Самоделен генератор от асинхронен електродвигател. Направи си сам безплатен генератор на енергия: диаграма

В днешните реалности всеки собственик на жилище е добре наясно с постоянното увеличение на разходите комунални услугиТова важи и за електрическата енергия. Следователно, за да създадете комфортни условия за живот в крайградското жилищно строителство, както през лятото, така и през зимата, ще трябва или да плащате за услуги за доставка на енергия, или да намерите алтернативен изход от тази ситуация, тъй като естествените източници на енергия са безплатни.

Как да направите вятърен генератор със собствените си ръце - стъпка по стъпка ръководство

Територията на нашата държава е предимно равнинна. Въпреки факта, че в градовете достъпът на вятъра е блокиран от високи сгради, извън града бушуват силни въздушни течения. Следователно самостоятелното производство на вятърен генератор е единственото правилно решениедоставя Вилаелектричество. Но първо трябва да разберете кой модел е подходящ за самостоятелно производство.

въртящ се

Ротационната вятърна мелница е просто преобразуващо устройство, което е лесно да се направи със собствените си ръце. Естествено, такъв продукт няма да може да осигури електричество на селско имение, но за Вилаще пасне доста добре. Това ще ви позволи да осветите не само жилищното строителство, но и стопанските постройки и дори пътеките в градината. За самостоятелно сглобяванеблок с мощност до 1500 вата, трябва да подготвите консумативи и компоненти от следния списък:

Естествено, трябва да имате минимален наборинструменти: ножици за рязане на метал, мелница, измервателна лента, молив, комплект гаечни ключове и отвертки, бормашина с бормашини и клещи.

стъпка по стъпка

Монтажът започва с производството на ротора и промяната на макарата, за което се придържат към определена последователност на работа.

За свързване на батерията се използват проводници с напречно сечение 4 мм и дължина не повече от 100 см. Потребителите се свързват с проводници с напречно сечение 2 мм. Важно е да включите преобразувател DC-към-AC 220V в прекъсването на веригата според схемата на контактите на клемите.

Плюсове и минуси на дизайна

Ако всички манипулации са извършени, правилно, тогава устройството ще продължи достатъчно дълго. При използване на достатъчно мощна батерия и подходящ инвертор до 1,5 kW може да се захранва улично и вътрешно осветление, хладилник и телевизор. Направата на такава вятърна мелница е много проста и рентабилна. Такъв продукт е лесно ремонтиран и непретенциозен при употреба. Той е много надежден по отношение на работа и не вдига шум, досадно на обитателите на къщата. Ротационната вятърна мелница обаче има ниска производителност и работата й зависи от наличието на вятър.

Аксиална конструкция без железен статор на базата на неодимови постоянни магнити се появи на територията на нашата държава не толкова отдавна поради липсата на съставни части. Но днес мощните магнити не са рядкост и цената им е намаляла значително в сравнение с преди няколко години.

Основата на такъв генератор е главина със спирачни дискове от лек автомобил. Ако не стане нова част, тогава е препоръчително да го подредите и промените лубрикантии лагери.

Поставяне и монтаж на неодимови магнити

Работата започва със залепване на магнити към диска на ротора. За целта се използват магнити в количество от 20 бр. и размери 2,5 на 0,8 см. За да промените броя на стълбовете, трябва да се придържате към следните правила:

• еднофазен генератор предполага броя на магнитите, съответстващ на броя на полюсите;
• при трифазно устройство се наблюдава съотношение съответно 2/3 полюси и намотки;
• поставянето на магнити трябва да става с редуване на полюси, за да се опрости тяхното разпределение е по-добре да се използва готов шаблонизработени от картон.

Използване на магнити, когато е възможно правоъгълна форма, тъй като в кръглите аналози концентрацията на магнитни полета отива в центъра, а не по цялата повърхност. Важно е да се спазва условието магнитите, обърнати един към друг, да имат противоположни полюси. За да се определят полюсите, магнитите се довеждат един до друг, а привличащите страни са положителни, следователно отблъскващите ръбове са отрицателни.

За фиксиране на магнити, специален лепилен състав, след което за увеличаване на здравината се извършва армировка от епоксидна смола. За целта се запълва с магнитни елементи. За да се предотврати разпространението на смолата, страните се правят с обикновен пластилин.

Уред от трифазен и монофазен тип

Еднофазните статори са по-ниски по своите параметри от трифазните, тъй като вибрациите се увеличават с увеличаване на натоварването. Това се дължи на разликата в амплитудата на тока, произтичаща от несъответствието на неговия изход за определен период от време. От своя страна, в трифазен аналог такъв проблем няма. Това даде възможност да се увеличи мощността на трифазен генератор с почти 50% в сравнение с еднофазен модел. Плюс това, поради липсата на допълнителна вибрация, не се създава външен шум по време на работа на устройството.

Намотка на бобина

Всеки електротехник е наясно, че преди да започне да навива намотката, е важно да извърши предварителни изчисления. Самоделен вятърен генератор 220V е устройство, което работи при ниски скорости. Необходимо е да се постигне, че зареждането на батерията започва от 100 rpm.

Ако изхождаме от такива параметри, тогава за навиване на всички намотки ще са необходими не повече от 1200 завъртания. За да определите завоите за една намотка, трябва да извършите просто разделяне на общите показатели по броя на отделните елементи.

За да се увеличи мощността на вятърна мелница с ниска скорост, броят на стълбовете се увеличава. Това ще увеличи честотата на тока в намотките. Навиването на бобината трябва да се извършва с дебел медни проводници. Това ще намали стойността на съпротивлението и следователно ще увеличи силата на тока. Важно е да се има предвид, че при рязко увеличаване на напрежението токът може да бъде напълно изразходван за съпротивлението на намотките. За да опростите навиването, можете да използвате специална машина.

В съответствие с броя и дебелината на магнитите, прикрепени към дисковете, работните характеристики на апарата се променят. За да разберете какви индикатори за мощност ще бъдат получени в крайна сметка, достатъчно е да навиете един елемент и да го превъртите в устройството. За да се определят характеристиките на мощността, напрежението се измерва при определени обороти.

Често намотката е направена кръгла, но е препоръчително да я разтегнете леко. В този случай във всеки сектор ще има повече мед и подреждането на завоите става по-плътно. Диаметърът на вътрешния отвор на бобината трябва да бъде равен на размерите на магнита. При производството на статора е важно да се има предвид, че той трябва да бъде равен по дебелина на параметрите на магнитите.

Обикновено шперплатът се използва като заготовка за статора, но е напълно възможно да се направят маркировки върху хартиен лист чрез рисуване на сектори за намотки и да се използва обикновен пластилин за бордюри. За да се даде здравина на продукта, се използва фибростъкло, разположено в долната част на матрицата върху горната част на намотките. Важно е епоксидната смола да не залепва по матрицата. За да направите това, той е покрит с восък отгоре. Намотките са здраво фиксирани една към друга, а краищата на фазите се извеждат. След това всички проводници са свързани по схемата звезда или триъгълник. За тестване готово устройствовърти се на ръка.

Обикновено крайната височина на мачтата е 6 метра, но ако е възможно е по-добре да я увеличите 2 пъти. Поради това се използва за неговото закрепване бетонна основа. Закрепването трябва да е такова, че тръбата да може лесно да се повдига и спуска с лебедка. В горния край на тръбата е фиксиран винт.

За да направите винт, имате нужда PVC тръба, чието напречно сечение трябва да бъде 16 см. От тръбата се изрязва двуметров винт с шест остриета. Оптимална формаостриета се определя експериментално, което ви позволява да увеличите въртящия момент при минимална скорост. За отклоняване на витлото от силни пориви на вятъра се използва сгъваема опашка. Произведеното електричество се съхранява в батерии.

Видео: домашен вятърен генератор

След като разгледа наличните опции за вятърни турбини, всеки собственик на жилище ще може да вземе решение за подходящо устройство за неговите цели. Всеки от тях има както своите положителни страни, така и отрицателни качества. Особено се усеща ефективността на вятърната мелница извън града, където има постоянно движение на въздушните маси.

За съжаление, често захранващите организации не могат да се справят с осигуряването на частни домакинства с електричество. Поради прекъсване на тока собствениците на дача и селски вилипринудени да се обърнат към алтернативни източници на електроенергия. Най-често срещаният от тях е генераторът.

Характеристики на електрическия генератор и неговия обхват

Електрическият генератор е мобилно устройство, използвано за преобразуване и съхраняване на електроенергия. Принципът на работа на това устройство е прост, което ви позволява да го направите сами. Диаграма на обикновен генератор може лесно да бъде намерена в Интернет.

Ръчно изработената единица няма да бъде достоен конкурент на фабрично сглобения продукт, но това оптимално решениеако искате да спестите значителна сума пари.

Електрическите генератори имат доста широк спектър от приложения. Както можете да видите на снимката на домашно приготвени генератори, те могат да се използват във вятърни паркове, при заваръчни работи, а също и като офлайн устройствоза поддържане на електричество в частни домове.

Генераторът се включва от входното напрежение. За да направите това, устройството е свързано към източник на захранване, но това не е рационално за мини електроцентрала, тъй като трябва да генерира електрически ток, а не да го консумира за стартиране.

В резултат на това моделите, оборудвани с възможност за последователно превключване на кондензатори или с функция за самовъзбуждане, са особено популярни.

Нюансите, които трябва да знаете, за да създадете електрически генератор

Купуването на генератор е доста скъпо. Ето защо все по-ревностни собственици прибягват до изработването на уреда със собствените си ръце. Простотата на принципа на работа и дизайнерското решение ви позволява да сглобите електрогенериращо устройство само за няколко часа.

Как да направите генератор със собствените си ръце?

Първият етап е да настроите цялото оборудване така, че скоростта на въртене да надвишава скоростта на електрическия двигател. След като измерите количеството въртене на двигателя, добавете още 10%. Ще получите скоростта, с която генераторът трябва да работи.

Стъпка втора - промяна на генератора за себе си с помощта на кондензатори. Много е важно правилно да определите необходимия капацитет.

Третата стъпка е инсталирането на кондензатори. Тук е необходимо стриктно да се следва изчислението. Освен това трябва да се уверите в качеството на изолацията. Това е всичко - монтажът на генератора е завършен.

Майсторски клас за създаване на генератор на асинхронен тип

Един от най-разпространените видове домашно приготвени генератори е асинхронен електрически генератор. Това се дължи на простия му принцип на действие и добрите технически характеристики.

Какво ви е необходимо, за да направите такъв генератор със собствените си ръце? На първо място, ще ви трябва асинхронен двигател. Неговата отличителна черта е късо съединение вместо магнит на ротора. Ще ви трябват и кондензатори.

Инструкции за производство

Свържете волтметър към някоя от намотките на двигателя и завъртете вала. Волтметърът ще покаже наличието на напрежение, което се взема поради остатъчното намагнитване на ротора.

Все още не е генератор. Нека се опитаме да създадем магнитно поле с помощта на роторни намотки. Когато електродвигателят е включен, късо съединените завои на ротора се намагнитват. Подобен резултат може да се получи, когато устройството работи в режим "генератор".

Нека поставим шунт на една от намотките на статора с помощта на неелектрически кондензатор. Да завъртим вала. Стойността на появилото се напрежение в крайна сметка ще стане равна на номиналното напрежение на двигателя. След това шунтираме останалите намотки на захранващото устройство с кондензатор и ги свързваме.

Генераторът се счита за потенциално опасно устройство, така че боравенето с него изисква специални грижи. Той трябва да бъде защитен от атмосферни валежи и механични удари. Най-добре е да направите специален корпус.

Ако устройството е автономно, то трябва да бъде оборудвано със сензори и устройства за запис на необходимите данни. Също така е желателно да оборудвате устройството с бутон за включване / изключване.

При най-малкото съмнение във вашите способности е по-добре да се откажете от независимото производство на генератора.

Направи си сам фото генератори

От това, което можете да сглобите електрически генератор със собствените си ръце

За съжаление, домашните електроснабдителни организации не държат на думата си. Техните договори, подписани с потребителите, не струват нищо. Снабдяването с електричество извън големите градове е нестабилно, качеството на захранвания ток е ниско (което означава напрежение), така че жителите на малките градове винаги имат на склад свещи, керосинови лампи и най-модерните монтирани бензинови генератори на ток. Тази статия ще предложи друга опция, която ще бъде посочена от въпроса как да направите електрически генератор със собствените си ръце? Нека разгледаме една версия на това устройство.

Електрически генератор от мотоблок

Жителите на крайградските села отдавна използват мотокари. В крайна сметка днес това е, така да се каже, най-надеждният помощник, без който работата в градината или градината не се извършва. Вярно е, че като всички тези инструменти, мотоблокът се проваля. Можете да го възстановите, но както показва практиката, по-добре е да си купите нов.

Собствениците на инструмента не бързат да се сбогуват с него, така че всеки собственик на селска къща има едно старо копие в килера. Ще бъде възможно да се използва при проектирането на електрически генератор с напрежение 220/380 волта. Той ще създаде въртящ момент за текущия генератор, който може да бъде адаптиран като конвенционален асинхронен двигател. В този случай ще е необходим мощен електродвигател (най-малко 15 kW, със скорост на вала 800-1600 rpm). Защо толкова голяма мощност на двигателя?

Няма смисъл да се прави домашен генератор за няколко крушки, защото се решава въпросът за пълното осигуряване на селска къща с електричество. А с електродвигател с малка мощност няма да работи, за да получи достатъчно електроенергия. Въпреки че всичко зависи от общата мощност на домакинските уреди и осветлението у дома. В крайна сметка, в малки дачиосвен хладилник с телевизор няма нищо. Ето защо, съвет - първо изчислете мощността на къщата, след това изберете електродвигател-генератор.

Монтаж на генератора

Така че, за да сглобите бензинов генератор със собствените си ръце с напрежение 220 волта, трябва да инсталирате мотоблок и електрически двигател на една рамка, така че техните валове да са успоредни. Работата е там, че въртенето от мотоблока към електрическия мотор ще се предава с помощта на две макари. Единият ще бъде монтиран на вала на бензинов двигател, а вторият на вала на електрически. В този случай е необходимо правилно да изберете диаметрите на шайбите. Именно тези размери избират скоростта на въртене електрически мотор. Този индикатор трябва да бъде равен на номинала, който е посочен на етикета на оборудването. леко отклонение в голяма странав рамките на 10-15% е добре дошъл.

Когато механичната част на монтажа е завършена, шайбите, свързани с колана, ще бъдат монтирани, можете да продължите към електрическата част.

Електрогенераторно устройство

• Първо, намотките на електродвигателя са свързани в звезда.
• Второ, кондензаторите, свързани към всяка намотка, трябва да образуват триъгълник.
• На трето място, напрежението в такава верига се отстранява между края на намотката и средната точка. Тук се получава ток от 220 волта, а между намотките - 380 волта.

Внимание! Кондензаторите, монтирани в електрическата верига, трябва да имат същия капацитет. В този случай стойността на капацитета се избира в зависимост от мощността на електродвигателя. Именно това съотношение ще поддържа правилната работа на самия генератор на ток, но особено на неговото стартиране.

За информация даваме съотношението на мощността на двигателя към капацитета на кондензаторите:

• 2 kW - 60 uF.
• 5 kW - 140 uF.
• 10 kW - 250 uF.
• 15 kW - 350 uF.

Вижте някои полезни съвети от експертите.

• Ако електрическият двигател се загрее, тогава е необходимо да смените кондензаторите на елементи с намален капацитет.
• Обикновено за домашно приготвени генератори се използват кондензатори с напрежение най-малко 400 волта.
• Обикновено един кондензатор е достатъчен за резистивен товар.
• Ако има нужда да се използват и трите фази на електродвигателя за захранване на къщата, тогава в мрежата трябва да се монтира трифазен трансформатор.

И един момент. Ако сте изправени пред проблема как да организирате отоплението с помощта на домашен електрически генератор, тогава двигателят от мотоблока тук ще бъде малък (което означава мощността на устройството). Най-добрият вариант е двигател от кола, например от Oka или Zhiguli. Мнозина могат да кажат, че такова оборудване ще струва доста пени. Нищо подобно. Можете да си купите употребявана кола днес за една стотинка, така че разходите ще бъдат мизерни.

Предимства и недостатъци

И така, какви са предимствата на това устройство:

• Утешавате се с мисълта, че сте го направили сами. Тоест вие се гордеете със себе си.
• Финансовите разходи са сведени до минимум. Домашно направено устройствоще струва много по-малко от фабричния си аналог.
• Ако всички стъпки за сглобяване са извършени правилно, след това се сглобяват от вашите ръце електрическо оборудванеможе да се счита за надежден и доста продуктивен.

Няколко отрицателни точки на този вид устройства.

• Ако сте нов в електричеството или се опитвате, без да задълбавате във всички тънкости и нюанси на сглобяването, да направите генератор на ток, тогава ще се провалите. Времето и парите, похарчени от вас, ще се считат за хвърлени на вятъра.

По принцип това е единственият недостатък, който вдъхва оптимизъм.

Други конструкции на генератори

Вариантът с бензин не е единственият. Можете да накарате вала на двигателя да се върти различни начини. Например с помощта на вятърна мелница или водна помпа. Не най-много прости дизайни, но именно те позволяват да се отдалечим от консумацията на енергия под формата на бензин.

Например, също така е лесно да сглобите хидрогенератор със собствените си ръце. Ако в близост до къщата тече река, нейната вода може да се използва като сила за завъртане на вала. За да направите това, в канала му е инсталирано колело с много контейнери. С този дизайн е възможно да се създаде поток от вода, който ще върти турбина, прикрепена към вал на електродвигателя. И колкото по-голям е обемът на всеки резервоар, толкова по-често се инсталират (броят се увеличава), толкова по-голяма е мощността на водния поток. Всъщност това е един вид регулатор на напрежението на генератора.

При вятърните генератори нещата са малко по-различни, защото натоварванията от вятъра не са постоянни стойности. Въртенето на вятърната мелница, което се предава на вала на електродвигателя, трябва да се регулира, като се регулира до необходимата стойност на скоростта на въртене на вала на електродвигателя. Следователно в този дизайн регулаторът на напрежението е конвенционална механична скоростна кутия. Но тук, както се казва, нож с две остриета. Ако вятърът намалява поривите, е необходима по-висока скоростна кутия, ако, напротив, се увеличава, е необходима редукторна кутия. Това е сложността на конструкцията на вятърен генератор.

Заключение по темата

Обобщавайки, трябва да разберете, че домашно приготвените генератори на енергия не са панацея. По-добре е да се гарантира, че електричеството се доставя постоянно в селото. Трудно е да се постигне това, но можете да получите обезщетение за неудобството по съдебен път. А вече получените пари ще бъдат използвани за закупуване на заводски бензинов генератор. Вярно е, че ще трябва да вземете предвид консумацията на скъпо гориво (бензин). Но ако има желание да сглобите електрически генератор със собствените си ръце, тогава се задълбочете в темата и опитайте.

Как правилно да свържете електрически двигател от 380 до 220 волта

Как да направите генератор от асинхронен двигател със собствените си ръце

Устройството и принципът на работа на трифазен асинхронен двигател

http://onlineelektrik.ru

В този проект ще разгледаме как можете да сглобите прост бензинов генератор, направен сам, от евтини компоненти. Авторът направи всичко на базата на бензинов двигател от косачка за трева, както и на постоянен двигател, който се използва като генератор на електричество. Такъв генератор е необходим, за да се зареждат батериите, когато слънчевите панели или витлане осигуряват необходимото количество енергия.

Що се отнася до реални домашни технически данни, устройството има изход от 12V / 16A.

Истинската цел на автора обаче е да създаде инсталация, чрез която да се генерира биогаз. Вероятно планът е да се захрани този или подобен генератор с такъв газ и да се получи безплатно електричество. Също така, подобен генератор може да работи на дървесен газ, ако създадете инсталация за неговото производство.

Материали и инструменти за домашна изработка:
- бензинов двигател (подходящ от косачка за трева);
- двигател постоянен токпри 90V (може да се намери в бягащи пътеки и така нататък);
- шайби и ремък;
- U-болтове с гайки;
- парче пластмаса или друг материал за създаване на стойка за двигателя (генератор);
- панта (необходима, за да може коланът да се изтегля);
- пробивна машина, режещ инструменти други.

Процес на производство на генератор:

Стъпка 1. Подготовка на двигателя
Ако двигателят е закупен в използвано състояние, той ще трябва да бъде настроен и евентуално ремонтиран. При покупка е важно да измерите степента на компресия, ако е възможно. Ако се окаже, че е лошо, тогава двигателят ще работи лошо и ще изразходва много гориво. Също така ще трябва внимателно да настроите карбуратора.

От косачката трябва да премахнете острието, защитното крило и други елементи, които не са важни и ще пречат. Като правило тук всичко се премахва доста просто, ще ви трябва гаечни ключовеи отвертки.

Стъпка 2. Инсталиране на електрически генератор (DC мотор)
За да закрепи генератора, авторът се нуждаеше от дебело парче твърда пластмаса. Беше нарязан по размер и закрепен с болтове в "U" форма. Металът или дървото също са чудесни за такива цели, но най-лесно се работи с пластмасата.

След това ще отнеме малко ентусиазъм, за да сглобите пантата, която ще държи двигателя. С тази панта двигателят може да се повдига или спуска, като по този начин се регулира напрежението на ремъка. Подходящи за такива цели панта на вратата. За надеждност е най-добре да използвате две бримки едновременно и трябва да изберете по-силни.

За удобно опъване на ремъка авторът прави дръжка, която се свързва с двигателя (генератора). На мястото, където е закрепена дръжката, има плоча с множество отвори, която ще ви позволи да фиксирате дръжката под определен ъгъл. Освен всичко друго, тази дръжка работи като съединител, необходима е за по-лесно стартиране на бензинов двигател.

Ако ще използвате пластмаса или тънък метал, не затягайте много винтовете, тъй като материалът може да се огъне, както се случи с автора.

Стъпка 3. Тестване на генератора
На първо място, за да стартирате генератора, трябва да спуснете копчето за опъване на колана, като по този начин го разхлабите. Сега трябва да стартирате бензиновия двигател. Когато се затопли, можете да повдигнете дръжката назад, сега коланът ще се разтегне и електрическият мотор ще започне да генерира ток.

Тук е важно да изберете оптималната скорост на бензиновия двигател. Първо, напрежението, което генерира генераторът, зависи от скоростта. И второ, разходът на гориво зависи от това.

Като тест на генератора авторът взе блок от 12V електрически крушки в количество от 20 броя, всяка лампа консумира 2 A. Колкото повече лампи ще бъдат включени, толкова повече натоварване ще отиде на генератора. Ако включите всички лампи, натоварването ще бъде 40 A, но това е твърде много и дори не е необходимо за такъв генератор.

Първоначално бяха свързани 4 лампи, натоварването беше 8 A и генераторът лесно го издържа, лампите горяха ярко. Това напрежение е достатъчно за зареждане на батерията. По-късно авторът отви още 2 лампи, тоест натоварването беше 10А. Теоретично такъв генератор може да произвежда повече от 10A, но опитът показва, че при по-голямо натоварване двигателят започва да действа. Може би защото е стара и се нуждае от ремонт. По принцип може да повиши степента на компресия и да напълни синтетично масло, за да подобри производителността.

Стъпка 4: Зареждане на батерията
Важно е да се отбележи, че при зареждане от такъв генератор трябва да има диод във веригата. Това ще предотврати посоката на тока към двигателя и в резултат на това загуби. Авторът не е използвал такъв диод, тъй като има специален контролер за зареждане на батерии от такива източници, този контролер вече има защитен диод. Освен това контролерът предотвратява презареждането и правилното повреждане на батерията. Между другото, авторът също сглоби контролера със собствените си ръце.

Русия има двойна позиция по отношение на вятърната енергия. От една страна, благодарение на огромното цялата зонаа за изобилието на равнините вятърът като цяло е обилен и в по-голямата си част дори. От друга страна, нашите ветрове са предимно с нисък потенциал, бавни, виж фиг. На третия, в слабо населените места ветровете са буйни. Въз основа на това задачата за стартиране на вятърен генератор във фермата е доста уместна. Но за да решите дали да купите доста скъпо устройство или да го направите сами, трябва внимателно да помислите кой тип (а има много от тях) за каква цел да изберете.

Основни понятия

1. КИЕВ - коефициент на използване на вятърната енергия. Ако за изчисление се използва механистичен плосък модел на вятъра (виж по-долу), той е равен на ефективността на ротора на вятърна електроцентрала (APU).
2. Ефективност - ефективност от край до край на APU, от насрещния вятър до клемите на електрическия генератор или до количеството вода, изпомпвана в резервоара.
3. Минималната работна скорост на вятъра (MPS) е нейната скорост, при която вятърната мелница започва да дава ток на товара.
4. Максимално допустимата скорост на вятъра (MPS) е неговата скорост, при която производството на енергия спира: автоматиката или изключва генератора, или поставя ротора в ветропоказател, или го сгъва и скрива, или роторът спира сам, или APU просто се срива.
5. Стартова скорост на вятъра (SV) - при тази скорост роторът може да се върти без натоварване, да се завърти и да влезе в работен режим, след което генераторът може да се включи.
6. Отрицателна начална скорост (OSS) - това означава, че APU (или вятърна турбина - вятърна електроцентрала, или WEA, вятърна електроцентрала) изисква задължително завъртане от външен източник на енергия, за да стартира при всяка скорост на вятъра.
7. Начален (начален) момент - способността на ротора, принудително забавен във въздушния поток, да създава въртящ момент на вала.
8. Вятърна турбина (VD) - част от APU от ротора до вала на генератора или помпата, или друг консуматор на енергия.
9. Ротационен вятърен генератор - APU, при който енергията на вятъра се преобразува във въртящ момент на вала за отвеждане на мощността чрез завъртане на ротора във въздушния поток.
10. Работният диапазон на скоростта на ротора е разликата между MDS и MRS при работа при номинално натоварване.
11. Бавна вятърна мелница - в нея скорост на линиятачасти от ротора в потока не надвишава значително скоростта на вятъра или под нея. Динамичната глава на потока директно се преобразува в тягата на лопатката.
12. Високоскоростна вятърна мелница - линейната скорост на лопатките е значително (до 20 или повече пъти) по-висока от скоростта на вятъра, а роторът образува собствена циркулация на въздуха. Цикълът на преобразуване на енергията на потока в тяга е сложен.

бележки:

1. Нискоскоростните APU, като правило, имат КИЕВ по-ниски от високоскоростните, но имат начален въртящ момент, достатъчен за завъртане на генератора, без да се изключва натоварването и нулев TCO, т.е. абсолютно самозадействащ се и приложим при най-слаб вятър.
2. Бавността и скоростта са относителни понятия. Домашна вятърна мелница при 300 об/мин може да бъде нискоскоростна, а мощни APU от типа EuroWind, от които се набират полетата на вятърни паркове, вятърни паркове (виж фиг.) и чиито ротори правят около 10 об/мин, са високоскоростни, защото. с такъв диаметър, линейната скорост на лопатките и тяхната аеродинамика през по-голямата част от размаха са доста "самолетни", вижте по-долу.

Какъв генератор е необходим?

Електрически генератор за вятърна мелница домакинско предназначениетрябва да генерира електричество в широк диапазон от скорости на въртене и да има възможност за самостоятелно стартиране без автоматизация и външни източници на захранване. В случай на използване на APU с OSS (вятърни турбини със завъртане), които по правило имат висока КИЕВ и ефективност, тя също трябва да бъде обратима, т.е. да може да работи като двигател. При мощности до 5 kW това условие се удовлетворява от електрически машини с постоянни магнити на базата на ниобий (супермагнити); на стоманени или феритни магнити, можете да разчитате на не повече от 0,5-0,7 kW.

Забележка: асинхронни алтернатори или колекторни алтернатори с немагнитизиран статор изобщо не са подходящи. С намаляване на силата на вятъра те ще „излязат“ много преди скоростта му да падне до MRS и тогава няма да стартират сами.

Отлично "сърце" на APU с мощност от 0,3 до 1-2 kW се получава от алтернатор с вграден токоизправител; повечето от тях са сега. Първо, те поддържат изходното напрежение от 11,6-14,7 V в доста широк диапазон от скорости без външни електронни стабилизатори. Второ, силиконовите врати се отварят, когато напрежението на намотката достигне около 1,4 V, а преди това генераторът "не вижда" товара. За да направите това, генераторът вече трябва да е доста добре развит.

В повечето случаи осцилаторът може да бъде свързан директно, без зъбно колело или ремъчно задвижване, към високоскоростния HP вал, като изберете скоростта, като изберете броя на лопатките, вижте по-долу. „Бързоходците“ имат малък или нулев начален момент, но роторът ще има достатъчно време да се завърти, без да изключва товара, преди клапаните да се отворят и генераторът да даде ток.

Избор на вятъра

Преди да решим кой вятърен генератор да направим, нека вземем решение за местната аерология. в сиво-зеленикаво(безветрени) области на картата на вятъра, поне някакъв смисъл ще има само от ветроходна турбина(и ще говорим за тях по-късно). Ако имате нужда от постоянно захранване, ще трябва да добавите усилвател (изправител със стабилизатор на напрежението), зарядно устройство, мощна батерия, инвертор 12/24/36/48 V DC към 220/380 V 50 Hz AC. Такава икономика ще струва не по-малко от 20 000 долара и е малко вероятно да се премахне дългосрочна мощност над 3-4 kW. Като цяло, с безмилостно преследване на алтернативна енергияпо-добре да потърся друг източник.

На жълто-зелени, леко ветровити места, ако имате нужда от електричество до 2-3 kW, вие сами можете да поемете на ниска скорост вертикален вятърен генератор . Те са разработени безброй и има дизайни, които по отношение на КИЕВ и ефективност почти не отстъпват на "остриета" промишлено производство.

Ако ще закупите вятърна турбина за вашия дом, тогава е по-добре да се съсредоточите върху вятърна мелница с ветроходен ротор. Има много спорове и на теория все още не всичко е ясно, но работят. В Руската федерация "платноходки" се произвеждат в Таганрог с мощност 1-100 kW.

В червени, ветровити, региони изборът зависи от необходимата мощност.В диапазона от 0,5-1,5 kW, самостоятелно направени "вертикали" са оправдани; 1,5-5 kW - закупени "платноходки". "Вертикал" също може да бъде закупен, но ще струва повече от APU хоризонтална схема. И накрая, ако имате нужда от вятърна мелница с мощност 5 kW или повече, тогава трябва да изберете между закупени хоризонтални „остриета“ или „платноходки“.

Забележка: много производители, особено второто ниво, предлагат комплекти от части, от които можете сами да сглобите вятърен генератор с мощност до 10 kW. Такъв комплект ще струва 20-50% по-евтино от готов с монтаж. Но преди да купите, трябва внимателно да проучите аерологията на предвиденото място за монтаж и след това да изберете подходящия тип и модел според спецификациите.

Относно сигурността

Части от вятърна турбина за домашна употреба в експлоатация могат да имат линейна скорост над 120 и дори 150 m/s, а парче от всякакъв твърд материал с тегло 20 g, летящо със скорост 100 m/s, с „успешно“ удар, убива здрав мъж на място. Стоманена или твърда пластмасова плоча с дебелина 2 мм, движеща се със скорост 20 m/s, я разрязва наполовина.

Освен това повечето вятърни мелници над 100 вата са доста шумни. Много от тях генерират ултра-ниска (по-малко от 16 Hz) честота на колебания на въздушното налягане - инфразвуци. Инфразвуците са нечувани, но са вредни за здравето и се разпространяват много далеч.

Забележка: в края на 80-те имаше скандал в САЩ - най-големият вятърен парк в страната по това време трябваше да бъде затворен. Индианците от резервата, на 200 км от полето на нейното APU, доказаха в съда, че здравословните разстройства, които рязко се засилиха при тях след пускането на вятърния парк в експлоатация, се дължат на инфразвуците му.

Поради горните причини инсталирането на APU е разрешено на разстояние най-малко 5 от техните височини от най-близките жилищни сгради. В дворовете на частни домакинства е възможно да се монтират вятърни мелници с промишлено производство, сертифицирани по подходящ начин. По принцип е невъзможно да се монтират APU на покриви - по време на тяхната работа, дори при такива с ниска мощност, възникват редуващи се механични натоварвания, които могат да причинят резонанс строителна конструкцияи неговото унищожаване.

Забележка: височината на APU е най-високата точка на подвижния диск (за ротори с лопатки) или геометрична фигура (за вертикални APU с ротор на полюса). Ако мачтата на APU или оста на ротора стърчат още по-високо, височината се изчислява според техния връх - горната част.

Вятър, аеродинамика, КИЕВ

Домашният вятърен генератор се подчинява на същите закони на природата като фабрично произведен, изчислен на компютър. А майсторът трябва много добре да разбере основите на работата си - най-често той няма на разположение скъпи ултрамодерни материали и технологично оборудване. Аеродинамиката на APU е толкова трудна...

Вятър и КИЕВ

За изчисляване на серийни фабрични APU, т.нар. плосък механистичен вятърен модел. Той се основава на следните предположения:

• Скоростта и посоката на вятъра са постоянни в рамките на ефективната повърхност на ротора.
• Въздухът е непрекъсната среда.
• Ефективната повърхност на ротора е равна на пометената площ.
• Енергията на въздушния поток е чисто кинетична.

При такива условия максималната енергия на единица обем въздух се изчислява по училищната формула, като се приема плътността на въздуха при нормални условия 1,29 кг*куб. м. При скорост на вятъра 10 m / s един куб въздух носи 65 J, а от един квадрат от ефективната повърхност на ротора е възможно, при 100% ефективност на целия APU, да се отстранят 650 W. Това е много опростен подход - всеки знае, че вятърът не е идеално равномерен. Но това трябва да се направи, за да се гарантира повторяемостта на продуктите – нещо обичайно в технологиите.

Плоският модел не трябва да се пренебрегва, той дава ясен минимум налична вятърна енергия. Но въздухът, първо, е свиваем, и второ, той е много течен (динамичният вискозитет е само 17,2 μPa * s). Това означава, че потокът може да тече около пометената зона, намалявайки ефективната повърхност и КИЕВ, което най-често се наблюдава. Но по принцип е възможна и обратната ситуация: вятърът се стича към ротора и тогава площта на ефективната повърхност се оказва по-голяма от пометената, а КИЕВ е по-голям от 1 спрямо тази за плосък вятър .

Да дадем два примера. Първата е развлекателна яхта, доста тежка, яхтата може да върви не само срещу вятъра, но и по-бързо от него. Вятърът се има предвид външен; видимият вятър все пак трябва да е по-бърз, иначе как ще тегли кораба?

Вторият е класика на авиационната история. При тестовете на МИГ-19 се оказа, че прехващачът, който е един тон по-тежък от изтребител на фронтовата линия, ускорява по-бързо. Със същите двигатели в същия самолет.

Теоретиците не знаеха какво да мислят и сериозно се съмняваха в закона за запазване на енергията. В крайна сметка се оказа, че точката е конусът на обтекателя на радара, стърчащ от въздухозаборника. От пръста на крака му до черупката се появи въздушно уплътнение, сякаш го загребваше отстрани към компресорите на двигателя. Оттогава ударните вълни се утвърдиха в теорията като полезни и фантастичните полетни характеристики на съвременните самолети се дължат в не малка степен на умелото им използване.

Аеродинамика

Развитието на аеродинамиката обикновено се разделя на две ери - преди Н. Г. Жуковски и след това. Неговият доклад „За прикачените вихри“ от 15 ноември 1905 г. е началото нова ерав авиацията.

Преди Жуковски те летяха на плоски платна: смяташе се, че частиците от насрещния поток дават цялата си инерция на предния ръб на крилото. Това даде възможност незабавно да се отървем от векторното количество - ъгловия импулс - който генерира яростна и най-често неаналитична математика, да се премине към много по-удобни скаларни чисто енергийни отношения и в крайна сметка да се получи изчисленото поле на налягане върху носещата равнина, повече или по-малко подобен на сегашния.

Подобен механистичен подход направи възможно създаването на устройства, които най-малкото биха могли да се издигнат във въздуха и да летят от едно място на друго, без непременно да се разбиват на земята някъде по пътя. Но желанието за увеличаване на скоростта, товароносимост и други летателни качества все повече и повече разкриваше несъвършенството на оригиналната аеродинамична теория.

Идеята на Жуковски беше следната: покрай върха и долни повърхностиВъздухът на крилото пътува по различен път. От условието за непрекъснатост на средата (вакуумните мехурчета не се образуват във въздуха сами), следва, че скоростите на горния и долния поток, спускащ се от задния ръб, трябва да се различават. Поради макар и малкия, но краен вискозитет на въздуха, там трябва да се образува вихър поради разликата в скоростите.

Вихърът се върти и законът за запазване на импулса, неизменен като закона за запазване на енергията, е валиден и за векторни количества, т.е. трябва да се вземе предвид посоката на движение. Следователно веднага на задния ръб трябва да се образува противоположно въртящ се вихър със същия въртящ момент. За какво? Поради енергията, генерирана от двигателя.

За практиката на авиацията това означаваше революция: като се избере подходящ профил на крилото, беше възможно да се изстреля прикрепен вихър около крилото под формата на циркулация Г, увеличавайки неговата подемна сила. Тоест, като изразходвате част, а при високи скорости и натоварвания на крилото - голяма част от мощността на двигателя, можете да създадете въздушен поток около устройството, което ви позволява да постигнете по-добри полетни качества.

Това направи авиационната авиация, а не част от аеронавтиката: сега самолетможеше да създаде необходимата му среда за полета и вече да не бъде играчка въздушни течения. Всичко, от което се нуждаете, е по-мощен двигател и все по-мощен...

Отново КИЕВ

Но вятърната мелница няма двигател. Той, напротив, трябва да взема енергия от вятъра и да я дава на потребителите. И ето излиза - извади си краката, опашката му се заби. Те пускат твърде малко вятърна енергия в собствената циркулация на ротора - тя ще бъде слаба, тягата на лопатката ще бъде малка, а КИЕВ и мощността ще бъдат ниски. Нека дадем много за циркулацията - роторът ще се върти като луд на празен ход при лек вятър, но потребителите отново получават малко: те дадоха малко натоварване, роторът се забави, вятърът издуха циркулацията и роторът спря.

Законът за запазване на енергията дава "златната среда" точно в средата: даваме 50% от енергията на товара, а за останалите 50% усукваме потока до оптимума. Практиката потвърждава предположенията: ако ефективността на доброто теглещо витло е 75-80%, тогава КИЕВ на ротор с лопатки, който също е внимателно изчислен и издухан в аеродинамичен тунел, достига 38-40%, т.е. до половината от това, което може да се постигне с излишък на енергия.

Модерност

Днес аеродинамиката, въоръжена със съвременна математика и компютри, все повече се отдалечава от неизбежно опростяващи модели към точно описание на поведението на реално тяло в реален поток. И тук, освен генералната линия - власт, власт и още веднъж власт! – странични пътища са открити, но обещаващи само с ограничено количество енергия, постъпваща в системата.

Известният алтернативен летец Пол Маккрийди създаде самолет още през 80-те години, с два двигателя от резачка с мощност 16 к.с. показва 360 км/ч. Освен това шасито му беше триколка, която не се прибираше, а колелата бяха без обтекатели. Нито една от машините на Маккрийди не излезе на бойно дежурство, а две - една с бутални двигателии витла, и другата струя - за първи път в историята облетя Глобусътбез кацане на една бензиностанция.

Платната, които пораждат оригиналното крило, също са значително повлияни от развитието на теорията. "Живата" аеродинамика позволи на яхтите с вятър от 8 възела. стойка на подводни криле (виж фиг.); за да се разпръсне такъв халк до желаната скорост с витло, е необходим двигател от най-малко 100 к.с. Състезателните катамарани със същия вятър се движат със скорост около 30 възела. (55 км/ч).

Има и находки, които са напълно нетривиални. Феновете на най-редкия и екстремен спорт - бейсджъмпинг - облечени в костюм с крило, летят без двигател, маневрират със скорост над 200 км/ч (фиг. вдясно) и след това кацат плавно в предварително избрано място. В коя приказка хората летят сами?

Разкрити са и много загадки на природата; по-специално полетът на бръмбар. Според класическата аеродинамика той не е способен да лети. Точно като предшественика на "стелт" F-117 с крилото си с форма на диамант, той също не е в състояние да се издигне във въздуха. А МИГ-29 и Су-27, които могат да летят първо опашка известно време, изобщо не се вписват в никакви идеи.

И защо тогава, когато се занимаваме с вятърни турбини, не забавление и не инструмент за унищожаване на техния собствен вид, а източник на жизненоважен ресурс, е наложително да танцуваме от теорията за слабите потоци с нейния модел на плосък вятър? Наистина ли няма начин да отидете по-далеч?

Какво да очаквате от класика?

Класиката обаче не бива да се изоставя в никакъв случай. Той осигурява основа, без да се опира, на която човек не може да се издигне по-високо. Точно както теорията на множеството не отменя таблицата за умножение, така и квантовата хромодинамика не кара ябълките да излитат от дърветата.

И така, какво можете да очаквате от класическия подход? Нека разгледаме снимката. Ляво - видове ротори; те са изобразени условно. 1 - вертикална въртележка, 2 - вертикална ортогонална ( вятърна турбина); 2-5 - лопаткови ротори с различна сумаостриета с оптимизирани профили.

Вдясно от хоризонталната ос е относителната скорост на ротора, т.е. съотношението на линейната скорост на лопатката към скоростта на вятъра. Вертикално нагоре - КИЕВ. И надолу - отново относителният въртящ момент. Единичен (100%) въртящ момент се счита за този, който създава ротор, принудително забавен в потока със 100% КИЕВ, т.е. когато цялата енергия на потока се преобразува в ротационна сила.

Този подход ни позволява да правим далечни заключения. Например, броят на лопатките трябва да бъде избран не само и не толкова според желаната скорост на въртене: 3- и 4-лопатките веднага губят много по отношение на КИЕВ и въртящ момент в сравнение с 2- и 6-лопатките, които работят добре в приблизително същия диапазон на скоростта. И външно подобните въртележка и ортогонални имат коренно различни свойства.

Като цяло трябва да се даде предпочитание на роторите с лопатки, с изключение на случаите, когато се изисква изключителна евтиност, простота, самозапуск без поддръжка без автоматизация и е невъзможно да се изкачи мачтата.

Забележка: ще говорим по-специално за ветроходните ротори - те изглежда не се вписват в класиката.

Вертикални линии

APU с вертикална ос на въртене имат неоспоримо предимство за ежедневието: техните възли, които изискват поддръжка, са концентрирани в долната част и няма нужда да ги повдигат нагоре. Остава, и дори тогава не винаги, самоцентриращ се опорен лагер, но той е здрав и издръжлив. Следователно, когато проектирате прост вятърен генератор, изборът на опции трябва да започне с вертикали. Основните им видове са показани на фиг.

слънце

На първа позиция - най-простият, най-често наричан ротор Савониус. Всъщност то е изобретено през 1924 г. в СССР от Я. А. и А. А. Воронин, а финландският индустриалец Сигурд Савониус безсрамно присвоява изобретението, пренебрегвайки съветския сертификат за авторско право, и започва масово производство. Но въвеждането на изобретението в съдбата означава много, така че ние, за да не възбуждаме миналото и да не смущаваме пепелта на мъртвите, ще наречем тази вятърна мелница роторът на Воронин-Савоний или накратко Слънцето .

VS за майстор е добър за всички, с изключение на "локомотива" КИЕВ в 10-18%. Въпреки това, в СССР се работи много по него и има разработки. По-долу ще разгледаме подобрен дизайн, не много по-сложен, но според КИЕВ дава шанс на остриетата.

Забележка: ВС с две остриета не се върти, а тръпне; 4-лопатката е само малко по-гладка, но губи много в КИЕВ. За подобряване на 4-"корито" най-често се разпределят на два етажа - чифт остриета отдолу и още една двойка, завъртени на 90 градуса хоризонтално, над тях. КИЕВ е запазен, а страничните натоварвания върху механиката отслабват, но огъващите се увеличават донякъде и при вятър над 25 m/s такъв APU има стълб, т.е. без лагер, опънат от момчетата над ротора, „счупва кулата“.

Дария

Следващият е роторът Daria; КИЕВ - до 20%. Още по-просто е: остриетата са направени от обикновена еластична лента без никакъв профил. Теорията за ротора Дарие все още не е добре развита. Ясно е само, че започва да се отпуска поради разликата аеродинамично съпротивлениегърбица и джоб на колана, а след това става вид бързо движеща се, образувайки собствена циркулация.

Въртящият момент е малък и в началните позиции на ротора, успоредни и перпендикулярни на вятъра, той изобщо отсъства, следователно саморекламата е възможна само с нечетен брой лопатки (крила?). Във всеки случай, натоварването от генератора трябва да бъде изключено по време на промоцията.

Роторът Darrieus има още две лоши качества. Първо, по време на въртене, векторът на тягата на лопатката описва пълна революция спрямо нейния аеродинамичен фокус, и то не плавно, а рязко. Следователно роторът Darrieus бързо нарушава механиката си дори при плосък вятър.

Второ, Дария не само вдига шум, но крещи и крещи до степен, че лентата се скъса. Това се дължи на неговата вибрация. И колкото повече остриета, толкова по-силен е ревът. Така че, ако Даря е направена, тогава тя е с две остриета, изработена от скъпи високоякостни звукопоглъщащи материали (карбон, майлар) и се използва малък самолет за въртене в средата на стълба на мачтата.

ортогонална

На поз. 3 - ортогонален вертикален ротор с профилирани лопатки. Ортогонална, защото крилата стърчат вертикално. Преходът от BC към ортогонал е илюстриран на фиг. наляво.

Ъгълът на монтаж на лопатките спрямо допирателната към кръга, докосващ аеродинамичните фокуси на крилата, може да бъде положителен (на фигурата) или отрицателен, в зависимост от силата на вятъра. Понякога остриетата се правят въртящи се и върху тях се поставят вятърни кранове, които автоматично задържат алфата, но такива конструкции често се чупят.

Централното тяло (синьо на фигурата) дава възможност за увеличаване на КИЕВ до почти 50%. Повече ▼остриета, достатъчен е обикновен цилиндър. Но теорията за ортогоналното оптимално количествоостриета дава недвусмислено: трябва да има точно 3 от тях.

Ортогонално се отнася до високоскоростни вятърни мелници с OSS, т.е. задължително изисква повишение по време на въвеждане в експлоатация и след затихване. Съгласно ортогоналната схема се произвеждат серийни APU без поддръжка с мощност до 20 kW.

хеликоид

Хеликоиден ротор, или ротор на Горлов (поз. 4) - вид ортогонална, която осигурява равномерно въртене; ортогонален с прави крила "сълзи" само малко по-слаб от самолет с две остриета. Огъването на лопатките по хеликоида избягва загубата на КИЕВ поради тяхната кривина. Въпреки че извитата лопатка отхвърля част от потока, без да го използва, тя също така загребва част в зоната с най-висока линейна скорост, компенсирайки загубите. Хеликоидите се използват по-рядко от другите вятърни мелници, т.к. поради сложността на производството те се оказват по-скъпи от аналозите с еднакво качество.

Барел-бъчва

За 5 поз. – ротор тип BC, заобиколен от направляваща лопатка; схемата му е показана на фиг. на дясно. AT Индустриален дизайне рядко, т.к. скъпото придобиване на земя не компенсира увеличаването на капацитета, а потреблението на материали и сложността на производството са високи. Но майстор, който се страхува от работа, вече не е господар, а консуматор и ако са необходими не повече от 0,5-1,5 kW, тогава за него „бъчва-бъчва“ е лакомство:

• Този тип ротор е абсолютно безопасен, безшумен, не създава вибрации и може да се монтира навсякъде, дори на детска площадка.
• Огънете "коритото" от поцинкована и заварете рамката на тръбите - работата е глупост.
• Въртенето е абсолютно равномерно, механичните части могат да се вземат от най-евтините или от кошчето.
• Не се страхува от урагани - също силен вятърне може да се натисне в "цевта"; около него се появява опростен вихров пашкул (все още ще се сблъскаме с този ефект).
• И най-важното, тъй като повърхността на "грайфера" е няколко пъти по-голяма от тази на ротора вътре, КИЕВ също може да бъде суперагрегат, а въртящият момент при 3 m / s при "буре" с диаметър три метра е такъв, че генератор 1 kW с максимално натоварване, тъй като се казва, че е по-добре да не потрепвате.

Видео: вятърен генератор Lenz

През 60-те години в СССР Е. С. Бирюков патентова въртележка APU с КИЕВ 46%. Малко по-късно В. Блинов постигна 58% от дизайна на същия принцип на КИЕВ, но няма данни за неговите тестове. А пълномащабните тестове на въоръжените сили на Бирюков бяха извършени от служителите на списанието Inventor and Rationalizer. Двуетажен ротор с диаметър 0,75 m и височина 2 m, със свеж вятър, се завъртя пълна мощностасинхронен генератор от 1,2 kW и издържа 30 m / s без счупване. Чертежите на APU Biryukov са показани на фиг.

1. покривен поцинкован ротор;
2. самоподравняващ се двуредов сачмен лагер;
3. кожухи - 5 мм стоманен кабел;
4. ос - стоманена тръба с дебелина на стената 1,5-2,5 мм;
5. аеродинамични лостове за управление на скоростта;
6. ножове за регулиране на скоростта - 3-4 мм шперплат или листова пластмаса;
7. пръти за регулиране на скоростта;
8. натоварване на регулатора на скоростта, теглото му определя скоростта;
9. задвижваща шайба - велосипедно колело без гума с камера;
10. упорен лагер - опорен лагер;
11. задвижвана шайба - обикновена шайба на генератора;
12. генератор.

Бирюков получи няколко сертификата за авторски права за своя APU. Първо, обърнете внимание на секцията на ротора. При ускорение работи като слънце, създавайки голям стартов въртящ момент. Докато се върти, във външните джобове на остриетата се създава вихрова възглавница. От гледна точка на вятъра лопатките се профилират и роторът се превръща в високоскоростен ортогонален, като виртуалният профил се променя според силата на вятъра.

Второ, профилираният канал между лопатките в диапазона на работните скорости работи като централно тяло. Ако вятърът се увеличи, тогава в него се създава и вихрова възглавница, която излиза извън ротора. Има същия вихров пашкул като около APU с направляваща лопатка. Енергията за създаването му се взема от вятъра и вече не е достатъчна, за да разбие вятърната мелница.

На трето място, регулаторът на скоростта е предназначен предимно за турбината. Той поддържа нейната скорост оптимална от гледна точка на КИЕВ. И оптималната честота на въртене на генератора се осигурява от избора на предавателното отношение на механиката.

Забележка: след публикации в ИР за 1965 г. Въоръжените сили на Бирюков изчезнаха в забвение. Авторът не дочака отговор от властите. Съдбата на много съветски изобретения. Казват, че някои японци са станали милиардери, като редовно четат съветски популярни технически списания и патентоват всичко, което заслужава внимание.

Лопатники

Както се казва, според класиката хоризонтален вятърен генераторс ротор с лопатки - най-доброто. Но първо, той се нуждае от стабилен, поне среден вятър. На второ място, дизайнът за майстор "направи си сам" е изпълнен с много клопки, поради което често е плод на дълга упорита работа в най-добрият случайосветява тоалетната, коридора или верандата и дори се оказва, че може само да се размотава.

Според диаграмите на фиг. разгледайте по-подробно; позиции:

• Фиг. НО:

1. лопатки на ротора;
2. генератор;
3. генераторна рамка;
4. защитна ветропоказател (ураганна лопата);
5. токов колектор;
6. шаси;
7. въртящ се възел;
8. работна ветропоказател;
9. мачта;
10. скоба за кожухи.

• Фиг. B, изглед отгоре:

1. защитна ветропоказател;
2. работна ветропоказател;
3. защитен регулатор на напрежението на пружината на ветропоказател.

• Фиг. G, токов колектор:

1. колектор с медни непрекъснати пръстеновидни гуми;
2. медно-графитни четки с пружина.

Забележка: Защитата от урагани за хоризонтално острие с диаметър повече от 1 m е абсолютно необходима, т.к. той не е способен да създаде вихров пашкул около себе си. В по-малки размериИздръжливост на ротора до 30 m/s може да се постигне с пропиленови остриета.

И така, къде чакаме "препъване"?

остриета

Очаквайте да постигнете мощност на вала на генератора от повече от 150-200 W върху остриета от всякакъв участък, изрязани от дебелостенни пластмасова тръба, както често се съветва - надеждите на безнадежден аматьор. Острие от тръба (освен ако не е толкова дебело, че да се използва просто като заготовка) ще има сегментен профил, т.е. горната му част или и двете повърхности ще бъдат дъги на окръжност.

Сегментните профили са подходящи за несвиваеми среди, като подводни крила или перки на витлото. За газове е необходимо острие с променлив профил и стъпка, за пример, вижте фиг.; обхват - 2 м. Това ще бъде сложен и отнемащ време продукт, който изисква старателни изчисления в пълна теория, продухване в тръбата и полеви тестове.

Генератор

Когато роторът е монтиран директно на неговия вал, стандартният лагер скоро ще се счупи - няма еднакво натоварване на всички лопатки във вятърните мелници. Нуждаем се от междинен вал със специален опорен лагер и механично предаване от него към генератора. За големи вятърни мелници се взема самоподравняващ се двуредов лагер; в най-добрите модели - тристепенни, фиг. D на фиг. по-висок. Това позволява на вала на ротора не само да се огъва леко, но и да се движи леко отстрани или нагоре и надолу.

Забележка: Отне около 30 години, за да се разработи опорен лагер за APU тип EuroWind.

аварийна флюгера

Принципът на неговото действие е показан на фиг. Б. Вятърът, усилвайки се, притиска лопатата, пружината се разтяга, роторът се изкривява, скоростта му пада и накрая става успореден на потока. Всичко изглежда е наред, но - беше гладко на хартия ...

Във ветровит ден опитайте да държите капака с преварена вода или голяма тенджера за дръжката успоредно на вятъра. Само внимавайте – неспокойното парче желязо може да удари физиономията, така че да счупи носа, да разреже устната и дори да избие окото.

Плосък вятър се среща само при теоретични изчисления и с достатъчна за практиката точност в аеродинамичните тунели. В действителност ураганните вятърни мелници с ураганна лопата изкривяват повече от напълно беззащитните. Все пак е по-добре да смените изкривените остриета, отколкото да правите всичко отначало. AT промишлени предприятия- още нещо. Там стъпката на лопатките, за всеки поотделно, следи и регулира автоматизацията под контрола на бордовия компютър. И са направени от композити за тежки натоварвания, а не от водопроводни тръби.

токов колектор

Това е редовно обслужван възел. Всеки енергетик знае, че колекторът с четки трябва да се почисти, смазва, регулира. А мачтата е от водопровод. Няма да се качите, веднъж на месец-два ще трябва да хвърлите цялата вятърна мелница на земята и след това да я вдигнете отново. Колко време ще издържи от такава "профилактика"?

Видео: вятърен генератор с лопатки + слънчев панел за захранване на дачата

Мини и микро

Но тъй като размерът на острието намалява, трудността намалява с квадрата на диаметъра на колелото. Вече е възможно да се произведе самостоятелно APU с хоризонтални лопатки за мощност до 100 W. 6-острие ще бъде оптимално. При повече остриета диаметърът на ротора, предназначен за същата мощност, ще бъде по-малък, но ще бъде трудно да ги фиксирате здраво върху главината. Роторите с по-малко от 6 лопатки могат да бъдат пренебрегнати: 2-лопатовият 100 W се нуждае от ротор с диаметър 6,34 m, а 4-лопатковият със същата мощност - 4,5 m. За 6-лопатка мощност-диаметър се изразява зависимостта както следва:

• 10 W - 1,16 m.
• 20 W - 1,64 m.
• 30 W - 2 m.
• 40 W - 2,32 m.
• 50 W - 2,6 м.
• 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.

Оптимално ще бъде да разчитате на мощност от 10-20 вата. Първо, пластмасово острие с обхват над 0,8 m без допълнителни меркизащитата няма да издържи на ветрове над 20 m / s. Второ, с размах на острието до същите 0,8 m, линейната скорост на краищата му няма да надвишава скоростта на вятъра с повече от три пъти, а изискванията за профилиране с усукване се намаляват с порядък; тук „коритото“ със сегментиран профил от тръба вече ще работи доста задоволително, поз. B на фиг. А 10-20 W ще осигурят захранване на таблета, ще презаредят смартфона или ще запалят крушката на икономката.

След това изберете генератор. Китайски мотор е перфектен - главина на колелото за електрически велосипеди, поз. 1 на фиг. Мощността му като мотор е 200-300 вата, но в режим на генератор ще даде до около 100 вата. Но дали ще ни пасне като оборот?

Коефициентът на скорост z за 6 перки е 3. Формулата за изчисляване на скоростта на въртене под натоварване е N = v / l * z * 60, където N е скоростта на въртене, 1 / min, v е скоростта на вятъра и l е обиколката на ротора. При размах на острието от 0,8 m и вятър от 5 m/s, получаваме 72 rpm; при 20 m/s - 288 rpm. Колелото на велосипед също се върти с приблизително същата скорост, така че ще премахнем нашите 10-20 вата от генератор, който може да даде 100. Можете да поставите ротора директно върху неговия вал.

Но тук възниква следният проблем: като похарчихме много работа и пари, поне за мотор, получихме ... играчка! Какво е 10-20, добре, 50 вата? А вятърна мелница с остриета, която може да захранва поне телевизор, не може да се направи у дома. Възможно ли е да закупите готов мини-вятърен генератор и няма ли да струва по-малко? Все още е възможно и дори по-евтино, вижте поз. 4 и 5. Освен това ще бъде и мобилен. Поставете го на пън - и го използвайте.

Вторият вариант е, ако някъде лежи стъпков двигател от старо 5- или 8-инчово устройство, или от хартиено устройство или карета на неизползваем мастиленоструен или матричен принтер. Може да работи като генератор и прикрепването на ротор на въртележка от кутии (поз. 6) към него е по-лесно от сглобяването на конструкция като тази, показана на поз. 3.

Като цяло, според „остриетата“ изводът е недвусмислен: домашно приготвени – по-скоро за да се насладите, но не и за истинска дългосрочна енергийна ефективност.

Видео: най-простият вятърен генератор за осветление на дача

платноходки

Ветрогенераторът за плаване е известен от дълго време, но меките панели на неговите лопатки (виж фиг.) започнаха да се правят с появата на синтетични тъкани и филми с висока якост, устойчиви на износване. Многолопатковите вятърни мелници с твърди платна са широко разпространени по света като задвижване на автоматични водни помпи с ниска мощност, но техническите им данни са дори по-ниски от тези на въртележките.

Изглежда обаче, че меко платно като крилото на вятърна мелница не беше толкова просто. Не е въпрос на устойчивост на вятъра (производителите не ограничават максимално допустимата скорост на вятъра): яхтсмените-платноходки вече знаят, че е почти невъзможно вятърът да счупи панела на бермудско платно. По-скоро листът ще се изтръгне, или мачтата ще се счупи, или целият кораб ще направи „прекомерен завой“. Става дума за енергия.

За съжаление не могат да бъдат намерени точни данни от теста. Въз основа на отзивите на потребителите беше възможно да се съставят „синтетични“ зависимости за произведената в Таганрог вятърна турбина VEU-4.380/220.50 с диаметър на вятърното колело 5 m, тегло на вятърната глава 160 kg и скорост на въртене до 40 1 минута; те са показани на фиг.

Разбира се, не може да има гаранции за 100% надеждност, но дори и така е ясно, че тук няма миризма на плосък механичен модел. В никакъв случай 5-метрово колело при плосък вятър от 3 m/s не може да даде около 1 kW, при 7 m/s да достигне плато по мощност и след това да го запази до силна буря. Производителите, между другото, декларират, че номиналните 4 kW могат да бъдат получени при 3 m / s, но когато са инсталирани от тях според резултатите от местни аерологични проучвания.

Количествената теория също не е открита; Обясненията на разработчиците са неразбираеми. Въпреки това, тъй като хората купуват вятърни турбини в Таганрог и те работят, остава да се предположи, че декларираната конична циркулация и ефектът на задвижване не са измислици. Във всеки случай са възможни.

Тогава се оказва, че ПРЕДИ ротора, според закона за запазване на импулса, също трябва да възникне коничен вихър, но разширяващ се и бавен. И такава фуния ще задвижи вятъра към ротора, неговия ефективна повърхностще се окаже по-пометен, а КИЕВ - над единството.

Полевите измервания на полето на налягането пред ротора, поне с домакински анероид, биха могли да хвърлят светлина върху този въпрос. Ако се окаже, че е по-високо, отколкото отстрани настрани, тогава наистина ветроходните APU работят като бръмбар.

Домашен генератор

От казаното по-горе става ясно, че е по-добре майсторите да вземат или вертикални, или платноходки. Но и двете са много бавни и прехвърлянето към високоскоростен генератор е допълнителна работа, допълнителни разходии загуба. Възможно ли е сами да направите ефективен нискоскоростен електрически генератор?

Да, можете, на магнити от ниобиева сплав, т.нар. супермагнити. Процесът на производство на основните части е показан на фиг. Намотки - всяка от 55 навивки от 1 мм меден проводник в топлоустойчива високоякостна емайлова изолация, PEMM, PETV и др. Височината на намотките е 9 мм.

Обърнете внимание на шпонковите канали в половинките на ротора. Те трябва да бъдат подредени така, че магнитите (те са залепени към магнитната верига с епоксидна смола или акрил) след монтажа да се сближат с противоположни полюси. „Палачинките“ (магнитните вериги) трябва да бъдат направени от магнитно мек феромагнит; нормалната структурна стомана ще свърши работа. Дебелината на „палачинките“ е най-малко 6 мм.

Всъщност е по-добре да закупите магнити с отвор за ос и да ги затегнете с винтове; супермагнитите се привличат със страшна сила. По същата причина на вала между "палачинките" се поставя цилиндричен дистанционер с височина 12 мм.

Намотките, които съставляват статорните секции, са свързани съгласно схемите, показани също на фиг. Запоените краища не трябва да се разтягат, а трябва да образуват бримки, в противен случай епоксидната смола, която ще бъде запълнена със статора, докато се втвърдява, може да счупи проводниците.

Статорът се отлива във формата до дебелина 10 мм. Не е необходимо центриране и балансиране, статорът не се върти. Разстоянието между ротора и статора е 1 мм от всяка страна. Статорът в корпуса на генератора трябва да бъде здраво фиксиран не само от преместване по оста, но и от завъртане; силно магнитно поле с ток в товара ще го дърпа.

Видео: направи си сам генератор на вятърна мелница

Заключение

И какво имаме в крайна сметка? Интересът към "остриетата" се обяснява повече с ефектния им външен вид, отколкото с действителното представяне в домашно приготвено изпълнение и при ниска мощност. Самостоятелно изработеният APU с въртележка ще осигури захранване в режим на готовност за зареждане на акумулатор на автомобил или захранване на малка къща.

Но с ветроходните APU майстори с творческа вена трябва да експериментират, особено в мини версия, с колело с диаметър 1-2 m. Ако предположенията на разработчиците са правилни, тогава ще бъде възможно да се премахнат всичките му 200-300 вата от това с помощта на китайския генератор, описан по-горе.

Андрей каза:

Благодаря ви за безплатната консултация ... И цените "от фирми" не са наистина скъпи и мисля, че занаятчии от далечната част ще могат да правят генератори като вашите.И Li-po батерии могат да се поръчат от Китай, инвертори в Челябинск са много добри (с гладък синус).А платна, лопатки или ротори са още една причина за бягството на мислите на нашите сръчни руски мъже.

Иван каза:

въпрос:
За вятърни мелници с вертикална ос (позиция 1) и опция Lenz е възможно да се добави допълнителен детайл - работно колело, което е изложено на вятъра и покрива ненужната страна от него (въртяща към вятъра). Тоест вятърът няма да забави острието, а този „екран“. Поставяне надолу по вятъра с „опашка“, разположена зад самата вятърна мелница под и над лопатките (хребетите). Прочетох статията и се роди идея.

С натискането на бутона „Добавяне на коментар“ се съгласявам със сайта.