Cum să faci o centrală eoliană cu propriile mâini. Cum se face un generator eolian vertical Generator eolian din

Rusia ocupă o poziţie dublă în ceea ce priveşte resursele de energie eoliană. Pe de o parte, din cauza suprafeței totale uriașe și a abundenței zonelor plane, în general este mult vânt și este în mare parte uniform. Pe de altă parte, vânturile noastre sunt predominant cu potențial scăzut și lente, vezi Fig. Pe al treilea, în zonele slab populate vânturile sunt violente. Pe baza acestui fapt, sarcina de a instala un generator eolian în fermă este destul de relevantă. Dar pentru a decide dacă să cumpărați un dispozitiv destul de scump sau să îl faceți singur, trebuie să vă gândiți cu atenție ce tip (și există o mulțime de ele) să alegeți în ce scop.

Concepte de bază

1. KIEV – coeficientul de utilizare a energiei eoliene. Dacă pentru calcule se folosește un model mecanic de vânt plat (vezi mai jos), acesta este egal cu randamentul rotorului unei centrale eoliene (WPU).
2. Eficiență – eficiența completă a APU-ului, de la vântul care se apropie la bornele generatorului electric sau la cantitatea de apă pompată în rezervor.
3. Viteza minimă a vântului de operare (MRS) este viteza cu care moara de vânt începe să furnizeze curent sarcinii.
4. Viteza maximă admisă a vântului (MAS) este viteza cu care se oprește producția de energie: automatizarea fie oprește generatorul, fie pune rotorul într-o giruetă, fie îl pliază și îl ascunde, fie rotorul însuși se oprește, fie APU este pur și simplu distrus.
5. Viteza de pornire a vântului (SW) - la această viteză, rotorul este capabil să se rotească fără sarcină, să se rotească și să intre în modul de funcționare, după care generatorul poate fi pornit.
6. Viteza de pornire negativă (OSS) - aceasta înseamnă că APU (sau turbina eoliană - unitate de energie eoliană, sau WEA, unitatea de energie eoliană) pentru a porni la orice viteză a vântului necesită spin-up obligatoriu de la o sursă externă de energie.
7. Cuplul de pornire (inițial) este capacitatea unui rotor, frânat forțat în fluxul de aer, de a crea cuplu pe arbore.
8. Turbina eoliană (WM) face parte din APU de la rotor la arborele generatorului sau pompei sau alt consumator de energie.
9. Generator eolian rotativ - un APU în care energia eoliană este convertită în cuplu pe arborele prizei de putere prin rotirea rotorului în fluxul de aer.
10. Gama de viteze de funcționare a rotorului este diferența dintre MMF și MRS atunci când funcționează la sarcina nominală.
11. Moara de vânt cu viteză mică - în ea viteza liniară părți ale rotorului în flux nu depășește semnificativ viteza vântului sau este mai mică decât aceasta. Presiunea dinamică a fluxului este transformată direct în tracțiunea lamei.
12. Moara de vânt de mare viteză - viteza liniară a palelor este semnificativ (de până la 20 sau de mai multe ori) mai mare decât viteza vântului, iar rotorul își formează propria circulație a aerului. Ciclul de transformare a energiei curgerii în forță este complex.

Note:

1. APU-urile de viteză mică, de regulă, au un KIEV mai mic decât cele de mare viteză, dar au un cuplu de pornire suficient pentru a porni generatorul fără a deconecta sarcina și TAC zero, adică. Absolut cu pornire automată și utilizabil în cele mai slabe vânturi.
2. Incetinerea si viteza sunt concepte relative. O moară de vânt de uz casnic la 300 rpm poate fi de viteză mică, dar APU-uri puternice precum EuroWind, din care sunt asamblate câmpurile centralelor eoliene și parcurilor eoliene (vezi figura) și ale căror rotoare fac aproximativ 10 rpm, sunt de mare viteză, deoarece cu un astfel de diametru, viteza liniară a palelor și aerodinamica lor pe cea mai mare parte a intervalului sunt destul de „asemănătoare unui avion”, vezi mai jos.

Ce fel de generator ai nevoie?

Generator electric pentru moara de vant uz casnic trebuie să genereze electricitate într-o gamă largă de viteze de rotație și să aibă capacitatea de a se autoporni fără automatizare sau surse de alimentare externe. În cazul utilizării APU cu OSS (turbine eoliene spin-up), care, de regulă, au KIEV și eficiență ridicate, acesta trebuie să fie și reversibil, adică. să poată lucra ca motor. La puteri de până la 5 kW această condiție este îndeplinită mașini electrice cu magneți permanenți pe bază de niobiu (supermagneți); pe magneți din oțel sau ferită poți conta pe cel mult 0,5-0,7 kW.

Nota: generatoarele de curent alternativ asincron sau cele colectoare cu stator nemagnetizat sunt complet nepotrivite. Când forța vântului scade, ei se vor „stinge” cu mult înainte ca viteza acesteia să scadă la MPC și apoi nu vor porni singuri.

„Inima” excelentă a APU-ului cu o putere de la 0,3 la 1-2 kW este obținută dintr-un autogenerator de curent alternativ cu redresor încorporat; aceștia sunt majoritatea acum. În primul rând, mențin o tensiune de ieșire de 11,6-14,7 V pe o gamă destul de largă de viteze fără stabilizatori electronici externi. În al doilea rând, supapele de siliciu se deschid atunci când tensiunea de pe înfășurare atinge aproximativ 1,4 V și înainte de aceasta generatorul „nu vede” sarcina. Pentru a face acest lucru, generatorul trebuie rotit destul de decent.

În cele mai multe cazuri, un autogenerator poate fi conectat direct, fără transmisie prin angrenaj sau curea, la arborele unui motor de mare viteză și presiune, selectând turația prin selectarea numărului de lame, vezi mai jos. „Trenurile de mare viteză” au un cuplu de pornire scăzut sau zero, dar rotorul, chiar și fără a deconecta sarcina, va avea timp să se rotească suficient înainte ca supapele să se deschidă și generatorul să producă curent.

Alegerea în funcție de vânt

Înainte de a decide ce tip de generator eolian să facem, să decidem asupra aerologiei locale. În cenușiu-verzui zone (fără vânt) ale hărții vântului, doar un motor eolian cu vele va fi de folos(Vom vorbi despre ele mai târziu). Dacă aveți nevoie de o sursă de alimentare constantă, va trebui să adăugați un booster (redresor cu stabilizator de tensiune), încărcător, baterie puternică, invertor 12/24/36/48 V DC la 220/380 V 50 Hz AC. O astfel de instalație va costa nu mai puțin de 20.000 USD și este puțin probabil să fie posibilă eliminarea puterii pe termen lung de mai mult de 3-4 kW. În general, cu o dorință neclintită de energie alternativă, este mai bine să cauți o altă sursă.

În locuri galben-verzui, cu vânt scăzut, dacă aveți nevoie de energie electrică de până la 2-3 kW, puteți utiliza singur un generator eolian vertical de viteză redusă. Există nenumărate dintre ele dezvoltate și există modele care sunt aproape la fel de bune ca „lamele cu lame” fabricate industrial în ceea ce privește KIEV și eficiență.

Dacă intenționați să cumpărați o turbină eoliană pentru casa dvs., atunci este mai bine să vă concentrați pe o turbină eoliană cu rotor de pânză. Sunt multe controverse și, teoretic, totul nu este încă clar, dar funcționează. În Federația Rusă, „bărci cu pânze” sunt produse în Taganrog cu o putere de 1-100 kW.

În regiunile roșii, cu vânt, alegerea depinde de puterea necesară.În intervalul 0,5-1,5 kW, „verticalele” de casă sunt justificate; 1,5-5 kW – „barci cu pânze” achiziționate. „Vertical” poate fi, de asemenea, achiziționat, dar va costa mai mult decât un APU orizontal. Și, în cele din urmă, dacă aveți nevoie de o turbină eoliană cu o putere de 5 kW sau mai mult, atunci trebuie să alegeți între „lame” orizontale achiziționate sau „barci cu pânze”.

Nota: Mulți producători, în special cel de-al doilea nivel, oferă kituri de piese din care puteți asambla singur un generator eolian cu o putere de până la 10 kW. Un astfel de kit va costa cu 20-50% mai puțin decât un kit gata făcut cu instalare. Dar înainte de cumpărare, trebuie să studiați cu atenție aerologia locului de instalare propus și apoi să selectați tipul și modelul potrivit conform specificațiilor.

Despre securitate

Părțile unei turbine eoliene de uz casnic în exploatare pot avea o viteză liniară ce depășește 120 și chiar 150 m/s, iar o bucată din orice material solid cântărind 20 g, care zboară cu o viteză de 100 m/s, cu un „reușit”. ” lovit, va ucide pe loc un om sănătos. O placă de oțel sau plastic dur de 2 mm grosime, care se deplasează cu o viteză de 20 m/s, o taie în jumătate.

În plus, majoritatea turbinelor eoliene cu o putere mai mare de 100 W sunt destul de zgomotoase. Multe generează fluctuații ale presiunii aerului cu frecvențe ultra joase (sub 16 Hz) - infrasunete. Infrasunetele sunt inaudibile, dar sunt dăunătoare sănătății și călătoresc foarte departe.

Nota: la sfârșitul anilor 80 a avut loc un scandal în Statele Unite - cel mai mare parc eolian din țară la acea vreme trebuia închis. Indienii dintr-o rezervație aflată la 200 km de câmpul parcului său eolian au dovedit în instanță că tulburările lor de sănătate, care au crescut brusc după punerea în funcțiune a parcului eolian, au fost cauzate de infrasunetele acestuia.

Din motivele de mai sus, instalarea APU-urilor este permisă la o distanță de cel puțin 5 din înălțimile acestora față de cele mai apropiate clădiri rezidențiale. În curțile gospodăriilor private, este posibilă instalarea de mori de vânt fabricate industrial care sunt certificate corespunzător. În general, este imposibil să instalați APU-uri pe acoperișuri - în timpul funcționării lor, chiar și cele de putere redusă, apar sarcini mecanice alternative care pot provoca rezonanță structura clădiriiși distrugerea ei.

Nota: Înălțimea APU este considerată a fi punctul cel mai înalt al discului măturat (pentru rotoarele cu lame) sau figura geometrică (pentru APU-urile verticale cu un rotor pe arbore). Dacă catargul APU sau axa rotorului iese și mai sus, înălțimea este calculată de partea superioară a acestora - partea de sus.

Vânt, aerodinamică, KIEV

Un generator eolian de casă se supune acelorași legi ale naturii ca unul din fabrică, calculat pe computer. Iar cel care face-o singur trebuie să înțeleagă foarte bine elementele de bază ale muncii sale - cel mai adesea nu are la dispoziție materiale scumpe și de ultimă oră și echipamente tehnologice. Aerodinamica APU-ului este atât de dificilă...

Vânt și KIEV

Pentru a calcula APU-uri seriale din fabrică, așa-numitele. model mecanic plat al vântului. Se bazează pe următoarele ipoteze:

• Viteza și direcția vântului sunt constante pe suprafața efectivă a rotorului.
• Aerul este un mediu continuu.
• Suprafața efectivă a rotorului este egală cu suprafața măturată.
• Energia fluxului de aer este pur cinetică.

În astfel de condiții, energia maximă pe unitatea de volum de aer este calculată folosind formula școlară, presupunând că densitatea aerului în condiții normale este de 1,29 kg*cubic. m. La o viteză a vântului de 10 m/s, un cub de aer transportă 65 J, iar dintr-un pătrat din suprafața efectivă a rotorului, cu o eficiență de 100% a întregului APU, se pot elimina 650 W. Aceasta este o abordare foarte simplificată - toată lumea știe că vântul nu este niciodată perfect uniform. Dar acest lucru trebuie făcut pentru a asigura repetabilitatea produselor - un lucru comun în tehnologie.

Modelul plat nu trebuie ignorat, oferă un minim clar de energie eoliană disponibilă. Dar aerul, în primul rând, este compresibil și, în al doilea rând, este foarte fluid (vâscozitatea dinamică este de numai 17,2 μPa * s). Aceasta înseamnă că fluxul poate curge în jurul zonei măturate, reducând suprafața efectivă și KIEV, care este cel mai des observată. Dar, în principiu, este posibilă și situația opusă: vântul curge spre rotor și aria suprafeței efective va fi atunci mai mare decât suprafața măturată, iar KIEV-ul va fi mai mare decât 1 față de acesta pentru un vânt plat.

Să dăm două exemple. Primul este un iaht de agrement, destul de greu, iahtul poate naviga nu numai împotriva vântului, ci și mai repede decât acesta. Vântul înseamnă exterior; vântul aparent trebuie să fie încă mai rapid, altfel cum va trage nava?

Al doilea este un clasic al istoriei aviației. În timpul testelor MIG-19, s-a dovedit că interceptorul, care era cu o tonă mai greu decât luptătorul din prima linie, accelerează mai rapid în viteză. Cu aceleași motoare în aceeași carcasă.

Teoreticienii nu știau ce să creadă și se îndoiau serios de legea conservării energiei. În cele din urmă, s-a dovedit că problema era conul radomului radar care ieșea din priza de aer. De la degetul de la picior până la carcasă, a apărut o compactare a aerului, ca și cum ar fi greblat din lateral spre compresoarele motorului. De atunci, undele de șoc s-au stabilit în teorie ca fiind utile, iar performanța fantastică de zbor a aeronavelor moderne se datorează în mare parte utilizării lor pricepute.

Aerodinamica

Dezvoltarea aerodinamicii este de obicei împărțită în două ere - înainte de N. G. Jukovski și după. Raportul său „Despre vârtejele atașate” din 15 noiembrie 1905 a fost începutul noua eraîn aviație.

Înainte de Jukovski, au zburat cu pânze plate: se presupunea că particulele fluxului care se apropie și-au dat tot impulsul marginii de față a aripii. Acest lucru a făcut posibilă scăparea imediată de mărimea vectorială - momentul unghiular - care a dat naștere la ruperea dinților și cel mai adesea matematică non-analitică, trecerea la relații scalare pur energetice mult mai convenabile și, în cele din urmă, obținerea unui câmp de presiune calculat pe plan portant, mai mult sau mai putin asemanator cu cel real.

Această abordare mecanică a făcut posibilă crearea de dispozitive care ar putea, cel puțin, să ia aer și să zboare dintr-un loc în altul, fără să se prăbușească neapărat la pământ undeva pe parcurs. Dar dorința de a crește viteza, capacitatea de încărcare și alte calități de zbor a scos la iveală din ce în ce mai mult imperfecțiunile teoriei aerodinamice originale.

Ideea lui Jukovski a fost următoarea: aerul parcurge o cale diferită de-a lungul suprafețelor superioare și inferioare ale aripii. Din starea de continuitate a mediului (bulele de vid de la sine nu se formează în aer) rezultă că vitezele fluxurilor superioare și inferioare care coboară de pe marginea de fugă ar trebui să fie diferite. Datorită vâscozității mici, dar finite a aerului, acolo ar trebui să se formeze un vârtej din cauza diferenței de viteză.

Vortexul se rotește, iar legea conservării impulsului, la fel de imuabilă ca legea conservării energiei, este valabilă și pentru mărimile vectoriale, adică. trebuie să țină cont și de direcția de mișcare. Prin urmare, chiar acolo, pe marginea de fugă, ar trebui să se formeze un vortex contrarotativ cu același cuplu. Din cauza a ce? Datorită energiei generate de motor.

Pentru practica aviației, aceasta a însemnat o revoluție: prin alegerea profilului de aripă adecvat, a fost posibilă trimiterea unui vârtej atașat în jurul aripii sub forma unui G de circulație, mărind portabilitatea acesteia. Adică, cheltuind o parte și pentru viteze și sarcini mari pe aripă - cea mai mare parte a puterii motorului, puteți crea un flux de aer în jurul dispozitivului, permițându-vă să obțineți calități de zbor mai bune.

Acest lucru a făcut ca aviația aviație, și nu să facă parte din aeronautică: acum aeronave ar putea să-și creeze mediul necesar zborului și să nu mai fie o jucărie a curenților de aer. Tot ce ai nevoie este un motor mai puternic și tot mai puternic...

KIEV din nou

Dar moara de vânt nu are motor. Dimpotrivă, trebuie să ia energie din vânt și să o dea consumatorilor. Și aici se dovedește - picioarele i-au fost scoase, coada i s-a blocat. Am folosit prea puțină energie eoliană pentru circulația proprie a rotorului - va fi slabă, tracțiunea palelor va fi scăzută, iar KIEV și puterea vor fi scăzute. Vom da foarte mult circulației - rotorul va fi pornit la ralanti se învârt ca nebunii, dar consumatorii din nou primesc puțin: abia au aplicat sarcina, rotorul a încetinit, vântul a suflat circulația, iar rotorul s-a oprit.

Legea conservării energiei dă „media de aur” chiar la mijloc: dăm 50% din energie sarcinii, iar pentru restul de 50% creștem debitul la optim. Practica confirmă ipotezele: dacă eficiența unei elice de tragere bună este de 75-80%, atunci eficiența unui rotor cu pale, care este de asemenea atent calculat și suflat într-un tunel de vânt ajunge la 38-40%, adică. până la jumătate din ceea ce se poate realiza cu exces de energie.

Modernitatea

În zilele noastre, aerodinamica, înarmată cu matematică și computere moderne, se îndepărtează din ce în ce mai mult de la simplificarea inevitabil a modelelor la descriere exactă comportamentul unui corp real într-un flux real. Și aici, pe lângă linia generală - putere, putere și încă o dată putere! – se descoperă căi laterale, dar promițătoare tocmai atunci când cantitatea de energie care intră în sistem este limitată.

Celebrul aviator alternativ Paul McCready a creat un avion încă din anii 80 cu două motoare de drujbă cu o putere de 16 CP. arata 360 km/h. Mai mult, șasiul său era triciclu, neretractabil, iar roțile sale erau fără carene. Niciunul dintre dispozitivele lui McCready nu a intrat online sau a intrat în serviciu de luptă, dar două - unul cu motoare cu piston și elice, iar celălalt cu reacție - au zburat pentru prima dată în istorie. glob fără să aterizeze la o benzinărie.

Dezvoltarea teoriei a afectat destul de semnificativ și pânzele care au dat naștere aripii originale. Aerodinamica „în direct” a permis iahturilor să opereze în vânturi de 8 noduri. stați pe hidrofoile (vezi figura); pentru a accelera un astfel de monstru la viteza necesară cu o elice, este necesar un motor de cel puțin 100 CP. Catamaranele de curse navighează cu o viteză de aproximativ 30 de noduri în același vânt. (55 km/h).

Există, de asemenea, descoperiri care sunt complet non-triviale. Fanii celui mai rar și extrem de sport - sărituri de bază - purtând un costum special de aripi, costum de aripi, zbor fără motor, manevrând cu o viteză mai mare de 200 km/h (poza din dreapta), și apoi aterizează lin într-un pre -locul ales. În ce basm zboară oamenii singuri?

Au fost de asemenea rezolvate multe mistere ale naturii; în special, zborul unui gândac. Conform aerodinamicii clasice, nu este capabil să zboare. La fel ca și fondatorul aeronavei stealth, F-117, cu aripa sa în formă de diamant, nu poate decola. Și MIG-29 și Su-27, care pot zbura prima coadă de ceva timp, nu se potrivesc deloc în nicio idee.

Și de ce atunci, atunci când lucrezi la turbine eoliene, nu doar distracție și nu un instrument pentru distrugerea propriului soi, ci o sursă a unei resurse vitale, trebuie să dansezi departe de teoria fluxurilor slabe cu modelul său de vânt plat? Chiar nu există nicio modalitate de a merge mai departe?

La ce să te aștepți de la clasici?

Cu toate acestea, nu ar trebui să renunți la clasici în nicio circumstanță. Oferă o bază fără de care nu se poate ridica mai sus fără să se bazeze pe ea. Așa cum teoria mulțimilor nu elimină tabla înmulțirii, iar cromodinamica cuantică nu va face merele să zboare din copaci.

Deci, la ce vă puteți aștepta de la abordarea clasică? Să ne uităm la desen. În stânga sunt tipuri de rotoare; sunt înfățișați condiționat. 1 – carusel vertical, 2 – vertical ortogonal ( turbină eoliană); 2-5 – rotoare cu pale cu numere diferite de pale cu profile optimizate.

În dreapta de-a lungul axei orizontale este viteza relativă a rotorului, adică raportul dintre viteza liniară a palei și viteza vântului. Vertical în sus - KIEV. Și în jos - din nou, cuplu relativ. Un singur cuplu (100%) este considerat a fi cel creat de un rotor frânat forțat în flux cu 100% KIEV, adică. când toată energia curgerii este transformată în forță de rotație.

Această abordare ne permite să tragem concluzii de amploare. De exemplu, numărul de lame trebuie selectat nu numai și nu atât în ​​funcție de viteza de rotație dorită: 3 și 4 lame pierd imediat foarte mult în ceea ce privește KIEV și cuplu în comparație cu 2 și 6 lame care funcționează bine în aproximativ aceeași gamă de viteză. Și caruselul și ortogonalul similar în exterior au proprietăți fundamental diferite.

În general, ar trebui să se acorde preferință rotoarelor cu lame, cu excepția cazurilor în care sunt necesare costuri extrem de scăzute, simplitate, autopornire fără întreținere fără automatizare și ridicarea pe un catarg este imposibilă.

Nota: Să vorbim în special despre rotoarele de navigație - nu par să se încadreze în clasici.

Verticale

APU-urile cu axă verticală de rotație au un avantaj incontestabil pentru viața de zi cu zi: componentele lor care necesită întreținere sunt concentrate în partea de jos și nu este necesară ridicarea. Rămâne, și chiar și atunci nu întotdeauna, un rulment cu auto-aliniere cu suport de tracțiune, dar este puternic și durabil. Prin urmare, atunci când proiectați un generator eolian simplu, selecția opțiunilor ar trebui să înceapă cu verticale. Principalele lor tipuri sunt prezentate în Fig.

Soare

În prima poziție este cea mai simplă, numită cel mai adesea rotorul Savonius. De fapt, a fost inventat în 1924 în URSS de către J. A. și A. A. Voronin, iar industriașul finlandez Sigurd Savonius și-a însuşit cu neruşinare invenţia, ignorând certificatul sovietic de drepturi de autor și a început producția în serie. Dar introducerea unei invenții în viitor înseamnă mult, așa că pentru a nu răscoli trecutul și a nu tulbura cenușa defunctului, vom numi această moară de vânt rotor Voronin-Savonius, sau pe scurt, VS.

Aeronava este bună pentru omul de casă, cu excepția „locomotivei” KIEV la 10-18%. Cu toate acestea, în URSS au lucrat mult la asta și există evoluții. Mai jos ne vom uita la un design îmbunătățit, nu mult mai complex, dar conform KIEV, oferă bladerilor un avans.

Notă: aeronava cu două pale nu se învârte, ci se smucitură; Cele 4 lame sunt doar puțin mai netede, dar pierde mult în KIEV. Pentru a îmbunătăți, cele 4 jgheaburi sunt cel mai adesea împărțite în două etaje - o pereche de lame dedesubt și o altă pereche, rotită la 90 de grade orizontal, deasupra lor. KIEV se păstrează, iar sarcinile laterale asupra mecanicii slăbesc, dar sarcinile de încovoiere cresc oarecum, iar cu un vânt de peste 25 m/s un astfel de APU se află pe arbore, adică. fără un rulment întins de cabluri deasupra rotorului, „dărâmă turnul”.

Daria

Urmează rotorul Daria; KIEV – până la 20%. Este si mai simplu: lamele sunt realizate dintr-o banda elastica simpla fara profil. Teoria rotorului Darrieus nu este încă suficient de dezvoltată. Este clar doar că începe să se relaxeze din cauza diferenței de rezistență aerodinamică a cocoașului și a buzunarului de bandă, iar apoi devine un fel de viteză mare, formând propria circulație.

Cuplul este mic, iar în pozițiile de pornire ale rotorului paralel și perpendicular pe vânt este complet absent, astfel încât auto-rotirea este posibilă numai cu un număr impar de lame (aripi?) În orice caz, sarcina de la generator trebuie deconectat în timpul pornirii.

Rotorul Daria are încă două calități proaste. În primul rând, atunci când se rotește, vectorul de tracțiune al lamei descrie o rotație completă în raport cu focalizarea sa aerodinamică, și nu lină, ci sacadat. Prin urmare, rotorul Darrieus își defectează rapid mecanica chiar și într-un vânt constant.

În al doilea rând, Daria nu numai că face zgomot, ci țipă și țipă, până în punctul în care banda se rupe. Acest lucru se întâmplă din cauza vibrației sale. Și cu cât sunt mai multe lame, cu atât vuietul este mai puternic. Deci, dacă fac Daria, au două lame, din materiale scumpe, de înaltă rezistență, fonoabsorbante (carbon, mylar), iar o aeronavă mică este folosită pentru învârtire în mijlocul stâlpului catargului.

Ortogonală

La poz. 3 – rotor vertical ortogonal cu pale profilate. Ortogonale deoarece aripile ies vertical. Trecerea de la BC la ortogonal este ilustrată în Fig. stânga.

Unghiul de instalare al palelor în raport cu tangenta la cercul care atinge focarele aerodinamice ale aripilor poate fi fie pozitiv (în figură) fie negativ, în funcție de forța vântului. Uneori, lamele sunt făcute în rotație și sunt plasate giruete pe ele, ținând automat „alfa”, dar astfel de structuri se rup adesea.

Corpul central (albastru în figură) vă permite să creșteți KIEV la aproape 50%. Într-o ortogonală cu trei lame, ar trebui să aibă forma unui triunghi în secțiune transversală cu laturile ușor convexe și colțurile rotunjite, un număr mai mare de lame este suficient un simplu cilindru. Dar teoria ortogonalei oferă un număr optim neambiguu de lame: ar trebui să fie exact 3 dintre ele.

Ortogonal se referă la turbinele eoliene de mare viteză cu OSS, adică. necesită neapărat promovare în timpul punerii în funcțiune și după calm. Conform schemei ortogonale, sunt produse APU-uri seriale fără întreținere, cu o putere de până la 20 kW.

Elicoid

Rotorul elicoidal, sau rotorul Gorlov (articolul 4) este un tip de ortogonal care asigură o rotație uniformă; o „lacrimi” ortogonală cu aripi drepte doar puțin mai slab decât un avion cu două pale. Îndoirea lamelor de-a lungul unui elicoid permite evitarea pierderilor de CIEV din cauza curburii lor. Deși lama curbată respinge o parte din flux fără a-l folosi, de asemenea, preia o parte în zona cu cea mai mare viteză liniară, compensând pierderile. Elicoizii sunt folosiți mai rar decât alte turbine eoliene, deoarece Datorită complexității producției, acestea sunt mai scumpe decât omologii lor de calitate egală.

Greblarea butoiului

Pentru 5 poz. – rotor tip BC inconjurat de o paleta de ghidare; diagrama acestuia este prezentată în fig. corect. Se găsește rar în aplicații industriale, deoarece achiziția costisitoare de teren nu compensează creșterea capacității, iar consumul de materiale și complexitatea producției sunt mari. Dar un bricolac căruia îi este frică de muncă nu mai este un maestru, ci un consumator, iar dacă nu are nevoie de mai mult de 0,5-1,5 kW, atunci pentru el „greblarea butoiului” este o idee:

• Un rotor de acest tip este absolut sigur, silentios, nu creeaza vibratii si poate fi instalat oriunde, chiar si pe un loc de joaca.
• Îndoirea unui „jgheab” galvanizat și sudarea unui cadru de țevi este o muncă aiurea.
• Rotația este absolut uniformă, piesele mecanice pot fi luate din cele mai ieftine sau din gunoi.
• Fără teamă de uragane - un vânt prea puternic nu poate împinge în „butoaie”; un cocon vortex simplificat apare în jurul lui (vom întâlni acest efect mai târziu).
• Și cel mai important lucru este că, deoarece suprafața „butoiului” este de câteva ori mai mare decât cea a rotorului din interior, KIEV-ul poate fi peste unitate, iar momentul de rotație este deja de 3 m/s pentru un „butoi” de diametrul de trei metri este de așa natură încât un generator de 1 kW cu o sarcină maximă de Ei spun că este mai bine să nu treci.

Video: generator eolian Lenz

În anii 60 în URSS, E. S. Biryukov a brevetat un carusel APU cu un KIEV de 46%. Puțin mai târziu, V. Blinov a atins 58% KIEV dintr-un design bazat pe același principiu, dar nu există date despre testele sale. Și testele la scară completă ale APU-ului lui Biryukov au fost efectuate de către angajații revistei „Inventor și inovator”. Un rotor cu două etaje cu un diametru de 0,75 m și o înălțime de 2 m rotit la putere maximă într-un vânt proaspăt generator asincron 1,2 kW și a rezistat la 30 m/s fără avarie. Desene ale APU lui Biryukov sunt prezentate în Fig.

1. rotor din acoperiș galvanizat;
2. rulment cu bile cu auto-aliniere;
3. mantale – cablu de otel de 5 mm;
4. ax-ax - teava de otel cu grosimea peretelui de 1,5-2,5 mm;
5. pârghii de control aerodinamic al vitezei;
6. lame de control al vitezei – placaj de 3-4 mm sau foi de plastic;
7. tije de control al vitezei;
8. sarcina regulatorului de viteză, greutatea acestuia determină viteza de rotație;
9. scripete de antrenare - o roată de bicicletă fără anvelopă cu tub;
10. thrust bearing - rulment de tracțiune;
11. scripete antrenat – scripete generator standard;
12. generator.

Biryukov a primit mai multe certificate de drepturi de autor pentru APU-ul său. În primul rând, acordați atenție tăierii rotorului. Când accelerează, funcționează ca un avion, creând un cuplu mare de pornire. Pe măsură ce se învârte, se creează o pernă de vortex în buzunarele exterioare ale lamelor. Din punctul de vedere al vântului, palele devin profilate, iar rotorul devine un ortogonal de mare viteză, profilul virtual modificându-se în funcție de puterea vântului.

În al doilea rând, canalul profilat dintre lame acționează ca un corp central în domeniul de viteză de funcționare. Dacă vântul se intensifică, atunci se creează și o pernă de vortex în el, care se extinde dincolo de rotor. Același cocon vortex apare ca în jurul APU-ului cu o paletă de ghidare. Energia pentru crearea sa este luată din vânt și nu mai este suficientă pentru a sparge moara de vânt.

În al treilea rând, regulatorul de viteză este destinat în primul rând turbinei. Își păstrează viteza optimă din punctul de vedere al KIEV. Iar viteza optimă de rotație a generatorului este asigurată de alegerea raportului de transmisie mecanică.

Notă: după publicările în IR pentru 1965, Forțele Armate ale Ucrainei Biryukova s-au scufundat în uitare. Autorul nu a primit niciodată un răspuns de la autorități. Soarta multor invenții sovietice. Ei spun că unii japonezi au devenit miliardar citind în mod regulat reviste populare-tehnice sovietice și brevetând tot ce merită atenție.

Lopastniki

După cum sa spus, conform clasicilor, un generator eolian orizontal cu un rotor cu lame este cel mai bun. Dar, în primul rând, are nevoie de un vânt stabil, de putere cel puțin medie. În al doilea rând, designul pentru un bricolaj este plin de multe capcane, motiv pentru care adesea, fructul unei munci lungi și grele, în cel mai bun caz, luminează o toaletă, hol sau verandă sau chiar se dovedește a fi capabil să se relaxeze singur. .

Conform diagramelor din Fig. Să aruncăm o privire mai atentă; pozitii:

• Smochin. O:

1. palete de rotor;
2. generator;
3. cadru generator;
4. giruetă de protecție (lopată pentru uragan);
5. colector de curent;
6. şasiu;
7. unitate pivotanta;
8. giroueta de lucru;
9. catarg;
10. clemă pentru giulgii.

• Smochin. B, vedere de sus:

1. giruetă de protecție;
2. giroueta de lucru;
3. regulator de tensiune a arcului pentru giruete de protecție.

• Smochin. G, colector de curent:

1. colector cu bare colectoare cu inel continuu din cupru;
2. perii de cupru-grafit cu arc.

Nota: Protecția împotriva uraganului pentru o lamă orizontală cu un diametru mai mare de 1 m este absolut necesară, deoarece el nu este capabil să creeze un cocon vortex în jurul său. Cu dimensiuni mai mici, este posibil să se obțină o rezistență a rotorului de până la 30 m/s cu palete de propilenă.

Deci, unde ne împiedicăm?

Lame

Așteptați-vă să obțineți o putere pe arborele generatorului de peste 150-200 W pe lame de orice dimensiune tăiate din pereți groși teava de plastic, așa cum se recomandă adesea, sunt speranțele unui amator fără speranță. O lamă de țeavă (cu excepția cazului în care este atât de groasă încât să fie folosită pur și simplu ca semifabricat) va avea un profil segmentat, de ex. partea superioară a acestuia sau ambele suprafețe vor fi arce de cerc.

Profilele segmentate sunt potrivite pentru medii incompresibile, cum ar fi hidrofoile sau palele elicei. Pentru gaze, este necesară o lamă cu profil și pas variabil, de exemplu, vezi Fig.; deschidere - 2 m Acesta va fi un produs complex și cu forță de muncă intensă, care necesită calcule minuțioase în teorie completă, suflare într-o țeavă și testare la scară completă.

Generator

Dacă rotorul este montat direct pe arborele său, rulmentul standard se va rupe în curând - nu există o sarcină egală pe toate paletele din morile de vânt. Aveți nevoie de un arbore intermediar cu un rulment de sprijin special și de o transmisie mecanică de la acesta la generator. Pentru morile de vânt mari, se folosește un rulment de susținere cu auto-aliniere cu două rânduri; în cele mai bune modele - trei niveluri, Fig. D în fig. superior. Acest lucru permite arborelui rotorului nu numai să se îndoaie ușor, ci și să se miște ușor dintr-o parte în alta sau în sus și în jos.

Nota: A fost nevoie de aproximativ 30 de ani pentru a dezvolta un rulment de sprijin pentru APU de tip EuroWind.

Giroută de urgență

Principiul funcționării sale este prezentat în Fig. B. Vântul, intensificându-se, pune presiune pe lopată, arcul se întinde, rotorul se deformează, viteza lui scade și în cele din urmă devine paralel cu curgerea. Totul pare să fie bine, dar a fost neted pe hârtie...

Într-o zi cu vânt, încercați să țineți de mâner capacul unei oale care fierbe sau o cratiță mare paralelă cu vântul. Ai grijă doar - bucata agitată de fier te poate lovi în față atât de tare încât îți va învineți nasul, îți va tăia buza sau chiar îți va da ochiul.

Vântul plat apare numai în calcule teoreticeși, cu suficientă precizie pentru practică, în tunelurile de vânt. În realitate, un uragan dăunează morilor de vânt cu o lopată pentru uragan mai mult decât pe cele complet lipsite de apărare. Este mai bine să schimbi lamele deteriorate decât să faci totul din nou. În instalațiile industriale este o altă chestiune. Acolo, pasul lamelor, fiecare individual, este monitorizat și reglat prin automatizare sub controlul computerului de bord. Și sunt fabricate din compozite rezistente, nu conducte de apă.

Colector de curent

Aceasta este o unitate întreținută în mod regulat. Orice inginer electric știe că comutatorul cu perii trebuie curățat, lubrifiat și reglat. Iar catargul este de la conducta de apa. Dacă nu poți urca, o dată la fiecare lună sau două va trebui să arunci toată moara de vânt la pământ și apoi să o ridici din nou. Cât va rezista de la o astfel de „prevenire”?

Video: generator eolian cu lame + panou solar pentru alimentarea unei daci

Mini si micro

Dar pe măsură ce dimensiunea paletei scade, dificultățile cad în funcție de pătratul diametrului roții. Este deja posibil să fabricați singur un APU cu lame orizontale cu o putere de până la 100 W. Unul cu 6 lame ar fi optim. Cu mai multe lame, diametrul rotorului proiectat pentru aceeași putere va fi mai mic, dar vor fi dificil de atașat ferm de butuc. Nu trebuie luate în considerare rotoarele cu mai puțin de 6 pale: un rotor cu 2 pale de 100 W are nevoie de un rotor cu un diametru de 6,34 m, iar un rotor cu 4 pale de aceeași putere are nevoie de 4,5 m Relația putere-diametru se exprimă după cum urmează:

• 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.

Optim ar fi sa contam pe o putere de 10-20 W. În primul rând, o lamă de plastic cu o deschidere de peste 0,8 m fără măsuri suplimentare protecția nu va rezista la vânturi mai mari de 20 m/s. În al doilea rând, cu o deschidere a lamei de până la aceeași 0,8 m, viteza liniară a capetelor sale nu va depăși viteza vântului de mai mult de trei ori, iar cerințele pentru profilarea cu răsucire sunt reduse cu ordine de mărime; aici un „jgheab” cu profil de țeavă segmentat, poz. B în fig. Și 10-20 W vor furniza energie unei tablete, vor reîncărca un smartphone sau vor aprinde un bec de economisire a casei.

Apoi, selectați un generator. Mare Chinezii vor face motor – butuc de roată pentru biciclete electrice, poz. 1 din fig. Puterea sa ca motor este de 200-300 W, dar în modul generator va ceda până la aproximativ 100 W. Dar ne va potrivi din punct de vedere al vitezei?

Indicele de viteză z pentru 6 pale este 3. Formula de calcul a vitezei de rotație sub sarcină este N = v/l*z*60, unde N este viteza de rotație, 1/min, v este viteza vântului și l este circumferinta rotorului. Cu o anvergură a palelor de 0,8 m și un vânt de 5 m/s, obținem 72 rpm; la 20 m/s – 288 rpm. O roată de bicicletă se rotește și ea cu aproximativ aceeași viteză, așa că ne vom scoate 10-20 W de la un generator capabil să producă 100. Puteți plasa rotorul direct pe arborele acestuia.

Dar aici apare următoarea problemă: după ce am cheltuit multă muncă și bani, măcar pe un motor, ne-am luat... o jucărie! Ce înseamnă 10-20, ei bine, 50 W? Dar nu poți face o moară de vânt cu lame capabilă să alimenteze chiar și un televizor acasă. Este posibil să cumpărați un mini-generator eolian gata făcut și nu ar fi mai ieftin? Pe cât posibil și cât mai ieftin, vezi poz. 4 și 5. În plus, va fi și mobil. Pune-l pe un ciot și folosește-l.

A doua opțiune este dacă stă pe undeva motor pas cu pas de pe o unitate de dischetă veche de 5 sau 8 inchi sau de pe unitatea de hârtie sau de pe căruciorul unei imprimante cu jet de cerneală sau cu matrice de puncte inutilizabile. Poate funcționa ca generator și poate atașa la el un rotor carusel conserve de conserve(poz. 6) este mai ușor decât asamblarea unei structuri precum cea prezentată în poz. 3.

În general, concluzia cu privire la „lamele cu lame” este clară: cele de casă sunt mai susceptibile de a fi modificate după pofta inimii, dar nu pentru a produce energie reală pe termen lung.

Video: cel mai simplu generator eolian pentru aprinderea unei daci

Barci cu pânze

Generatorul eolian cu vele este cunoscut de mult timp, dar panourile moi de pe paletele sale (vezi figura) au început să fie realizate odată cu apariția țesăturilor și a foliilor sintetice de înaltă rezistență, rezistente la uzură. Morile de vânt cu palete multiple cu pânze rigide sunt distribuite pe scară largă în întreaga lume ca motor pentru pompele de apă automate de putere redusă, dar specificațiile lor tehnice sunt mai mici chiar decât cele ale caruselelor.

Cu toate acestea, o pânză moale ca o aripă de moară de vânt, se pare, s-a dovedit a nu fi atât de simplă. Ideea nu este despre rezistența vântului (producătorii nu limitează viteza maximă admisă a vântului): navigatorii cu velieri știu deja că este aproape imposibil ca vântul să rupă panoul unei pânze din Bermude. Cel mai probabil, foaia va fi smulsă, sau catargul va fi rupt sau întregul vas va face o „întorsătură excesivă”. Este vorba despre energie.

Din păcate, datele exacte ale testului nu pot fi găsite. Pe baza recenziilor utilizatorilor, a fost posibil să se creeze dependențe „sintetice” pentru instalarea unei turbine eoliene Taganrog-4.380/220.50 cu un diametru al roții eoliene de 5 m, o greutate a capului vântului de 160 kg și o viteză de rotație de până la până la 40 1/min; sunt prezentate în Fig.

Desigur, nu pot exista garanții pentru fiabilitatea 100%, dar este clar că aici nu se simte un miros de model mecanic plat. Nu există cum o roată de 5 metri într-un vânt plat de 3 m/s poate produce aproximativ 1 kW, la 7 m/s atinge un platou de putere și apoi o menține până la o furtună puternică. Producătorii, de altfel, afirmă că cei 4 kW nominali pot fi obținuți la 3 m/s, dar atunci când sunt instalați prin forțe pe baza rezultatelor studiilor de aerologie locală.

De asemenea, nu există nicio teorie cantitativă de găsit; Explicațiile dezvoltatorilor sunt neclare. Cu toate acestea, din moment ce oamenii cumpără turbine eoliene Taganrog și funcționează, putem doar presupune că circulația conică declarată și efectul de propulsie nu sunt o ficțiune. În orice caz, ele sunt posibile.

Apoi, se dovedește că, ÎN FAȚA rotorului, conform legii conservării impulsului, ar trebui să apară și un vârtej conic, dar în expansiune și lent. Și o astfel de pâlnie va conduce vântul spre rotor, suprafața sa efectivă va fi mai curățată, iar KIEV-ul va fi mai mult decât unitate.

Măsurătorile de câmp ale câmpului de presiune din fața rotorului, chiar și cu un aneroid de uz casnic, ar putea face lumină asupra acestei probleme. Dacă se dovedește a fi mai înalt decât în ​​lateral, atunci, într-adevăr, APU-urile de navigație funcționează ca un gândac zboară.

Generator de casă

Din cele spuse mai sus, este clar că este mai bine ca meșterii de casă să preia fie verticale, fie bărci cu pânze. Dar ambele sunt foarte lente, iar transmisia la un generator de mare viteză este o muncă suplimentară, costuri suplimentare si pierderi. Este posibil să faci singur un generator electric eficient de viteză mică?

Da, puteți, pe magneți din aliaj de niobiu, așa-zis. supermagneți. Procesul de fabricație al pieselor principale este prezentat în Fig. Bobine - fiecare din 55 de spire de sârmă de cupru de 1 mm în izolație email rezistentă la căldură de înaltă rezistență, PEMM, PETV etc. Înălțimea înfășurărilor este de 9 mm.

Acordați atenție canelurilor pentru cheile din jumătățile rotorului. Aceștia trebuie poziționați astfel încât magneții (sunt lipiți de miezul magnetic cu epoxi sau acrilic) să convergă cu polii opuși după asamblare. „Clătite” (miezuri magnetice) trebuie să fie făcute dintr-un feromagnet magnetic moale; Oțelul structural obișnuit va face bine. Grosimea „clatitelor” este de cel puțin 6 mm.

În general, este mai bine să cumpărați magneți cu o gaură axială și să-i strângeți cu șuruburi; supermagneții atrag cu o forță teribilă. Din același motiv, un distanțier cilindric de 12 mm înălțime este plasat pe arborele între „clătite”.

Înfășurările care alcătuiesc secțiunile statorice sunt conectate conform schemelor prezentate și în Fig. Capetele lipite nu trebuie întinse, ci ar trebui să formeze bucle, altfel epoxidul cu care va fi umplut statorul se poate întări și rupe firele.

Statorul este turnat în matriță la o grosime de 10 mm. Nu este nevoie de centrare sau echilibrare, statorul nu se rotește. Distanța dintre rotor și stator este de 1 mm pe fiecare parte. Statorul din carcasa generatorului trebuie să fie asigurat în siguranță nu numai de deplasarea de-a lungul axei, ci și de rotație; un câmp magnetic puternic cu curent în sarcină îl va trage împreună cu el.

Video: generator de moara de vant DIY

Concluzie

Și ce avem până la urmă? Interesul pentru „lamele de lame” se explică mai degrabă prin spectaculozitatea lor aspect, decât performanța reală într-o versiune de casă și la putere redusă. Un APU carusel de casă va oferi energie „în așteptare” pentru încărcarea bateriei sau sursei de alimentare a unei mașini casă mică.

Dar cu APU-uri de navigație merită să experimentați cu meșteri cu o strigă creativă, mai ales în versiunea mini, cu o roată de 1-2 m în diametru. Dacă ipotezele dezvoltatorilor sunt corecte, atunci va fi posibil să eliminați toți 200-300 W din acesta, folosind motorul-generator chinezesc descris mai sus.

Andrei a spus:

Vă mulțumesc pentru consultația dumneavoastră gratuită... Și prețurile „de la companii” nu sunt chiar scumpe, și cred că meșterii din interior vor putea face generatoare similare cu ale voastre Și bateriile Li-po pot fi comandate din China. invertoarele din Chelyabinsk sunt foarte bune (cu sinus neted Iar pânzele, palele sau rotoarele sunt un alt motiv pentru zborul de gândire al oamenilor noștri ruși la îndemână).

Ivan a spus:

întrebare:
Pentru morile de vânt cu axă verticală (poziția 1) și opțiunea „Lenz”, este posibil să adăugați o piesă suplimentară - un rotor care îndreaptă în direcția vântului și acoperă partea inutilă de la aceasta (mergând spre vânt) . Adică, vântul nu va încetini lama, ci acest „ecran”. Poziționarea în josul vântului cu „coada” situată în spatele morii de vânt în sine, sub și deasupra palelor (crestele). Am citit articolul și s-a născut o idee.

Făcând clic pe butonul „Adaugă comentariu”, sunt de acord cu site-ul.

Putere generator eolian de casă va fi suficient pentru a încărca bateriile diferitelor echipamente, a asigura iluminarea și, în general, a funcționa aparate electrocasnice. Prin instalarea unui generator eolian, te vei scuti de costurile cu energia. Dacă doriți, unitatea în cauză poate fi asamblată cu propriile mâini. Trebuie doar să decideți asupra parametrilor de bază ai generatorului eolian și să faceți totul în conformitate cu instrucțiunile.

Proiectarea unui generator eolian include mai multe pale care se rotesc sub influența curenților vântului. Ca urmare a acestui impact, se creează energie de rotație. Energia generată este alimentată prin rotor către multiplicator, care la rândul său transmite energia către generatorul electric.

Există, de asemenea, modele de generatoare eoliene fără multiplicatori. Absența unui multiplicator face posibilă creșterea semnificativă a productivității instalației.

Generatoarele eoliene pot fi instalate fie individual, fie în grupuri combinate într-un parc eolian. Turbinele eoliene pot fi, de asemenea, combinate cu generatoare diesel, care va economisi combustibil și va asigura funcționarea cât mai eficientă a sistemului electric al locuinței.

Ce trebuie să știți înainte de a începe asamblarea unui generator eolian?

Înainte de a începe asamblarea unui generator eolian, trebuie să decideți asupra unui număr de puncte de bază.

Primul pas. Selectați tipul potrivit de proiectare a turbinei eoliene. Instalarea poate fi verticală sau orizontală. În cazul în care auto-asamblare Este mai bine să alegeți modele verticale, deoarece sunt mai ușor de fabricat și de echilibrat.

Al doilea pas. Determinați puterea potrivită. În acest moment, totul este individual - concentrează-te pe propriile nevoi. Pentru a obține mai multă putere, trebuie să creșteți diametrul și greutatea rotorului.

Creșterea acestor caracteristici va duce la anumite dificultăți în etapa de securizare și echilibrare a roții generatorului eolian. Luați în considerare în acest momentși evaluează-ți în mod obiectiv capacitățile. Dacă sunteți începător, luați în considerare instalarea mai multor generatoare eoliene de putere medie în loc de o unitate foarte eficientă.

Al treilea pas. Luați în considerare dacă puteți realiza singuri toate elementele generatorului eolian. Fiecare piesă trebuie să fie calculată cu precizie și realizată în deplină conformitate cu analogii din fabrică. Dacă nu aveți abilitățile necesare, este mai bine să cumpărați elemente gata făcute.

Al patrulea pas.

Selectați bateriile potrivite. Este mai bine să refuzați bateriile auto, pentru că... sunt de scurtă durată, sunt explozive și necesită îngrijire și întreținere.

Bateriile sigilate sunt o opțiune mai bună. Costă de câteva ori mai mult, dar durează de câteva ori mai mult și, în general, au performanțe mai bune.

Acordați o atenție deosebită alegerii numărului adecvat de lame. Cele mai populare sunt generatoarele eoliene cu 2 și 3 pale. Cu toate acestea, astfel de instalații au o serie de dezavantaje.

Când funcționează un generator cu 2 sau 3 lame, apar forțe centrifuge și giroscopice puternice. Sub influența forțelor menționate, sarcina asupra elementelor principale ale generatorului eolian crește semnificativ. Mai mult, în unele momente forțele acționează în opoziție una cu cealaltă. Pentru a nivela sarcinile care intră și pentru a menține integritatea structurii generatorului eolian, trebuie să efectuați calculul aerodinamic competent al palelor și fabricarea acestora în conformitate exactă cu datele calculate.

Când funcționează turbinele eoliene de mare viteză, se creează mult zgomot, mai ales când vine vorba de instalații de casă Cu cât palele sunt mai mari, cu atât zgomotul va fi mai puternic. Acest punct impune o serie de restricții. De exemplu, nu va mai fi posibilă instalarea unei structuri atât de zgomotoase pe acoperișul unei case, decât dacă, desigur, proprietarului îi place senzația de a locui într-un aerodrom.

Rețineți că, pe măsură ce numărul de palete crește, nivelul de vibrație generat în timpul funcționării generatorului eolian va crește. Unitățile cu două lame sunt mai greu de echilibrat, mai ales pentru un utilizator neexperimentat. În consecință, va exista mult zgomot și vibrații de la morile de vânt cu două pale.

Oferă alegerea ta unui generator eolian cu 5-6 pale. Practica arată că astfel de modele sunt cele mai optime pentru autoproducție și utilizare acasă.

Se recomanda realizarea surubului cu un diametru de aproximativ 2 m. Aproape oricine se poate ocupa de munca de asamblare și echilibrare. Odată ce ai acumulat experiență, poți încerca să asamblezi și să instalezi o roată cu 12 lame. Asamblarea unei astfel de unități va necesita mai mult efort. Consumul de materiale și costurile de timp vor crește, de asemenea. Cu toate acestea, 12 pale vă vor permite să primiți putere la nivelul de 450-500 W chiar și cu un vânt ușor de 6-8 m/s.

Rețineți că cu 12 lame roata va fi destul de lentă, iar acest lucru poate duce la diverse probleme. De exemplu, va trebui să asamblați o cutie de viteze specială, care este mai complexă și mai costisitoare de fabricat.

Astfel, cea mai bună opțiune pentru un meșter începător la domiciliu este un generator eolian cu o roată de 200 cm diametru echipată cu lame. lungime medie in cantitate de 6 bucati.

Asamblare componente și scule

Asamblarea unei mori de vânt va necesita multe componente și accesorii diferite. Adunați și cumpărați tot ce aveți nevoie în avans, astfel încât să nu vă mai faceți griji pentru asta în viitor.

În funcție de condițiile unei anumite situații, o listă instrumentele necesare poate varia putin. În acest moment, veți naviga în mod independent în progresul lucrării.

Ghid pas cu pas pentru asamblarea unui generator eolian

Asamblarea și instalarea unui generator eolian de casă se realizează în mai multe etape.

Prima etapă. Pregătiți trei puncte. Determinați adâncimea și grosimea totală a fundației în conformitate cu tipul de sol și condițiile climatice de pe șantier. Lăsați betonul să se întărească timp de 1-2 săptămâni și instalați catargul. Pentru a face acest lucru, îngropați catargul de sprijin la aproximativ 50-60 cm în pământ și fixați-l cu fire de prindere.

Etapa a doua. Pregătiți rotorul și scripetele. Roata este o roată de frecare. Există o canelură sau o jantă în jurul circumferinței unei astfel de roți. Atunci când alegeți diametrul rotorului, trebuie să vă concentrați pe viteza medie anuală a vântului. Deci, la o viteză medie de 6-8 m/s, un rotor cu diametrul de 5 m va fi mai eficient decât un rotor cu diametrul de 4 m.

A treia etapă. Faceți palele viitorului generator eolian. Pentru a face acest lucru, luați un butoi și împărțiți-l în mai multe părți egale, în funcție de numărul selectat de lame. Marcați lamele cu un marker și apoi tăiați elementele. O râșniță este perfectă pentru tăiere, puteți folosi și foarfece metalice.

Etapa a patra. Atașați partea inferioară a cilindrului la scripetele generatorului. Utilizați șuruburi pentru fixare. După aceasta, trebuie să îndoiți lamele pe butoi. Nu exagerați, altfel instalarea finală va fi instabilă. Setați viteza de rotație corespunzătoare a generatorului eolian prin schimbarea îndoirii palelor.

Etapa a cincea.

Conectați firele la generator și asamblați-le într-un circuit într-o doză. Atașați generatorul la catarg. Conectați firele la generator și catarg. Asamblați generatorul într-un circuit. De asemenea, conectați bateria la circuit. Vă rugăm să rețineți că lungimea maximă admisă a cablului pentru această instalare este de 100 cm. Conectați sarcina folosind fire.

Este nevoie în medie de 3-6 ore pentru a asambla un generator, în funcție de abilitățile disponibile și de eficiența generală a meșterului.

1. Generatorul eolian necesită îngrijire și întreținere regulată. 2-3 săptămâni după instalarea unui nou generator de care aveți nevoie demontați dispozitivul și asigurați-vă că elementele de fixare existente sunt sigure
2. . Pentru siguranța dumneavoastră, verificați monturile numai în condiții de vânt ușor. Lubrifiați rulmenții
3. cel putin o data la 6 luni. Când apar primele semne de dezechilibru al roților, îndepărtați-l imediat și eliminați defecțiunile existente. Cel mai frecvent semn de dezechilibru este scuturarea necaracteristică a lamelor. Verificați periile pantografului cel puțin o dată la 6 luni . La fiecare 2-6 ani vopsea elemente metalice
4. instalatii. Vopsirea obișnuită va proteja metalul de distrugerea din cauza coroziunii.. Verificați în mod regulat dacă generatorul nu se supraîncălzi în timpul funcționării. Dacă suprafața unității devine atât de fierbinte încât devine foarte dificil să țineți mâna pe ea, duceți generatorul la un atelier.
5. Monitorizați starea colectorului. Orice contaminare trebuie să fie cât mai repede posibilșterge din contacte, deoarece reduc semnificativ randamentul instalatiei. Urmăriți starea mecanică a contactelor. Supraîncălzirea unității, înfășurările arse și alte defecte similare - toate acestea trebuie eliminate imediat.

Astfel, nu este nimic complicat în asamblarea unui generator eolian. Este suficient doar să pregătiți toate elementele necesare, să asamblați instalația conform instrucțiunilor și să conectați unitatea finită la rețeaua electrică. Corect generator eolian asamblat căci casa va deveni o sursă sigură de electricitate gratuită. Urmați instrucțiunile primite și totul va funcționa.

Noroc!

Video - Generatoare eoliene de bricolaj pentru casă

Până de curând, generatoarele eoliene erau considerate o raritate, dar astăzi această zonă se dezvoltă rapid, iar mulți au câștigat experiență în crearea de turbine eoliene pentru a genera energie electrică. Astfel de dispozitive pot fi folosite cel mai mult zone diferite– pentru alimentarea cu apă, electrificarea caselor particulare, exploatarea unităților agricole (de exemplu, concasoare) sau încălzirea apei pentru încălzirea locuinței.

U modele industriale multe avantaje, cu excepția costului. Prin urmare, astăzi vom afla cum să facem un generator eolian cu propriile noastre mâini și ce materiale/unelte vor fi necesare pentru aceasta.

Caracteristicile de proiectare și mecanica unui generator eolian

Principiul de funcționare al unui generator eolian este transformarea energiei cinetice în energie electrică. Dispozitivul este format dintr-un număr de elemente de sistem, fiecare dintre ele având propria sa funcție. Să încercăm să ne dăm seama.

Fiţi atenți! Generatoarele eoliene pot fi rotative (verticale) sau clasice (orizontale). Acestea din urmă au o eficiență mai mare, motiv pentru care sunt realizate mai des decât altele.

Este de remarcat faptul că morile de vânt verticale trebuie îndreptate spre vânt, deoarece pur și simplu sunt incapabile să funcționeze cu un flux lateral. Generatoarele orizontale au alte avantaje. Să-i cunoaștem.

1. Turbine dispozitive rotative va „prinde” vântul indiferent de direcția din care suflă. Ceea ce este extrem de convenabil în caz de vânt instabil/variabil în regiune.
2. Este mult mai ușor să construiești o moară de vânt orizontală decât una orizontală.
3. Structura poate fi amplasată direct pe sol, dar cu condiția ca acolo să fie suficient vânt.

În ceea ce privește dezavantajele, un generator eolian orizontal are doar unul - o eficiență destul de scăzută.

Calculul puterii viitorului generator eolian

În primul rând, ar trebui să aflați ce putere ar trebui să aibă un generator eolian cu propriile mâini, care sunt funcțiile și sarcinile cu care se va confrunta. De regulă, surse alternative electricitatea sunt folosite ca auxiliare, adică destinate să asiste sursa principală de alimentare. Prin urmare, dacă puterea sistemului este chiar de 500 de wați sau mai mult, acest lucru este deja destul de bun.

Fiţi atenți! Să se încălzească casă privată, care este de dimensiune medie, veți avea nevoie de aproximativ doi-trei kilowați.

În același timp, puterea finală a unui generator eolian depinde de alți factori, printre care:

• viteza vântului;
• numărul de lame.

Pentru a afla raportul potrivit pentru dispozitivele de tip orizontal, vă recomandăm să vă familiarizați cu tabelul de mai jos. Numerele din el la intersecție sunt puterea necesară (indicată în wați).

Masă. Calculul puterii necesare pentru generatoarele eoliene orizontale.

1m	3	8	15	27	42	63	90	122	143
2m	13	31	63	107	168	250	357	490	650
3m	30	71	137	236	376	564	804	1102	1467
4m	53	128	245	423	672	1000	1423	1960	2600
5m	83	166	383	662	1050	1570	2233	3063	4076
6m	120	283	551	953	1513	2258	3215	4410	5866
7m	162	384	750	1300	2060	3070	4310	6000	8000
8m	212	502	980	1693	2689	4014	5715	7840	10435
9m	268	653	1240	2140	3403	5080	7230	9923	13207

De exemplu, dacă în regiunea dvs. viteza vântului este predominant de la 5 la 8 metri pe secundă, iar puterea necesară a generatorului eolian este de 1,5-2 kilowați, atunci diametrul structurii ar trebui să fie de aproximativ 6 metri sau mai mult.

Cum ar trebui să fie lamele?

Forma lamelor poate fi:

• navigatie;
• înaripat

În ceea ce privește lamele de tip pânză, acestea sunt plate și, prin urmare, mai puțin eficiente. Nu țin cont de aerodinamică, ci se rotesc exclusiv sub presiunea fluxului vântului. Ca rezultat, nu mai mult de 10% din toată energia este convertită în energie electrică. Dar pentru lamele aripilor, zona suprafețelor interne și externe este diferită. De asemenea, merită remarcat faptul că astfel de lame ar trebui să fie amplasate la un unghi de 7-10 grade față de vânt.

Acum câteva cuvinte despre materialul din care ar trebui să fie lamele. Pentru vintage mori de vânt S-au folosit rame tonice din lemn, formate din stâlpi și buiandrugi. Pe astfel de rame au fost întinse „aripi” speciale din țesătură. Dacă materialul se uza, era pur și simplu înlocuit cu unul nou. Deși există o opțiune alternativă - utilizarea materialelor dense (de exemplu, prelată) în aceste scopuri.

Deși puteți face lame cu propriile mâini din materiale mai moderne.

1. Dacă elicea este mică, atunci țevile de clorură de polivinil tăiate pot servi drept lame pentru ea.
2. Puteți folosi și metale ușoare (de exemplu, duraluminiu).
3. Dacă intenționați să utilizați „pânze”, acestea pot fi tăiate din placaj.
4. În cele din urmă, pentru o unitate mare, lamele pot fi făcute din scânduri (chiar dacă sunt grele, nu contează, trebuie doar să se echilibreze între ele).

Fiţi atenți! Dacă în regiune predomină vânturile puternice, este mai bine să acordați preferință lamelor grele - acest lucru va asigura o funcționare mai stabilă a întregului sistem.

În ceea ce privește diametrul țevilor, acesta ar trebui să corespundă cu 1/5 din lungimea lor totală. Fiecare dintre aceste țevi este tăiată pe lungime în patru bucăți, iar la bază este necesar să tăiați un dreptunghi care măsoară 5x5 (fixările vor fi amplasate aici), iar după aceea, faceți o tăietură oblică, datorită căreia fiecare lamă se va înclina de la baza. Hârtia abrazivă este folosită pentru a prelucra marginea ruptă.

Realizarea unui generator eolian vertical acasă

Acum haideți să aflăm cum să faceți de fapt un generator eolian cu propriile mâini. Procedura constă în mai multe etape, să ne familiarizăm cu caracteristicile fiecăreia dintre ele.

Prima etapă. Pregătim instrumente și materiale

Nu există cerințe privind dimensiunea turbinei - cu cât este mai mare, cu atât este mai bine pentru sistemul în sine. Și în exemplul dat în acest articol, diametrul turbinei este de 60 de centimetri.

Pentru a face singur o turbină verticală, pregătiți în avans:

• o țeavă cu diametrul de 60 de centimetri din oțel inoxidabil;
• șuruburi, piulițe și alte elemente de fixare;
• o pereche de discuri de plastic cu diametrul de 60 de centimetri (este important ca plasticul să fie durabil);
• un butuc dintr-o mașină pentru bază;
• colțuri cu care vor fi atașate lamele (șase piese pentru fiecare element; adică 36 de exemplare în total).

În plus, aveți grijă de următoarele instrumente în avans:

• chei;
• puzzle;
• masca;
• mănuși de protecție;
• Bulgar;
• şurubelniţă;
• burghiu electric.

Pentru a echilibra lamele, magneții sau mici plăci metalice. Dacă dezechilibrul este minor, puteți pur și simplu să forați găuri în locurile potrivite.

Etapa a doua. Face un desen

Cu siguranță nu te poți lipsi de un desen aici. Îl poți folosi pe cel de mai jos sau îl poți crea pe al tău.

Etapa a treia. Realizarea unei moară de vânt verticală

Pasul 1. Prima luare teava metalicași tăiați-o pe lungime, astfel încât să ajungeți cu șase lame de aceeași dimensiune.

Pasul 2. Tăiați din plastic o pereche de cercuri identice cu un diametru de 60 de centimetri. Acestea vor servi drept suport pentru părțile inferioare și superioare ale turbinei.

Pasul 3. Puteți tăia o mică gaură în suportul superior (aproximativ 30 de centimetri în diametru), ceea ce va face structura oarecum mai ușoară.

Pasul 4. Marcați de-a lungul orificiilor de pe butucul mașinii găuri similare în suportul inferior de plastic necesare pentru prindere. Folosește un burghiu pentru a face găuri.

Pasul 5. Marcați locația lamelor în conformitate cu șablonul (ar trebui să obțineți o pereche de triunghiuri care par să formeze o stea). Marcați locațiile de montare pentru colțuri. Totul ar trebui să fie la fel pe ambele suporturi.

Pasul 6. Tăiați lamele. Le puteți tăia de mai multe ori folosind o râșniță.

Pasul 7 Marcați locațiile de montare pe lame și colțuri. Faceți toate aceste găuri.

Pasul 8 Conectați lamele la baze folosind unghiuri, șuruburi și piulițe.

Fiţi atenți! Puterea dispozitivului depinde în mare măsură de lungimea lamelor, dar dacă acestea din urmă sunt mari, va fi mult mai dificil să le echilibrați. Mai mult, structura se poate desface sub influența vântului puternic.

Etapa a patra. Facem un generator

În acest caz, generatorul trebuie să fie autoexcitant și neapărat la magneți permanenți. Dacă luați un generator obișnuit dintr-o mașină, atunci înfășurarea de tensiune de aici funcționează din baterie, cu alte cuvinte, în absența tensiunii, nu va exista nicio excitare. În consecință, dacă utilizați un generator simplu în tandem cu o baterie și vântul este relativ slab pentru o lungă perioadă de timp, bateria se va descărca în curând pur și simplu, iar mai târziu, când vântul se întoarce, generatorul eolian nu va porni din nou cu propriul dvs. mâinile.

De asemenea, este posibil să se realizeze un sistem folosind magneți de neodim. Acest tip de dispozitiv va produce de la 1,5 kilowați (dacă vântul este slab) la 3,5 kilowați (dacă vântul este puternic). Instrucțiuni pas cu pas pentru a crea un astfel de generator este după cum urmează.

Pasul 1. Faceți câteva clătite metalice, fiecare de aproximativ 50 de centimetri lungime.

Pasul 2. Folosind superglue, lipiți magneți de neodim care măsoară 2,5x5,0,12 centimetri (douăsprezece bucăți pentru fiecare) de clătite în jurul întregului perimetru.

Pasul 3. Puneți clătitele unul față de celălalt, amintindu-vă de polaritate.

Pasul 4. Puneți un stator de casă între ele (faceți 9 bobine din sârmă cu o secțiune transversală de 0,3 centimetri, fiecare cu 70 de spire). Conectați bobinele cu un asterisc (așa cum se arată în imagine), apoi umpleți-le cu rășină polimerică. În acest caz, este important ca bobinele să fie înfășurate într-o singură direcție, puteți marca sfârșitul/începutul înfășurării folosind o izoletă colorată - acest lucru va fi mai convenabil.

Pasul 5. Statorul ar trebui să aibă o grosime de aproximativ 2 centimetri. Înfășurarea ar trebui să iasă prin șuruburi și piulițe. Distanța dintre rotor și stator ar trebui să fie de 2 milimetri.

Magneții vor fi atrași destul de puternic, iar pentru o conexiune lină este necesar să se facă găuri în ei și să se taie fire pentru știfturi. Aliniați imediat rotoarele, apoi, folosind chei, coborâți cel de sus pe cel de jos. Apoi puteți elimina știfturile temporare.

Fiţi atenți! Generatorul descris mai sus poate fi folosit nu numai pentru morile de vânt verticale, ci și orizontale.

Etapa cinci. Asamblam întreaga structură

Mai întâi, instalați un suport special pe catarg, prin care va fi atașat statorul (care, la rândul său, poate avea trei sau șase lame). Fixați butucul deasupra suportului folosind aceleași piulițe. Înșurubați generatorul finit pe cele patru știfturi situate la butuc. După aceasta, conectați statorul la suport, care este fixat fix pe catarg. Atașați turbina la a doua placă a rotorului. Conectați firele statorului la regulatorul de tensiune folosind bornele.

Etapa a șasea. Instalăm o unitate care poate transforma vântul în energie electrică

Pentru a instala întregul generator eolian cu propriile mâini, trebuie să urmați pașii de mai jos sub formă de instrucțiuni pas cu pas.

Pasul 1. Betonați o fundație fiabilă și durabilă în pământ.

Pasul 2. Turnând acolo mortar de beton, adăugați știfturile necesare pentru a atașa balamaua masivă (toate acestea pot fi făcute cu ușurință manual).

Pasul 3. Când betonul s-a întărit complet, puneți balamaua pe știfturi și fixați-o cu piulițe.

Pasul 4. Instalați catargul în partea mobilă a balamalei.

Pasul 5. Atașați 3 sau 4 tiranți în partea de sus a catargului (puteți folosi o flanșă sau o sudură). Veți avea nevoie și de un cablu de oțel.

Pasul 6. Ridicați catargul pe o balama folosind unul dintre cablurile pregătite ( îl puteți trage folosind o mașină).

Pasul 7 Verticalitatea întregului catarg este strict fixată de fire de tip.

Unde poate fi instalat un astfel de generator eolian?

Eficiența funcționării acestuia depinde în mare măsură de cât de corect alegeți locul pentru instalarea generatorului eolian. Amplasarea trebuie să fie astfel încât palele sistemului să aibă cât mai mult vânt posibil. Situl trebuie să fie deschis și ridicat (de exemplu, acoperișul unei case, dar cât mai departe de copaci și alte clădiri). De obicei, motivul pentru aceasta constă nu numai în interferență, ci și în faptul că dispozitivul face zgomot în timpul funcționării, care poate să nu fie plăcut de vecini sau proprietarii înșiși.

Pentru o înțelegere mai detaliată a problemei, vă recomandăm să urmăriți videoclipul tematic de mai jos.

Video - Cum să faci un generator eolian folosind un ventilator de uz casnic

Generator eolian rotativ (orizontal).

Un astfel de dispozitiv poate face față furnizării de energie electrică unei case mici sau mai multor anexe. Puterea maximă a generatorului eolian nu va depăși 1,5 kilowați.

Pentru muncă, pregătiți:

• generator auto de 12 wați;
• releu, indicator luminos al bateriei;
• bateria în sine este de 12 wați;
• convertor de curent;
• o tigaie sau o găleată mare din duraluminiu sau oțel inoxidabil;
• o pereche de cleme pentru atașarea generatorului la catarg;
• comutator;
• sârmă, 0,4 și 0,25 centimetri;
• șuruburi, piulițe, șaibe;
• voltmetru.

Instrumentele de care veți avea nevoie sunt aceleași ca în cazul precedent. Mai întâi, luați o tigaie (sau găleată) și, folosind un marker și o bandă de măsurare, împărțiți-o în patru părți egale. Tăiați lamele, dar nu tăiați până la capăt (așa cum se arată în imagine).

Faceți găuri pentru șuruburi în partea de jos, apoi îndoiți lamele, dar nu prea mult. Luați în considerare faptul cum se va roti generatorul (în sensul acelor de ceasornic sau în sens invers acelor de ceasornic).

Apoi, atașați tigaia cu lamele pregătite pe scripete și fixați-o cu șuruburi. Instalați generatorul pe catarg, fixat în prealabil (pentru a face acest lucru, utilizați clemele furnizate), apoi conectați toate cablurile și asamblați circuitul. Rescrie întregul circuit, fixează firele pe suport.

Pentru a conecta bateria, utilizați un cablu de 4 mm cu o lungime maximă de 1 metru. Pentru a conecta sarcina, utilizați un cablu cu o secțiune transversală mai mică. Instalați și un invertor. Mai jos este un exemplu de diagramă de conectare.

După cum puteți vedea, este foarte posibil să construiți un generator eolian cu propriile mâini. Designul poate fi de două tipuri, dar dacă aveți abilitățile și zelul adecvat, vă puteți descurca chiar și singur. Asta-i tot, succes!

Am dezvoltat un design pentru un generator eolian cu o axă verticală de rotație. Mai jos, prezentat ghid detaliat la fabricarea sa, după ce l-ai citit cu atenție, poți realiza singur un generator eolian vertical.

Generatorul eolian s-a dovedit a fi destul de fiabil, cu costuri reduse de întreținere, ieftin și ușor de fabricat. Nu este necesar să urmați lista de detalii prezentată mai jos, puteți face unele dintre ajustările dvs., îmbunătățiți ceva, folosiți ceva propriu, pentru că Nu peste tot poți găsi exact ceea ce este pe listă. Am încercat să folosim piese ieftine și de înaltă calitate.

Materiale si echipamente folosite:

Nume	Cant	Nota
Lista pieselor și materialelor utilizate pentru rotor:
Tablă pretăiată	1	Tăiați din oțel cu grosimea de 1/4 inch folosind tăiere cu jet de apă, laser etc
Hub automat (Hub)	1	Ar trebui să conțină 4 găuri, de aproximativ 4 inci în diametru
Magnet de neodim de 2" x 1" x 1/2".	26	Foarte fragil, este mai bine să comandați suplimentar
Știft de 1/2"-13tpi x 3".	1	TPI - numărul de fire pe inch
piuliță de 1/2".	16
saiba de 1/2".	16
Cultivator de 1/2".	16
1/2".-13tpi piuliță	16
masina de spalat 1".	4	Pentru a menține decalajul dintre rotoare
Lista pieselor și materialelor utilizate pentru turbină:
Țeavă galvanizată de 3" x 60".	6
Plastic ABS 3/8" (1,2x1,2m)	1
Magneti pentru echilibrare	Dacă este nevoie	Dacă lamele nu sunt echilibrate, atunci sunt atașați magneți pentru a le echilibra
Șurub de 1/4".	48
saiba de 1/4".	48
Cultivator de 1/4".	48
piuliță de 1/4".	48
Colțuri de 2" x 5/8".	24
colțuri de 1".	12 (opțional)	Dacă lamele nu își păstrează forma, puteți adăuga suplimentar. colțuri
șuruburi, piulițe, șaibe și caneluri pentru unghi de 1".	12 (opțional)
Lista pieselor și materialelor utilizate pentru stator:
Epoxid cu intaritor	2 l
Șurub din oțel inoxidabil de 1/4".	3
Șaibă din oțel inoxidabil de 1/4".	3
Piuliță din oțel inoxidabil de 1/4".	3
Vârf inel de 1/4".	3	Pentru email conexiuni
Șurub din oțel inoxidabil de 1/2"-13tpi x 3".	1	Oţel inoxidabil oțelul nu este feromagnetic, deci nu va „încetini” rotorul
piuliță de 1/2".	6
Fibră de sticlă	Dacă este nevoie
email de 0,51 mm. sârmă		24 AWG
Lista pieselor și materialelor utilizate pentru instalare:
șurub de 1/4" x 3/4".	6
Flanșă de țeavă de 1-1/4".	1
țeavă galvanizată 1-1/4" L-18"	1
Instrumente și echipamente:
Știft de 1/2"-13tpi x 36".	2	Folosit pentru ridicare
șurub de 1/2".	8
Anemometru	Dacă este nevoie
Foaie de aluminiu de 1".	1	Pentru realizarea distanțierilor, dacă este necesar
Vopsea verde	1	Pentru vopsirea suporturilor din plastic. Culoarea nu este importantă
Minge de vopsea albastră.	1	Pentru vopsirea rotorului și a altor piese. Culoarea nu este importantă
Multimetrul	1
Fier de lipit și lipit	1
Burghiu	1
Ferăstrău	1
Kern	1
Masca	1
Ochelari de protecție	1
Mănuși	1

Generatoarele eoliene cu axă verticală de rotație nu sunt la fel de eficiente ca și omologii lor orizontale, dar generatoarele eoliene verticale sunt mai puțin solicitante în ceea ce privește locația de instalare.

Fabricarea turbinelor

1. Element de legătură - conceput pentru a conecta rotorul la paletele generatorului eolian.
2. Dispunerea lamelor este două triunghiuri echilaterale opuse. Folosind acest desen, va fi mai ușor să poziționați unghiurile de montare pentru lame.

Dacă nu sunteți sigur de ceva, șabloanele de carton vă vor ajuta să evitați greșelile și să reluați în continuare.

Secvența de acțiuni pentru fabricarea unei turbine:

1. Fabricarea suporturilor (bazelor) inferioare și superioare ale lamelor. Marcați și folosiți un ferăstrău pentru a tăia un cerc din plastic ABS. Apoi trasează-l și decupează al doilea suport. Ar trebui să ajungi cu două cercuri absolut identice.
2. În centrul unui suport, tăiați o gaură cu un diametru de 30 cm. Acesta va fi suportul superior al lamelor.
3. Luați butucul (butucul mașinii) și marcați și găuriți patru găuri pe suportul inferior pentru a monta butucul.
4. Realizați un șablon pentru amplasarea lamelor (Fig. de mai sus) și marcați pe suportul inferior punctele de prindere pentru colțurile care vor lega suportul și lamele.
5. Stivuiți lamele, legați-le strâns și tăiați-le la lungimea necesară. În acest design, palele au o lungime de 116 cm Cu cât palele sunt mai lungi, cu atât primesc mai multă energie eoliană reversul este instabil la vânt puternic.
6. Marcați lamele pentru atașarea colțurilor. Perforați și apoi găuriți în ele.
7. Folosind șablonul de locație a lamei prezentat în imaginea de mai sus, atașați lamele pe suport folosind colțuri.

Fabricarea rotorului

Secvența de acțiuni pentru fabricarea unui rotor:

1. Așezați cele două baze ale rotorului una peste alta, aliniați găurile și utilizați o pilă sau un marker pentru a face un mic semn pe părțile laterale. În viitor, acest lucru va ajuta la orientarea lor corectă unul față de celălalt.
2. Faceți două șabloane de plasare a magnetului de hârtie și lipiți-le de baze.
3. Marcați polaritatea tuturor magneților cu un marker. Poate fi folosit ca „tester de polaritate” magnet mic, învelit într-o cârpă sau bandă. Trecându-l peste un magnet mare, va fi clar dacă este respins sau atras.
4. Pregăti rasina epoxidica(adăugându-i întăritor). Și aplicați-l uniform din partea de jos a magnetului.
5. Foarte atent, aduceți magnetul la marginea bazei rotorului și mutați-l în poziția dvs. Dacă un magnet este instalat deasupra rotorului, atunci puterea mare a magnetului îl poate magnetiza puternic și se poate rupe. Și nu vă puneți niciodată degetele sau alte părți ale corpului între doi magneți sau un magnet și un fier de călcat. Magneții de neodim sunt foarte puternici!
6. Continuați să lipiți magneții de rotor (nu uitați să-i ungeți cu epoxi), alternându-le polii. Dacă magneții se mișcă sub influența forței magnetice, atunci folosiți o bucată de lemn, așezând-o între ei pentru asigurare.
7. Odată ce un rotor este terminat, treceți la al doilea. Folosind semnul pe care l-ați făcut mai devreme, poziționați magneții exact vizavi de primul rotor, dar cu o polaritate diferită.
8. Așezați rotoarele departe unul de celălalt (pentru a nu se magnetiza, altfel nu le veți putea îndepărta ulterior).

Fabricarea unui stator este un proces foarte intensiv în muncă. Puteți, desigur, să cumpărați un stator gata făcut (încercați să le găsiți aici) sau un generator, dar nu este un fapt că acestea vor fi potrivite pentru o anumită moară de vânt cu propriile sale caracteristici individuale

Statorul generatorului eolian este o componentă electrică formată din 9 bobine. Bobina statorului este prezentată în fotografia de mai sus. Bobinele sunt împărțite în 3 grupuri, câte 3 bobine în fiecare grup. Fiecare bobină este înfășurată cu un fir de 24 AWG (0,51 mm) și conține 320 de spire. Un număr mai mare de spire, dar cu un fir mai subțire, va da o tensiune mai mare, dar un curent mai mic. Prin urmare, parametrii bobinelor pot fi modificați, în funcție de ce tensiune aveți nevoie la ieșirea generatorului eolian. Următorul tabel vă va ajuta să decideți:
320 de spire, 0,51 mm (24AWG) = 100V @ 120 rpm.
160 de spire, 0,0508 mm (16AWG) = 48V @ 140 rpm.
60 de spire, 0,0571 mm (15AWG) = 24V @ 120 rpm.

Înfășurarea mulinetelor cu mâna este o sarcină plictisitoare și dificilă. Prin urmare, pentru a facilita procesul de bobinare, v-aș sfătui să faceți un dispozitiv simplu - o mașină de bobinat. Mai mult, designul său este destul de simplu și poate fi realizat din materiale vechi.

Rotirile tuturor bobinelor trebuie înfășurate în același mod, în aceeași direcție și să acordați atenție sau marcați unde sunt începutul și sfârșitul bobinei. Pentru a preveni desfășurarea bobinelor, acestea sunt învelite cu bandă electrică și acoperite cu epoxid.

Jig-ul este realizat din două bucăți de placaj, un diblu îndoit, o bucată de țeavă PVC și cuie. Înainte de a îndoi ac de păr, încălziți-l cu o torță.

O bucată mică de țeavă între scânduri asigură grosimea dorită, iar patru cuie asigură dimensiunile necesare bobinelor.

Puteți veni cu propriul design pentru o mașină de bobinat sau poate aveți deja unul gata făcut.
După ce toate bobinele sunt înfășurate, ele trebuie verificate pentru identitate între ele. Acest lucru se poate face folosind cântare și, de asemenea, trebuie să măsurați rezistența bobinelor cu un multimetru.

Nu conectați consumatorii casnici direct de la generatorul eolian! Respectați și măsurile de siguranță atunci când manipulați electricitatea!

Procesul de conectare a bobinei:

1. Slefuiți capetele bornelor fiecărei bobine cu șmirghel.
2. Conectați bobinele așa cum se arată în imaginea de mai sus. Ar trebui să existe 3 grupuri, 3 bobine în fiecare grup. Cu această schemă de conectare se va obține curent alternativ trifazat. Lipiți capetele bobinelor sau folosiți cleme.
3. Selectați una dintre următoarele configurații:
   A. Configurare stea". Pentru a obține o tensiune de ieșire mare, conectați bornele X,Yși Z unul față de celălalt.
   B. Configurația triunghiului. Pentru a obține un curent mare, conectați X la B, Y la C, Z la A.
   C. Pentru a face posibilă schimbarea configurației în viitor, extindeți toți cei șase conductori și scoateți-i afară.
4. Pe o foaie mare de hârtie, desenați o diagramă a locației și conexiunii bobinelor. Toate bobinele trebuie să fie distribuite uniform și să se potrivească cu locația magneților rotorului.
5. Atașați bobinele de hârtie cu bandă adezivă. Pregătiți rășină epoxidică cu întăritor pentru a umple statorul.
6. Folosiți o pensulă pentru a aplica epoxidic pe fibra de sticlă. Dacă este necesar, adăugați bucăți mici de fibră de sticlă. Nu umpleți centrul bobinelor pentru a asigura o răcire suficientă în timpul funcționării. Încercați să evitați formarea de bule. Scopul acestei operațiuni este de a asigura bobinele la locul lor și de a aplatiza statorul, care va fi situat între cele două rotoare. Statorul nu va fi o unitate încărcată și nu se va roti.

Pentru a fi mai clar, să ne uităm la întregul proces în imagini:

Bobinele finite sunt așezate pe hârtie ceară cu diagrama de aspect desenată. Cele trei cercuri mici din colțurile din fotografia de mai sus sunt locațiile găurilor pentru atașarea suportului statorului. Inelul din centru împiedică epoxidul să intre în cercul central.

Bobinele sunt fixate pe loc. Fibra de sticlă, în bucăți mici, este plasată în jurul bobinelor. Conductoarele bobinei pot fi aduse în interiorul sau în exteriorul statorului. Nu uitați să lăsați suficientă lungime de plumb. Asigurați-vă că verificați din nou toate conexiunile și testați cu un multimetru.

Statorul este aproape gata. Găurile pentru montarea suportului sunt găurite în stator. Când găuriți, aveți grijă să nu loviți bornele bobinei. După finalizarea operațiunii, tăiați excesul de fibră de sticlă și, dacă este necesar, șlefuiți suprafața statorului.

Suport pentru stator

Conducta pentru atașarea axului butucului a fost tăiată pentru a se potrivi mărimea potrivită. Au fost găurite și filetate în el. În viitor, șuruburile vor fi înșurubate în ele care vor ține axa.

Figura de mai sus prezintă suportul de care va fi atașat statorul, situat între cele două rotoare.

Fotografia de mai sus arată știftul cu piulițe și bucșă. Patru dintre aceste știfturi asigură spațiul necesar între rotoare. Puteți folosi nuci în loc de bucșă dimensiune mai mare sau tăiați singur șaibele din aluminiu.

Generator. Asamblare finală

O mică precizare: un spațiu mic de aer între legătura rotor-stator-rotor (care este stabilit de un știft cu o bucșă) oferă o putere de ieșire mai mare, dar riscul de deteriorare a statorului sau rotorului crește atunci când axa este nealiniată, ceea ce poate apărea în cazul vântului puternic.

Imaginea din stânga de mai jos prezintă un rotor cu 4 știfturi de degajare și două plăci de aluminiu (care vor fi îndepărtate ulterior).
Imaginea din dreapta arată cea asamblată și vopsită verde stator instalat pe loc.

Procesul de construire:
1. Faceți 4 găuri în placa superioară a rotorului și bateți-le pentru știft. Acest lucru este necesar pentru a coborî ușor rotorul în poziție. Așezați cele 4 știfturi pe plăcile de aluminiu lipite mai devreme și instalați rotorul superior pe știfturi.
Rotoarele vor fi atrase unul de celălalt cu o forță foarte mare, motiv pentru care este nevoie de un astfel de dispozitiv. Aliniați imediat rotoarele unul față de celălalt conform semnelor plasate anterior pe capete.
2-4. Rotiți alternativ știfturile cu o cheie, coborâți rotorul uniform.
5. După ce rotorul se sprijină pe bucșă (oferind spațiu liber), deșurubați știfturile și îndepărtați plăcile de aluminiu.
6. Instalați butucul (butucul) și înșurubați-l.

Generatorul este gata!

După instalarea știfturilor (1) și a flanșei (2), generatorul dvs. ar trebui să arate cam așa (vezi imaginea de mai sus)

Șuruburile din oțel inoxidabil servesc pentru a asigura contactul electric. Este convenabil să folosiți urechi inel pe fire.

Piulițele și șaibe sunt folosite pentru a asigura conexiunile. plăci și suporturi pentru lame pentru generator. Deci, generatorul eolian este complet asamblat și gata pentru testare.

Pentru început, cel mai bine este să rotiți moara de vânt manual și să măsurați parametrii. Dacă toate cele trei terminale de ieșire sunt scurtcircuitate, moara de vânt ar trebui să se rotească foarte încet. Acesta poate fi folosit pentru a opri un generator eolian pentru serviciu sau din motive de securitate.

Un generator eolian poate fi folosit nu numai pentru a furniza energie electrică casei tale. De exemplu, această instanță este făcută astfel încât statorul să genereze o tensiune înaltă, care este apoi folosită pentru încălzire.
Generatorul discutat mai sus produce tensiune trifazată cu frecvențe diferite (în funcție de puterea vântului), și de exemplu în Rusia se folosește o rețea monofazată de 220-230V, cu o frecvență fixă ​​a rețelei de 50 Hz. Acest lucru nu înseamnă că acest generator nu este potrivit pentru alimentare aparate electrocasnice. Curentul alternativ de la acest generator poate fi transformat în D.C., cu tensiune fixă. Și curentul continuu poate fi deja folosit pentru a alimenta lămpi, încălzi apa, încărca bateriile sau poate fi furnizat un convertor pentru a converti curentul continuu în curent alternativ. Dar acest lucru depășește scopul acestui articol.

In poza de mai sus circuit simplu redresor în punte format din 6 diode. Acesta transformă curentul alternativ în curent continuu.

Locul de instalare a generatorului eolian

Generatorul eolian descris aici este montat pe un stâlp de 4 metri pe marginea unui munte. Flanșa țevii, care este instalată în partea de jos a generatorului, asigură ușurință și instalare rapidă generator eolian - doar înșurubați 4 șuruburi. Deși pentru fiabilitate, este mai bine să-l sudați.

De obicei, generatoarele eoliene orizontale „iubesc” atunci când vântul suflă dintr-o direcție, spre deosebire de turbine eoliene verticale, unde, din cauza girouiței, se pot întoarce și nu le pasă de direcția vântului. Deoarece Această turbină eoliană este instalată pe malul unei stânci, apoi vântul de acolo creează fluxuri turbulente cu directii diferite, ceea ce nu este foarte eficient pentru acest design.

Un alt factor de luat în considerare atunci când alegeți o locație este puterea vântului. O arhivă de date despre puterea vântului pentru zona dvs. poate fi găsită pe Internet, deși va fi foarte aproximativă, deoarece totul depinde de locația specifică.
De asemenea, un anemometru (un dispozitiv pentru măsurarea forței vântului) va ajuta la alegerea locației pentru instalarea unui generator eolian.

Câteva despre mecanica unui generator eolian

După cum știți, vântul apare din cauza diferenței de temperatură a suprafeței pământului. Când vântul rotește turbinele unui generator eolian, el creează trei forțe: de ridicare, de frânare și de impuls. Ridicarea are loc de obicei pe o suprafață convexă și este o consecință a diferențelor de presiune. Forța de frânare a vântului apare în spatele palelor generatorului eolian este nedorită și încetinește moara de vânt. Forța de impuls provine din forma curbată a lamelor. Când moleculele de aer împing lamele din spate, atunci nu au unde să meargă și să se adună în spatele lor. Drept urmare, ele împing lamele în direcția vântului. Cu cât forțele de ridicare și de impuls sunt mai mari și cu cât forța de frânare este mai mică, cu atât lamele se vor roti mai repede. Rotorul se rotește în consecință, ceea ce creează un câmp magnetic pe stator. Ca rezultat, se generează energie electrică.

Descărcați diagrama de dispunere a magnetului.

Energia inepuizabilă pe care o poartă cu ele masele de aer a atras mereu atenția oamenilor. Străbunicii noștri au învățat să înhame vântul la pânzele și roțile morilor de vânt, după care s-a repezit fără țintă peste vastele întinderi ale Pământului timp de două secole.

Astăzi l-am găsit din nou pentru el muncă utilă. Un generator eolian pentru o casă privată trece de la a fi o noutate tehnică la un factor real în viața noastră de zi cu zi.

Să aruncăm o privire mai atentă la centralele eoliene, să evaluăm condițiile pentru utilizarea lor profitabilă și să luăm în considerare soiurile existente. În articolul nostru, meșterii acasă vor primi informații la care să se gândească pe tema auto-asamblarii unei mori de vânt și a dispozitivelor necesare pentru funcționarea eficientă a acesteia.

Ce este un generator eolian?

Principiul de funcționare al unei centrale eoliene domestice este simplu: fluxul de aer rotește paletele rotorului montate pe arborele generatorului și creează curent alternativ în înfășurările sale. Electricitatea generată este stocată în baterii și utilizată de aparatele de uz casnic după cum este necesar. Desigur, aceasta este o diagramă simplificată a modului în care funcționează o moară de vânt acasă. În termeni practici, acesta este completat de dispozitive care convertesc electricitatea.

Imediat în spatele generatorului din lanțul energetic există un controler. Acesta convertește curentul alternativ trifazat în curent continuu și îl direcționează pentru a încărca bateriile. Majoritatea aparatelor electrocasnice nu pot funcționa cu putere constantă, așa că în spatele bateriilor este instalat un alt dispozitiv - un invertor. Efectuează operația opusă: transformă curentul continuu în curent alternativ de uz casnic cu o tensiune de 220 Volți. Este clar că aceste transformări nu au loc fără să lase urme și iau o parte destul de decentă din energia inițială (15-20%).

Dacă moara de vânt este asociată cu baterie solară sau alt generator de energie electrică (benzină, motorină), atunci circuitul este completat cu un comutator automat (ATS). Când sursa principală de curent este oprită, o activează pe cea de rezervă.

Pentru putere maximă generator eolian ar trebui să fie situat de-a lungul fluxului vântului. ÎN sisteme simple Este implementat principiul girouetelor. Pentru a face acest lucru, o lamă verticală este atașată la capătul opus al generatorului, întorcându-l spre vânt.

Instalațiile mai puternice au un motor electric rotativ controlat de un senzor de direcție.

Principalele tipuri de generatoare eoliene și caracteristicile acestora

Există două tipuri de generatoare eoliene:

1. Cu un rotor orizontal.
2. Cu rotor vertical.

Primul tip este cel mai comun. Este caracterizat randament ridicat(40-50%), dar are nivel crescut zgomot și vibrații. În plus, instalarea acestuia necesită un spațiu liber mare (100 de metri) sau un catarg înalt (de la 6 metri).

Generatoarele cu rotor vertical sunt mai puțin eficiente din punct de vedere energetic (eficiența este de aproape 3 ori mai mică decât cea a celor orizontale).

Avantajele lor includ instalarea simplă și designul fiabil. Zgomotul redus face posibilă instalarea generatoarelor verticale pe acoperișurile caselor și chiar la nivelul solului. Aceste instalații nu se tem de gheață și uragane. Ele sunt lansate dintr-un vânt slab (de la 1,0-2,0 m/s), în timp ce o moară de vânt orizontală are nevoie de un flux de aer de putere medie (3,5 m/s și mai sus). Generatoarele eoliene verticale sunt foarte diverse ca formă a rotorului (rotor).

Roțile rotoare ale turbinelor eoliene verticale

Datorită vitezei reduse a rotorului (până la 200 rpm), durata de viață mecanică a unor astfel de instalații o depășește semnificativ pe cea a generatoarelor eoliene orizontale.

Cum se calculează și se selectează un generator eolian?

Vântul nu este gaz natural, pompat prin conducte si nu electricitate, alimentat neintrerupt prin fire catre casa noastra. Este capricios și volubil. Astăzi un uragan rupe acoperișuri și sparge copaci, iar mâine cedează calmului complet. Prin urmare, înainte de a cumpăra sau autoproducție turbină eoliană, trebuie să evaluați potențialul energiei aerului în zona dvs. Pentru a face acest lucru, trebuie determinată forța medie anuală a vântului. Această valoare poate fi găsită pe internet la cerere.

După ce am primit un astfel de tabel, găsim zona reședinței noastre și ne uităm la intensitatea culorii sale, comparând-o cu scala de evaluare. Dacă viteza medie anuală a vântului este mai mică de 4,0 metri pe secundă, atunci nu are rost să instalați o moară de vânt. Nu va furniza cantitatea necesară de energie.

Dacă puterea vântului este suficientă pentru a instala o centrală eoliană, atunci puteți trece la pasul următor: selectarea puterii generatorului.

Dacă vorbim de alimentarea autonomă cu energie la domiciliu, atunci se ia în considerare consumul statistic mediu de energie electrică al unei familii. Acesta variază de la 100 la 300 kWh pe lună. În regiunile cu potențial eolian anual scăzut (5-8 m/sec), o turbină eoliană cu o putere de 2-3 kW poate genera această cantitate de energie electrică. Trebuie avut în vedere că iarna viteza medie a vântului este mai mare, astfel încât producția de energie în această perioadă va fi mai mare decât vara.

Alegerea unui generator eolian. Preturi aproximative

Prețurile pentru generatoarele eoliene interne verticale cu o capacitate de 1,5-2,0 kW sunt în intervalul de la 90 la 110 mii de ruble. Pachetul la acest pret include doar un generator cu lame, fara catarg si echipamente suplimentare (controller, invertor, cablu, baterii). O centrală electrică completă, inclusiv instalarea, va costa cu 40-60% mai mult.

Costul turbinelor eoliene mai puternice (3-5 kW) variază de la 350 la 450 de mii de ruble (cu echipamente suplimentare și lucrări de instalare).

Moara de vant DIY. Distracție sau economii reale?

Să spunem imediat că nu este ușor să faci un generator eolian complet și eficient cu propriile mâini. Calculul corect al roții eoliene, mecanismul de transmisie, selectarea unui generator potrivit pentru putere și viteză este un subiect separat. Vom oferi doar scurte recomandări cu privire la etapele principale ale acestui proces.

Generator

Generatoare auto si motoare electrice de la masini de spalat rufe cu acționare directă nu sunt potrivite în acest scop. Sunt capabili să genereze energie din roata vântului, dar va fi nesemnificativă. Pentru a funcționa eficient, autogeneratoarele au nevoie de viteze foarte mari, pe care o moară de vânt nu le poate dezvolta.

Motoarele pentru mașini de spălat au o altă problemă. Sunt magneți de ferită acolo, dar generatorul eolian are nevoie de alții mai eficienți - cei din neodim. Procesați-le autoinstalare iar înfășurarea înfășurărilor purtătoare de curent necesită răbdare și precizie ridicată.

Puterea unui dispozitiv asamblat de dvs., de regulă, nu depășește 100-200 de wați.

Recent, roțile cu motor pentru biciclete și scutere au devenit populare printre amatorii de bricolaj. Din punct de vedere al energiei eoliene, acestea sunt generatoare puternice de neodim, care sunt potrivite optim pentru lucrul cu roți eoliene verticale și încărcarea bateriilor. Dintr-un astfel de generator puteți extrage până la 1 kW de energie eoliană.

Roată cu motor - un generator gata făcut pentru o centrală eoliană de casă

Şurub

Cele mai ușor de fabricat sunt elicele cu pânze și rotoare. Primul este format din tuburi curbate ușoare montate pe o placă centrală. Lamele din material rezistent sunt trase peste fiecare tub. Forța mare a elicei necesită fixarea cu balamale a palelor, astfel încât în ​​timpul unui uragan să se plieze și să nu se deformeze.

Designul roții eoliene rotative este utilizat pentru generatoarele verticale. Este ușor de fabricat și fiabil în funcționare.

Generatoarele eoliene de casă cu o axă orizontală de rotație sunt alimentate de o elice. Meșterii de acasă îl colectează de la Conducte PVC diametru 160-250 mm. Lamele sunt montate pe o placă rotundă de oțel cu un orificiu de montare pentru arborele generatorului.