Električna struja nakon diodnog mosta mora teći kroz kontrolni ampermetar do elektroničkog sklopa za punjenje baterije. Izravno na takav generator možete spojiti žarulje sa žarnom niti male snage. Napunjene baterije daju stabilan konstantan napon. Preporuča se koristiti za rasvjetu (halogene žarulje i LED traka), ili izlaz na inverter kako biste dobili 220V AC i spojili sve kućanske aparate čija snaga ne prelazi parametre invertera.
Predstavljene fotografije i video informacije dat će vam bolju ideju o sastavljanju generatora vjetra vlastitim rukama.
Video o izradi generatora vjetra vlastitim rukama
Aktivnost kako pojedinca tako i cijelog današnjeg čovječanstva praktički je nemoguća bez električne energije. Nažalost, brzo rastuća potrošnja nafte i plina, ugljena i treseta dovodi do smanjenja rezervi ovih resursa na planetu. Što učiniti dok zemljani još imaju sve ovo? Prema zaključcima stručnjaka, upravo razvoj energetskih kompleksa može riješiti probleme svjetske gospodarske i financijske krize. Stoga su najrelevantniji traženje i korištenje izvora energije bez goriva.
Obnovljivo, ekološko, zeleno
Možda ne vrijedi podsjećati da je sve novo dobro zaboravljeno staro. Ljudi su jako dugo naučili koristiti snagu riječnog toka i brzinu vjetra za dobivanje mehaničke energije. Sunce nam grije vodu i pokreće automobile, hrani svemirske brodove. Kotači, ugrađeni u korita potoka i rječica, opskrbljivali su polja vodom već u srednjem vijeku. Moglo se opskrbiti brašnom nekoliko okolnih sela.
Trenutno nas zanima jednostavno pitanje: kako svom domu osigurati jeftinu svjetlost i toplinu, kako napraviti vjetrenjaču vlastitim rukama? 5 kW snage ili malo manje, glavna stvar je da možete opskrbiti svoj dom strujom za rad električnih uređaja.
Zanimljivo je da u svijetu postoji klasifikacija zgrada prema stupnju iskoristivosti resursa:
- konvencionalni, izgrađen prije 1980-1995;
- s niskom i ultra-niskom potrošnjom energije - do 45-90 kWh po 1 kV / m;
- pasivan i nehlapljiv, prima struju iz obnovljivih izvora (na primjer, instaliranjem rotacijskog generatora vjetra (5 kW) vlastitim rukama ili sustavom solarnih panela, možete riješiti ovaj problem);
- energetski aktivne zgrade koje proizvode više električne energije nego što im je potrebno, dobivaju novac dajući ga kroz mrežu drugim potrošačima.
Ispada da naše vlastite, kućne mini-stanice postavljene na krovovima iu dvorištima mogu konkurirati velikim dobavljačima električne energije. A vlade različitih zemalja na svaki mogući način potiču stvaranje i aktivnu upotrebu
Kako odrediti isplativost vlastite elektrane
Istraživači su dokazali da je rezervni kapacitet vjetrova puno veći od svih akumuliranih stoljetnih rezervi goriva. Među načinima dobivanja energije iz obnovljivih izvora posebno mjesto zauzimaju vjetrenjače, jer je njihova izrada jednostavnija od izrade solarnih panela. Zapravo, vjetrogenerator od 5 kW može se sastaviti vlastitim rukama, s potrebnim komponentama, uključujući magnete, bakrenu žicu, šperploču i metal za lopatice.
Poznavatelji tvrde da nije samo struktura pravilnog oblika, već i ugrađena pravo mjesto. To znači da je potrebno uzeti u obzir prisutnost, postojanost, pa čak i brzinu strujanja zraka u svakom pojedinačnom slučaju, pa čak iu određenom području. Ako u tom području povremeno dolaze mirni, mirni i mirni dani, ugradnja jarbola s generatorom neće donijeti nikakvu korist.
Prije nego što počnete izrađivati vjetrenjaču vlastitim rukama (5 kW), morate razmotriti njen model i izgled. Ne očekujte veliku izlaznu energiju od slabog dizajna. Suprotno tome, kada trebate samo napajati nekoliko žarulja u zemlji, nema smisla graditi ogromnu vjetrenjaču vlastitim rukama. 5 kW dovoljna je snaga za opskrbu električnom energijom gotovo cijelog sustava rasvjete i kućanskih aparata. Bit će stalno vjetra - bit će svjetla.
Kako napraviti generator vjetra vlastitim rukama: slijed radnji
Na mjestu odabranom za visoki jarbol, sama vjetrenjača je ojačana na koji je pričvršćen generator. Generirana energija dovodi se kroz žice u prava soba. Vjeruje se da što je veći dizajn jarbola, što je veći promjer kotača vjetra i što je jači protok zraka, to je veća učinkovitost cijelog uređaja. Zapravo, sve nije baš ovako:
- na primjer, jak uragan može lako slomiti oštrice;
- neki modeli mogu se postaviti na krov obične kuće;
- Pravilno odabrana turbina lako se pokreće i dobro radi čak i pri vrlo niskim brzinama vjetra.
Glavne vrste vjetrenjača
Dizajni s vodoravnom osi rotacije rotora smatraju se klasičnim. Obično imaju 2-3 lopatice i postavljaju se na velikoj visini od tla. Najveća učinkovitost takve instalacije očituje se pri konstantnom smjeru i njegovoj brzini od 10 m/s. Značajan nedostatak ovog dizajna s lopaticama je neuspjeh rotacije lopatica s čestim promjenama, naglim. To dovodi ili do neproduktivnog rada ili do uništenja cijele instalacije. Za pokretanje takvog generatora nakon zaustavljanja potrebno je prisilno početno okretanje lopatica. Osim toga, s aktivnom rotacijom, lopatice emitiraju specifične zvukove koji su neugodni ljudskom uhu.
Vertikalni generator vjetra ("Volchok" 5 kW ili drugi) ima drugačiji položaj rotora. Turbine u obliku slova H ili bačve hvataju vjetar iz bilo kojeg smjera. Ove izvedbe su manje, rade i pri najslabijim strujanjima zraka (1,5-3 m/s), ne zahtijevaju visoke jarbole, mogu se koristiti čak iu urbanim sredinama. Osim toga, sastavljene vjetrenjače "uradi sam" (5 kW - ovo je stvarno) postižu svoju nazivnu snagu s vjetrom od 3-4 m / s.
Jedra nisu na brodovima, već na kopnu
Jedan od najpopularnijih trendova u energiji vjetra danas je stvaranje horizontalnog generatora s mekim lopaticama. Glavna razlika je i materijal proizvodnje i sam oblik: vjetrenjače "uradi sam" (5 kW, tip jedra) imaju 4-6 trokutastih lopatica od tkanine. Štoviše, za razliku od tradicionalnih struktura, njihov presjek se povećava u smjeru od središta prema periferiji. Ova značajka omogućuje ne samo "hvatanje" slabog vjetra, već i izbjegavanje gubitaka tijekom uraganskog strujanja zraka.
Prednosti jedrilica uključuju sljedeće pokazatelje:
- velika snaga pri sporoj rotaciji;
- samoorijentacija i prilagodba svakom vjetru;
- visoka lopatica i niska inercija;
- nema potrebe za prisilnim okretanjem kotača;
- potpuno tiha rotacija čak i pri velikim brzinama;
- odsutnost vibracija i zvučnih smetnji;
- relativna jeftina konstrukcija.
DIY vjetrenjače
5 kW potrebne električne energije može se dobiti na nekoliko načina:
- izgraditi jednostavnu rotacijsku strukturu;
- sastaviti kompleks od nekoliko uzastopno smještenih na istoj osi jedriličarskih kotača;
- koristite aksijalnu konstrukciju s neodimijskim magnetima.
Važno je zapamtiti da je snaga kotača vjetra proporcionalna umnošku kubične vrijednosti brzine vjetra i pometene površine turbine. Dakle, kako napraviti generator vjetra od 5 kW? Upute u nastavku.
Kao osnovu možete uzeti središte automobila i kočioni diskovi. 32 magneta (25 x 8 mm) postavljena su paralelno u krug na budućim diskovima rotora (pokretni dio generatora) za svaki disk, 16 komada, štoviše, plusevi se nužno izmjenjuju s minusima. Suprotni magneti moraju imati različite vrijednosti polova. Nakon označavanja i postavljanja, sve na krugu se prelije epoksidom.
Zavojnice bakrene žice postavljen na stator. Njihov broj treba biti manji od broja magneta, odnosno 12. Prvo se sve žice izvade i međusobno spoje zvijezdom ili trokutom, zatim se također napune epoksidnim ljepilom. Prije izlijevanja preporuča se u zavojnice umetnuti komadiće plastelina. Nakon što se smola stvrdne i ukloni, ostat će rupice koje su potrebne za ventilaciju i hlađenje statora.
Kako sve to funkcionira
Diskovi rotora, rotirajući u odnosu na stator, stvaraju magnetsko polje, a u zavojnicama se pojavljuje električna struja. A za pokretanje tih dijelova potrebna je vjetrenjača povezana sustavom kolotura. radna struktura. Kako napraviti generator vjetra vlastitim rukama? Neki počinju graditi vlastitu elektranu sastavljanjem generatora. Drugi - od stvaranja rotirajućeg dijela s oštricama.
Osovina vjetrenjače spojena je kliznim zglobom na jedan od diskova rotora. Donji, drugi disk s magnetima postavljen je na jaki ležaj. Stator se nalazi u sredini. Svi dijelovi su pričvršćeni na krug šperploče dugim vijcima i pričvršćeni maticama. Između svih "palačinki" svakako ostavite minimalne praznine za slobodno okretanje diskova rotora. Rezultat je 3-fazni generator.
"Barel"
Ostaje napraviti vjetrenjače. Vlastitim rukama možete napraviti rotirajuću konstrukciju od 5 kW od 3 kruga šperploče i lista najtanjeg i najlakšeg duraluminija. Metalna pravokutna krila pričvršćena su na šperploču vijcima i uglovima. Preliminarno se u svakoj ravnini kruga izdubljuju valoviti utori za vođenje u koje se umeću listovi. Dobiveni dvokatni rotor ima 4 valovite lopatice pričvršćene jedna na drugu pod pravim kutom. To jest, između svake dvije glavčine pričvršćene palačinkama od šperploče, nalaze se 2 duraluminijske oštrice zakrivljene u obliku vala.
Ovaj dizajn je montiran u sredini na čelični klin, koji će prenijeti okretni moment na generator. Vjetrenjače "uradi sam" (5 kW) ovog dizajna teže približno 16-18 kg s visinom od 160-170 cm i promjerom baze od 80-90 cm.
Što treba uzeti u obzir
Vjetrenjača-„bačva“ može se postaviti čak i na krov zgrade, iako je toranj visok 3-4 metra sasvim dovoljan. Međutim, neophodno je zaštititi kućište generatora od prirodnih oborina. Također se preporučuje ugradnja baterije za pohranu energije.
Za dobivanje izmjenične struje iz istosmjerne 3-fazne struje, pretvarač također mora biti uključen u krug.
Uz dovoljan broj vjetrovitih dana u regiji, samo-sastavljena vjetrenjača (5 kW) može osigurati struju ne samo za TV i žarulje, već i za sustav video nadzora, klima uređaj, hladnjak i drugu električnu opremu.
Teško je ne primijetiti kako se stabilnost opskrbe električnom energijom prigradskih objekata razlikuje od opskrbe gradskih zgrada i poduzeća električnom energijom. Priznajte da ste kao vlasnik privatne kuće ili vikendice više puta naišli na prekide, neugodnosti i oštećenja opreme povezane s njima.
Navedene negativne situacije, zajedno s posljedicama, više neće komplicirati život ljubiteljima prirodnih prostora. I uz minimalne radne i financijske troškove. Da biste to učinili, samo trebate napraviti generator energije vjetra, koji smo detaljno opisali u članku.
Detaljno smo opisali mogućnosti za proizvodnju sustava koji je koristan u gospodarstvu, eliminirajući energetsku ovisnost. Prema našem savjetu, neiskusna osoba može izgraditi generator vjetra vlastitim rukama Kućni majstor. Praktičan uređaj pomoći će značajno smanjiti dnevne troškove.
Alternativni izvori energije san su svakog ljetnog stanovnika ili vlasnika kuće čije se mjesto nalazi daleko od središnjih mreža. Međutim, kada dobijemo račune za električnu energiju utrošenu u gradskom stanu i pogledamo povećane tarife, shvatimo da vjetroturbina dizajnirana za potrebe kućanstva, ne bismo se miješali.
Nakon čitanja ovog članka, možda ćete ostvariti svoj san.
Generator vjetra - savršeno rješenje opskrbiti prigradski objekt električnom energijom. Štoviše, u nekim je slučajevima njegova instalacija jedini mogući izlaz.
Kako ne bismo gubili novac, trud i vrijeme, odlučimo: ima li ih vanjske okolnosti koji će nam stvarati prepreke tijekom rada vjetroturbine?
Za opskrbu električnom energijom ljetne kuće ili male vikendice, dovoljno je, čija snaga neće prelaziti 1 kW. Takvi uređaji u Rusiji izjednačeni su s kućanskim proizvodima. Za njihovu ugradnju nisu potrebni certifikati, dozvole niti bilo kakva dodatna odobrenja.
Rusija ima dvostruku poziciju u pogledu izvora energije vjetra. S jedne strane zahvaljujući ogromnom ukupna površina a obilju ravnica vjetar je u cjelini obilan, i većim dijelom ravnomjeran. S druge strane, naši vjetrovi su pretežno niskog potencijala, spori, vidi sl. Na trećem, u rijetko naseljenim područjima, vjetrovi su siloviti. Na temelju toga, zadatak pokretanja generatora vjetra na farmi vrlo je relevantan. No, da biste se odlučili hoćete li kupiti prilično skup uređaj, ili ga sami izraditi, morate dobro razmisliti koju vrstu (a ima ih jako puno) za koju namjenu odabrati.
Osnovni koncepti
- KIJEV - faktor iskorištenja energije vjetra. Ako se za izračun koristi mehanički ravni model vjetra (vidi dolje), on je jednak učinkovitosti rotora vjetroelektrane (APU).
- Učinkovitost - end-to-end učinkovitost APU-a, od nadolazećeg vjetra do priključaka električnog generatora ili do količine vode upumpane u spremnik.
- Minimalna radna brzina vjetra (MPS) je brzina pri kojoj vjetrenjača počinje davati struju opterećenju.
- Najveća dopuštena brzina vjetra (MPS) je brzina pri kojoj prestaje proizvodnja energije: automatizacija ili isključuje generator, ili stavlja rotor u vjetrokaz, ili ga savija i skriva, ili se rotor sam zaustavlja, ili APU jednostavno propadne.
- Polazna brzina vjetra (CWS) - pri ovoj brzini rotor se može okretati bez opterećenja, zavrtjeti i ući u način rada, nakon čega se generator može uključiti.
- Negativna startna brzina (OSS) - to znači da APU (ili vjetroturbina - vjetroelektrana, ili WEA, vjetroelektrana) zahtijeva obavezno spin-up iz vanjskog izvora energije za pokretanje pri bilo kojoj brzini vjetra.
- Početni (početni) moment - sposobnost rotora, prisilno usporenog u struji zraka, da stvori okretni moment na osovini.
- Vjetroturbina (VD) - dio APU od rotora do osovine generatora ili pumpe, ili drugog potrošača energije.
- Rotacijski generator vjetra - APU, u kojem se energija vjetra pretvara u okretni moment na vratilu za odvod snage rotiranjem rotora u struji zraka.
- Raspon radnih brzina rotora je razlika između MDS i MRS pri radu pri nazivnom opterećenju.
- Spora vjetrenjača – u njoj brzina linije dijelova rotora u protoku ne prelazi značajno brzinu vjetra ili ispod nje. Dinamička visina protoka izravno se pretvara u potisak lopatice.
- Vjetrenjača velike brzine - linearna brzina lopatica znatno je (do 20 ili više puta) veća od brzine vjetra, a rotor stvara vlastitu cirkulaciju zraka. Ciklus pretvaranja energije protoka u potisak je složen.
Bilješke:
- Niskobrzinski APU-ovi, u pravilu, imaju niži CIEV od brzih, ali imaju početni moment dovoljan da zavrte generator bez odvajanja opterećenja i nulti TCO, tj. apsolutno samopokretanje i primjenjivo i pri najslabijem vjetru.
- Sporost i brzina su relativni pojmovi. Vjetrenjača za kućanstvo pri 300 okretaja u minuti može biti niske brzine i moćni APU-ovi tipa EuroWind, iz kojih dobivaju polja vjetroelektrana, vjetroelektrana (vidi. Sl.) i čiji rotori čine oko 10 okretaja u minuti - visoki- brzina, jer. s takvim promjerom, linearna brzina lopatica i njihova aerodinamika u većem dijelu raspona prilično su "zrakoplovne", vidi dolje.
Koji generator je potreban?
Električni generator za vjetrenjaču kućanska namjena mora generirati električnu energiju u širokom rasponu brzina vrtnje i imati mogućnost samopokretanja bez automatizacije i vanjskih izvora energije. U slučaju korištenja APU-a s OSS-om (vjetrenjače sa spin-upom), koji u pravilu imaju visoku KIEV i učinkovitost, on također mora biti reverzibilan, tj. moći raditi kao motor. Sa snagama do 5 kW ovaj uvjet zadovoljavaju električni strojevi s stalni magneti na bazi niobija (supermagneti); na čeličnim ili feritnim magnetima, možete računati na ne više od 0,5-0,7 kW.
Bilješka: asinkroni alternatori ili kolektorski alternatori s nemagnetiziranim statorom uopće nisu prikladni. Sa smanjenjem snage vjetra, oni će se "ugasiti" mnogo prije nego što njegova brzina padne na MRS, a tada se neće sami pokrenuti.
Izvrsno "srce" APU-a snage od 0,3 do 1-2 kW dobiva se iz alternatora s ugrađenim ispravljačem; većina ih je sada. Prvo, održavaju izlazni napon od 11,6-14,7 V u prilično širokom rasponu brzina bez vanjskih elektroničkih stabilizatora. Drugo, silikonska vrata se otvaraju kada napon na namotu dosegne oko 1,4 V, a prije toga generator "ne vidi" opterećenje. Da biste to učinili, generator mora biti već prilično dobro odvrnut.
U većini slučajeva, oscilator se može spojiti izravno, bez zupčanika ili remenskog pogona, na visokobrzinsko HP vratilo odabirom brzine odabirom broja lopatica, vidi dolje. "Brzohodači" imaju mali ili nulti početni moment, ali rotor će imati dovoljno vremena da se okrene bez odvajanja opterećenja prije nego što se ventili otvore i generator pusti struju.
Izbor u vjetar
Prije nego što odlučimo koji vjetrogenerator napraviti, odlučimo se o lokalnoj aerologiji. u sivozelenkastim(bez vjetra) područja karte vjetra, barem će neki smisao imati samo vjetroturbina za jedrenje(o njima ćemo kasnije). Ako trebate stalno napajanje, morat ćete dodati booster (ispravljač sa stabilizatorom napona), punjač, snažnu bateriju, pretvarač 12/24/36/48 V DC na 220/380 V 50 Hz AC. Takvo gospodarstvo koštat će ne manje od 20.000 dolara, a malo je vjerojatno da će biti moguće ukloniti dugotrajnu snagu veću od 3-4 kW. Općenito, s neumoljivom željom za alternativnom energijom, bolje je potražiti drugi izvor.
Na žuto-zelenim, slabo vjetrovitim mjestima, ako vam je potrebna struja do 2-3 kW, sami možete uzeti malu brzinu vertikalni generator vjetra . Razvijeni su bezbrojni, a postoje dizajni koji, u smislu KIJEV i učinkovitosti, gotovo nisu inferiorni "oštricama" industrijska proizvodnja.
Ako ćete kupiti vjetroturbinu za svoj dom, onda je bolje da se usredotočite na vjetrenjaču s jedriličarskim rotorom. Mnogo je sporova, au teoriji još nije sve jasno, ali djeluju. U Ruskoj Federaciji, "jedrilice" se proizvode u Taganrogu s kapacitetom od 1-100 kW.
U crvenim, vjetrovitim regijama, izbor ovisi o potrebnoj snazi. U rasponu od 0,5-1,5 kW, samo-izrađene "vertikale" su opravdane; 1,5-5 kW - kupljene "jedrilice". "Vertikalni" se također može kupiti, ali će koštati više od APU horizontalne sheme. I, na kraju, ako vam je potrebna vjetrenjača snage 5 kW ili više, tada morate birati između kupljenih vodoravnih "lopatica" ili "jedrilica".
Bilješka: mnogi proizvođači, posebno drugi sloj, nude komplete dijelova od kojih možete sami sastaviti vjetrogenerator snage do 10 kW. Takav set će koštati 20-50% jeftinije od gotovog s instalacijom. Ali prije kupnje morate pažljivo proučiti aerologiju predviđenog mjesta ugradnje, a zatim odabrati odgovarajući tip i model prema specifikacijama.
O sigurnosti
Dijelovi vjetroagregata za kućnu upotrebu u pogonu mogu imati linearnu brzinu veću od 120, pa čak i 150 m/s, a komad bilo kojeg krutog materijala težine 20 g, koji leti brzinom od 100 m/s, s “uspješnim” pogodio, na mjestu ubio zdravog čovjeka. Čelična ili tvrda plastična ploča debljine 2 mm, krećući se brzinom od 20 m/s, presijeca ga na pola.
Osim toga, većina vjetrenjača preko 100 vata je prilično bučna. Mnogi stvaraju fluktuacije tlaka zraka ultra niske (manje od 16 Hz) frekvencije - infrazvuk. Infrazvuci su nečujni, ali su štetni za zdravlje i šire se jako daleko.
Bilješka: kasnih 80-ih došlo je do skandala u Sjedinjenim Državama - najveća vjetroelektrana u zemlji u to vrijeme morala je biti zatvorena. Indijci iz rezervata, 200 km od polja njezine APU, dokazali su na sudu da su zdravstveni poremećaji koji su kod njih naglo porasli nakon puštanja u rad vjetroelektrane uzrokovani njezinim infrazvukom.
Iz gore navedenih razloga dopuštena je ugradnja APU-a na udaljenosti od najmanje 5 njihovih visina od najbližih stambenih zgrada. U dvorištima privatnih kućanstava moguće je postaviti vjetrenjače industrijske proizvodnje, odgovarajuće certificirane. Općenito je nemoguće instalirati APU na krovove - tijekom njihovog rada, čak i za one male snage, nastaju izmjenična mehanička opterećenja koja mogu uzrokovati rezonanciju građevinske konstrukcije i njezino uništenje.
Bilješka: visina APU-a je najviša točka pometenog diska (za lopatične rotore) ili geometrijski lik (za okomite APU-e s rotorom na polu). Ako APU jarbol ili os rotora strše još više, visina se računa prema njihovom vrhu - vrhu.
Vjetar, aerodinamika, KIJEV
Vjetrogenerator kućne izrade pokorava se istim zakonima prirode kao i tvornički izračunat na računalu. A "uradi sam" mora vrlo dobro razumjeti osnove svog posla - najčešće nema na raspolaganju skupe ultramoderne materijale i tehnološku opremu. Aerodinamika APU-a je tako teška ...
Vjetar i KIJEV
Za izračun serijskih tvorničkih APU-ova, tzv. ravni mehanički model vjetra. Temelji se na sljedećim pretpostavkama:
- Brzina i smjer vjetra su konstantni unutar efektivne površine rotora.
- Zrak je kontinuirani medij.
- Efektivna površina rotora jednaka je pometenoj površini.
- Energija strujanja zraka je čisto kinetička.
Pod takvim uvjetima, maksimalna energija jedinice volumena zraka izračunava se prema školskoj formuli, uz pretpostavku da je gustoća zraka u normalnim uvjetima 1,29 kg * cu. m. Pri brzini vjetra od 10 m / s, jedna kocka zraka nosi 65 J, a iz jednog kvadrata efektivne površine rotora moguće je, pri 100% učinkovitosti cijelog APU-a, ukloniti 650 W. Ovo je vrlo jednostavan pristup - svi znaju da vjetar nije savršeno ravnomjeran. Ali to se mora učiniti kako bi se osigurala ponovljivost proizvoda - uobičajena stvar u tehnologiji.
Ravni model ne treba zanemariti, on daje jasan minimum raspoložive energije vjetra. Ali zrak je, prvo, kompresibilan, a drugo, vrlo je fluidan (dinamička viskoznost je samo 17,2 μPa * s). To znači da protok može teći oko pometene površine, smanjujući efektivnu površinu i KIJEV, što se najčešće opaža. Ali u načelu je moguća i obrnuta situacija: vjetar teče prema rotoru i tada se površina efektivne površine ispostavlja da je veća od one koja se briše, a KIEV je veći od 1 u odnosu na onaj za ravni vjetar .
Navedimo dva primjera. Prva je jahta za razonodu, prilično teška, jahta može ići ne samo protiv vjetra, već i brže od njega. Vjetar se misli na vanjski; prividni vjetar ipak mora biti brži, inače kako će vući brod?
Drugi je klasik povijesti zrakoplovstva. Na testovima MIG-19 pokazalo se da presretač, koji je bio tonu teži od prednjeg lovca, ubrzava brže. S istim motorima u istom zrakoplovu.
Teoretičari nisu znali što da misle i ozbiljno su sumnjali u zakon održanja energije. Na kraju se pokazalo da je stvar u konusu oklopa radara koji viri iz usisnika zraka. Od nožnog prsta do školjke pojavila se zračna brtva, kao da ga grabi sa strane do kompresora motora. Otada su udarni valovi postali čvrsto utemeljeni u teoriji kao korisni, a fantastične letne performanse modernih zrakoplova u velikoj su mjeri zahvalne njihovoj vještoj upotrebi.
Aerodinamika
Razvoj aerodinamike obično se dijeli na dvije ere - prije N. G. Žukovskog i poslije. Njegovo izvješće "O pripojenim vrtlozima" od 15. studenog 1905. bilo je početak nova era u zrakoplovstvu.
Prije Žukovskog letjeli su na ravnim jedrima: vjerovalo se da čestice nadolazećeg toka sav svoj zamah daju prednjem rubu krila. To je omogućilo da se odmah riješimo vektorske veličine - kutne količine gibanja - koja je generirala bijesnu i najčešće neanalitičku matematiku, prijeđemo na mnogo prikladnije skalarne čisto energetske relacije, i na kraju dobijemo izračunato polje tlaka na nosivoj ravnini, više-manje sličan sadašnjem.
Takav mehanički pristup omogućio je stvaranje uređaja koji bi se mogli, u najmanju ruku, dići u zrak i letjeti s jednog mjesta na drugo, a da se nužno ne sruše na tlo negdje usput. Ali želja za povećanjem brzine, nosivosti i drugih kvaliteta leta sve je više otkrivala nesavršenost izvorne aerodinamičke teorije.
Ideja Žukovskog bila je sljedeća: zrak prolazi duž gornje i donje površine krila drugačiji način. Iz uvjeta srednjeg kontinuiteta (vakuumski mjehurići se ne stvaraju u zraku sami) proizlazi da se brzine gornjeg i donjeg toka koji se spuštaju sa stražnjeg ruba moraju razlikovati. Zbog doduše male, ali konačne viskoznosti zraka, tu bi zbog razlike u brzinama trebao nastati vrtlog.
Vrtlog se okreće, a zakon o održanju količine gibanja, nepromjenjiv kao i zakon o održanju energije, vrijedi i za vektorske veličine, tj. mora voditi računa o smjeru kretanja. Stoga bi odmah, na stražnjem bridu, trebao nastati suprotno rotirajući vrtlog s istim momentom. Za što? Zbog energije koju stvara motor.
Za praksu zrakoplovstva to je značilo revoluciju: odabirom odgovarajućeg profila krila, bilo je moguće pokrenuti pričvršćeni vrtlog oko krila u obliku cirkulacije G, povećavajući njegov uzgon. Odnosno, trošenjem dijela, a za velike brzine i opterećenja krila - velikog dijela, snage motora, možete stvoriti strujanje zraka oko uređaja, što vam omogućuje postizanje boljih kvaliteta leta.
Time je zrakoplovstvo postalo zrakoplovstvo, a ne dio aeronautike: sada zrakoplov mogao je sebi stvoriti okruženje potrebno za let i više ne biti igračka zračnih struja. Sve što trebate je snažniji motor, i sve snažniji...
Opet KIJEV
Ali vjetrenjača nema motor. On, naprotiv, mora uzeti energiju iz vjetra i dati je potrošačima. I evo izlazi - izvukao je noge, zapeo mu rep. Puštaju premalo energije vjetra u vlastitu cirkulaciju rotora - ona će biti slaba, potisak lopatica će biti mali, a KIJEV i snaga će biti niski. Puno dajmo za cirkulaciju – bit će rotor prazan hod vrti se kao lud, ali potrošači opet dobivaju malo: samo su dali opterećenje, rotor je usporio, vjetar je zapuhao cirkulaciju i rotor se zaustavio.
Zakon o održanju energije daje "zlatnu sredinu" upravo u sredini: 50% energije dajemo opterećenju, a za preostalih 50% zakrećemo tok na optimum. Praksa potvrđuje pretpostavke: ako je učinkovitost dobrog vučnog propelera 75-80%, tada KIEV rotora s lopaticama koji je također pažljivo izračunat i upuhan u aerotunelu doseže 38-40%, tj. do polovice onoga što se može postići s viškom energije.
Modernost
Danas se aerodinamika, naoružana modernom matematikom i računalima, sve više udaljava od neizbježnog pojednostavljivanja modela ka točan opis ponašanje realnog tijela u realnom toku. I ovdje, pored generalne linije - moć, moć i još jednom moć! – otkrivaju se stranputice, ali obećavajuće samo uz ograničenu količinu energije koja ulazi u sustav.
Poznati alternativni avijatičar Paul McCready napravio je avion još 80-ih, s dva motora od motorne pile od 16 KS. pokazuje 360 km/h. Štoviše, njegova je šasija bila tricikla koja se nije mogla uvlačiti, a kotači su bili bez obloga. Niti jedno od McCreadyjevih vozila nije se uključilo i krenulo u borbenu zadaću, ali su dva - jedno s klipnim motorima i propelerima, a drugo mlaznim - letjela okolo po prvi put u povijesti. globus bez slijetanja na jednu benzinsku stanicu.
Razvoj teorije značajno je utjecao i na jedra koja su dovela do izvornog krila. "Živa" aerodinamika omogućila je jahtama s vjetrom od 8 čvorova. stajati na hidrogliserima (vidi sl.); da bi se takva gromada propelerom rastjerala do željene brzine, potreban je motor od najmanje 100 KS. Regatni katamarani uz isti vjetar idu brzinom od oko 30 čvorova. (55 km/h).
Postoje i nalazi koji su potpuno netrivijalni. Ljubitelji najrjeđeg i najekstremnijeg sporta - base jumpinga - noseći apecial wing suit, wingsuit, lete bez motora, manevrirajući brzinom većom od 200 km/h (sl. desno), a zatim glatko slijeću u unaprijed odabrano mjesto. U kojoj bajci ljudi sami lete?
Također su riješene mnoge misterije prirode; posebice let kornjaša. Prema klasičnoj aerodinamici, nije sposoban letjeti. Baš kao i predak "stealth" F-117 s krilom u obliku dijamanta, također nije u stanju poletjeti u zrak. A MIG-29 i Su-27, koji već neko vrijeme mogu letjeti repom naprijed, nikako se ne uklapaju ni u kakve ideje.
I zašto je onda, kad se radi o vjetroturbinama, ne zabavi i ne alatu za uništavanje vlastite vrste, već izvoru vitalnog resursa, imperativ plesati od teorije slabih protoka s njezinim modelom ravni vjetar? Zar stvarno nema načina da se ide dalje?
Što očekivati od klasika?
Međutim, klasika se ni u kojem slučaju ne smije napustiti. Pruža temelj bez oslanjanja na koji se ne može uzdići više. Kao što teorija skupova ne poništava tablicu množenja, tako ni kvantna kromodinamika ne tjera jabuke da lete s drveća.
Dakle, što možete očekivati od klasičnog pristupa? Pogledajmo sliku. Lijevo - vrste rotora; prikazani su uvjetno. 1 - okomiti vrtuljak, 2 - okomiti ortogonalni ( vjetroturbina); 2-5 - lopatični rotori s različitim brojem lopatica s optimiziranim profilima.
Desno od horizontalne osi je relativna brzina rotora, tj. omjer linearne brzine lopatice i brzine vjetra. Okomito gore - KIJEV. I dolje - opet relativni moment. Jedan (100%) zakretni moment smatra se onim koji stvara rotor prisilno usporen u toku sa 100% KIEV, tj. kada se sva energija strujanja pretvori u rotacijsku silu.
Ovaj pristup nam omogućuje izvlačenje dalekosežnih zaključaka. Na primjer, broj lopatica mora se birati ne samo i ne toliko prema željenoj brzini rotacije: 3- i 4-lopatice odmah gube mnogo u pogledu KIEV i momenta u usporedbi s 2- i 6-lopaticama koje dobro rade u približno istom rasponu brzina. I izvana slični karusel i ortogonalni imaju bitno različita svojstva.
Općenito, prednost treba dati rotorima s lopaticama, osim u slučajevima kada je potrebna ekstremna jeftinost, jednostavnost, samopokretanje bez održavanja bez automatizacije i nemoguće je popeti se na jarbol.
Bilješka: posebno ćemo govoriti o rotorima jedara - čini se da se ne uklapaju u klasiku.
Okomite linije
APU s okomitom osi rotacije imaju neospornu prednost za svakodnevni život: njihove komponente koje zahtijevaju održavanje koncentrirane su na dnu i nema potrebe za njihovim podizanjem. Ostaje, čak i tada ne uvijek, samoporavnavajući potisni ležaj, ali on je jak i izdržljiv. Stoga, pri projektiranju jednostavnog generatora vjetra, odabir opcija mora započeti s vertikalama. Njihove glavne vrste prikazane su na sl.
Sunce
U prvom položaju - najjednostavniji, najčešće se naziva Savoniusov rotor. Zapravo, izumili su ga 1924. u SSSR-u Ya. A. i A. A. Voronin, a finski industrijalac Sigurd Savonius besramno je prisvojio izum, ignorirajući sovjetsku potvrdu o autorskim pravima, i započeo masovnu proizvodnju. Ali uvođenje izuma u sudbinu znači mnogo, pa ćemo mi, da ne bismo komešali prošlost i ne uznemirivali pepeo mrtvih, ovu vjetrenjaču nazvati Voronin-Savoniusov rotor, ili kraće, Sunce.
VS za majstora "uradi sam" je dobar za sve, osim za "lokomotivu" KIJEV u 10-18%. Međutim, u SSSR-u se puno radilo na tome i ima pomaka. U nastavku ćemo razmotriti poboljšani dizajn, koji nije mnogo kompliciraniji, ali prema KIJEVU daje prednost oštricama.
Napomena: BC s dvije oštrice se ne okreće, već trza; 4-blade je samo malo glatkiji, ali puno gubi u KIJEVU. Za poboljšanje 4-"korita" najčešće se prostiru na dva kata - par lopatica ispod, a drugi par, zakrenut za 90 stupnjeva vodoravno, iznad njih. KIJEV je sačuvan, a bočna opterećenja na mehanici slabe, ali se nešto povećavaju savijanje, a s vjetrom većim od 25 m / s, takav APU ima osovinu, tj. bez ležaja razvučen od strane momaka iznad rotora, "lomi toranj".
Daria
Sljedeći je Daria rotor; KIJEV - do 20%. Još je jednostavnije: oštrice su izrađene od jednostavne elastične trake bez ikakvog profila. Teorija Darrieusovog rotora još nije dobro razvijena. Jasno je samo da se počinje odmotavati zbog razlike u aerodinamičkom otporu grbe i džepa pojasa, a zatim postaje poput brze, stvarajući vlastitu cirkulaciju.
Rotacijski moment je mali, au početnim položajima rotora paralelno i okomito na vjetar uopće ga nema, stoga je samopromicanje moguće samo s neparnim brojem lopatica (krilaca?). opterećenje iz generatora mora biti isključeno za vrijeme trajanja promocije.
Darrieusov rotor ima još dvije loše osobine. Prvo, tijekom rotacije, vektor potiska lopatice opisuje potpunu revoluciju u odnosu na svoj aerodinamički fokus, i to ne glatko, već trzajno. Stoga Darrieusov rotor brzo pokvari svoju mehaniku čak i pri ravnom vjetru.
Drugo, Daria ne samo da galami, nego viče i cvili, do te mjere da se traka pokida. To je zbog njegove vibracije. I što je više oštrica, to je rika jača. Dakle, ako je napravljena Darya, onda je dvokraka, izrađena od skupih materijala visoke čvrstoće koji apsorbiraju zvuk (ugljik, milar), a za vrtenje u sredini stupa jarbola koristi se mala letjelica.
ortogonalni
Na poz. 3 - ortogonalni vertikalni rotor s profiliranim lopaticama. Ortogonalno jer krila strše okomito. Prijelaz iz BC u ortogonal ilustriran je na sl. lijevo.
Kut postavljanja lopatica u odnosu na tangentu na krug, dodirujući aerodinamička žarišta krila, može biti pozitivan (na slici) ili negativan, ovisno o snazi vjetra. Ponekad se lopatice naprave zakretnim i na njih se postave vjetrobrani koji automatski drže alfu, ali takve strukture često se slome.
Središnje tijelo (na slici plavo) omogućuje povećanje KIEV-a na gotovo 50%. U ortogonalnom s tri lopatice trebao bi imati oblik trokuta u presjeku s blago konveksnim stranicama i zaobljenim kutovima, te s većim broj lopatica, dovoljan je običan cilindar. Ali teorija za ortogonal nedvosmisleno daje optimalan broj lopatica: mora ih biti točno 3.
Ortogonalno se odnosi na brze vjetrenjače s OSS-om, tj. nužno zahtijeva promaknuće tijekom puštanja u rad i nakon smirivanja. Prema ortogonalnoj shemi proizvode se serijski APU bez održavanja snage do 20 kW.
Helikoid
Helikoidni rotor, ili Gorlov rotor (poz. 4) - vrsta ortogonala koji osigurava ravnomjernu rotaciju; ortogonal s ravnim krilima "kida" tek nešto slabije od dvokrake letjelice. Savijanje lopatica duž helikoida izbjegava gubitak KIJEVA zbog njihove zakrivljenosti. Iako zakrivljena lopatica odbija dio protoka bez da ga koristi, ona također grabi dio u zonu najveće linearne brzine, kompenzirajući gubitke. Helikoidi se koriste rjeđe od ostalih vjetrenjača, jer. zbog složenosti proizvodnje, ispadaju skuplji od kolega iste kvalitete.
Bačva-bačva
Za 5 poz. – rotor tipa BC okružen lopaticom za navođenje; njegova je shema prikazana na sl. desno. Rijetko se nalazi u industrijskom dizajnu, tk. skupi otkup zemljišta ne kompenzira povećanje kapaciteta, a utrošak materijala i složenost proizvodnje su visoki. Ali majstor koji se boji posla više nije gospodar, već potrošač, a ako nije potrebno više od 0,5-1,5 kW, onda je za njega "bačva-bačva" sitnica:
- Ovaj tip rotora je apsolutno siguran, tih, ne stvara vibracije i može se postaviti bilo gdje, čak i na igralištu.
- Savijte "korito" od pocinčanog i zavarite okvir cijevi - posao je besmislica.
- Rotacija je apsolutno ujednačena, mehanički dijelovi se mogu uzeti iz najjeftinijeg ili iz smeća.
- Ne boji se ni uragana jak vjetar ne može gurnuti u "bačvu"; oko njega se pojavljuje aerodinamična vrtložna čahura (s tim efektom ćemo se još susresti).
- I što je najvažnije, budući da je površina "grabilice" nekoliko puta veća od površine rotora iznutra, KIJEV može biti i superjedinica, a okretni moment pri 3 m/s na "bačvi" promjera tri metra je takav da generator od 1 kW s maksimalnim opterećenjem, jer je rečeno da je bolje ne trzati.
Video: Lenz generator vjetra
U 60-ima u SSSR-u E. S. Biryukov patentirao je karusel APU s KIJEV 46%. Nešto kasnije, V. Blinov je postigao 58% od dizajna na istom principu KIJEVA, ali nema podataka o njegovim testovima. A sveobuhvatne testove Biryukovljevih oružanih snaga provelo je osoblje časopisa Inventor and Rationalizer. Dvokatni rotor promjera 0,75 m i visine 2 m uz svjež vjetar vrtio je 1,2 kW asinkroni generator punom snagom i izdržao 30 m/s bez loma. Crteži APU Biryukov prikazani su na sl.
- krovni pocinčani rotor;
- samoporavnavajući dvoredni kuglični ležaj;
- pokrovi - čelični kabel od 5 mm;
- osovinsko vratilo - čelična cijev s debljinom stijenke od 1,5-2,5 mm;
- aerodinamičke poluge za kontrolu brzine;
- oštrice za kontrolu brzine - 3-4 mm šperploča ili plastična ploča;
- šipke za kontrolu brzine;
- opterećenje regulatora brzine, njegova težina određuje brzinu;
- pogonska remenica - kotač bicikla bez gume s komorom;
- thrust bearing – potisni ležaj;
- gonjena remenica - obična remenica generatora;
- generator.
Biryukov je dobio nekoliko potvrda o autorskim pravima za svoj APU. Prvo obratite pozornost na dio rotora. Prilikom ubrzavanja radi poput sunca stvarajući veliki startni moment. Dok se okreće, vrtložni jastuk se stvara u vanjskim džepovima lopatica. Sa stajališta vjetra, lopatice postaju profilirane, a rotor se pretvara u ortogonal velike brzine, pri čemu se virtualni profil mijenja u skladu s jačinom vjetra.
Drugo, profilirani kanal između lopatica u rasponu radnih brzina djeluje kao središnje tijelo. Ako se vjetar pojača, tada se u njemu stvara i vrtložni jastuk koji ide izvan rotora. Postoji ista vrtložna čahura kao oko APU-a s lopaticom za navođenje. Energija za njen nastanak uzima se iz vjetra i više nije dovoljno razbiti vjetrenjaču.
Treće, regulator brzine prvenstveno je dizajniran za turbinu. On održava njezinu brzinu optimalnom s gledišta KIJEVA. A optimalna frekvencija rotacije generatora osigurava se izborom prijenosnog omjera mehanike.
Napomena: nakon objavljivanja u IR-u za 1965., Biryukovljeve oružane snage nestale su u zaborav. Autor nije čekao odgovor nadležnih. Sudbina mnogih sovjetskih izuma. Kažu da je neki Japanac postao milijarder redovito čitajući sovjetske popularne tehničke časopise i patentirajući sve što je vrijedno pažnje.
Lopatniki
Kao što ste rekli, prema klasici, horizontalna vjetroturbina s rotorom s lopaticama je najbolja. Ali, prije svega, treba mu barem konjušnica srednje jakosti vjetar. Drugo, dizajn za "uradi sam" pun je mnogih zamki, zbog čega plod dugotrajnog rada često u najboljem slučaju osvjetljava WC, hodnik ili verandu, ili se čak ispostavlja da se samo može odmotati.
Prema dijagramima na Sl. razmotriti detaljnije; pozicije:
- sl. ALI:
- lopatice rotora;
- generator;
- okvir generatora;
- zaštitni vjetrokaz (lopata za orkane);
- kolektor struje;
- šasija;
- rotacijski čvor;
- radna vremenska lopatica;
- jarbol;
- stezaljka za pokrove.
- sl. B, pogled odozgo:
- zaštitni vjetrokaz;
- radna vremenska lopatica;
- zaštitni regulator napetosti opruge vjetrokaz.
- sl. G, kolektor struje:
- kolektor s bakrenim kontinuiranim prstenastim gumama;
- bakreno-grafitne četke s oprugom.
Bilješka: zaštita od uragana za horizontalnu lopaticu promjera većeg od 1 m apsolutno je neophodna, jer. nije sposoban oko sebe stvoriti vrtložnu čahuru. Kod manjih veličina moguće je postići izdržljivost rotora do 30 m/s s propilenskim lopaticama.
Dakle, gdje čekamo "posrtanje"?
oštrice
Očekivati postizanje snage na osovini generatora veće od 150-200 W na lopaticama bilo kojeg raspona, izrezanim iz plastične cijevi debelih stijenki, kako se često savjetuje, nada je beznadnog amatera. Oštrica od cijevi (osim ako nije toliko debela da se koristi samo kao slijepa) imat će segmentni profil, tj. njegov vrh ili će obje površine biti lukovi kruga.
Segmentni profili prikladni su za nestlačive medije, kao što su hidrogliseri ili lopatice propelera. Za plinove je potrebna oštrica promjenjivog profila i nagiba, za primjer, vidi sliku; raspon - 2 m. Ovo će biti složen i dugotrajan proizvod koji zahtijeva mukotrpne izračune u punoj teoriji, puhanje u cijevi i testove na terenu.
Generator
Kada se rotor montira izravno na njegovu osovinu, standardni ležaj će se ubrzo slomiti - nema jednakog opterećenja svih lopatica u vjetrenjačama. Trebamo međuvratilo s posebnim potpornim ležajem i mehaničkim prijenosom od njega do generatora. Za velike vjetrenjače uzima se samoporavnavajući dvoredni ležaj; u najbolji modeli- troslojni, Sl. D na sl. iznad. To omogućuje da se osovina rotora ne samo lagano savija, već se i lagano pomiče s jedne na drugu stranu ili gore-dolje.
Bilješka: Bilo je potrebno oko 30 godina da se razvije potisni ležaj za APU tipa EuroWind.
hitni vjetrokaz
Princip njegovog rada prikazan je na sl. B. Vjetar, pojačavajući se, pritišće lopatu, opruga se rasteže, rotor se iskrivi, brzina mu pada i na kraju postaje paralelan s strujanjem. Čini se da je sve u redu, ali - na papiru je bilo glatko ...
Za vjetrovitog dana pokušajte držati poklopac s prokuhanom vodom ili veliki lonac za ručku paralelno s vjetrom. Samo pazite - vrpoljavi komad željeza može pogoditi fizionomiju tako da razbije nos, rasječe usnu, pa čak i izbije oko.
Ravni vjetar pojavljuje se samo u teoretskim proračunima i, s dovoljnom točnošću za praksu, u zračnim tunelima. U stvarnosti, orkanske vjetrenjače s orkanskom lopatom izobličuju više od potpuno bespomoćnih. Ipak, bolje je promijeniti iskrivljene oštrice nego sve raditi iznova. U industrijskim uvjetima, to je druga stvar. Tamo se nagib lopatica, za svaku pojedinačno, nadzire i regulira automatizacija pod kontrolom putnog računala. I napravljeni su od kompozita za teške uvjete rada, a ne od vodovodnih cijevi.
kolektor struje
Ovo je redovito servisiran čvor. Svaki elektroenergetičar zna da kolektor s četkama treba očistiti, podmazati, prilagoditi. A jarbol je iz vodovodne cijevi. Nećete se penjati, jednom u mjesec ili dva morat ćete baciti cijelu vjetrenjaču na zemlju i onda je opet podići. Koliko će izdržati od takve "prevencije"?
Video: generator vjetra s lopaticama + solarna ploča za napajanje dače
Mini i mikro
Ali kako se veličina oštrice smanjuje, težina se smanjuje s kvadratom promjera kotača. Već je moguće samostalno proizvesti APU s horizontalnim lopaticama za snagu do 100 W. 6-oštrica će biti optimalna. S više lopatica, promjer rotora, dizajniran za istu snagu, bit će manji, ali će ih biti teško čvrsto pričvrstiti na glavčinu. Rotori s manje od 6 lopatica mogu se zanemariti: za 2 lopatice od 100 W potreban je rotor promjera 6,34 m, a za 4 lopatice iste snage - 4,5 m. Za 6 lopatica izražen je odnos snage i promjera kako slijedi:
- 10 W - 1,16 m.
- 20 W - 1,64 m.
- 30 W - 2 m.
- 40 W - 2,32 m.
- 50 W - 2,6 m.
- 60 W - 2,84 m.
- 70 W - 3,08 m.
- 80 W - 3,28 m.
- 90 W - 3,48 m.
- 100 W - 3,68 m.
- 300 W - 6,34 m.
Optimalno je računati na snagu od 10-20 vata. Prvo, plastična lopatica s rasponom većim od 0,8 m neće izdržati vjetrove veće od 20 m/s bez dodatnih mjera zaštite. Drugo, s rasponom lopatica do istih 0,8 m, linearna brzina njegovih krajeva neće premašiti brzinu vjetra više od tri puta, a zahtjevi za profiliranje s uvijanjem smanjeni su za redove veličine; ovdje će "korito" s segmentiranim profilom iz cijevi već raditi sasvim zadovoljavajuće, poz. B na sl. A 10-20 W će dati napajanje tabletu, napuniti pametni telefon ili upaliti žarulju kućne pomoćnice.
Zatim odaberite generator. Kineski motor je savršen - glavčina kotača za električne bicikle, poz. 1 na sl. Njegova snaga kao motora je 200-300 vata, ali u generatorskom režimu dat će do oko 100 vata. Ali hoće li nam to odgovarati po prometu?
Faktor brzine z za 6 lopatica je 3. Formula za izračunavanje brzine rotacije pod opterećenjem je N = v / l * z * 60, gdje je N brzina rotacije, 1 / min, v je brzina vjetra, a l je opseg rotora. Uz raspon lopatica od 0,8 m i vjetar od 5 m/s, dobivamo 72 okretaja u minuti; pri 20 m/s - 288 o/min. Otprilike jednakom brzinom vrti se i kotač bicikla, pa ćemo generatoru koji može dati 100 ukloniti naših 10-20 vata. Rotor možete postaviti izravno na njegovu osovinu.
No, tu se javlja sljedeći problem: potrošivši puno rada i novca, barem za motor, dobili smo ... igračku! Što je 10-20, dobro, 50 vata? A vjetrenjača s lopaticama koja može napajati barem televizor ne može se napraviti kod kuće. Je li moguće kupiti gotov mini-vjetrogenerator i neće koštati manje? Još uvijek moguće, pa čak i jeftinije, pogledajte poz. 4 i 5. Uz to će biti i mobilna. Stavite ga na panj - i koristite ga.
Druga opcija je ako negdje leži koračni motor iz starog pogona od 5 ili 8 inča, ili iz pogona za papir ili nosača neupotrebljivog inkjet ili matričnog pisača. Može raditi kao generator i na njega pričvrstiti rotor vrtuljka limenke(poz. 6) lakše je od sastavljanja strukture poput one prikazane na poz. 3.
Općenito, prema "oštricama", zaključak je nedvosmislen: domaće - radije za slast, ali ne za stvarnu dugoročnu energetsku učinkovitost.
Video: najjednostavniji generator vjetra za rasvjetu dacha
jedrilice
Generator vjetra za jedrenje poznat je već duže vrijeme, ali mekane ploče njegovih lopatica (vidi sliku) počele su se izrađivati s pojavom sintetičkih tkanina i filmova visoke čvrstoće otpornih na habanje. Vjetrenjače s više lopatica s krutim jedrima široko su rasprostranjene diljem svijeta kao pogon za automatske pumpe male snage, ali su njihovi tehnički podaci čak niži od onih kod karusela.
No, meko jedro poput krila vjetrenjače, čini se, nije bilo tako jednostavno. Ne radi se o otporu vjetra (proizvođači ne ograničavaju maksimalnu dopuštenu brzinu vjetra): nautičari-jedriličari već znaju da je gotovo nemoguće da vjetar slomi panel bermudskog jedra. Prije će se isčupati škota, ili će se slomiti jarbol, ili će cijelo plovilo napraviti “pretjerani zaokret”. Riječ je o energiji.
Nažalost, nije moguće pronaći točne podatke o ispitivanju. Na temelju povratnih informacija korisnika, bilo je moguće sastaviti "sintetičke" ovisnosti za vjetroturbinu VEU-4.380/220.50 proizvedenu u Taganrogu s promjerom kotača vjetra od 5 m, težinom glave vjetra od 160 kg i brzinom vrtnje do 40 1 minuta; prikazani su na sl.
Naravno, ne može biti jamstava za 100% pouzdanost, ali čak i tako je jasno da ovdje nema mirisa ravno-mehanističkog modela. Nikako kotač od 5 metara ne može pri ravnom vjetru od 3 m/s dati oko 1 kW, pri 7 m/s doći do platoa u snazi i onda ga zadržati do jake oluje. Proizvođači, usput, izjavljuju da se nominalnih 4 kW može dobiti pri 3 m / s, ali kada ih instaliraju prema rezultatima lokalnih aeroloških studija.
Kvantitativna teorija također nije pronađena; Objašnjenja programera su nerazumljiva. Međutim, budući da ljudi kupuju vjetroturbine Taganrog i one rade, ostaje za pretpostaviti da deklarirana stožasta cirkulacija i pogonski učinak nisu fikcija. U svakom slučaju, moguće su.
Tada se ispostavlja da bi PRIJE rotora, prema zakonu očuvanja količine gibanja, također trebao nastati stožasti vrtlog, ali koji se širi i sporo. I takav lijevak će tjerati vjetar na rotor, njegova efektivna površina će se pokazati više swept, a KIJEV će biti iznad jedinstva.
Terenska mjerenja tlačnog polja ispred rotora, barem kućnim aneroidom, mogla bi rasvijetliti ovo pitanje. Ako se ispostavi da je veći nego sa strane na stranu, onda, doista, APU za jedrenje rade kao buba leti.
Domaći generator
Iz navedenog je jasno da je za majstore „uradi sam“ bolje uzeti ili vertikale ili jedrilice. Ali oba su vrlo spora, a prijenos na generator velike brzine dodatni je posao, dodatni troškovi i gubitak. Je li moguće sami napraviti učinkovit električni generator niske brzine?
Da, možete, na magnetima od legure niobija, tzv. supermagneti. Proces proizvodnje glavnih dijelova prikazan je na sl. Zavojnice - svaki od 55 zavoja bakrene žice od 1 mm u emajliranoj izolaciji otpornoj na toplinu visoke čvrstoće, PEMM, PETV itd. Visina namota je 9 mm.
Obratite pažnju na utore za klinove u polovicama rotora. Treba ih rasporediti tako da magneti (lijepe se na magnetski krug epoksidom ili akrilom) nakon montaže konvergiraju sa suprotnim polovima. "Palačinke" (magnetski krugovi) moraju biti izrađene od magnetski mekog feromagneta; normalan konstrukcijski čelik će poslužiti. Debljina "palačinki" je najmanje 6 mm.
Zapravo je bolje kupiti magnete s rupom za osovinu i stegnuti ih vijcima; supermagneti se privlače strašnom snagom. Iz istog razloga, na osovinu između "palačinki" stavlja se cilindrični odstojnik visine 12 mm.
Namoti koji čine dijelove statora povezani su prema shemama također prikazanim na sl. Zalemljeni krajevi ne smiju biti rastegnuti, već trebaju oblikovati petlje, inače epoksid, koji će biti ispunjen statorom, može slomiti žice kada se stvrdne.
Stator je izliven u kalupu debljine 10 mm. Nije potrebno centrirati i balansirati, stator se ne okreće. Razmak između rotora i statora je 1 mm sa svake strane. Stator u kućištu generatora mora biti sigurno fiksiran ne samo od pomaka duž osi, već i od okretanja; snažno magnetsko polje sa strujom u teretu povući će ga za sobom.
Video: generator vjetrenjača "uradi sam".
Zaključak
I što na kraju imamo? Zanimanje za "oštrice" više se objašnjava njihovim spektakularnim izgledom nego stvarnim performansama u domaćoj izvedbi i pri maloj snazi. Automatski izrađeni APU za vrtuljak osigurat će "standby" napajanje za punjenje automobilske baterije ili napajanje male kuće.
Ali s APU-ovima za jedrenje, majstori s kreativnom venom trebali bi eksperimentirati, posebno u mini verziji, s kotačem promjera 1-2 m. Ako su pretpostavke programera točne, tada će biti moguće ukloniti svih njegovih 200-300 vata pomoću gore opisanog kineskog generatorskog motora.
Andrej je rekao:
Hvala vam na besplatnom savjetovanju ... A cijene "od firmi" nisu baš skupe, i mislim da će obrtnici iz zaleđa moći napraviti generatore poput vaših. A Li-Po baterije se mogu naručiti iz Kine, inverteri u Čeljabinsku su vrlo dobri (s glatkim sinusom).A jedra, lopatice ili rotori još su jedan razlog za let misli naših spretnih Rusa.
Ivan je rekao:
pitanje:
Za vjetrenjače s okomitom osi (pozicija 1) i verziju “Lenz” moguće je dodati dodatni detalj - impeler koji je izložen vjetru i pokriva beskorisnu stranu od njega (ide prema vjetru). Odnosno, vjetar neće usporiti oštricu, već ovaj "zaslon". Postavljanje niz vjetar s "repom" smještenim iza same vjetrenjače ispod i iznad lopatica (grebena). Pročitao sam članak i rodila se ideja.
Klikom na gumb "Dodaj komentar" slažem se sa stranicama.