Centrală eoliană de casă. Generatoare eoliene pentru casă: tipuri, prețuri aproximative, producție bricolaj. Video: generator eolian Lenz

După ce m-am uitat la modul în care oamenii obișnuiți produc generatoare eoliene pe site-uri străine, am vrut și eu să fac ceva similar. Pe internetul rus la acea vreme nu existau informații speciale despre aceste mori de vânt, circulau doar informații despre morile de vânt ale lui Hugh Pigot și tot felul de fragmente de informații. Dar totuși, am vrut să-mi fac o moară de vânt atât de simplă.

A început cu o căutare a magneților de neodim, dar prețurile în magazinele online erau foarte mari și nu i-am putut găsi în magazinele obișnuite. Dar curând am reușit să comand magneți mai ieftini. 25 de magneți rotunzi care măsoară 20*5 mm costă doar 1030 de ruble. În timp ce magneții se mișcau, am început să fac lamele.

Lame din lemn pentru generator eolian

Pentru lame, am achiziționat o placă de molid de 110 cm lungime, 120 * 35 mm, apoi am desenat-o după dimensiune și am decupat semifabricatele folosind un ferăstrău obișnuit.

Am îndepărtat mai întâi excesul de lemn de pe lame cu un cuțit mare obișnuit cu o lamă largă, deoarece nu aveam un capsator.

Ulterior, lamele finite au fost șlefuite cu șmirghel până la omogenizare completă. Apoi lamele au fost înmuiate în ulei uscat de trei ori.

De asemenea, am decupat cercuri din placaj pentru a monta lamele. Am tăiat lamele la cap la 120 de grade folosind un ferăstrău circular. Diametrul șurubului este de exact 2m.

Coletul cu magneți a sosit, chiar și puțin mai devreme decât mă așteptam. A fost prima dată când am ținut astfel de magneți în mâini, ei sunt foarte puternici, în ciuda faptului că sunt atât de mici și nu pot fi comparați cu cei obișnuiți din ferită. Iată coletul în sine, ambalat cu grijă, toți magneții sunt la locul lor și intacți.

Discurile rotorului au fost realizate din fier de 4 mm grosime. Mai întâi, în ele au fost decupate două semifabricate mașină de găurit au fost găurite pentru știfturi și apoi mai departe strung Au fost tăiate găurile centrale și marginile au fost prelucrate.

Pentru a menține în siguranță magneții de pe discuri, i-am umplut cu rășină epoxidică. Pentru a-l umple, am făcut o matriță din placaj și am acoperit-o cu bandă de mascare. Am marcat sectoare pentru magneți pe discuri și am aranjat magneții alternând cu poli. Pentru a ușura verificarea stâlpilor, am folosit un ac de busolă. Iată un disc cu magneți înainte de turnare.

Iată discurile rotorului finisate cu magneți umpluți.

În total 9 bobine.

Pentru a umple bobinele, Starota a făcut uniforma noua. Mai întâi, am așezat o bucată de folie de plastic, apoi o bucată de fibră de sticlă deasupra, apoi o formă pe fibră de sticlă și apoi sub formă de bobină. Apoi, am pregătit rășina și am început să umplu statorul.

Am turnat puțin mai multă rășină epoxidică decât era necesar, asta s-a făcut special pentru ca a doua bucată de fibră de sticlă care a acoperit statorul de sus să fie saturată. Apoi am presat chestia asta deasupra cu o bucată de placaj și am pus o greutate pe ea, lăsând-o acolo până s-a întărit rășina.

Stator finisat.

Suportul pentru stator a fost tăiat din același oțel de 4 mm.

Turnerul mi-a făcut și o axă rotativă. Apoi totul a fost sudat împreună, folosind piesele disponibile, sau mai degrabă cele care zăceau în fier vechi. Generatorul eolian este protejat de vânturile puternice folosind metoda cozii pliabile.

Ca toți ceilalți lucrari de sudare Produsul a fost finisat, curățat și pregătit pentru vopsire.

După asamblare, s-a descoperit că o sută de magneți de pe discuri sunt atrași de știfturile care țin statorul, din această cauză există un fel de lipire și se observă o ușoară vibrație în timpul rotației. Deoarece nu am putut găsi niciun știft nemagnetic, a trebuit să prelungesc suporturile, astfel încât știfturile să fie mai departe de discurile cu magneți.

S-a realizat si ansamblul periei. Inelele sunt din rasina epoxidica, mai intai s-au turnat semifabricatele patrate pentru inele, apoi le-am introdus intr-un burghiu si le-am macinat intr-o forma rotunda. Am tăiat benzi din aluminiu și le-am lipit pe epoxid.

Am turnat fundația și am făcut un suport pentru catarg din biele.

La urma urmelor munca pregatitoare Am făcut un test de ridicare a catargului pentru a strânge imediat toate firele de cablu și a verifica totul înainte de a ridica generatorul eolian.

Înainte de ridicare, generatorul eolian a fost vopsit din nou.

Se pregătește să ridice generatorul eolian.

Și în cele din urmă generatorul eolian este ridicat la vânt.

Ca urmare, generatorul nu s-a justificat în generarea de energie electrică, în medie, generează doar 2-5 volți, și doar ocazional în rafale de până la 10 volți, un curent de până la 1A. Dar totuși, scopul principal al acestei lucrări a fost atins, generatorul eolian s-a dovedit a fi ieftin și realizat în principal din materiale deșeuri libere. Ei bine, arată bine și este plăcut ochiului. Fotografii și scurtă descriere de aici >>sursa

Timp de citire ≈ 4 minute

Puteți reduce semnificativ facturile la electricitate și vă puteți oferi o sursă de rezervă de energie la casa dvs. făcând singur un generator eolian.

Achiziționarea unui generator eolian gata făcut este justificată din punct de vedere economic doar dacă nu există posibilitatea de conectare la rețeaua electrică. Costul echipamentelor și întreținerea acestuia este adesea mai mare decât prețul kilowați pe care îi veți cumpăra de la compania de vânzări de energie în următorii câțiva ani. Deși, în comparație cu utilizarea benzinei sau generatoare diesel putere redusă, aici sursa de energie ecologică câștigă în ceea ce privește costul de întreținere, nivelul de zgomot și absența emisiilor nocive. O lipsă temporară de vânt poate fi compensată prin utilizarea bateriilor cu un convertor de tensiune.

Un generator eolian asamblat folosind niște piese de bricolaj poate fi de câteva ori mai ieftin, trusa gata facuta. Dacă vă decideți serios să vă faceți casă de țară independent din punct de vedere energetic, dar nu vreau să plătesc pe nimeni în exces - generator eolian de casă- decizia corectă.

Puterea generatoarelor eoliene

Înainte de a începe să lucrați, trebuie să decideți dacă există o nevoie reală de un generator eolian puternic, de exemplu, pentru gătit, folosirea sculelor electrice, încălzirea apei sau încălzirea. Poate că este suficient să conectați iluminatul, un frigider mic, un televizor și să vă reîncărcați telefonul? În primul caz, aveți nevoie de o moară de vânt cu o putere de 2 până la 6 kW, iar în al doilea, vă puteți limita la 1-1,5 kW.

Există și generatoare eoliene orizontale și verticale. Cu o axă verticală, puteți utiliza lame de o mare varietate de forme, acestea pot fi foi de metal plate sau curbate care se rotesc pe extensii. Există o opțiune cu o lamă răsucită. Generatorul în sine este situat aproape de pământ. Deoarece vitezele lamei sunt mici, motorul are o masă mare și, în consecință, costă. Avantaj design vertical este simplitatea și capacitatea de a lucra în vânt scăzut.

Această recenzie va discuta despre cum să faci un generator eolian orizontal cu propriile mâini. Poate folosi diverse tipuri de generatoare disponibile și motoare electrice convertite.

Proiectarea unui generator eolian de 220 V:

Generator electric de productie industriala.
pale de turbine eoliene si mecanism de pivotare pe catarg.
Circuit de control al încărcării bateriei.
Fire de conectare.
Catarg de instalare.
Vergeturi.

Vom folosi motorul DC de la „banda de alergare”, are parametri: 260V, 5A. Obținem efectul de generator datorită reversibilității câmpurilor magnetice ale acestui tip de motor electric.

Materiale și componente necesare

Puteți găsi cu ușurință toate piesele în magazinele de feronerie sau de construcții. Vom avea nevoie de:

bucșă filetată de dimensiunea necesară;
punte de diode, proiectată pentru curent 30-50A;
Tub PVC.

Coada și corpul morii de vânt pot fi realizate din următoarele materiale:

Oţel țeavă de profil 25 mm;
Flanșă de mascare;
Conducte;
Șuruburi;
Șaibe;
Șuruburi autofiletante;
Scotch.

Asamblarea unui generator eolian conform desenelor

Lamele morii de vânt pot fi realizate din duraluminiu conform desenelor furnizate. Piesa trebuie șlefuită cu calitate superioară, cu marginea din față rotunjită și cea din spate ascuțită. O bucată de tablă suficient de rigidă este potrivită pentru tijă.

Atașăm bucșa la motorul electric și forăm trei găuri pe corpul său la o distanță egală unul de celălalt. Acestea trebuie filetate pentru șuruburi.

Vom tăia țeava PVC pe lungime și o vom folosi ca etanșare între țeava pătrată și carcasa generatorului.

De asemenea, vom asigura puntea de diode lângă motor folosind șuruburi autofiletante.

Conectăm firul negru de la motor la plusul punții de diode, iar firul roșu la minus.

Înșurubam tija cu șuruburi autofiletante pe capătul opus al țevii.

Conectăm lamele la bucșă folosind șuruburi, asigurați-vă că folosiți două șaibe și un șurub pentru fiecare șurub.

Înșurubam bucșa pe arborele motorului în sens invers acelor de ceasornic, ținând axa cu un clește.

Înșurubam țeava pe flanșa de mascare folosind o cheie cu gaz.

Este imperativ să găsiți punctul de echilibru pe țeavă cu motorul și tija atașate. În acest moment atașăm structura de catarg.

Toate piese metalice, care pot fi supuse coroziunii, este indicat să le acoperiți cu email de înaltă calitate.

Un generator eolian pentru o casă privată ar trebui să fie instalat la o anumită distanță de clădirile principale; Înălțimea depinde de puterea posibilă vântul, terenul și obstacolele create de om din jurul centralei electrice.

Curentul electric de după puntea de diode trebuie să circule prin ampermetrul de control către circuit electronicîncărcarea bateriei. Lămpile incandescente cu putere redusă pot fi conectate direct la un astfel de generator. Bateriile încărcate oferă o tensiune stabilă, constantă. Se recomanda a fi folosit pentru iluminat (lampi cu halogen si Benzi LED), sau ieșire la un invertor pentru a obține 220V AC și conectați oricare aparate electrocasnice, a cărui putere nu depășește parametrii invertorului.

Fotografiile și informațiile video prezentate vă vor oferi o idee mai clară despre asamblarea unui generator eolian cu propriile mâini.

Videoclip despre realizarea unui generator eolian cu propriile mâini

Activități precum indivizii, iar întreaga umanitate actuală este practic imposibilă fără electricitate. Din păcate, creșterea rapidă a consumului de petrol și gaze, cărbune și turbă duce la o scădere a rezervelor acestor resurse de pe planetă. Ce se poate face cât timp pământenii mai au toate acestea? Potrivit concluziilor experților, dezvoltarea complexelor energetice este cea care poate rezolva problemele crizelor economice și financiare globale. Prin urmare, căutarea și utilizarea surselor de energie fără combustibil devine cea mai urgentă.

Regenerabil, ecologic, verde

Poate că nu merită să ne amintim că tot ce este nou este bine uitat vechi. Oamenii au învățat să folosească puterea debitului râului și viteza vântului pentru a genera energie mecanică cu foarte mult timp în urmă. Soarele ne încălzește apa și mișcă mașinile și alimentează navele spațiale. Roțile instalate în albiile pâraielor și râurilor mici furnizau apă câmpurilor încă din Evul Mediu. S-ar putea oferi făină mai multor sate din jur.

În momentul de față ne interesează o întrebare simplă: cum să-ți oferi locuinței lumină și căldură ieftine, cum să faci o moară de vânt cu propriile mâini? Putere de 5 kW sau ceva mai puțin, principalul lucru este că îți poți alimenta casa cu curent pentru a funcționa aparatele electrice.

Interesant este că în lume există o clasificare a clădirilor în funcție de nivelul de eficiență a resurselor:

convențional, construit înainte de 1980-1995;
cu consum redus și ultra-scăzut de energie - până la 45-90 kWh la 1 kW/m;
pasiv și nevolatil, primind curent din surse regenerabile (de exemplu, prin instalarea unui generator eolian rotativ (5 kW) cu propriile mâini sau a unui sistem de panouri solare, puteți rezolva această problemă);
Clădirile eficiente din punct de vedere energetic, care generează mai multă energie electrică decât au nevoie, câștigă bani prin transmiterea acestora către alți consumatori prin intermediul rețelei.

Se pare că propriile ministații de acasă, instalate pe acoperișuri și în curți, pot deveni în cele din urmă un fel de competiție pentru marii furnizori de energie. Și guvernele diferitelor țări încurajează în orice mod posibil crearea și utilizarea activă

Cum să determinați profitabilitatea propriei centrale electrice

Cercetătorii au demonstrat că capacitatea de rezervă a vântului este mult mai mare decât toate rezervele de combustibil acumulate de secole. Printre metodele de obținere a energiei din surse regenerabile, un loc aparte ocupă morile de vânt, deoarece producția lor este mai simplă decât crearea panourilor solare. De fapt, puteți asambla un generator eolian de 5 kW cu propriile mâini, având componentele necesare, inclusiv magneți, sârmă de cupru, placaj și metal pentru pale.

Experții spun că o structură nu numai de forma corectă, ci și construită locul potrivit. Aceasta înseamnă că este necesar să se țină cont de prezența, constanța și chiar viteza fluxurilor de aer în fiecare caz individual și chiar într-o anumită regiune. Dacă zona se confruntă periodic cu zile calme, calme și fără vânt, instalarea unui catarg cu generator nu va aduce niciun beneficiu.

Înainte de a începe să faceți o moară de vânt cu propriile mâini (5 kW), trebuie să vă gândiți la modelul și tipul acesteia. Nu ar trebui să vă așteptați la o producție mare de energie dintr-un design slab. Și invers, când trebuie să alimentați doar câteva becuri în casa dvs., nu are rost să construiți o moară de vânt uriașă cu propriile mâini. 5 kW este o putere suficientă pentru a furniza energie electrică aproape întregului sistem de iluminat și a aparatelor de uz casnic. Dacă este un vânt constant, va fi lumină.

Cum să faci un generator eolian cu propriile mâini: secvența de acțiuni

La locația aleasă pentru catargul înalt, moara de vânt în sine cu generatorul atașat este întărită. Energia generată este transmisă prin fire către camera potrivita. Se crede că cu cât designul catargului este mai mare, cu atât este mai mare diametrul roții eoliene și cu cât fluxul de aer este mai puternic, cu atât eficiența întregului dispozitiv este mai mare. În realitate, totul nu este chiar așa:

de exemplu, un uragan puternic poate sparge cu ușurință lamele;
unele modele pot fi instalate pe acoperișul unei case obișnuite;
o turbină selectată corespunzător pornește ușor și funcționează perfect chiar și la viteze foarte mici ale vântului.

Principalele tipuri de turbine eoliene

Proiectele cu o axă orizontală de rotație a rotorului sunt considerate clasice. Au de obicei 2-3 lame și sunt instalate la o înălțime mare față de sol. Cea mai mare eficiență a unei astfel de instalații se manifestă la o direcție constantă și viteza acesteia de 10 m/s. Un dezavantaj semnificativ al acestui design al lamei este eșecul de rotație a lamelor în condiții de schimbare frecventă, cu rafale. Acest lucru duce fie la funcționarea neproductivă, fie la distrugerea întregii instalații. Pentru a porni un astfel de generator după oprire, este necesară rotirea inițială forțată a lamelor. În plus, atunci când lamele se rotesc activ, produc sunete specifice care sunt neplăcute pentru urechea umană.

Un generator eolian vertical („Volchok” 5 kW sau altul) are o poziție diferită a rotorului. Turbinele în formă de H sau în formă de butoi captează vântul din orice direcție. Aceste structuri au dimensiuni mai mici, pornesc chiar și la cei mai slabi curenți de aer (la 1,5-3 m/s), nu necesită catarge înalte și pot fi folosite chiar și în medii urbane. În plus, morile de vânt auto-asamblate (5 kW - acest lucru este real) își ating puterea nominală la viteze ale vântului de 3-4 m/s.

Pânzele nu sunt pe nave, ci pe uscat

Una dintre tendințele populare în domeniul energiei eoliene acum este crearea unui generator orizontal cu pale moi. Principala diferență este atât materialul de fabricație, cât și forma în sine: morile de vânt auto-create (5 kW, tip vele) au 4-6 lame de material triunghiular. În plus, spre deosebire de structurile tradiționale, secțiunea lor transversală crește în direcția de la centru la periferie. Această caracteristică vă permite nu numai să „prindeți” vânturile slabe, ci și să evitați pierderile în timpul fluxului de aer uragan.

Avantajele bărcilor cu pânze includ următorii indicatori:

putere mare la rotație lentă;
orientare independentă și adaptare la orice vânt;
giroută mare și inerție scăzută;
nu este nevoie să forțați roata să se învârtească;
rotire complet silențioasă chiar și la viteze mari;
absența vibrațiilor și a perturbărilor sonore;
relativ ieftinitate a construcției.

Mori de vânt DIY

Cei 5 kW de energie electrică necesari pot fi obținuți în mai multe moduri:

construiți o structură simplă a rotorului;
asamblați un complex de mai multe roți de navigație dispuse în serie pe aceeași axă;
utilizați un design de osie cu magneți de neodim.

Este important să ne amintim că puterea unei roți eoliene este proporțională cu produsul dintre valoarea cubică a vitezei vântului și aria măturată a turbinei. Deci, cum se face un generator eolian de 5 kW? Instrucțiunile de mai jos.

Puteți lua ca bază un hub auto și discuri de frana. 32 de magneți (25 pe 8 mm) sunt așezați paralel într-un cerc pe viitoarele discuri ale rotorului (partea mobilă a generatorului), câte 16 bucăți pe disc, iar plusurile trebuie să alterneze cu minusurile. Magneții opuși trebuie să aibă valori diferite ale polilor. După marcare și plasare, totul de pe cerc este umplut cu epoxid.

Mulinete fir de cupru situat pe stator. Numărul lor ar trebui să fie mai mic decât numărul de magneți, adică 12. În primul rând, toate firele sunt scoase și conectate între ele într-o stea sau triunghi, apoi sunt umplute și cu lipici epoxidic. Se recomandă introducerea bucăților de plastilină în interiorul bobinelor înainte de turnare. După ce rășina s-a întărit și a fost îndepărtată, vor rămâne găuri care sunt necesare pentru ventilarea și răcirea statorului.

Cum funcționează totul

Discurile rotorului, care se rotesc în raport cu statorul, formează un câmp magnetic, iar în bobine ia naștere un curent electric. Și moara de vânt, conectată printr-un sistem de scripete, este necesară pentru a deplasa aceste părți structura de lucru. Cum să faci un generator eolian cu propriile mâini? Unii oameni încep să-și construiască propria centrală electrică prin asamblarea unui generator. Altele - de la crearea unei părți a lamei rotative.

Arborele de la moara de vânt este cuplat printr-o legătură glisantă cu unul dintre discurile rotorului. Cel de-al doilea disc inferior, cu magneți, este plasat pe un rulment puternic. Statorul este situat la mijloc. Toate piesele sunt atașate la cercul de placaj folosind șuruburi lungi și fixate cu piulițe. Între toate „clătitele”, trebuie lăsate goluri minime pentru rotirea liberă a discurilor rotorului. Rezultatul este un generator trifazat.

"Baril"

Mai rămâne doar să faci mori de vânt. Puteți realiza o structură rotativă de 5 kW cu propriile mâini din 3 cercuri de placaj și o foaie din duraluminiu cel mai subțire și ușor. Aripile dreptunghiulare metalice sunt atașate de placaj cu șuruburi și unghiuri. În primul rând, șanțurile de ghidare în formă de undă sunt scobite în fiecare plan al cercului, în care sunt introduse foile. Rotorul cu două etaje rezultat are 4 lame ondulate atașate între ele în unghi drept. Adică între fiecare două clătite de placaj prinse de butuci sunt 2 lame din duraluminiu curbate în formă de val.

Această structură este montată în centru pe un știft de oțel, care va transmite cuplul generatorului. Morile de vânt autofabricate (5 kW) cu acest design cântăresc aproximativ 16-18 kg, cu o înălțime de 160-170 cm și un diametru de bază de 80-90 cm.

Lucruri de luat în considerare

O moară de vânt „în butoi” poate fi instalată chiar și pe acoperișul unei clădiri, deși un turn de 3-4 metri înălțime este suficient. Cu toate acestea, este imperativ să protejați carcasa generatorului de precipitațiile naturale. De asemenea, se recomandă instalarea unui dispozitiv de stocare a energiei bateriei.

Pentru a obține curent alternativ din curent trifazat continuu, în circuit trebuie inclus și un convertor.

Dacă în regiune sunt suficiente zile cu vânt, o moară de vânt auto-asamblată (5 kW) poate furniza curent nu numai unui televizor și becurilor, ci și unui sistem de supraveghere video, aer condiționat, frigider și alte echipamente electrice.

Este greu de observat modul în care stabilitatea furnizării de energie electrică a instalațiilor suburbane diferă de furnizarea de energie electrică a clădirilor urbane și a întreprinderilor. Recunoașteți că dvs., în calitate de proprietar al unei case sau al unei cabane private, ați întâmpinat de mai multe ori întreruperi, neplăceri asociate și daune ale echipamentelor.

Situațiile negative enumerate, alături de consecințe, nu vor mai complica viața iubitorilor de spații naturale. Mai mult, cu forță de muncă și costuri financiare minime. Pentru a face acest lucru trebuie doar să faci generator eolian electricitate, despre care vorbim în detaliu în articol.

Am descris în detaliu opțiunile pentru fabricarea unui sistem util pentru gospodărie care elimină dependența energetică. Conform sfatului nostru, o persoană fără experiență poate construi un generator eolian cu propriile mâini. meșteșug acasă. Acest dispozitiv practic va ajuta la reducerea semnificativă a cheltuielilor zilnice.

Sursele alternative de energie sunt visul oricărui rezident de vară sau proprietar al cărui teren este situat departe de rețelele centrale. Totuși, atunci când primim facturile pentru energia electrică consumată într-un apartament din oraș și ne uităm la tarifele crescute, ne dăm seama că un generator eolian conceput pentru nevoile casnice, nu ne-ar strica.

După ce ai citit acest articol, poate îți vei realiza visul.

generator eolian - mare solutie pentru a furniza energie electrică unei instalații suburbane. Mai mult, în unele cazuri, instalarea acestuia este singura soluție posibilă.

Pentru a nu pierde bani, efort și timp, să ne hotărâm: există circumstanțe externe, care ne va crea obstacole în timpul funcționării generatorului eolian?

Pentru a furniza energie electrică unei case de vară sau unei căsuțe mici, este suficient, a cărei putere nu va depăși 1 kW. Astfel de dispozitive în Rusia sunt echivalente cu produse de uz casnic. Instalarea acestora nu necesită certificate, autorizații sau alte aprobări suplimentare.

Rusia ocupă o poziţie dublă în ceea ce priveşte resursele de energie eoliană. Pe de o parte, datorită uriașului suprafata totalași datorită abundenței zonelor plane, în general bate mult vânt și este în mare parte uniformă. 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

KIEV – coeficientul de utilizare a energiei eoliene. Când este utilizat pentru a calcula un model mecanic al vântului plat (vezi mai jos), este egal cu eficiența rotorului unei centrale eoliene (WPU).
Eficiență – eficiența completă a APU, de la vântul care se apropie la bornele generatorului electric sau la cantitatea de apă pompată în rezervor.
Viteza minimă a vântului de operare (MRS) este viteza cu care moara de vânt începe să furnizeze curent sarcinii.
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.
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.
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.
Cuplul de pornire (inițial) este capacitatea unui rotor, frânat forțat în fluxul de aer, de a crea cuplu pe arbore.
Turbina eoliană (WM) face parte din APU de la rotor la arborele generatorului sau pompei sau alt consumator de energie.
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.
Gama de viteze de funcționare a rotorului este diferența dintre MMF și MRS atunci când funcționează la sarcina nominală.
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.
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:

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.
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 de mașinile electrice cu magneți permanenți pe bază de niobiu (supermagneți); pe oțel sau magneți de ferită te poți baza 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 fel de generator eolian să facem, să ne hotărâm 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, cu o nevoie de energie electrică de până la 2-3 kW, puteți prelua singur una de viteză mică generator eolian vertical . Sunt nenumărate dintre ele dezvoltate și există modele care sunt aproape la fel de bune ca cele „blade” în ceea ce privește KIEV și eficiență. producție industrială.

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 alternante care pot provoca rezonanța structurii clădirii și distrugerea acesteia.

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 avionul de luptă din prima linie, accelerează mai repede 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 aceasta: aerul trece de-a lungul suprafețelor superioare și inferioare ale aripii cale diferită. 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 poză. 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 frică de uragane - prea mult vânt puternic nu poate împinge în „butoi”; 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.

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

palete de rotor;
generator;
cadru generator;
giruetă de protecție (lopată pentru uragan);
colector de curent;
şasiu;
unitate pivotanta;
giroueta de lucru;
catarg;
clemă pentru giulgii.

Smochin. B, vedere de sus:

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

Smochin. G, colector de curent:

colector cu bare colectoare cu inel continuu din cupru;
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; V cele mai bune modele– cu 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 un capac al cazanului sau o cratiță mare de mâner paralel 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. Un motor chinezesc este perfect - 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 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 multă, 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 cu lame” se explică mai mult prin aspectul lor spectaculos decât prin calitățile reale de performanță într-un design de casă și la putere redusă. Un APU carusel de casă va oferi energie „în așteptare” pentru încărcarea bateriei unei mașini sau pentru alimentarea unei case mici.

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.