Vertikálna veterná turbína. Urob si sám veterný generátor - návod na stavbu ekogenerátora, jeho inštaláciu a pripojenie (105 fotografií) Horizontálny veterný generátor

Domov

Čerpadlá na studne

Rusko má dvojaký postoj, pokiaľ ide o zdroje veternej energie. Na jednej strane je vietor vzhľadom na obrovskú celkovú plochu a množstvo rovinatých plôch vo všeobecnosti výdatný a väčšinou rovnomerný. Na druhej strane, naše vetry sú prevažne nízkopotenciálne, pomalé, pozri obr. Na treťom, v riedko osídlených oblastiach, sú prudké vetry. Na základe toho je úloha spustenia veterného generátora na farme celkom relevantná. Aby ste sa však mohli rozhodnúť, či si kúpiť pomerne drahé zariadenie alebo si ho vyrobiť sami, musíte si dobre premyslieť, aký typ (a je ich veľa) na aký účel si vybrať.

Základné pojmy

KYJEV - faktor využitia veternej energie. Ak sa na výpočet použije mechanický model plochého vetra (pozri nižšie), rovná sa účinnosti rotora veternej elektrárne (APU).
Efficiency - end-to-end účinnosť APU, od prichádzajúceho vetra po svorky elektrického generátora, alebo po množstvo vody načerpanej do nádrže.
Minimálna prevádzková rýchlosť vetra (MPS) je jeho rýchlosť, pri ktorej začne veterný mlyn dodávať prúd záťaži.
Maximálna povolená rýchlosť vetra (MPS) je jeho rýchlosť, pri ktorej sa zastaví výroba energie: automatizácia buď vypne generátor, alebo vloží rotor do veternej korouhvičky, alebo ho zloží a skryje, alebo sa zastaví samotný rotor alebo APU. jednoducho sa zrúti.
Štartovacia rýchlosť vetra (SV) - pri tejto rýchlosti sa rotor dokáže otáčať bez zaťaženia, roztočiť sa a vstúpiť do prevádzkového režimu, po ktorom je možné zapnúť generátor.
Záporná štartovacia rýchlosť (OSS) - to znamená, že APU (alebo veterná turbína - veterná elektráreň, alebo WEA, veterná elektráreň) vyžaduje povinné roztočenie z externého zdroja energie, aby sa spustila pri akejkoľvek rýchlosti vetra.
Štartovací (počiatočný) moment - schopnosť rotora, násilne spomaleného v prúde vzduchu, vytvárať krútiaci moment na hriadeli.
Veterná turbína (VD) - časť APU od rotora po hriadeľ generátora alebo čerpadla, prípadne iného spotrebiča energie.
Rotačný veterný generátor - APU, v ktorom sa energia vetra premieňa na krútiaci moment na vývodovom hriadeli otáčaním rotora v prúde vzduchu.
Rozsah prevádzkových otáčok rotora je rozdiel medzi MDS a MRS pri prevádzke pri menovitom zaťažení.
Pomalobežný veterný mlyn - v ňom lineárna rýchlosť častí rotora v prúdení výrazne nepresahuje rýchlosť vetra alebo pod ňu. Dynamická výška prúdu je priamo premenená na prítlak lopatky.
Vysokorýchlostný veterný mlyn - lineárna rýchlosť lopatiek je výrazne (až 20 a viackrát) vyššia ako rýchlosť vetra a rotor si vytvára vlastnú cirkuláciu vzduchu. Cyklus premeny energie prúdenia na ťah je zložitý.

Poznámky:

Nízkootáčkové APU majú spravidla KIEV nižšie ako vysokorýchlostné, ale majú dostatočný rozbehový moment na roztočenie generátora bez odpojenia záťaže a nulové TCO, t.j. úplne samočinné a použiteľné v najslabšom vetre.
Pomalosť a rýchlosť sú relatívne pojmy. Veterný mlyn pre domácnosť s 300 otáčkami za minútu môže byť nízkootáčkový a výkonné APU typu EuroWind, z ktorých sa získavajú polia veterných elektrární, veterných elektrární (pozri obr.) a ktorých rotory robia okolo 10 otáčok za minútu, sú vysokorýchlostné, pretože. s takým priemerom sú lineárne rýchlosti lopatiek a ich aerodynamika na väčšine rozpätia celkom „lietadlové“, pozri nižšie.

Aký generátor je potrebný?

Elektrický generátor pre domáci veterný mlyn musí vyrábať elektrickú energiu v širokom rozsahu otáčok a musí mať schopnosť samočinného spustenia bez automatizácie a externých zdrojov energie. V prípade použitia APU s OSS (veterné mlyny so spin-upom), ktoré majú spravidla vysoký KIEV a účinnosť, musí byť aj reverzibilné, t.j. byť schopný pracovať ako motor. Pri výkonoch do 5 kW túto podmienku spĺňajú elektrické stroje s permanentnými magnetmi na báze nióbu (supermagnety); na oceľových alebo feritových magnetoch môžete počítať s maximálne 0,5-0,7 kW.

Poznámka: asynchrónne alternátory alebo kolektorové alternátory s nezmagnetizovaným statorom vôbec nie sú vhodné. S poklesom sily vetra „zhasnú“ dlho predtým, ako jeho rýchlosť klesne na MRS, a potom sa sami nenaštartujú.

Vynikajúce „srdce“ APU s výkonom 0,3 až 1-2 kW získava z alternátora so zabudovaným usmerňovačom; väčšina z nich je teraz. Jednak udržujú výstupné napätie 11,6-14,7 V v dosť širokom rozsahu otáčok bez externých elektronických stabilizátorov. Po druhé, kremíkové brány sa otvoria, keď napätie na vinutí dosiahne asi 1,4 V a predtým generátor "nevidí" záťaž. Na to musí byť generátor už celkom dobre rozkrútený.

Vo väčšine prípadov môže byť oscilátor pripojený priamo, bez ozubeného alebo remeňového pohonu, k vysokorýchlostnému HP hriadeľu výberom rýchlosti výberom počtu lopatiek, pozri nižšie. „Fast-walkers“ majú malý alebo nulový rozbehový moment, ale rotor bude mať dostatok času na to, aby sa roztočil bez odpojenia záťaže, kým sa ventily otvoria a generátor vydá prúd.

Voľba vo vetre

Pred rozhodnutím, ktorý veterný generátor vyrobiť, sa rozhodnime pre miestnu aerológiu. v šedo-zelenkavej farbe(bezveterné) oblasti veternej mapy, aspoň nejaký zmysel bude mať len z plachtiacej veternej turbíny(a povieme si o nich neskôr). Ak potrebujete stále napájanie, budete musieť pridať booster (usmerňovač so stabilizátorom napätia), nabíjačku, výkonnú batériu, menič 12/24/36/48 VDC na 220/380 VAC 50 Hz. Takáto ekonomika nebude stáť menej ako 20 000 dolárov a je nepravdepodobné, že bude možné odstrániť dlhodobý výkon viac ako 3-4 kW. Všeobecne platí, že s neúprosnou túžbou po alternatívnej energii je lepšie hľadať jej iný zdroj.

Na žltozelených, mierne veterných miestach, ak potrebujete elektrinu do 2-3 kW, môžete si sami vziať nízkorýchlostný vertikálny veterný generátor. Bolo ich vyvinutých nespočetne veľa a existujú návrhy, ktoré z hľadiska KYJEV a účinnosti takmer nie sú horšie ako priemyselne vyrábané „čepele“.

Ak sa chystáte kúpiť si domov veternú turbínu, potom je lepšie zamerať sa na veterný mlyn s plachtovým rotorom. Existuje veľa sporov a teoreticky ešte nie je všetko jasné, ale fungujú. V Ruskej federácii sa "plachetnice" vyrábajú v Taganrogu s výkonom 1-100 kW.

V červených, veterných oblastiach závisí výber od požadovaného výkonu. V rozsahu 0,5-1,5 kW sú opodstatnené "vertikálne" vyrobené vlastnými rukami; 1,5-5 kW - zakúpené "plachetnice". "Vertikálne" je tiež možné zakúpiť, ale bude to stáť viac ako APU horizontálnej schémy. A nakoniec, ak potrebujete veterný mlyn s výkonom 5 kW alebo viac, musíte si vybrať medzi horizontálnymi zakúpenými „lopatkami“ alebo „plachetnicami“.

Poznámka: mnohí výrobcovia, najmä druhá úroveň, ponúkajú súpravy dielov, z ktorých si môžete sami zostaviť veterný generátor s výkonom až 10 kW. Takáto sada bude stáť o 20-50% lacnejšie ako hotová s inštaláciou. Pred nákupom si však musíte dôkladne preštudovať aerológiu zamýšľaného miesta inštalácie a potom vybrať vhodný typ a model podľa špecifikácií.

O bezpečnosti

Časti veternej turbíny na domáce použitie v prevádzke môžu mať lineárnu rýchlosť presahujúcu 120 a dokonca 150 m/s a kus akéhokoľvek pevného materiálu s hmotnosťou 20 g letiaci rýchlosťou 100 m/s s „úspešným“ zasiahne, zdravého muža na mieste zabije. Oceľová doska alebo platňa z tvrdého plastu s hrúbkou 2 mm, ktorá sa pohybuje rýchlosťou 20 m/s, ju rozreže na polovicu.

Navyše väčšina veterných mlynov nad 100 wattov je dosť hlučná. Mnohé generujú ultranízkofrekvenčné (menej ako 16 Hz) kolísanie tlaku vzduchu – infrazvuky. Infrazvuky sú nepočuteľné, ale zdraviu škodlivé a šíria sa veľmi ďaleko.

Poznámka: Koncom 80. rokov došlo v Spojených štátoch k škandálu - v tom čase musela byť zatvorená najväčšia veterná elektráreň v krajine. Indiáni z rezervácie 200 km od poľa jej APU na súde dokázali, že zdravotné poruchy, ktoré sa u nich prudko zvýšili po uvedení veternej farmy do prevádzky, boli spôsobené jej infrazvukmi.

Z vyššie uvedených dôvodov je povolená inštalácia APU vo vzdialenosti najmenej 5 ich výšok od najbližších obytných budov. Vo dvoroch súkromných domácností je možné inštalovať veterné mlyny priemyselnej výroby, primerane certifikované. Vo všeobecnosti nie je možné inštalovať APU na strechy - pri ich prevádzke aj pri nízkovýkonových vznikajú striedavé mechanické zaťaženia, ktoré môžu spôsobiť rezonanciu stavebnej konštrukcie a jej deštrukciu.

Poznámka: výška APU je najvyšším bodom zameteného disku (pre lopatkové rotory) alebo geometrického útvaru (pre vertikálne APU s rotorom na póle). Ak stožiar APU alebo os rotora vyčnievajú ešte vyššie, výška sa vypočíta podľa ich vrcholu - vrcholu.

Vietor, aerodynamika, KYJEV

Podomácky vyrobený veterný generátor sa riadi rovnakými prírodnými zákonmi ako továrensky vyrobený, vypočítaný na počítači. A domáci kutil potrebuje veľmi dobre rozumieť základom svojej práce – najčastejšie nedisponuje drahými ultramodernými materiálmi a technologickými zariadeniami. Aerodynamika APU je taká ťažká...

Vietor a KYJEV

Na výpočet sériových továrenských APU sa používa tzv. plochý mechanický model vetra. Je založená na nasledujúcich predpokladoch:

Rýchlosť a smer vetra sú konštantné v rámci účinného povrchu rotora.
Vzduch je spojité médium.
Účinná plocha rotora sa rovná zametanej ploche.
Energia prúdu vzduchu je čisto kinetická.

Za takýchto podmienok sa maximálna energia jednotky objemu vzduchu vypočíta podľa školského vzorca za predpokladu, že hustota vzduchu za normálnych podmienok je 1,29 kg * cu. m.Pri rýchlosti vetra 10m/s unesie jedna kocka vzduchu 65J a z jedného štvorca účinnej plochy rotora je možné pri 100% účinnosti celého APU odobrať 650W. Ide o veľmi zjednodušený prístup – každý vie, že vietor nie je úplne rovnomerný. Toto sa však musí urobiť, aby sa zabezpečila opakovateľnosť produktov – čo je v technológii bežná vec.

Plochý model netreba ignorovať, dáva jasné minimum dostupnej veternej energie. Vzduch je však po prvé stlačiteľný a po druhé veľmi tekutý (dynamická viskozita je iba 17,2 μPa * s). To znamená, že prúdenie môže prúdiť okolo zametenej oblasti, čím sa znižuje efektívna plocha a KIEV, čo je najčastejšie pozorované. V zásade je však možná aj opačná situácia: vietor prúdi k rotoru a plocha efektívnej plochy sa potom ukáže byť väčšia ako zmietnutá a KIEV je väčšia ako 1 v porovnaní s plochou pre plochý vietor. .

Uveďme dva príklady. Prvá je rekreačná jachta, pomerne ťažká, jachta môže ísť nielen proti vetru, ale aj rýchlejšie ako on. Vietor je myslený vonkajší; zdanlivý vietor musí byť stále rýchlejší, inak ako potiahne loď?

Druhý je klasikou histórie letectva. Pri testoch MIG-19 sa ukázalo, že stíhač, ktorý bol o tonu ťažší ako frontová stíhačka, zrýchľuje rýchlejšie. S rovnakými motormi v rovnakom draku lietadla.

Teoretici nevedeli, čo si majú myslieť, a vážne pochybovali o zákone zachovania energie. Nakoniec sa ukázalo, že bodom bol kužeľ kapotáže radaru vyčnievajúci z prívodu vzduchu. Od špičky až po škrupinu sa objavil vzduchový uzáver, akoby ho hrabal zo strán ku kompresorom motora. Odvtedy sa rázové vlny v teórii pevne etablovali ako užitočné a fantastický letový výkon moderných lietadiel je v nemalej miere spôsobený ich zručným využívaním.

Aerodynamika

Vývoj aerodynamiky sa zvyčajne delí na dve éry – pred N. G. Žukovským a po ňom. Jeho správa „O pripojených víroch“ z 15. novembra 1905 znamenala začiatok novej éry v letectve.

Pred Žukovským lietali na plochých plachtách: verilo sa, že častice prichádzajúceho prúdu dávajú všetku svoju hybnosť prednej hrane krídla. To umožnilo okamžite sa zbaviť vektorovej veličiny - momentu hybnosti - ktorá generovala zbesilú a najčastejšie neanalytickú matematiku, prejsť na oveľa pohodlnejšie skalárne čisto energetické vzťahy a prípadne získať vypočítané tlakové pole na nosnej rovine, viac-menej podobné súčasnému.

Takýto mechanistický prístup umožnil vytvoriť zariadenia, ktoré by sa mohli prinajmenšom vzniesť do vzduchu a preletieť z jedného miesta na druhé bez toho, aby museli niekde počas cesty naraziť na zem. Ale túžba zvyšovať rýchlosť, nosnosť a ďalšie letové vlastnosti čoraz viac odhaľovala nedokonalosť pôvodnej aerodynamickej teórie.

Zhukovského myšlienka bola nasledovná: vzduch prechádza inou cestou pozdĺž horného a spodného povrchu krídla. Z podmienky strednej spojitosti (vákuové bubliny sa vo vzduchu samy netvoria) vyplýva, že rýchlosti horného a spodného prúdenia zostupujúceho od odtokovej hrany sa musia líšiť. Kvôli síce malej, ale konečnej viskozite vzduchu by tam mal vzniknúť vír rozdielom rýchlostí.

Vír sa otáča a zákon zachovania hybnosti, rovnako nemenný ako zákon zachovania energie, platí aj pre vektorové veličiny, t.j. musí brať do úvahy smer pohybu. Okamžite by preto na odtokovej hrane mal vzniknúť opačne rotujúci vír s rovnakým krútiacim momentom. Prečo? Kvôli energii generovanej motorom.

Pre prax v letectve to znamenalo revolúciu: výberom vhodného profilu krídla bolo možné spustiť okolo krídla pripevnený vír v podobe cirkulácie Г, čím sa zvýšil jeho vztlak. To znamená, že vynaložením časti a pri vysokých rýchlostiach a zaťažení krídel - veľkej časti výkonu motora, môžete vytvoriť prúdenie vzduchu okolo zariadenia, čo vám umožní dosiahnuť lepšie letové vlastnosti.

Tým sa letectvo stalo letectvom a nie súčasťou letectva: lietadlá teraz mohli vytvárať prostredie potrebné na jeho let a už by neboli hračkou prúdov vzduchu. Všetko, čo potrebujete, je výkonnejší motor a stále výkonnejší ...

Opäť KYJEV

Ale veterný mlyn nemá motor. Ten naopak musí odoberať energiu z vetra a dávať ju spotrebiteľom. A tu to vychádza – vytiahol nohy, zasekol sa mu chvost. Do vlastného obehu rotora prepúšťajú príliš málo veternej energie – bude slabý, ťah listu bude malý a KYJEV a výkon budú nízke. Dajme veľa na cirkuláciu - rotor sa bude točiť ako blázon na voľnobeh v miernom vetre, ale spotrebitelia opäť dostanú málo: dali malú záťaž, rotor sa spomalil, vietor sfúkol cirkuláciu a rotor sa zastavil.

Zákon zachovania energie dáva „zlatú strednú cestu“ práve v strede: 50 % energie dávame záťaži a zvyšných 50 % stočíme tok na optimum. Prax potvrdzuje predpoklady: ak je účinnosť dobrej ťažnej vrtule 75-80%, potom KIEV lopatkového rotora, ktorý je tiež starostlivo vypočítaný a fúkaný vo veternom tuneli, dosahuje 38-40%, t.j. až polovicu toho, čo sa dá dosiahnuť prebytkom energie.

modernosť

Aerodynamika, vyzbrojená modernou matematikou a počítačmi, sa dnes čoraz viac odkláňa od nevyhnutne zjednodušujúcich modelov k presnému popisu správania sa reálneho telesa v reálnom prúdení. A tu, okrem všeobecnej línie - sila, sila a ešte raz sila! – sú objavené bočné cesty, ale sľubné len s obmedzeným množstvom energie vstupujúcej do systému.

Slávny alternatívny letec Paul McCready vytvoril v 80-tych rokoch lietadlo s dvoma motormi zo 16 hp motorovej píly. ukazuje rýchlosť 360 km/h. Jeho podvozok bol navyše nezaťahovací trojkolka a kolesá boli bez aerodynamických krytov. Žiadne z McCreadyho vozidiel sa nezapojilo do bojovej služby, ale dve – jedno s piestovými motormi a vrtuľami a druhé prúdové – po prvý raz v histórii obleteli zemeguľu bez pristátia na jednej čerpacej stanici.

Vývoj teórie výrazne ovplyvnil aj plachty, z ktorých vzniklo pôvodné krídlo. „Živá“ aerodynamika umožnila jachtám s vetrom 8 uzlov. stáť na krídlových krídlach (pozri obr.); na rozptýlenie takéhoto vraku na požadovanú rýchlosť pomocou vrtule je potrebný motor s výkonom najmenej 100 koní. Závodné katamarány s rovnakým vetrom idú rýchlosťou okolo 30 uzlov. (55 km/h).

Existujú aj nálezy, ktoré sú úplne netriviálne. Fanúšikovia najvzácnejšieho a najextrémnejšieho športu - base jumping - majú na sebe špeciálny krídlový oblek, wingsuit, lietajú bez motora, manévrujú rýchlosťou viac ako 200 km/h (obr. vpravo) a potom hladko pristávajú v vopred vybrané miesto. V ktorej rozprávke lietajú ľudia sami?

Mnohé záhady prírody boli tiež vyriešené; najmä let chrobáka. Podľa klasickej aerodynamiky nie je schopný lietať. Rovnako ako predchodca „stealth“ F-117 s krídlom v tvare diamantu, ani on nie je schopný vzlietnuť do vzduchu. A MIG-29 a Su-27, ktoré môžu nejaký čas letieť chvostom ako prvé, vôbec nezapadajú do žiadnej predstavy.

A prečo teda, keď sa zaoberáme veternými turbínami, ktoré nie sú zábavou a nie nástrojom na ničenie vlastného druhu, ale zdrojom životne dôležitého zdroja, je nevyhnutné odtancovať sa od teórie slabých tokov s jej modelom plochý vietor? Naozaj neexistuje spôsob, ako ísť ďalej?

Čo očakávať od klasiky?

Od klasiky by sa však v žiadnom prípade nemalo upúšťať. Poskytuje základ bez opierania, o ktorý sa človek nemôže povzniesť vyššie. Tak ako teória množín nezruší tabuľku násobenia a kvantová chromodynamika neprinúti jablká vyletieť zo stromov.

Čo teda môžete očakávať od klasického prístupu? Pozrime sa na obrázok. Vľavo - typy rotorov; sú zobrazené podmienečne. 1 - vertikálny karusel, 2 - vertikálny ortogonálny (veterná turbína); 2-5 - lopatkové rotory s rôznym počtom lopatiek s optimalizovanými profilmi.

Napravo od horizontálnej osi je relatívna rýchlosť rotora, t.j. pomer lineárnej rýchlosti lopatky k rýchlosti vetra. Vertikálne hore - KYJEV. A dole - opäť relatívny krútiaci moment. Za jediný (100%) krútiaci moment sa považuje taký, ktorý vytvára rotor nútene spomalený v prúde so 100% KIEV, t.j. keď sa všetka energia prúdenia premení na rotačnú silu.

Tento prístup nám umožňuje vyvodiť ďalekosiahle závery. Napríklad počet lopatiek je potrebné zvoliť nielen a nie až tak podľa požadovanej rýchlosti otáčania: 3- a 4-čepele okamžite strácajú veľa z hľadiska KIEV a krútiaceho momentu v porovnaní s 2- a 6-lopatkami, ktoré fungujú dobre približne v rovnakom rozsahu otáčok. A navonok podobný kolotoč a ortogonál majú zásadne odlišné vlastnosti.

Vo všeobecnosti by sa mali uprednostňovať lopatkové rotory, s výnimkou prípadov, keď sa vyžaduje extrémna lacnosť, jednoduchosť, bezúdržbové samoštartovanie bez automatiky a nemožnosť stúpania na stožiar.

Poznámka: budeme hovoriť najmä o plachtových rotoroch - nezdá sa, že by zapadali do klasiky.

Vertikálne čiary

APU s vertikálnou osou otáčania majú pre každodenný život nepopierateľnú výhodu: ich uzly vyžadujúce údržbu sú sústredené dole a nie je potrebné ich zdvíhať. Zostáva, a aj keď nie vždy, samonastavovacie axiálne ložisko, ale je pevné a odolné. Preto pri navrhovaní jednoduchého veterného generátora musí výber možností začínať vertikálami. Ich hlavné typy sú znázornené na obr.

slnko

Na prvej pozícii - najjednoduchší, najčastejšie nazývaný Savonius rotor. V skutočnosti ho vynašli v roku 1924 v ZSSR Ya. A. a A. A. Voroninovci a fínsky priemyselník Sigurd Savonius si tento vynález bez hanby privlastnil, ignorujúc sovietsky autorský certifikát, a začal sériovo vyrábať. Zavedenie vynálezu do osudia však veľa znamená, a preto, aby sme nerozvírili minulosť a nerušili popol mŕtvych, nazveme tento veterný mlyn Voroninov-Savoniusov rotor, alebo skrátene Slnko.

VS pre kutila je dobrý pre každého, okrem "rušňa" KYJEV v 10-18%. V ZSSR sa na tom však veľa pracovalo a existuje vývoj. Nižšie zvážime vylepšený dizajn, ktorý nie je oveľa komplikovanejší, ale podľa KIEV dáva lopatkám šancu.

Poznámka: dvojčepeľový BC sa netočí, ale trhá; 4-čepel je len o niečo hladšia, ale v KYJEV stráca veľa. Na zlepšenie 4-"žľabu" sa najčastejšie rozprestiera na dvoch poschodiach - dvojica lopatiek dole a ďalšia dvojica, otočená vodorovne o 90 stupňov, nad nimi. KIEV je zachovaný a bočné zaťaženia mechaniky slabnú, ale ohybové sa o niečo zvyšujú a pri vetre nad 25 m/s má takéto APU hriadeľ, t.j. bez ložiska natiahnutého chlapmi nad rotorom „rozbije vežu“.

Daria

Ďalším je rotor Daria; KYJEV - až 20%. Je to ešte jednoduchšie: čepele sú vyrobené z jednoduchého elastického pásu bez akéhokoľvek profilu. Teória Darrieovho rotora ešte nie je dobre rozvinutá. Je len jasné, že sa začína odvíjať kvôli rozdielu v aerodynamickom odpore hrboľa a vrecka na páse, a potom sa stáva ako vysokorýchlostný a vytvára svoj vlastný obeh.

Rotačný moment je malý a vo východiskových polohách rotora rovnobežne a kolmo na vietor vôbec absentuje, preto je vlastný posun možný len s nepárnym počtom lopatiek (krídel?). záťaž od generátora musí byť počas trvania propagácie odpojená.

Rotor Darrieus má ešte dve zlé vlastnosti. Po prvé, počas rotácie vektor ťahu lopatky opisuje úplnú otáčku vzhľadom na jej aerodynamické zameranie, a to nie plynulo, ale trhavo. Preto rotor Darrieus rýchlo rozbije svoju mechaniku aj pri plochom vetre.

Po druhé, Daria nielen vydáva hluk, ale kričí a škrípe, až sa páska roztrhne. Je to spôsobené jeho vibráciami. A čím viac čepelí, tým silnejší je rev. Ak sa teda vyrába Darya, tak je dvojlistová, vyrobená z drahých vysokopevných materiálov pohlcujúcich zvuk (karbón, mylar) a na točenie v strede stožiara sa používa malé lietadlo.

ortogonálne

Na poz. 3 - ortogonálny vertikálny rotor s profilovanými lopatkami. Ortogonálne, pretože krídla trčia vertikálne. Prechod z BC do ortogonálu je znázornený na obr. vľavo.

Uhol inštalácie lopatiek vzhľadom na dotyčnicu ku kruhu, dotýkajúci sa aerodynamických ohniskov krídel, môže byť buď pozitívny (na obrázku) alebo negatívny, podľa sily vetra. Niekedy sú lopatky otočné a sú na nich umiestnené veterné kohútiky, ktoré automaticky držia alfu, ale takéto konštrukcie sa často zlomia.

Stredové teleso (na obrázku modré) umožňuje dosiahnuť KYJEV takmer na 50 %.V trojlopatkovej ortogonálnej časti by malo mať v reze tvar trojuholníka s mierne vypuklými stranami a zaoblenými rohmi a s väčší počet lopatiek, stačí jednoduchý valec. Ale teória pre ortogonálne dáva optimálny počet lopatiek jednoznačne: musia byť presne 3.

Ortogonálny označuje vysokorýchlostné veterné mlyny s OSS, t.j. nutne vyžaduje propagáciu pri uvedení do prevádzky a po kľude. Podľa ortogonálnej schémy sa vyrábajú sériové bezúdržbové APU s výkonom do 20 kW.

Helicoid

Helicoidný rotor alebo Gorlovov rotor (poz. 4) - druh ortogonálneho, ktorý poskytuje rovnomerné otáčanie; ortogonálne s rovnými krídlami sa „trhajú“ len o niečo slabšie ako dvojlisté lietadlo. Ohýbanie lopatiek pozdĺž helikoidu zabraňuje strate KIEV v dôsledku ich zakrivenia. Zakrivená lopatka síce odvádza časť prúdu bez toho, aby ju použila, no zároveň časť unáša do zóny najvyššej lineárnej rýchlosti, čím kompenzuje straty. Helikoidy sa používajú menej často ako iné veterné mlyny, pretože. z dôvodu zložitosti výroby sú drahšie ako náprotivky rovnakej kvality.

Sud-barel

Pre 5 poz. – rotor typu BC obklopený vodiacou lopatkou; jeho schéma je znázornená na obr. napravo. Zriedka sa vyskytuje v priemyselnom dizajne, tk. nákladné získavanie pôdy nekompenzuje zvýšenie kapacity a spotreba materiálu a náročnosť výroby sú vysoké. Ale domáci majster, ktorý sa bojí práce, už nie je pán, ale spotrebiteľ, a ak nie je potrebných viac ako 0,5 - 1,5 kW, potom je pre neho „barel“ lahôdkou:

Tento typ rotora je absolútne bezpečný, tichý, nevytvára vibrácie a môže byť inštalovaný kdekoľvek, dokonca aj na detskom ihrisku.
Ohnite "koryto" z pozinkovaného a zvarte rám rúr - práca je nezmysel.
Rotácia je absolútne rovnomerná, mechanické časti je možné odoberať z najlacnejších alebo zo smetí.
Nebojí sa hurikánov - príliš silný vietor nemôže tlačiť do "sudu"; okolo neho sa objaví prúdnicový vírový kokón (s týmto efektom sa ešte stretneme).
A čo je najdôležitejšie, keďže povrch „drapáka“ je niekoľkonásobne väčší ako povrch rotora vo vnútri, KIEV môže byť tiež superjednotkou a krútiaci moment pri 3 m / s pri „hlavni“ s priemerom troch metrov je taký, že generátor s výkonom 1 kW s maximálnym zaťažením, ako sa hovorí, že je lepšie netrhať.

Video: Veterný generátor Lenz

V 60. rokoch v ZSSR E. S. Biryukov patentoval karuselový APU s KYJEV 46%. O niečo neskôr V. Blinov dosiahol 58% z dizajnu na rovnakom princípe ako KYJEV, ale neexistujú žiadne údaje o jeho testoch. A úplné testy Biryukovových ozbrojených síl vykonali pracovníci časopisu Inventor and Racionalizer. Dvojposchodový rotor s priemerom 0,75 m a výškou 2 m s čerstvým vetrom roztočil na plný výkon 1,2 kW asynchrónny generátor a bez zlomenia vydržal 30 m/s. Výkresy APU Biryukov sú znázornené na obr.

strešný pozinkovaný rotor;
samonastavovacie dvojradové guľkové ložisko;
kryty - 5 mm oceľové lano;
hriadeľ nápravy - oceľová rúra s hrúbkou steny 1,5-2,5 mm;
páky na ovládanie aerodynamickej rýchlosti;
lopatky regulácie otáčok - 3-4 mm preglejka alebo plastový plech;
tyče na reguláciu rýchlosti;
zaťaženie regulátora rýchlosti, jeho hmotnosť určuje rýchlosť;
hnacia kladka - koleso bicykla bez pneumatiky s komorou;
axiálne ložisko - axiálne ložisko;
poháňaná kladka - bežná kladka generátora;
generátor.

Biryukov získal niekoľko autorských certifikátov pre svoje APU. Najprv venujte pozornosť časti rotora. Pri akcelerácii funguje ako slnko a vytvára veľký rozbehový moment. Pri otáčaní sa vo vonkajších vreckách lopatiek vytvára vírivý vankúš. Z pohľadu vetra sa lopatky profilujú a rotor sa stáča do vysokorýchlostného ortogonálu, pričom virtuálny profil sa mení podľa sily vetra.

Po druhé, profilovaný kanál medzi lopatkami v rozsahu prevádzkových otáčok funguje ako centrálne teleso. Ak sa vietor zväčší, potom sa v ňom vytvorí aj vírivý vankúš, ktorý presahuje rotor. Je tam rovnaký vírový kokón ako okolo APU s vodiacou lopatkou. Energiu na jeho tvorbu berie vietor a už nestačí rozbiť veterný mlyn.

Po tretie, regulátor otáčok je určený predovšetkým pre turbínu. Drží jej rýchlosť optimálnu z pohľadu KYJEVU. A optimálna frekvencia otáčania generátora je zabezpečená výberom prevodového pomeru mechaniky.

Poznámka: po publikáciách v IR za rok 1965 Biryukovove ozbrojené sily zmizli do zabudnutia. Autor nečakal na odpoveď úradov. Osud mnohých sovietskych vynálezov. Hovorí sa, že niektorí Japonci sa stali miliardármi pravidelným čítaním sovietskych populárnych technických časopisov a patentovaním všetkého, čo si zaslúži pozornosť.

Lopatniki

Ako u povedal, podľa klasikov je najlepšia horizontálna veterná turbína s lopatkovým rotorom. V prvom rade však potrebuje stabilný, aspoň stredne silný vietor. Po druhé, dizajn pre domácich majstrov je plný mnohých úskalí, a preto ovocie dlhej tvrdej práce často v najlepšom prípade osvetlí toaletu, chodbu alebo verandu, alebo sa dokonca ukáže, že sa dokáže iba odvinúť.

Podľa schém na obr. zvážiť podrobnejšie; pozície:

Obr. ALE:

lopatky rotora;
generátor;
rám generátora;
ochranná korouhvička (hurikánová lopata);
zberač prúdu;
podvozok;
rotačný uzol;
pracovná korouhvička;
stožiar;
svorka na kryty.

Obr. B, pohľad zhora:

ochranná korouhvička;
pracovná korouhvička;
ochranný regulátor napnutia pružiny veternej lopatky.

Obr. G, zberač prúdu:

zberač s medenými súvislými pneumatikami;
odpružené medeno-grafitové kefky.

Poznámka: ochrana pred hurikánom pre horizontálnu čepeľ s priemerom väčším ako 1 m je bezpodmienečne potrebná, pretože. nie je schopný okolo seba vytvoriť vírový zámotok. Pri menších veľkostiach je možné dosiahnuť s propylénovými lopatkami výdrž rotora až 30 m/s.

Takže, kde čakáme na „zakopnutie“?

čepele

Očakávať dosiahnutie výkonu na hriadeli generátora viac ako 150-200 W na lopatkách akéhokoľvek rozpätia, vyrezaných z hrubostennej plastovej rúrky, ako sa často odporúča, je nádejou beznádejného amatéra. Čepeľ z rúry (pokiaľ nie je taká hrubá, že sa použije jednoducho ako polotovar) bude mať segmentový profil, t.j. jeho vrchol alebo oba povrchy budú oblúky kruhu.

Profily segmentov sú vhodné pre nestlačiteľné médiá, ako sú krídlové krídla alebo listy vrtule. Pre plyny je potrebná lopatka s premenlivým profilom a stúpaním, napríklad pozri obr. rozpätie - 2 m Bude to zložitý a časovo náročný produkt, ktorý si vyžaduje dôkladné výpočty v úplnej teórii, fúkanie do potrubia a testy v teréne.

Generátor

Keď je rotor namontovaný priamo na jeho hriadeli, štandardné ložisko sa čoskoro zlomí - vo veterných mlynoch nie je rovnomerne zaťažené všetky lopatky. Potrebujeme medzihriadeľ so špeciálnym nosným ložiskom a mechanický prevod z neho na generátor. Pre veľké veterné mlyny sa odoberá samonarovnávacie dvojradové ložisko; v najlepších modeloch - trojvrstvové, Obr. D na obr. vyššie. To umožňuje, aby sa hriadeľ rotora nielen mierne ohýbal, ale aj mierne pohyboval zo strany na stranu alebo nahor a nadol.

Poznámka: Vývoj axiálneho ložiska pre APU typu EuroWind trvalo približne 30 rokov.

núdzová korouhvička

Princíp jeho fungovania je znázornený na obr. B. Silnejúci vietor tlačí na lopatu, pružina sa naťahuje, rotor sa krúti, jeho rýchlosť klesá a nakoniec sa stáva rovnobežným s prúdením. Všetko sa zdá byť v poriadku, ale - na papieri to bolo hladké ...

Počas veterného dňa sa snažte držať pokrievku prevarenej vody alebo veľký hrniec za rukoväť rovnobežne s vetrom. Len pozor – ten vrtkavý kus železa môže zasiahnuť fyziognómiu tak, že zlomí nos, poreže peru a dokonca vybije oko.

Plochý vietor sa vyskytuje len v teoretických výpočtoch a s dostatočnou presnosťou pre prax aj v aerodynamických tuneloch. V skutočnosti hurikán veterné mlyny s hurikánovou lopatou deformuje viac ako úplne bezbranné. Napriek tomu je lepšie vymeniť zdeformované čepele, ako robiť všetko odznova. V priemyselnom prostredí je to iný príbeh. Tam rozstup lopatiek, u každého jednotlivo, sleduje a reguluje automatizáciu pod kontrolou palubného počítača. A sú vyrobené z vysokovýkonných kompozitov, nie z vodovodných potrubí.

zberač prúdu

Toto je pravidelne servisovaný uzol. Každý energetik vie, že zberač s kefami je potrebné vyčistiť, premazať, nastaviť. A stožiar je z vodovodného potrubia. Nevlezieš, raz za mesiac alebo dva budeš musieť celý veterný mlyn zhodiť na zem a potom ho znova zdvihnúť. Ako dlho z takejto „prevencie“ vydrží?

Video: veterný generátor s lopatkami + solárny panel na napájanie chaty

Mini a mikro

Ale ako sa veľkosť čepele zmenšuje, náročnosť klesá s druhou mocninou priemeru kolesa. Už teraz je možné samostatne vyrobiť horizontálne lopatkové APU pre výkon až 100 W. Optimálne bude 6-čepelové. Pri väčšom počte lopatiek bude priemer rotora, navrhnutý pre rovnaký výkon, menší, ale bude ťažké ich pevne upevniť na náboji. Rotory s menej ako 6 lopatkami možno ignorovať: 2-listový 100 W potrebuje rotor s priemerom 6,34 m a 4-listový s rovnakým výkonom - 4,5 m. Pre 6-listový výkon-priemer je vyjadrený vzťah takto:

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.

Optimálne bude počítať s výkonom 10-20 wattov. Po prvé, plastová čepeľ s rozpätím väčším ako 0,8 m bez dodatočných ochranných opatrení neodolá vetru s rýchlosťou vyššou ako 20 m/s. Po druhé, pri rozpätí čepele do rovnakého 0,8 m lineárna rýchlosť jeho koncov neprekročí rýchlosť vetra viac ako trikrát a požiadavky na profilovanie so zákrutom sa znížia o rády; tu bude „žľab“ so segmentovým profilom z potrubia fungovať celkom uspokojivo, poz. B na obr. A 10-20 W dodá energiu tabletu, dobije smartfón alebo rozsvieti žiarovku gazdinej.

Ďalej vyberte generátor. Čínsky motor je perfektný - náboj kolesa pre elektrické bicykle, poz. 1 na obr. Jeho výkon ako motora je 200-300 wattov, no v režime generátora vydá až okolo 100 wattov. Bude nám to však pasovať z hľadiska obratu?

Koeficient rýchlosti z pre 6 lopatiek je 3. Vzorec na výpočet rýchlosti otáčania pri zaťažení je N = v / l * z * 60, kde N je rýchlosť otáčania, 1 / min, v je rýchlosť vetra a l je obvod rotora. Pri rozpätí lopatiek 0,8 m a vetre 5 m/s dostaneme 72 otáčok za minútu; pri 20 m/s - 288 ot./min. Koleso bicykla sa tiež otáča približne rovnakou rýchlosťou, takže odoberieme našich 10-20 wattov z generátora, ktorý dokáže dať 100. Rotor môžete nasadiť priamo na jeho hriadeľ.

Tu však nastáva nasledujúci problém: keď sme minuli veľa práce a peňazí, aspoň za motor, dostali sme ... hračku! Čo je 10-20, dobre, 50 wattov? A veterný mlyn s lopatkami, ktorý dokáže poháňať aspoň televízor, sa doma vyrobiť nedá. Je možné kúpiť hotový mini-veterný generátor a nebude to stáť menej? Stále je to možné a dokonca lacnejšie, pozri poz. 4 a 5. Okrem toho bude aj pojazdná. Položte ho na peň - a použite ho.

Druhá možnosť je, ak niekde leží krokový motor zo starej 5- alebo 8-palcovej mechaniky, alebo z papierovej mechaniky či vozíka nepoužiteľnej atramentovej či ihličkovej tlačiarne. Môže fungovať ako generátor a pripojiť k nemu karuselový rotor z plechoviek (poz. 6) je jednoduchšie ako zostaviť konštrukciu, ako je znázornená na poz. 3.

Vo všeobecnosti je podľa „lopatiek“ záver jednoznačný: domáca výroba – skôr na to, aby sa človek nasýtil, ale nie pre skutočnú dlhodobú energetickú efektívnosť.

Video: najjednoduchší veterný generátor na osvetlenie dacha

plachetnice

Plachetný veterný generátor je známy už dlho, ale mäkké panely jeho lopatiek (pozri obr.) sa začali vyrábať s príchodom vysoko pevných syntetických tkanín a fólií odolných voči opotrebovaniu. Viaclopatkové veterné mlyny s pevnými plachtami sú široko distribuované po celom svete ako pohon pre automatické vodné čerpadlá s nízkym výkonom, ale ich technické údaje sú ešte nižšie ako u kolotočov.

Mäkká plachta ako krídlo veterného mlyna však, zdá sa, nebola taká jednoduchá. Nejde o odpor vetra (výrobcovia neobmedzujú maximálnu povolenú rýchlosť vetra): jachtári-plachetnice už vedia, že je takmer nemožné, aby vietor zlomil panel bermudskej plachty. Skôr sa plachta vytrhne alebo sa zlomí sťažeň, alebo celé plavidlo urobí „overkill turn“. Ide o energiu.

Bohužiaľ nie je možné nájsť presné údaje z testov. Na základe spätnej väzby od používateľov bolo možné zostaviť „syntetické“ závislosti pre veternú turbínu vyrobenú v Taganrogu VEU-4.380/220.50 s priemerom veterného kolesa 5 m, hmotnosťou hlavy vetra 160 kg a rýchlosťou otáčania až 40 1 minúta; sú znázornené na obr.

Samozrejme, nemožno zaručiť 100% spoľahlivosť, ale aj tak je jasné, že tu nie je cítiť pach plochého mechanického modelu. V žiadnom prípade nemôže 5-metrové koleso pri plochom vetre 3 m / s dať asi 1 kW, pri 7 m / s dosiahnuť plató vo výkone a potom ho udržať až do silnej búrky. Výrobcovia, mimochodom, deklarujú, že nominálny 4 kW je možné získať pri 3 m / s, ale pri ich inštalácii podľa výsledkov miestnych aerologických štúdií.

Kvantitatívna teória sa tiež nenašla; Vysvetlenia vývojárov sú nezrozumiteľné. Keďže si však ľudia kupujú veterné turbíny Taganrog a fungujú, ostáva predpokladať, že deklarovaná kužeľová cirkulácia a pohonný efekt nie sú fikciou. V každom prípade sú možné.

Potom sa ukazuje, že PRED rotorom by mal podľa zákona zachovania hybnosti vzniknúť aj kužeľový vír, ale rozpínajúci sa a pomalý. A takýto lievik bude hnať vietor k rotoru, jeho účinný povrch sa ukáže byť viac zametaný a KYJEV bude nad jednotou.

Túto otázku by mohli objasniť terénne merania tlakového poľa pred rotorom, aspoň pomocou domáceho aneroidu. Ak sa ukáže, že je vyššia ako zo strán na stranu, potom skutočne plachtové APU fungujú ako chrobák.

Domáci generátor

Z vyššie uvedeného je jasné, že pre kutilov je lepšie vziať si buď kolmice alebo plachetnice. Obe sú však veľmi pomalé a prevod na vysokorýchlostný generátor je práca navyše, náklady navyše a straty. Je možné vyrobiť účinný nízkorýchlostný elektrický generátor svojpomocne?

Áno, môžete, na magnetoch zo zliatiny nióbu, tzv. supermagnety. Výrobný proces hlavných častí je znázornený na obr. Cievky - každá z 55 závitov 1 mm medeného drôtu v tepelne odolnej vysokopevnostnej smaltovanej izolácii, PEMM, PETV atď. Výška vinutí je 9 mm.

Všimnite si drážky v polovici rotora. Mali by byť usporiadané tak, aby sa magnety (sú na magnetický obvod nalepené epoxidom alebo akrylom) po zložení zbiehali s opačnými pólmi. "Palacinky" (magnetické obvody) musia byť vyrobené z magneticky mäkkého feromagnetu; postačí bežná konštrukčná oceľ. Hrúbka „palaciniek“ je najmenej 6 mm.

V skutočnosti je lepšie kúpiť magnety s otvorom na nápravu a utiahnuť ich skrutkami; supermagnety sú priťahované strašnou silou. Z rovnakého dôvodu je na hriadeľ medzi „placky“ nasadená valcová rozpera vysoká 12 mm.

Vinutia, ktoré tvoria časti statora, sú zapojené podľa schém znázornených aj na obr. Spájkované konce by sa nemali naťahovať, ale mali by vytvárať slučky, inak epoxid, ktorý bude vyplnený statorom, môže pri tuhnutí pretrhnúť drôty.

Stator je odliaty vo forme do hrúbky 10 mm. Nie je potrebné centrovať a vyvažovať, stator sa neotáča. Medzera medzi rotorom a statorom je 1 mm na každej strane. Stator v kryte generátora musí byť bezpečne upevnený nielen proti posunutiu pozdĺž osi, ale aj proti otáčaniu; silné magnetické pole s prúdom v záťaži ho potiahne.

Video: Urob si sám generátor veterného mlyna

Záver

A čo máme na záver? Záujem o „čepele“ sa vysvetľuje skôr ich veľkolepým vzhľadom ako skutočným výkonom v domácom výkone a pri malom výkone. Vlastnoručne vyrobený karuselový APU poskytne „pohotovostný“ výkon na nabíjanie autobatérie alebo napájanie malého domu.

Ale s plachtiacimi APU by mali majstri s kreatívnou žilou experimentovať, najmä v mini verzii s kolesom s priemerom 1-2 m. Ak sú predpoklady vývojárov správne, potom bude možné odstrániť všetkých jeho 200-300 wattov pomocou vyššie opísaného čínskeho generátora.

Andrey povedal:

Ďakujem za bezplatnú konzultáciu ... A ceny "od firiem" nie sú naozaj drahé a myslím si, že remeselníci z vnútrozemia dokážu vyrobiť generátory ako vy.A Li-po batérie sa dajú objednať z Číny, invertory v Čeľabinsku sú veľmi dobré (s hladkým sínusom).A plachty, lopatky či rotory sú ďalším dôvodom na útek myšlienok našich šikovných ruských mužov.

Ivan povedal:

otázka:
Pre veterné mlyny s vertikálnou osou (pozícia 1) a verziu „Lenz“ je možné pridať ďalší detail - obežné koleso, ktoré je vystavené vetru a zakrýva z neho zbytočnú stranu (smerom k vetru). To znamená, že vietor nespomalí čepeľ, ale túto „obrazovku“. Nastavenie po vetre s „chvostom“ umiestneným za samotným veterným mlynom pod a nad lopatkami (hrebeňmi). Prečítal som si článok a nápad bol na svete.

Kliknutím na tlačidlo „Pridať komentár“ súhlasím so stránkou.

Táto sekcia obsahuje rôzne prevedenia veterných turbín s vertikálnou osou otáčania, ktoré vyrobili fanúšikovia tohto typu veterných turbín. Existuje mnoho typov a variácií vertikálnych veterných turbín. Najjednoduchšie Savonius alebo jednoduché sudy a pokročilejšie rotory Darrieus, ktoré sú vynaliezavejšie, ale tu má každý typ svoje výhody a nevýhody.

Rotor Onipko

Popis rotora Onipko. Čo je to? Ďalší projekt na nájdenie investorov alebo je to skutočne efektívny veterný generátor

Vertikálny veterný generátor

Domáci veterný generátor, foto a video. Pár fotiek samotného veterného mlyna, veží a generátorov. Pre tento veterný mlyn bolo vyrobených niekoľko verzií generátorov.

Vertikálny veterný generátor neobvyklého dizajnu

Zaujímavý dizajn veterného generátora, ktorého generátor je vyrobený z asynchrónneho motora, ale generátor je vyrobený s tromi statormi a trojitým rotorom. nezvyčajne sa otáča aj dvojlistový rotor s polykarbonátovými lopatkami.

Veterný mlyn zo sudov so skladacími lopatkami

Veterný generátor vyrobený z plechových sudov. Generátor je vyrobený z 2,2 kW asynchrónneho motora, ktorého rotor je prerobený na neodýmové magnety. Pohon remeňového generátora. Lopatky veterného mlyna sú kĺbovo spojené s odstredivými závažiami, hoci sa otvárajú a zatvárajú vo vetre, ktorý prechádza pod vetrom.

Veterný generátor z motorového kolesa

Niekoľko fotografií malého vertikálneho veterného generátora. Ako generátor tu bolo použité motorové koleso zo skútra, prenos krútiaceho momentu na generátor bol reťazový, pomer bol približne 1:2,5. Rozmery rotora sú 1 * 1,6 metra, výška stožiara je 9 metrov. Pri priemernom vetre tento veterný mlyn produkuje až 3A a 17V na nabíjanie alkalickej batérie.

Veterný generátor na odber vody

Konštrukcia tohto veterného generátora, ktorý sa už stal legendárnym v Runete, poháňa podomácky vyrobené čerpadlo a čerpá vodu z jazera. Pôvodne mal veterný mlyn nabíjať batériu, ale príliš nízka rýchlosť zmarila všetky pokusy o výrobu elektriny.

Vertikálny veterný generátor, Ugrinsky rotor

Domáci veterný generátor s vertikálnou osou otáčania a veľkosťou rotora 0,75 x 1,6 m. Konštrukcia lopatiek podľa výkresov rotora Ugrinsky, toto je vylepšený Savonius, v skutočnosti je KYJEV tohto dizajnu vyšší. Konštrukcia je vyrobená z dvoch blokov s uhlom 90 stupňov, materiálom je preglejka a hliník. Generátor pre tento veterný mlyn je axiálneho typu s permanentnými magnetmi.

Výkon veternej turbíny je asi 50 wattov pri vetre 7-8m/s.

Urob si sám vertikálny veterný generátor, kresby, fotografie, videá veterného mlyna so zvislou osou.

Veterné generátory sa delia podľa typu uloženia rotačnej osi (rotora) na vertikálne a horizontálne. Návrh veternej turbíny s horizontálnym rotorom sme zvažovali v minulom článku, teraz si povieme niečo o veternom generátore s vertikálnym rotorom.

Schéma axiálneho generátora pre veterný generátor.

Výroba veterných turbín.

Veterné koleso (turbína) vertikálneho veterného generátora pozostáva z dvoch podpier, hornej a dolnej, ako aj lopatiek.

Veterné koleso je vyrobené z plechov z hliníka alebo nehrdzavejúcej ocele a veterné koleso je možné vyrezať aj z tenkostenného suda. Výška veterného kolesa musí byť aspoň 1 meter.

V tomto veternom kolese uhol ohybu lopatiek nastavuje rýchlosť otáčania rotora, čím väčší je ohyb, tým väčšia je rýchlosť otáčania.

Veterné koleso je priskrutkované priamo na kladku generátora.

Na inštaláciu vertikálneho veterného generátora môžete použiť akýkoľvek stožiar, výroba stožiaru je podrobne popísaná v tomto článku.

Schéma zapojenia vetogenerátora.

Generátor je pripojený k regulátoru, ktorý je zase pripojený k batérii. Ako zásobník energie je praktickejšie použiť autobatériu. Keďže domáce spotrebiče bežia na striedavý prúd, budeme potrebovať invertor na premenu jednosmerných 12V na striedavých 220V.

Na pripojenie sa používa medený drôt s prierezom do 2,5 štvorcov. Schéma zapojenia je podrobne popísaná.

Video zobrazujúce veterný generátor v prevádzke.

Platba za elektrinu dnes zaberá značný podiel na nákladoch na údržbu domu. V bytových domoch je jedinou možnosťou, ako ušetriť, prejsť na technológie šetriace energiu a optimalizovať náklady prostredníctvom multitarifných schém (nočný režim sa platí za znížené ceny). A ak máte osobný pozemok, môžete nielen ušetriť na spotrebe, ale aj zorganizovať nezávislé zásobovanie energiou pre súkromný dom.

Ide o bežnú prax, ktorá pochádza z Európy a Severnej Ameriky a v posledných desaťročiach sa aktívne uplatňuje v Rusku. Zariadenia na autonómne napájanie sú však dosť drahé, návratnosť „na nulu“ prichádza najskôr o 10 rokov neskôr. V niektorých štátoch je možné vracať energiu do verejných sietí za fixné sadzby, čím sa skracuje doba návratnosti. V Ruskej federácii si získanie cashbacku vyžaduje prejsť sériou byrokratických postupov, takže väčšina používateľov „bezplatnej“ energie uprednostňuje stavbu veterného generátora vlastnými rukami a používa ho iba pre osobné potreby.

Právna stránka problému

Domáca veterná generátor pre dom nespadá pod zákazy, jeho výroba a používanie nespôsobuje správne ani trestné postihy. Ak výkon veterného generátora nepresahuje 5 kW, patrí medzi domáce spotrebiče a nevyžaduje žiadnu koordináciu s miestnou energetickou spoločnosťou. Navyše, ak nemáte zisk z predaja elektriny, nemusíte platiť žiadne dane. Navyše, domáci generátorový veterný mlyn, dokonca aj s takým výkonom, vyžaduje zložité inžinierske riešenia: je ľahké ho vyrobiť. Preto domáci výkon zriedka presahuje 2 kW. V skutočnosti tento výkon zvyčajne stačí na napájanie súkromného domu (samozrejme, ak nemáte kotol a výkonnú klimatizáciu).

V tomto prípade hovoríme o federálnom práve. Preto predtým, ako sa rozhodnete urobiť veterný mlyn vlastnými rukami, nebolo by zbytočné skontrolovať prítomnosť (neprítomnosť) subjektových a obecných regulačných právnych aktov, ktoré môžu ukladať určité obmedzenia a zákazy. Napríklad, ak sa váš dom nachádza v špeciálne chránenej prírodnej oblasti, využitie veternej energie (a to je prírodný zdroj) si môže vyžadovať dodatočné schválenia.

Problémy so zákonom môžu nastať v prítomnosti nepokojných susedov. Veterné mlyny pre domácnosť sú samostatné budovy, takže sa na ne vzťahujú aj určité obmedzenia:

Odrody generátorov

Pred rozhodnutím, ako vyrobiť veterný generátor vlastnými rukami, zvážte konštrukčné prvky:

Podľa umiestnenia generátora môže byť zariadenie horizontálne alebo vertikálne

Menovitým generovaným napätím

Typické príklady domácich veterných turbín

Zariadenie veterného generátora je rovnaké, bez ohľadu na zvolenú schému.

Vrtuľa, ktorú je možné inštalovať priamo na hriadeľ generátora a pomocou remeňa (reťaz, prevod).
Skutočný generátor. Môže to byť hotové zariadenie (napríklad z auta) alebo bežný elektromotor, ktorý pri otáčaní generuje elektrický prúd.
Invertor, regulátor napätia, stabilizátor - v závislosti od zvoleného napätia.
Buffer element - dobíjacie batérie, ktoré zabezpečujú kontinuitu výroby bez ohľadu na prítomnosť vetra.
Montážna konštrukcia: stožiar, strešná montážna konzola.

Vrtuľa

Môže byť vyrobený z akéhokoľvek materiálu: dokonca aj z plastových fliaš. Skutočné flexibilné čepele výrazne obmedzujú výkon.

Stačí v nich vyrezať dutiny na nasávanie vetra.

Dobrou možnosťou je domáci veterný mlyn z chladiča. Získate hotový dizajn s profesionálne vyrobenými čepeľami a vyváženým elektromotorom.

Podobný dizajn je vyrobený z chladiča pre počítačové zdroje. Je pravda, že výkon takéhoto generátora je mizivý - okrem rozsvietenia lampy na LED alebo nabíjania mobilného telefónu.

Systém je však celkom funkčný.

Dobré čepele sa získavajú z hliníkových plechov. Materiál je dostupný, ľahko sa formuje, vrtuľa je celkom ľahká.

Ak staviate rotačnú vrtuľu pre vertikálny generátor, môžete použiť plechové plechovky rozrezané pozdĺžne. Pre výkonné systémy sa používajú polovice oceľových sudov (do objemu 200 litrov).

Samozrejme, budete musieť starostlivo pristupovať k otázke spoľahlivosti. Silný rám, hriadeľ na ložiskách.

Generátor

Ako už bolo spomenuté vyššie, môžete použiť hotový automobil, prípadne elektromotor z priemyselných elektroinštalácií (domáce spotrebiče). Ako príklad: veterný generátor zo skrutkovača. Používa sa celá konštrukcia: motor, prevodovka, kazeta na pripevnenie nožov.

Kompaktný generátor sa získava z krokového motora tlačiarne. Výkon opäť vystačí len na napájanie LED lampy alebo nabíjačky smartfónu. V prírode - nenahraditeľná vec.

Ak ste „na sebe“ s spájkovačkou a dobre sa vyznáte v rádiovom inžinierstve, môžete si generátor zostaviť sami. Populárna schéma: veterný generátor s neodýmovými magnetmi. Výhody dizajnu - môžete nezávisle vypočítať výkon pre zaťaženie vetrom vo vašej oblasti. Prečo neodýmové magnety? Kompaktnosť s vysokým výkonom.

Môžete prerobiť rotor existujúceho generátora.

Alebo si vytvorte vlastný dizajn s výrobou vinutí.

Účinnosť takéhoto veterného mlyna je rádovo vyššia ako pri použití obvodu s elektromotorom. Ďalšou nespornou výhodou je kompaktnosť. Neodymový generátor je plochý a možno ho umiestniť priamo do stredového puzdra vrtule.

Stožiar

Výroba tohto prvku si nevyžaduje znalosti elektroniky, ale životaschopnosť celej veternej turbíny závisí od jej sily.

Napríklad stožiar s výškou 10–15 metrov vyžaduje dobre vypočítané kotevné drôty a protizávažia. V opačnom prípade môže silný nárazový vietor prevalcovať konštrukciu.

Ak výkon generátora nepresahuje 1 kW, hmotnosť konštrukcie nie je taká veľká a problémy s pevnosťou stožiaru ustupujú do pozadia.

Výsledok

Domáce veterný generátor nie je taký zložitý dizajn, ako by sa mohlo zdať na prvý pohľad. Vzhľadom na vysoké náklady na továrenské výrobky môžete veľa ušetriť vytvorením domácej veternej farmy a pomerne cenovo dostupných materiálov. Vzhľadom na malé náklady na vytvorenie veterného mlyna sa to vyplatí dostatočne rýchlo.

Podobné videá

Teraz je celkom možné získať bezplatnú elektrinu pomocou vetra. Existuje niekoľko možností pre veterné mlyny: s vertikálnou a horizontálnou osou. Takmer každý môže zostaviť vertikálny veterný generátor vlastnými rukami, prečítajte si náš článok o tom, ako to urobiť správne.

Princíp činnosti veterných turbín

Princíp činnosti vo všetkých modifikáciách veterných mlynov je rovnaký. Počas otáčania lopatiek sa vytvárajú tri typy fyzikálnych účinkov: zdvíhacie, impulzné a brzdné sily. V dôsledku pôsobenia týchto síl sa stator začne pohybovať a rotor na stacionárnej časti generátora začne vytvárať magnetické pole a elektrický prúd sa pohybuje cez drôty.

Existuje veľké množstvo možností na realizáciu veterných turbín, líšia sa nielen výkonom, ale aj vzhľadom. Štruktúra väčšiny veterných mlynov zahŕňa: generátor, lopatky, invertor, multiplikátor. Na premenu prijatého náboja na jednosmerný prúd sa používa invertor. Multiplikátor je prevodovka, ktorá je určená na zvýšenie počtu otáčok hriadeľa. Prevodovky nie sú inštalované na všetkých veterných mlynoch, hlavne len na veľkých a výkonných veterných turbínach.

V dôsledku otáčania rotora vzniká trojfázový striedavý prúd. Prijatá energia sa posiela cez ovládač do batérie. Ďalej menič premieňa prúd a robí ho stabilným, v tejto forme môže byť dodávaný na napájanie domácich spotrebičov alebo osvetlenia.

Ako si sami vyrobiť veterný generátor vertikálneho typu

Veterný mlyn si môžete vyrobiť aj sami doma. Najprv sa musíte rozhodnúť pre typ veternej turbíny. V závislosti od ich konštrukcie sú veterné turbíny:

s vertikálnou osou otáčania: rotor Darrieus, veterný generátor Savonius;
s horizontálnou osou otáčania: rovnobežná alebo kolmá na prúdenie vetra.

Niektoré modely veterných mlynov kombinujú niekoľko typov inštalácií. Zvážte príklad vytvorenia hybridného veterného mlyna, ktorý kombinuje dizajn veterných generátorov, ako sú Savonius a Darier.

Zostavenie rotora

Na zostavenie rotora si musíte zakúpiť:

6 neodýmových magnetov D30xH10 mm;
6 feritových prstencových magnetov D72xd32xh15 mm;
2 kovové kotúče D230xH5 mm;
epoxidová živica alebo lepidlo.

Namiesto kovových kotúčov je možné použiť pílové kotúče vhodnej veľkosti. Na jednom disku je umiestnených 6 neodýmových magnetov so striedavou polaritou, uhol medzi nimi by mal byť 60 stupňov pri priemere 165 mm.

Feritové prstencové magnety sú umiestnené na druhom disku podľa rovnakého princípu.

Aby sa magnety počas prevádzky veterného mlyna nepohybovali, musia byť aspoň do polovice naplnené epoxidovým lepidlom.

Vyrábame stator

Najprv musíte navinúť 9 cievok po 60 závitov, na tento účel použite smaltovaný medený drôt s priemerom 1 mm.

Ďalej sa cievky spájkujú: začiatok prvej cievky s koncom štvrtej, štvrtej so siedmou. Druhá fáza je pripojená rovnakým spôsobom cez dve cievky, len sa začnú spájkovať od druhej cievky. Pripojenie tretej fázy začína od tretej cievky.

Forma je vyrobená z preglejky, do nej je umiestnený pergamenový papier, na ktorý je umiestnený kus skleneného vlákna a cievky.

To všetko je vyplnené epoxidovou živicou. Po 24 hodinách sa hotový stator vyberie z formy.

Zostava generátora

Všetky časti generátora sú pripravené, zostáva ich len zostaviť.

Samotný generátor bude pripevnený k držiaku s nábojom pomocou svorníkov. Pozrime sa bližšie na proces montáže.

Kroky montáže generátora:

V hornom rotore sú vytvorené 4 závitové otvory pre kolíky. Sú potrebné na to, aby rotor hladko "sadol" na svoje sedadlo;
V statore sú vytvorené 4 otvory na montáž držiaka;
spodný rotor je umiestnený na držiaku magnetmi hore, sú v ňom vyvŕtané aj 4 závitové otvory pre čap;
na spodnom rotore je umiestnený stator;
druhý rotor je položený hore magnetmi dole. To všetko je upevnené medzi sebou a konzolou pomocou náboja s čapmi a maticami.

Náboj (príruba s ložiskami) je potrebné zakúpiť samostatne: spodná časť náboja musí mať priemer rúrky 1,5 palca.

Poradie upevnenia všetkých častí je podrobnejšie znázornené na obrázku nižšie:

1 - spojovací prvok; 2 - podpera čepele; 3 - horná časť rotora; 4 - magnet; 5 - rukáv; 6 - stator; 7 - spodná časť rotora; 8 - matica; 9 - vlásenka; 10 - náboj; 11 - os; 12 - držiak na montáž statora

Vyrábame čepele

Čepele môžu byť vyrobené z dreva, sklolaminátu a iných materiálov. Je rýchlejšie a jednoduchšie vyrobiť túto časť veterného generátora z kanalizačného PVC potrubia. Je lepšie použiť oranžové rúry, pretože majú dobrú hustotu a nebojí sa priameho slnečného žiarenia.

Pre vertikálny veterný generátor budete potrebovať 4 čepele z PVC rúr a 2 ortogonálne (zakrivené) čepele z pozinkovaného plechu. Táto konštrukcia umožní veternému mlynu otáčať sa aj pri slabom vetre rýchlosťou 2-3 m za sekundu. Vezmeme metrové dĺžky PVC rúr a rozrežeme ich pozdĺžne na 2 rovnaké časti. Z cínu vystrihneme polkruhy podľa rozmerov budúcej čepele a pripevníme ich skrutkami pozdĺž okrajov rúry.

Na výrobu ortogonálnych čepelí budete potrebovať štandardný 0,75 mm hrubý pozinkovaný oceľový plech. Najprv sa kovovými nožnicami vyrežú dva segmenty s rozmermi 1x0,4 m a štyri segmenty vo forme kvapky. Potom je potrebné oceľové segmenty ohnúť a segmenty „kvapôčky“ pripevniť pozdĺž okrajov.

Čepele sú pripevnené v kruhu k rámu, je možné ho zvariť z profilovej štvorcovej rúry 20x20 a rohov 25x25. Rozmery rámu a vzdialenosť medzi lopatkami je možné vidieť na obrázku nižšie:

Zostavenie konštrukcie veternej turbíny

Stožiar je zváraný z vodovodných potrubí rôznych priemerov, jeho výška závisí od oblasti, kde bude veterný generátor umiestnený, a jeho prevádzkových podmienok, ale v každom prípade musí byť vyšší ako strecha domu.

Vopred musíte pod sekčným stožiarom pripraviť trojbodový vystužený základ. K hotovému stožiaru na zemi je priskrutkovaný generátor. Ďalej je k generátoru priskrutkovaný rám s čepeľami. Stožiar s veterným mlynom je pripevnený k základu pomocou dvoch sklopných podpier a pomocou navijaka sa zdvíha do zvislej polohy. Po zdvihnutí stožiara je tretia podpera priskrutkovaná k základni veterného mlyna pomocou skrutky. Okrem toho musí byť stožiar upevnený predĺžením.

Elektrická časť

Veterný mlyn bude vyrábať 3-fázový striedavý prúd. Pomocou mostíkového usmerňovača, pozostávajúceho zo 6 diód, ho prevedieme na jednosmerný prúd.

To umožňuje nabíjanie batérie pri 12 V. Na kontrolu nabíjania batérie a zabránenie jej prebitia slúži štandardné auto nabíjacie relé PP-380.

K batérii je pripojený menič, ktorý umožňuje konvertovať prijatých 12 V DC na 220 V AC s frekvenciou 50 Hz.

Výsledok veterného mlyna: výpočet účinnosti

Testovacie testy veterného generátora pri rôznych rýchlostiach vetra ukázali nasledujúce výsledky:

pri rýchlosti vetra 5 m / s dostaneme 60 ot./min - 7 V a 2,3 A = 16 W;
pri rýchlosti vetra 10,6 m/s dostaneme cca 120 ot/min - 13 V a 3,4 A = 44 W;
pri rýchlosti 15,3 m / s približne 180 ot./min - 15 V a 5,1 A \u003d 76,5 W;
pri rýchlosti vetra 18 m / s dostaneme 240 otáčok za minútu - 18 V a 9 A = 162 wattov.

V podstate veterný mlyn produkuje 16-45 W, pretože vietor je viac ako 15 m / s je zriedkavý. Ak však dáte vysokorýchlostnú skrutku, môžete dosiahnuť lepšie výsledky.

Sekcie