Vertikalna vetrna turbina. Vetrni generator naredi sam - vodnik za gradnjo ekološkega generatorja, njegovo namestitev in priključitev (105 fotografij) Horizontalni vetrni generator

domov

Črpalke za vodnjake

Rusija ima glede virov vetrne energije dvojno stališče. Po eni strani je veter zaradi velike skupne površine in obilice ravninskih površin praviloma obilen in večinoma enakomeren. Po drugi strani pa so naši vetrovi pretežno nizko potencialni, počasni, glej sl. Tretjič, na redko poseljenih območjih, so vetrovi siloviti. Na podlagi tega je naloga zagona vetrnega generatorja na kmetiji zelo pomembna. Toda, da bi se odločili, ali boste kupili dokaj drago napravo ali jo izdelali sami, morate dobro premisliti, katero vrsto (in veliko jih je) za kakšen namen izbrati.

Osnovni pojmi

KIJEV - faktor izkoriščenosti vetrne energije. Če se za izračun uporablja mehanični model ravnega vetra (glej spodaj), je enak izkoristku rotorja vetrne elektrarne (APU).
Učinkovitost - učinkovitost APU od konca do konca, od prihajajočega vetra do sponk električnega generatorja ali do količine vode, načrpane v rezervoar.
Najmanjša obratovalna hitrost vetra (MPS) je njegova hitrost, pri kateri začne vetrnica dajati tok bremenu.
Največja dovoljena hitrost vetra (MPS) je njegova hitrost, pri kateri se proizvodnja energije ustavi: avtomatizacija bodisi izklopi generator, bodisi postavi rotor v vremensko lopatico, ali ga zloži in skrije, ali se rotor sam ustavi ali APU preprosto propade.
Začetna hitrost vetra (CWS) - pri tej hitrosti se rotor lahko vrti brez obremenitve, se zavrti in vstopi v način delovanja, po katerem se generator lahko vklopi.
Negativna začetna hitrost (OSS) - to pomeni, da APU (ali vetrna turbina - vetrna elektrarna ali WEA, vetrna elektrarna) zahteva obvezno vrtenje iz zunanjega vira energije za zagon pri kateri koli hitrosti vetra.
Začetni (začetni) trenutek - sposobnost rotorja, ki se prisilno upočasni v zračnem toku, da ustvari navor na gredi.
Vetrna turbina (VD) - del APU od rotorja do gredi generatorja ali črpalke ali drugega porabnika energije.
Rotacijski vetrni generator - APU, pri katerem se vetrna energija pretvarja v navor na kardanski gredi z vrtenjem rotorja v zračnem toku.
Območje obratovalne hitrosti rotorja je razlika med MDS in MRS pri delovanju pri nazivni obremenitvi.
Počasna vetrnica - v njej linearna hitrost delov rotorja v toku ne presega bistveno hitrosti vetra ali pod njo. Dinamična višina toka se neposredno pretvori v potisk lopatice.
Visokohitrostna vetrnica - linearna hitrost lopatic je bistveno (do 20 ali večkrat) višja od hitrosti vetra, rotor pa tvori lastno kroženje zraka. Cikel pretvarjanja energije toka v potisk je zapleten.

Opombe:

APU-ji z nizko hitrostjo imajo praviloma nižji CIEV kot visokohitrostni, vendar imajo začetni navor, ki zadostuje za vrtenje generatorja brez odklopa bremena in nič TCO, tj. absolutno samozagonski in uporaben pri najlabših vetrovih.
Počasnost in hitrost sta relativna pojma. Gospodinjska vetrnica pri 300 vrtljajih na minuto je lahko nizka hitrost in močne APU tipa EuroWind, iz katerih pridobivajo polja vetrnih elektrarn, vetrnih elektrarn (glej sliko) in katerih rotorji naredijo približno 10 vrtljajev na minuto - visoko- hitrosti, saj. s takšnim premerom sta linearna hitrost lopatic in njihova aerodinamika v večjem delu razpona precej "letalski", glej spodaj.

Kakšen generator je potreben?

Električni generator za domačo vetrnico mora proizvajati električno energijo v širokem razponu vrtilnih frekvenc in imeti možnost samozagona brez avtomatizacije in zunanjih virov energije. V primeru uporabe APU z OSS (vetrnice s spin-up), ki imajo praviloma visoko KIEV in učinkovitost, mora biti tudi reverzibilna, tj. biti sposoben delati kot motor. Pri moči do 5 kW ta pogoj izpolnjujejo električni stroji s trajnimi magneti na osnovi niobija (supermagneti); na jeklenih ali feritnih magnetih lahko računate na največ 0,5-0,7 kW.

Opomba: asinhroni alternatorji ali kolektorski alternatorji z nemagnetiziranim statorjem sploh niso primerni. Z zmanjšanjem moči vetra bodo "ugasnili" dolgo, preden njegova hitrost pade na MRS, nato pa se ne bodo sami zagnali.

Odlično "srce" APU z močjo od 0,3 do 1-2 kW dobimo iz alternatorja z vgrajenim usmernikom; večina jih je zdaj. Prvič, ohranjajo izhodno napetost 11,6-14,7 V v precej širokem razponu hitrosti brez zunanjih elektronskih stabilizatorjev. Drugič, silicijeva vrata se odprejo, ko napetost na navitju doseže približno 1,4 V, pred tem pa generator "ne vidi" obremenitve. Da bi to naredili, mora biti generator že precej dobro odvit.

V večini primerov je mogoče oscilator priključiti neposredno, brez zobniškega ali jermenskega pogona, na visokohitrostno gred HP z izbiro hitrosti z izbiro števila rezil, glejte spodaj. "Hitrohodci" imajo majhen ali nič začetni navor, vendar bo imel rotor, tudi brez odklopa tovora, dovolj časa, da se zavrti, preden se ventili odprejo in generator da tok.

Izbira v vetru

Preden se odločimo, kateri vetrni generator bomo izdelali, se odločimo za lokalno aerologijo. v sivo-zelenkasti barvi(brezvetrnih) območjih zemljevida vetrov bo vsaj nekaj smisla imela le jadralna vetrna turbina(in o njih bomo govorili kasneje). Če potrebujete stalno napajanje, potem boste morali dodati ojačevalnik (usmernik s stabilizatorjem napetosti), polnilec, zmogljivo baterijo, pretvornik 12/24/36/48 VDC na 220/380 VAC 50 Hz. Takšno gospodarstvo bo stalo najmanj 20.000 dolarjev in malo verjetno je, da bo mogoče odstraniti dolgoročno moč več kot 3-4 kW. Na splošno je z neizprosno željo po alternativni energiji bolje poiskati drug vir.

V rumeno-zelenih, rahlo vetrovnih krajih, če potrebujete elektriko do 2-3 kW, lahko sami prevzamete vertikalni vetrni generator z nizko hitrostjo. Razvitih je bilo nešteto in obstajajo modeli, ki v smislu KIEV in učinkovitosti skoraj niso slabši od industrijsko izdelanih "rezil".

Če boste kupili vetrno turbino za vaš dom, potem je bolje, da se osredotočite na vetrnico z jadralnim rotorjem. Veliko je sporov in v teoriji še ni vse jasno, vendar delujejo. V Ruski federaciji se v Taganrogu proizvajajo "jadrnice" z zmogljivostjo 1-100 kW.

V rdečih, vetrovnih regijah je izbira odvisna od zahtevane moči. V območju 0,5-1,5 kW so upravičene samoizdelane "vertikale"; 1,5-5 kW - kupljene "jadrnice". "Vertikalno" je mogoče kupiti tudi, vendar bo stalo več kot APU horizontalne sheme. In končno, če potrebujete vetrnico z močjo 5 kW ali več, potem morate izbrati med horizontalnimi kupljenimi "rezili" ali "jadrnicami".

Opomba: številni proizvajalci, zlasti druge stopnje, ponujajo komplete delov, iz katerih lahko sami sestavite vetrni generator z močjo do 10 kW. Tak komplet bo stal 20-50% cenejši od že pripravljenega z namestitvijo. Toda pred nakupom morate natančno preučiti aerologijo predvidenega mesta namestitve in nato izbrati ustrezen tip in model v skladu s specifikacijami.

O varnosti

Deli vetrne turbine za domačo uporabo imajo lahko med delovanjem linearno hitrost, ki presega 120 in celo 150 m/s, kos katerega koli trdnega materiala, ki tehta 20 g, pa leti s hitrostjo 100 m/s, z "uspešnim" udarec, zdravega človeka na mestu ubije. Jeklena ali trda plastična plošča debeline 2 mm, ki se giblje s hitrostjo 20 m/s, ga razpolovi.

Poleg tega je večina vetrnic nad 100 vatov precej hrupnih. Mnogi ustvarjajo nihanja zračnega tlaka z ultra nizko frekvenco (manj kot 16 Hz) - infrazvoke. Infrazvok je neslišen, a zdravju škodljiv in se širi zelo daleč.

Opomba: v poznih 80-ih je v ZDA prišlo do škandala - največjo vetrno elektrarno v državi so morali zapreti. Indijci iz rezervata, 200 km od polja njene APU, so na sodišču dokazali, da so zdravstvene težave, ki so se pri njih močno povečale po zagonu vetrne elektrarne, posledica njenih infrazvokov.

Zaradi zgoraj navedenih razlogov je namestitev APU dovoljena na razdalji najmanj 5 njihovih višin od najbližjih stanovanjskih zgradb. Na dvoriščih zasebnih gospodinjstev je možno namestiti vetrnice industrijske proizvodnje, ki so ustrezno certificirane. Na splošno je nemogoče namestiti APU na strehe - med njihovim delovanjem, tudi pri nizkih močeh, nastanejo izmenične mehanske obremenitve, ki lahko povzročijo resonanco gradbene konstrukcije in njeno uničenje.

Opomba: višina APU je najvišja točka pometne plošče (za rotorje z lopaticami) ali geometrijska figura (za navpične APU z rotorjem na polu). Če APU drog ali os rotorja štrli še višje, se višina izračuna glede na njihov vrh - vrh.

Veter, aerodinamika, KIJEV

Doma izdelan vetrni generator se drži enakih naravnih zakonov kot tovarniško izdelan, izračunan na računalniku. In mojster mora zelo dobro razumeti osnove svojega dela - najpogosteje nima na voljo dragih ultra-modernih materialov in tehnološke opreme. Aerodinamika APU je oh tako težka ...

Veter in KIJEV

Za izračun serijskih tovarniških APU-jev, ti. ploščati mehanični model vetra. Temelji na naslednjih predpostavkah:

Hitrost in smer vetra sta konstantni znotraj efektivne površine rotorja.
Zrak je neprekinjen medij.
Efektivna površina rotorja je enaka pometeni površini.
Energija zračnega toka je izključno kinetična.

V takih pogojih se največja energija prostorninske enote zraka izračuna po šolski formuli ob predpostavki, da je gostota zraka pri normalnih pogojih 1,29 kg * cu. m Pri hitrosti vetra 10 m / s nosi ena kocka zraka 65 J, iz enega kvadrata efektivne površine rotorja pa je mogoče pri 100-odstotni učinkovitosti celotnega APU odstraniti 650 W. To je zelo poenostavljen pristop – vsi vedo, da veter ni popolnoma enakomeren. Toda to je treba storiti, da se zagotovi ponovljivost izdelkov - običajna stvar v tehnologiji.

Ravnega modela ne smemo prezreti, saj daje jasen minimum razpoložljive vetrne energije. Toda zrak je, prvič, stisljiv, in drugič, je zelo tekoč (dinamična viskoznost je le 17,2 μPa * s). To pomeni, da lahko tok teče okoli pometene površine, kar zmanjša efektivno površino in KIJEV, kar se najpogosteje opazi. Toda načeloma je možna tudi obratna situacija: veter teče k rotorju in površina efektivne površine se nato izkaže za večjo od pometene, KIJEV pa je večji od 1 glede na tisto za ravninski veter .

Navedimo dva primera. Prva je jahta za razvedrilo, precej težka, jahta lahko pluje ne samo proti vetru, ampak tudi hitreje od njega. Veter je mišljen zunanji; navidezni veter mora biti vseeno hitrejši, sicer kako bo vlekel ladjo?

Drugi je klasika zgodovine letalstva. Na testih MIG-19 se je izkazalo, da prestreznik, ki je bil za tono težji od čelnega lovca, pospešuje hitreje. Z istimi motorji v istem ogrodju.

Teoretiki niso vedeli, kaj naj si mislijo, in so resno dvomili v zakon o ohranitvi energije. Na koncu se je izkazalo, da je bistvo stožec radarskega ohišja, ki štrli iz dovoda zraka. Od nožnega prsta do lupine se je pojavil zračni pečat, kot bi ga grabil s strani do kompresorjev motorja. Od takrat so udarni valovi postali trdno uveljavljeni v teoriji kot uporabni in fantastične letalne zmogljivosti sodobnih letal so v veliki meri posledica njihove spretne uporabe.

Aerodinamika

Razvoj aerodinamike običajno delimo na dve dobi - pred N. G. Žukovskim in po njem. Njegovo poročilo "O pripetih vrtincih" z dne 15. novembra 1905 je pomenilo začetek nove dobe v letalstvu.

Pred Žukovskim so leteli na ravnih jadrih: veljalo je, da delci prihajajočega toka dajejo ves svoj zagon sprednjemu robu krila. To je omogočilo, da smo se takoj znebili vektorske količine - momenta količine -, ki je generirala besno in največkrat neanalitično matematiko, prešli na veliko bolj priročne skalarne čisto energijske odnose in na koncu dobili izračunano tlačno polje na nosilni ravnini. , bolj ali manj podoben sedanjemu.

Tak mehanični pristop je omogočil ustvarjanje naprav, ki bi se lahko dvignile vsaj v zrak in letele z enega kraja na drugega, ne da bi nujno treščile na tla nekje na poti. Toda želja po povečanju hitrosti, nosilnosti in drugih letalnih lastnosti je vedno bolj razkrivala nepopolnost prvotne aerodinamične teorije.

Ideja Žukovskega je bila naslednja: zrak prehaja različno pot vzdolž zgornje in spodnje površine krila. Iz pogoja srednje kontinuitete (vakuumski mehurčki v zraku ne nastajajo sami) sledi, da se morata hitrosti zgornjega in spodnjega toka, ki se spuščata od zadnjega roba, razlikovati. Zaradi sicer majhne, a končne viskoznosti zraka bi moral tam zaradi razlike v hitrosti nastati vrtinec.

Vrtinec se vrti, zakon o ohranitvi gibalne količine, tako nespremenljiv kot zakon o ohranitvi energije, velja tudi za vektorske količine, tj. mora upoštevati smer gibanja. Zato bi moral takoj, na zadnjem robu, nastati nasprotno vrteči se vrtinec z enakim navorom. Za kaj? Zaradi energije, ki jo proizvaja motor.

Za prakso letalstva je to pomenilo revolucijo: z izbiro ustreznega profila krila je bilo mogoče okoli krila sprožiti pritrjeni vrtinec v obliki kroženja Г, ki je povečal njegov vzgon. To pomeni, da lahko s porabo dela, pri visokih hitrostih in obremenitvah kril - velikega dela moči motorja, ustvarite zračni tok okoli naprave, kar vam omogoča doseganje boljših letalnih lastnosti.

S tem je letalstvo postalo letalstvo in ne del aeronavtike: letalo je zdaj lahko ustvarilo okolje, potrebno za letenje in ni bilo več igrača zračnih tokov. Vse, kar potrebujete, je močnejši motor in vedno močnejši ...

Spet KIJEV

Toda vetrnica nima motorja. On, nasprotno, mora vzeti energijo iz vetra in jo dati potrošnikom. In tukaj se je izkazalo - izvlekel je noge, rep se mu je zataknil. Prepuščajo premalo vetrne energije v lastno kroženje rotorja - bo šibka, potisk lopatic bo majhen, KIJEV in moč pa bosta nizka. Dajmo veliko za cirkulacijo - rotor se bo ob rahlem vetru v prostem teku vrtel kot nor, potrošniki pa spet malo dobijo: malo so obremenili, rotor se je upočasnil, veter je odpihnil cirkulacijo in rotor se je ustavil.

Zakon o ohranitvi energije daje "zlato sredino" ravno na sredini: 50% energije damo bremenu, za preostalih 50% pa zasukamo tok na optimum. Praksa potrjuje predpostavke: če je učinkovitost dobrega vlečnega propelerja 75-80%, potem KIEV rotorja z lopaticami, ki je prav tako skrbno izračunan in pihan v vetrovniku, doseže 38-40%, tj. do polovice tega, kar lahko dosežemo s presežkom energije.

Sodobnost

Danes se aerodinamika, oborožena s sodobno matematiko in računalniki, vse bolj odmika od neizogibno poenostavljenih modelov k natančnemu opisu obnašanja realnega telesa v realnem toku. In tukaj, poleg splošne linije - moč, moč in še enkrat moč! – stranske poti so odkrite, a obetavne le z omejeno količino energije, ki vstopa v sistem.

Slavni alternativni letalec Paul McCready je že v 80-ih ustvaril letalo z dvema motorjema iz motorne žage s 16 KM. kaže 360 km/h. Poleg tega je bila njegova šasija tricikla, ki ni bila zložljiva, kolesa pa so bila brez oblog. Nobeden od McCreadyjevih strojev ni šel v pogon in ni bil na bojni dolžnosti, vendar sta dva - eden z batnimi motorji in propelerji ter drugi reaktivni - prvič v zgodovini obkrožila svet, ne da bi pristala na eni bencinski črpalki.

Razvoj teorije je pomembno vplival tudi na jadra, iz katerih je nastalo prvotno krilo. "Živa" aerodinamika je omogočila jahte z vetrom 8 vozlov. stojalo na hidrogliserjih (glej sliko); da s propelerjem razpršimo takšno truplo do želene hitrosti, je potreben motor z vsaj 100 KM. Tekmovalni katamarani z enakim vetrom vozijo s hitrostjo približno 30 vozlov. (55 km/h).

Obstajajo tudi najdbe, ki so povsem netrivialne. Ljubitelji najredkejšega in najbolj ekstremnega športa - base jumpinga - nosijo apecial wingsuit, wingsuit, letijo brez motorja, manevrirajo s hitrostjo več kot 200 km / h (slika na desni), nato pa gladko pristanejo v vnaprej izbrano mesto. V kateri pravljici ljudje letijo sami?

Razrešene so tudi številne skrivnosti narave; zlasti let hrošča. Po klasični aerodinamiki ni sposoben leteti. Tako kot prednik "stealth" F-117 s svojim diamantno oblikovanim krilom tudi ni sposoben dvigniti se v zrak. In MIG-29 in Su-27, ki že nekaj časa lahko letita z repom naprej, sploh ne spadata v nobeno idejo.

In zakaj je potem, ko imamo opravka z vetrnimi turbinami, ki niso zabava in ne orodje za uničevanje sebi podobnih, temveč vir vitalnega vira, nujno zaplesati od teorije šibkih tokov z njenim modelom ravninski veter? Ali res ni poti naprej?

Kaj pričakovati od klasike?

Vendar pa klasike v nobenem primeru ne bi smeli opustiti. Zagotavlja temelj, ne da bi se oprl, na katerega se ne moremo povzpeti višje. Tako kot teorija množic ne razveljavi tabele množenja in kvantna kromodinamika ne povzroči, da jabolka letijo z dreves.

Torej, kaj lahko pričakujete od klasičnega pristopa? Poglejmo sliko. Levo - vrste rotorjev; upodobljeni so pogojno. 1 - navpični vrtiljak, 2 - navpični pravokotni (vetrna turbina); 2-5 - lopatični rotorji z različnim številom lopatic z optimiziranimi profili.

Desno od vodoravne osi je relativna hitrost rotorja, to je razmerje med linearno hitrostjo lopatice in hitrostjo vetra. Navpično navzgor - KIJEV. In navzdol - spet relativni navor. Za en sam (100-odstotni) navor se šteje tisti, ki ustvari prisilno upočasnjen rotor v toku s 100-odstotnim KIEV, tj. ko se vsa energija toka pretvori v rotacijsko silo.

Ta pristop nam omogoča, da naredimo daljnosežne zaključke. Na primer, število rezil je treba izbrati ne samo in ne toliko glede na želeno hitrost vrtenja: 3- in 4-rezila takoj izgubijo veliko glede KIJEV in navora v primerjavi z 2- in 6-rezili, ki dobro delujejo v približno istem območju hitrosti. In navzven podoben vrtiljak in pravokotnik imata bistveno različne lastnosti.

Na splošno je treba dati prednost rotorjem z lopaticami, razen v primerih, ko je potrebna izjemna poceni, enostavnost, samozagon brez vzdrževanja brez avtomatizacije in se je nemogoče povzpeti na jambor.

Opomba: še posebej bomo govorili o jadralnih rotorjih - zdi se, da ne sodijo v klasiko.

Navpične črte

APU z navpično osjo vrtenja imajo nedvomno prednost za vsakdanje življenje: njihove komponente, ki zahtevajo vzdrževanje, so skoncentrirane na dnu in jih ni treba dvigniti. Ostaja, pa čeprav ne vedno, samonaravnalni potisni ležaj, a je močan in trpežen. Zato se mora pri načrtovanju preprostega vetrnega generatorja izbira možnosti začeti z navpičnicami. Njihove glavne vrste so prikazane na sl.

sonce

V prvem položaju - najpreprostejši, najpogosteje imenovan Savoniusov rotor. Pravzaprav sta ga leta 1924 v ZSSR izumila Ya. A. in A. A. Voronin, finski industrialec Sigurd Savonius pa si je brez sramu prisvojil izum, ne upoštevajoč sovjetskega potrdila o avtorskih pravicah, in začel množično proizvodnjo. Toda vpeljava izuma v usodo pomeni veliko, zato bomo, da ne bi mešali preteklosti in ne motili pepela mrtvih, to vetrnico imenovali Voronin-Savoniusov rotor ali na kratko, sonce

VS za mojstra je dober za vse, razen za "lokomotivo" KIJEV v 10-18%. Vendar pa je bilo v ZSSR veliko dela na tem in obstaja razvoj. V nadaljevanju bomo obravnavali izboljšano zasnovo, ki ni veliko bolj zapletena, vendar glede na KIJEV daje kvote rezilom.

Opomba: BC z dvema reziloma se ne vrti, ampak trza; 4-rezilo je le nekoliko bolj gladko, vendar veliko izgubi v KIJEVU. Za izboljšanje 4-"korito" se najpogosteje razprostira na dveh nadstropjih - par rezil spodaj in drugi par, zasukan za 90 stopinj vodoravno, nad njimi. KIJEV se ohrani, stranske obremenitve mehanike pa oslabijo, upogibne pa se nekoliko povečajo, pri vetru nad 25 m/s pa ima tak APU gred, tj. brez ležaja, ki so ga fantje raztegnili nad rotor, "zlomi stolp".

Daria

Naslednji je rotor Daria; KIJEV - do 20%. Še preprosteje je: rezila so izdelana iz preprostega elastičnega traku brez kakršnega koli profila. Teorija Darrieusovega rotorja še ni dobro razvita. Jasno je le, da se začne odvijati zaradi razlike v aerodinamičnem uporu grbe in žepa pasu, nato pa postane kot visokohitrostni, ki tvori lastno kroženje.

Navor je majhen, v začetnih položajih rotorja vzporedno in pravokotno na veter pa ga sploh ni, zato je samopromocija možna le z lihim številom lopatic (kril?).

Darrieusov rotor ima še dve slabi lastnosti. Prvič, med vrtenjem potisni vektor lopatice opisuje popolno revolucijo glede na aerodinamični fokus in ne gladko, ampak sunkovito. Zato Darrieusov rotor hitro pokvari svojo mehaniko tudi pri ravnem vetru.

Drugič, Daria ne povzroča le hrupa, ampak vpije in cvili, do te mere, da se trak strga. To je posledica njegovih vibracij. In več kot je rezil, močnejše je rjovenje. Torej, če je Darya izdelana, potem je dvokraka, izdelana iz dragih materialov, ki absorbirajo zvok visoke trdnosti (ogljik, mylar), in majhno letalo se uporablja za vrtenje na sredini jambora.

pravokoten

Na poz. 3 - pravokotni navpični rotor s profiliranimi lopaticami. Pravokoten, ker krila štrlijo navpično. Prehod iz BC v ortogonalno je prikazan na sl. levo.

Kot namestitve lopatic glede na tangento na krog, ki se dotika aerodinamičnih žarišč kril, je lahko pozitiven (na sliki) ali negativen, odvisno od moči vetra. Včasih so lopatice vrtljive in na njih so nameščene vetrnice, ki samodejno držijo alfo, vendar se takšne strukture pogosto zlomijo.

Osrednje telo (na sliki modro) vam omogoča, da KIEV pripeljete do skoraj 50%.V trikrakem pravokotnem mora imeti obliko trikotnika v delu z rahlo konveksnimi stranicami in zaobljenimi vogali ter z večjim število rezil, zadostuje preprost valj. Toda teorija za ortogonalno daje optimalno število rezil nedvoumno: biti morajo natanko 3.

Ortogonalno se nanaša na visokohitrostne vetrnice z OSS, tj. nujno zahteva napredovanje med zagonom in po miru. Po ortogonalni shemi se proizvajajo serijski APU brez vzdrževanja z močjo do 20 kW.

Helikoid

Helikoidni rotor ali Gorlov rotor (poz. 4) - nekakšen ortogonal, ki zagotavlja enakomerno vrtenje; pravokotnik z ravnimi krili "trga" le malo šibkejše od dvokrakega letala. Upogibanje rezil vzdolž helikoida preprečuje izgubo KIEV zaradi njihove ukrivljenosti. Čeprav ukrivljena lopatica zavrne del toka, ne da bi ga uporabila, pa tudi del potegne v območje najvišje linearne hitrosti, s čimer kompenzira izgube. Helikoidi se uporabljajo manj pogosto kot druge vetrnice, ker. zaradi kompleksnosti izdelave se izkažejo za dražje od analogov enake kakovosti.

Barrel-barrel

Za 5 poz. – rotor tipa BC, obdan z vodilno lopatico; njegova shema je prikazana na sl. na desni. Redko najdemo v industrijskem oblikovanju, tk. dragi odkupi zemljišč ne nadomestijo povečanja zmogljivosti, poraba materiala in kompleksnost proizvodnje pa sta visoki. Toda mojster, ki se boji dela, ni več gospodar, ampak potrošnik, in če ne potrebujete več kot 0,5-1,5 kW, potem je zanj "sod-sod" malenkost:

Ta vrsta rotorja je popolnoma varna, tiha, ne ustvarja tresljajev in se lahko namesti kjerkoli, tudi na igrišču.
Upognite "korito" iz pocinkanega in zvarite okvir cevi - delo je neumnost.
Vrtenje je popolnoma enakomerno, mehanske dele lahko vzamete iz najcenejših ali iz smeti.
Ne boji se orkanov - premočan veter ne more potisniti v "sod"; okoli njega se pojavi poenostavljen vrtinčasti kokon (s tem učinkom se bomo še srečevali).
In kar je najpomembnejše, ker je površina "zgrabe" nekajkrat večja od površine rotorja v notranjosti, je KIJEV lahko super-enota in navor pri 3 m / s pri "sodčku" s premerom treh metrov je tak da je generator 1 kW z največjo obremenitvijo, saj je rečeno, da je bolje, da ne trzate.

Video: vetrni generator Lenz

V 60-ih letih v ZSSR je E. S. Biryukov patentiral vrtiljak APU s KIEV 46%. Malo kasneje je V. Blinov dosegel 58% zasnove po istem principu KIJEVA, vendar ni podatkov o njegovih testih. Osebje revije Inventor and Rationalizer je izvedlo popolne teste Birjukovljevih oboroženih sil. Dvonadstropni rotor s premerom 0,75 m in višino 2 m je ob svežem vetru s polno močjo zavrtel 1,2 kW asinhronski generator in brez preloma zdržal 30 m/s. Risbe APU Biryukov so prikazane na sl.

strešni pocinkan rotor;
dvoredni kroglični ležaj s samoporavnavo;
plašči - jekleni kabel 5 mm;
osna gred - jeklena cev z debelino stene 1,5-2,5 mm;
aerodinamične ročice za nadzor hitrosti;
rezila za nadzor hitrosti - 3-4 mm vezan les ali plastična plošča;
palice za nadzor hitrosti;
obremenitev regulatorja hitrosti, njegova teža določa hitrost;
pogonski kolut - kolo kolesa brez pnevmatike s komoro;
potisni ležaj - potisni ležaj;
gnana jermenica - običajna jermenica generatorja;
generator.

Biryukov je prejel več avtorskih potrdil za svoj APU. Najprej bodite pozorni na del rotorja. Pri pospeševanju deluje kot sonček in ustvarja velik začetni navor. Med vrtenjem se v zunanjih žepih rezil ustvari vrtinčna blazina. Z vidika vetra postanejo lopatice profilirane in rotor se spremeni v visokohitrostno pravokotno, pri čemer se virtualni profil spreminja glede na moč vetra.

Drugič, profilirani kanal med rezili v območju delovne hitrosti deluje kot osrednje telo. Če se veter poveča, potem se v njem ustvari tudi vrtinčna blazina, ki presega rotor. Tam je enak vrtinčni kokon kot okoli APU z vodilno lopatico. Energijo za njen nastanek črpa veter in ni več dovolj, da mlin na veter razbijemo.

Tretjič, regulator hitrosti je zasnovan predvsem za turbino. Ohranja njeno hitrost optimalno z vidika KIJEVA. In optimalna frekvenca vrtenja generatorja je zagotovljena z izbiro prestavnega razmerja mehanike.

Opomba: po objavah v IR za leto 1965 so oborožene sile Birjukova izginile v pozabo. Avtor ni dočakal odgovora oblasti. Usoda mnogih sovjetskih izumov. Pravijo, da je neki Japonec postal milijarder z rednim branjem sovjetskih priljubljenih tehničnih revij in patentiranjem vsega, kar je vredno pozornosti.

Lopatniki

Kot ste rekli, je po klasiki najboljša horizontalna vetrna turbina z lopatičnim rotorjem. Toda najprej potrebuje stabilen, vsaj srednje močan veter. Drugič, zasnova za mojstra je polna številnih pasti, zato pogosto plod dolgega trdega dela v najboljšem primeru osvetli stranišče, hodnik ali verando ali pa se celo izkaže, da se lahko samo odvije. .

Glede na diagrame na sl. razmislite podrobneje; položaji:

sl. AMPAK:

lopatice rotorja;
generator;
okvir generatorja;
zaščitna vetrnica (orkanska lopata);
zbiralnik toka;
podvozje;
rotacijsko vozlišče;
delovna vremenska loputa;
jambor;
objemka za pokrove.

sl. B, pogled od zgoraj:

zaščitna vetrnica;
delovna vremenska loputa;
zaščitni regulator napetosti vzmeti vetrnice.

sl. G, zbiralnik toka:

zbiralnik z bakrenimi neprekinjenimi obročnimi pnevmatikami;
vzmetne bakreno-grafitne ščetke.

Opomba: zaščita pred orkani za vodoravno rezilo s premerom nad 1 m je nujno potrebna, ker. ni sposoben okoli sebe ustvariti vrtinčnega kokona. Pri manjših dimenzijah je mogoče doseči vzdržljivost rotorja do 30 m/s s propilenskimi lopaticami.

Torej, kje čakamo na "štopanje"?

rezila

Pričakovati, da bomo dosegli moč na gredi generatorja več kot 150-200 W na rezilih katerega koli razpona, izrezanih iz plastične cevi z debelimi stenami, kot se pogosto svetuje, je upanje brezupnega amaterja. Rezilo iz cevi (razen če je tako debelo, da se uporablja samo kot surovec) bo imelo segmentni profil, tj. njegov vrh ali pa bosta obe površini loka kroga.

Segmentni profili so primerni za nestisljive medije, kot so hidrogliserji ali lopatice propelerjev. Za pline je potrebno rezilo spremenljivega profila in koraka, za primer glej sliko; razpon - 2 m To bo zapleten in dolgotrajen izdelek, ki zahteva mukotrpne izračune v polni teoriji, vpihovanje cevi in terenske teste.

Generator

Ko je rotor nameščen neposredno na gred, se standardni ležaj kmalu zlomi - v vetrnicah ni enake obremenitve vseh lopatic. Potrebujemo vmesno gred s posebnim nosilnim ležajem in mehanskim prenosom od njega do generatorja. Za velike vetrnice se vzame samonaravnalni dvoredni ležaj; v najboljših modelih - tristopenjski, sl. D na sl. zgoraj. To omogoča, da se gred rotorja ne le rahlo upogne, ampak tudi rahlo premika z ene strani na drugo ali gor in dol.

Opomba: Za razvoj potisnega ležaja za APU tipa EuroWind je trajalo približno 30 let.

zasilni vetrokaz

Načelo njegovega delovanja je prikazano na sl. B. Veter, ki se krepi, pritiska na lopato, vzmet se raztegne, rotor se zvija, njegova hitrost pade in na koncu postane vzporedna s tokom. Zdi se, da je vse v redu, toda - na papirju je bilo gladko ...

V vetrovnem dnevu poskušajte pokrov z vrelo vodo ali velik lonec držati za ročaj vzporedno z vetrom. Le pozor – vrtoglavi kos železa lahko zadene fiziognomijo tako, da razbije nos, prereže ustnico in celo izbije oko.

Ravninski veter se pojavlja samo v teoretičnih izračunih in z zadostno natančnostjo za prakso v vetrovnikih. V resnici orkanske vetrnice z orkansko lopato bolj popačijo kot popolnoma nemočne. Kljub temu je bolje zamenjati zvita rezila, kot pa vse narediti znova. V industrijskih okoljih je drugačna zgodba. Tam naklon lopatic, za vsakega posebej, spremlja in uravnava avtomatizacija pod nadzorom potovalnega računalnika. In so narejeni iz težkih kompozitov, ne iz vodovodnih cevi.

zbiralnik toka

To je redno servisirano vozlišče. Vsak elektroenergetik ve, da je treba kolektor s ščetkami očistiti, mazati, nastaviti. In jambor je iz vodovodne cevi. Ne boste zlezli noter, enkrat na mesec ali dva boste morali vreči celotno vetrnico na tla in jo nato spet dvigniti. Kako dolgo bo zdržal od takšne "preventive"?

Video: vetrni generator z lopaticami + sončna plošča za oskrbo dacha z električno energijo

Mini in mikro

Ko pa se velikost rezila zmanjšuje, se težavnost zmanjšuje s kvadratom premera kolesa. Že zdaj je možno samostojno izdelati APU s horizontalnimi rezili za moč do 100 W. 6-rezilo bo optimalno. Z več rezili bo premer rotorja, zasnovan za enako moč, manjši, vendar jih bo težko trdno pritrditi na pesto. Rotorje z manj kot 6 lopaticami je mogoče prezreti: 2-lopatni 100 W potrebuje rotor s premerom 6,34 m, 4-lopatni enake moči pa 4,5 m. Za 6-lopatni je razmerje med močjo in premerom se izraža kot sledi:

10 W - 1,16 m.
20 W - 1,64 m.
30 W - 2 m.
40 W - 2,32 m.
50 W - 2,6 m.
60 W - 2,84 m.
70 W - 3,08 m.
80 W - 3,28 m.
90 W - 3,48 m.
100 W - 3,68 m.
300 W - 6,34 m.

Optimalno bo računati na moč 10-20 vatov. Prvič, plastično rezilo z razponom nad 0,8 m ne bo zdržalo vetrov s hitrostjo več kot 20 m/s brez dodatnih zaščitnih ukrepov. Drugič, z razponom rezila do istih 0,8 m linearna hitrost njegovih koncev ne bo presegla hitrosti vetra za več kot trikrat, zahteve za profiliranje z zasukom pa se zmanjšajo za velikostne rede; tukaj bo "korito" s segmentiranim profilom iz cevi že delovalo povsem zadovoljivo, poz. B na sl. In 10-20 W bo zagotovilo napajanje tabličnega računalnika, polnjenje pametnega telefona ali osvetlitev gospodinjske žarnice.

Nato izberite generator. Kitajski motor je popoln - pesto koles za električna kolesa, poz. 1 na sl. Njegova moč kot motor je 200-300 vatov, v generatorskem načinu pa bo dal do približno 100 vatov. A nam bo ustrezal glede prometa?

Faktor hitrosti z za 6 lopatic je 3. Formula za izračun hitrosti vrtenja pod obremenitvijo je N = v / l * z * 60, kjer je N hitrost vrtenja, 1 / min, v hitrost vetra in l je obseg rotorja. Pri razponu lopatice 0,8 m in vetru 5 m/s dobimo 72 vrt/min; pri 20 m/s - 288 vrt/min. Tudi kolo kolesa se vrti s približno enako hitrostjo, zato bomo svojih 10-20 vatov odvzeli generatorju, ki jih lahko da 100. Rotor lahko namestite neposredno na njegovo gred.

Tukaj pa se pojavi naslednja težava: ko smo porabili veliko dela in denarja, vsaj za motor, smo dobili ... igračo! Kaj je 10-20, no, 50 vatov? In vetrnice z lopaticami, ki lahko napaja vsaj TV sprejemnik, ni mogoče narediti doma. Ali je mogoče kupiti že pripravljen mini vetrni generator in ali ne bo stalo manj? Še vedno kolikor je mogoče in še ceneje glej poz. 4 in 5. Poleg tega bo tudi mobilna. Postavite ga na štor - in ga uporabite.

Druga možnost je, če nekje leži koračni motor iz starega 5- ali 8-palčnega pogona ali iz pogona za papir ali nosilca neuporabnega brizgalnega ali matričnega tiskalnika. Lahko deluje kot generator in pritrditev rotorja vrtiljaka iz pločevink (poz. 6) nanj je lažja kot sestavljanje strukture, kot je prikazana na poz. 3.

Na splošno je glede na "rezila" zaključek nedvoumen: domače - prej zato, da bi naredili svoje srce, ne pa za resnično dolgoročno energetsko učinkovitost.

Video: najpreprostejši vetrni generator za razsvetljavo dacha

jadrnice

Jadralni vetrni generator je znan že dolgo, vendar so mehke plošče njegovih lopatic (glej sliko) začele izdelovati s prihodom visoko trdnih sintetičnih tkanin in filmov, odpornih proti obrabi. Večkrake vetrnice s togimi jadri so široko razširjene po vsem svetu kot pogon za avtomatske črpalke majhne moči, vendar so njihovi tehnični podatki še nižji kot pri vrtiljakih.

Vendar se zdi, da mehko jadro kot krilo mlina na veter ni bilo tako preprosto. Ne gre za odpornost proti vetru (proizvajalci ne omejujejo največje dovoljene hitrosti vetra): jadralci-jadrniki že vedo, da je skoraj nemogoče, da bi veter zlomil ploščo bermudskega jadra. Prej se bo strgala škota, ali se bo zlomil jambor, ali pa bo celotno plovilo naredilo »overkill obrat«. Gre za energijo.

Na žalost natančnih podatkov o testu ni mogoče najti. Na podlagi povratnih informacij uporabnikov je bilo mogoče sestaviti "sintetične" odvisnosti za vetrno turbino VEU-4.380/220.50, izdelano v Taganrogu, s premerom vetrnega kolesa 5 m, težo glave vetra 160 kg in hitrostjo vrtenja do 40 1/min; prikazani so na sl.

Seveda ne more biti nobenih zagotovil za 100-odstotno zanesljivost, a kljub temu je jasno, da tukaj ne diši ravno mehanski model. Nikakor ne more 5-metrsko kolo v ravnem vetru 3 m / s dati približno 1 kW, pri 7 m / s doseči plato v moči in ga nato obdržati do hude nevihte. Proizvajalci, mimogrede, izjavljajo, da je nazivno moč 4 kW mogoče doseči pri 3 m / s, vendar, če jih namestijo glede na rezultate lokalnih aeroloških študij.

Tudi kvantitativne teorije ni mogoče najti; Razlage razvijalcev so nerazumljive. Ker pa ljudje kupujejo vetrne turbine Taganrog in delujejo, je treba domnevati, da deklarirano stožčasto kroženje in pogonski učinek nista fikcija. V vsakem primeru so možne.

Potem se izkaže, da bi moral PRED rotorjem po zakonu o ohranitvi gibalne količine nastati tudi stožčasti vrtinec, ki pa se širi in počasi. In tak lijak bo poganjal veter do rotorja, njegova efektivna površina se bo izkazala za bolj pometano in KIJEV bo nad enoto.

Terenske meritve tlačnega polja pred rotorjem, vsaj z gospodinjskim aneroidom, bi lahko osvetlile to vprašanje. Če se izkaže, da je višja kot od strani do strani, potem dejansko jadralni APU delujejo kot hrošč.

Domači generator

Iz zgoraj navedenega je jasno, da je bolje, da se mojstri lotijo bodisi vertikal ali jadrnic. Toda oba sta zelo počasna in prehod na visokohitrostni generator je dodatno delo, dodatni stroški in izgube. Ali je mogoče sam izdelati učinkovit nizkohitrostni električni generator?

Da, lahko, na magnetih iz niobijeve zlitine, tako imenovani. supermagneti. Postopek izdelave glavnih delov je prikazan na sl. Tuljave - vsak od 55 ovojev 1 mm bakrene žice v toplotno odporni emajlirani izolaciji visoke trdnosti, PEMM, PETV itd. Višina navitij je 9 mm.

Bodite pozorni na utore za ključe na polovicah rotorja. Razporediti jih je treba tako, da se magneti (na magnetni tokokrog jih prilepi z epoksidom ali akrilom) po montaži konvergirajo z nasprotnimi poli. "Palačinke" (magnetna vezja) morajo biti izdelane iz magnetno mehkega feromagneta; običajno strukturno jeklo bo zadostovalo. Debelina "palačink" je najmanj 6 mm.

Pravzaprav je bolje kupiti magnete z luknjo za os in jih priviti z vijaki; supermagneti se privlačijo s strašno silo. Iz istega razloga je na gredi med "palačinkami" nameščen cilindrični distančnik z višino 12 mm.

Navitja, ki sestavljajo odseke statorja, so povezana v skladu s shemami, prikazanimi tudi na sl. Spajkani konci ne smejo biti raztegnjeni, ampak morajo tvoriti zanke, sicer lahko epoksi, s katerim bomo napolnili stator, pri strjevanju pretrga žice.

Stator je vlit v kalup na debelino 10 mm. Centriranje in uravnoteženje ni potrebno, stator se ne vrti. Razmik med rotorjem in statorjem je 1 mm na vsaki strani. Stator v ohišju generatorja mora biti varno pritrjen ne le pred premikanjem vzdolž osi, temveč tudi pred vrtenjem; močno magnetno polje s tokom v bremenu ga bo potegnilo za sabo.

Video: generator vetrnice naredi sam

Zaključek

In kaj imamo na koncu? Zanimanje za "rezila" je bolj razloženo z njihovim spektakularnim videzom kot z dejansko zmogljivostjo v domači izvedbi in pri nizki moči. APU vrtiljaka, izdelan sam, bo zagotovil napajanje v stanju pripravljenosti za polnjenje avtomobilske baterije ali napajanje majhne hiše.

Toda z jadralnimi APU bi morali mojstri z ustvarjalno žilico eksperimentirati, zlasti v mini različici, s kolesom premera 1-2 m. Če so predpostavke razvijalcev pravilne, bo z zgoraj opisanim kitajskim motorjem generatorja mogoče odstraniti vseh njegovih 200-300 vatov.

Andrej je rekel:

Hvala za vaše brezplačno svetovanje ... In cene "od podjetij" niso res drage in mislim, da bodo obrtniki iz divjine lahko naredili generatorje, kot je vaš. In Li-Po baterije lahko naročite iz Kitajske, inverterje v Čeljabinsku so zelo dobri (z gladkim sinusom), jadra, lopatice ali rotorji pa so še en razlog za polet misli naših spretnih ruskih mož.

Ivan je rekel:

vprašanje:
Pri vetrnicah z navpično osjo (položaj 1) in izvedbi “Lenz” je možno dodati dodaten detajl - rotor, ki je izpostavljen vetru in pokriva neuporabno stran od njega (gre proti vetru). To pomeni, da veter ne bo upočasnil rezila, ampak ta "zaslon". Nastavitev proti vetru z "repom", ki se nahaja za samo vetrnico pod in nad lopaticami (grebeni). Prebrala sem članek in porodila se je ideja.

S klikom na gumb "Dodaj komentar" se strinjam s spletno stranjo.

Ta razdelek vsebuje različne izvedbe vetrnih turbin z navpično osjo vrtenja, ki so jih izdelali ljubitelji tovrstnih vetrnih turbin. Obstaja veliko vrst in različic vertikalnih vetrnih turbin. Najpreprostejši Savonius ali preprosti sodi ter naprednejši rotorji Darrieus, ki so bolj iznajdljivi, a tu ima vsaka vrsta svoje prednosti in slabosti.

Rotor Onipko

Opis rotorja Onipko. Kaj je to? Še en projekt za iskanje investitorjev ali je res učinkovit vetrni generator

Vertikalni vetrni generator

Domači vetrni generator, fotografija in video. Nekaj fotografij same vetrnice, stolpov in generatorjev. Za to vetrnico je bilo izdelanih več različic generatorjev.

Vertikalni vetrni generator nenavadne zasnove

Zanimiva zasnova vetrnega generatorja, katerega generator je sestavljen iz asinhronskega motorja, vendar je generator izdelan s tremi statorji in trojnim rotorjem. nenavadno se vrti tudi dvokraki rotor s polikarbonatnimi lopaticami.

Vetrnica iz sodov z zložljivimi rezili

Vetrni generator iz pločevinastih sodov. Generator je sestavljen iz 2,2 kW asinhronskega motorja, katerega rotor je pretvorjen v neodimove magnete. Jermenski generatorski pogon. Lopatice mlina na veter so pritrjene na centrifugalne uteži, čeprav se odpirajo in zapirajo v vetru, ki prehaja pod veter.

Vetrni generator iz motornega kolesa

Nekaj fotografij majhnega vertikalnega vetrnega generatorja. Kot generator je bilo tukaj uporabljeno motorno kolo od skuterja, prenos navora na generator je bil verižen, razmerje je bilo približno 1:2,5. Dimenzije rotorja so 1 * 1,6 metra, višina jambora je 9 metrov. Pri povprečnem vetru ta vetrnica proizvede do 3 A in 17 V za polnjenje alkalne baterije.

Vetrni generator za zajem vode

Zasnova tega vetrnega generatorja, ki je v Runetu že postala legendarna, poganja domačo črpalko in črpa vodo iz jezera. Sprva naj bi vetrnica polnila baterijo, vendar je prenizka hitrost izničila vse poskuse pridobivanja električne energije.

Vertikalni vetrni generator, rotor Ugrinsky

Domači vetrni generator z navpično osjo vrtenja in velikostjo rotorja 0,75 * 1,6 m. Zasnova lopatic po risbah rotorja Ugrinsky, to je izboljšan Savonius, pravzaprav je KIJEV te zasnove višji. Konstrukcija je izdelana iz dveh blokov pod kotom 90 stopinj, material je vezan les in aluminij. Generator za to vetrnico je aksialni tip s trajnimi magneti.

Moč vetrne turbine je približno 50 vatov pri vetru 7-8m/s.

Naredite sami navpični vetrni generator, risbe, fotografije, videoposnetki vetrnice z navpično osjo.

Vetrne generatorje delimo glede na vrsto postavitve vrtljive osi (rotorja) na navpične in vodoravne. Zasnovo vetrne turbine z vodoravnim rotorjem smo obravnavali v prejšnjem članku, zdaj pa govorimo o vetrnem generatorju z navpičnim rotorjem.

Shema aksialnega generatorja za vetrni generator.

Izdelava vetrnih turbin.

Vetrno kolo (turbina) vertikalnega vetrnega generatorja je sestavljeno iz dveh nosilcev, zgornjega in spodnjega, ter lopatic.

Vetrno kolo je izdelano iz aluminijastih ali nerjavnih plošč, vetrno kolo pa je mogoče izrezati tudi iz tankostenskega soda. Višina vetrnega kolesa mora biti najmanj 1 meter.

Pri tem vetrnem kolesu kot upogiba lopatic določa hitrost vrtenja rotorja, večji kot je upogib, večja je hitrost vrtenja.

Vetrno kolo je privito neposredno na jermenico generatorja.

Za namestitev navpičnega vetrnega generatorja lahko uporabite kateri koli jambor, izdelava jambora je podrobno opisana v tem.

Shema povezave vetogeneratorja.

Generator je povezan s krmilnikom, ta pa z baterijo. Bolj praktično je uporabiti avtomobilsko baterijo kot napravo za shranjevanje energije. Ker gospodinjski aparati delujejo na izmenični tok, bomo potrebovali pretvornik za pretvorbo enosmernega toka 12 V v izmenični tok 220 V.

Za povezavo se uporablja bakrena žica s presekom do 2,5 kvadratov. Shema povezave je podrobno opisana.

Video, ki prikazuje delovanje vetrnega generatorja.

Plačilo električne energije danes zavzema pomemben delež v stroških vzdrževanja doma. V stanovanjskih stavbah je edini način za prihranek denarja prehod na energetsko varčne tehnologije in optimizacija stroškov z večtarifnimi shemami (nočni način se plača po znižanih cenah). In če imate osebno parcelo, ne morete samo prihraniti pri porabi, ampak tudi organizirati neodvisno oskrbo z energijo za zasebno hišo.

To je običajna praksa, ki izvira iz Evrope in Severne Amerike, v Rusiji pa se aktivno izvaja v zadnjih nekaj desetletjih. Vendar pa je oprema za avtonomno oskrbo z električno energijo precej draga, povrnitev "na nič" pride ne prej kot 10 let kasneje. V nekaterih državah je mogoče vrniti energijo v javna omrežja po fiksnih cenah, kar skrajša čas vračila. V Ruski federaciji je za pridobitev vračila denarja treba opraviti vrsto birokratskih postopkov, zato večina uporabnikov "brezplačne" energije raje zgradi vetrni generator z lastnimi rokami in ga uporablja samo za osebne potrebe.

Pravna stran vprašanja

Domači vetrni generator za dom ne spada pod prepovedi, njegova proizvodnja in uporaba ne pomenita upravne ali kazenske kazni. Če moč vetrnega generatorja ne presega 5 kW, spada med gospodinjske aparate in ne zahteva usklajevanja z lokalnim energetskim podjetjem. Poleg tega vam ni treba plačati nobenih davkov, če s prodajo električne energije ne ustvarjate dobička. Poleg tega domača generatorska vetrnica, tudi s tako zmogljivostjo, zahteva zapletene inženirske rešitve: enostavno jo je narediti. Zato domača moč redko presega 2 kW. Pravzaprav je ta moč običajno dovolj za napajanje zasebne hiše (seveda, če nimate kotla in močne klimatske naprave).

V tem primeru govorimo o zveznem pravu. Zato, preden se odločite za izdelavo vetrnice z lastnimi rokami, ne bi bilo odveč preveriti prisotnosti (odsotnosti) predmetnih in občinskih regulativnih pravnih aktov, ki lahko naložijo nekatere omejitve in prepovedi. Na primer, če se vaš dom nahaja na posebej zaščitenem naravnem območju, lahko uporaba vetrne energije (in to je naravni vir) zahteva dodatna dovoljenja.

Težave z zakonom se lahko pojavijo v prisotnosti nemirnih sosedov. Vetrnice za dom so individualne zgradbe, zato tudi zanje veljajo nekatere omejitve:

Sorte generatorjev

Preden se odločite, kako narediti vetrni generator z lastnimi rokami, upoštevajte konstrukcijske značilnosti:

Glede na lokacijo generatorja je lahko naprava vodoravna ali navpična

Z nominalno proizvedeno napetostjo

Tipični primeri domačih vetrnih turbin

Naprava vetrnega generatorja je enaka, ne glede na izbrano shemo.

Propeler, ki ga je mogoče namestiti tako neposredno na gred generatorja kot z uporabo jermena (veriga, zobniški pogon).
Pravi generator. To je lahko že pripravljena naprava (na primer iz avtomobila) ali običajen električni motor, ki ob vrtenju ustvarja električni tok.
Inverter, regulator napetosti, stabilizator - odvisno od izbrane napetosti.
Puferski element - polnilne baterije, ki zagotavljajo kontinuiteto proizvodnje, ne glede na prisotnost vetra.
Montažna struktura: drog, strešni nosilec.

Propeler

Lahko je izdelan iz katerega koli materiala: tudi iz plastičnih steklenic. Prava prožna rezila znatno omejujejo moč.

Dovolj je, da v njih izrežete votline za dovod vetra.

Dobra možnost je gospodinjska vetrnica iz hladilnika. Dobite že pripravljen dizajn s profesionalno izdelanimi rezili in uravnoteženim elektromotorjem.

Podobna zasnova je izdelana iz hladilnika za računalniške napajalnike. Res je, da je moč takšnega generatorja majhna - razen za prižig svetilke na LED ali polnjenje mobilnega telefona.

Vendar je sistem precej funkcionalen.

Dobra rezila so pridobljena iz aluminijastih plošč. Material je na voljo, enostavno se oblikuje, propeler je precej lahek.

Če gradite rotacijski propeler za navpični generator, lahko uporabite pločevinke, prerezane po dolžini. Za močne sisteme se uporabljajo polovice jeklenih sodov (do prostornine 200 litrov).

Seveda boste morali skrbno pristopiti k vprašanju zanesljivosti. Močan okvir, gred na ležajih.

Generator

Kot je navedeno zgoraj, lahko uporabite že pripravljen avtomobil ali električni motor iz industrijskih električnih naprav (gospodinjski aparati). Kot primer: vetrni generator iz izvijača. Uporabljena je celotna struktura: motor, menjalnik, vložek za pritrditev rezil.

Kompaktni generator dobimo iz koračnega motorja tiskalnika. Moč spet zadostuje le za napajanje LED svetilke ali polnilca za pametni telefon. V naravi - nenadomestljiva stvar.

Če ste "na sebi" s spajkalnikom in ste dobro seznanjeni z radijsko tehniko, lahko generator sestavite sami. Priljubljena shema: vetrni generator z neodimskimi magneti. Prednosti oblikovanja - lahko neodvisno izračunate moč vetrne obremenitve na vašem območju. Zakaj neodimski magneti? Kompaktnost z visoko močjo.

Rotor obstoječega generatorja lahko predelate.

Ali pa ustvarite svoj dizajn z izdelavo navitij.

Učinkovitost takšne vetrnice je za red velikosti večja kot pri uporabi vezja z elektromotorjem. Druga nesporna prednost je kompaktnost. Neodimski generator je ploščat in ga je mogoče namestiti neposredno v sredinski tulec propelerja.

jambor

Izdelava tega elementa ne zahteva znanja elektronike, je pa od njegove moči odvisna sposobnost preživetja celotne vetrne elektrarne.

Na primer, jambor z višino 10–15 metrov zahteva dobro izračunane napenjalne žice in protiuteži. V nasprotnem primeru lahko močan sunek vetra preplavi strukturo.

Če moč generatorja ne presega 1 kW, teža konstrukcije ni tako velika in vprašanja trdnosti jambora zbledijo v ozadje.

Izid

Domači vetrni generator ni tako zapleten dizajn, kot se morda zdi na prvi pogled. Glede na visoke stroške tovarniških izdelkov lahko veliko prihranite z izdelavo domače vetrne elektrarne in precej dostopnih materialov. Glede na majhne stroške ustvarjanja vetrnice se bo izplačalo dovolj hitro.

Sorodni videoposnetki

Zdaj je povsem mogoče dobiti brezplačno elektriko s pomočjo vetra. Obstaja več možnosti za vetrnice: z navpično in vodoravno osjo. Skoraj vsak lahko z lastnimi rokami sestavi vertikalni vetrni generator, preberite naš članek o tem, kako to storiti pravilno.

Načelo delovanja vetrnih turbin

Načelo delovanja v vseh modifikacijah vetrnic je enako. Med vrtenjem rezil se oblikujejo tri vrste fizičnih učinkov: dvižne, impulzne in zavorne sile. Zaradi delovanja teh sil se stator začne premikati, rotor na mirujočem delu generatorja pa začne ustvarjati magnetno polje in električni tok se premika po žicah.

Obstaja veliko možnosti za izvedbo vetrnih turbin, razlikujejo se ne le po moči, ampak tudi po videzu. Struktura večine vetrnic vključuje: generator, lopatice, inverter, multiplikator. Za pretvorbo prejetega naboja v enosmerni tok se uporablja pretvornik. Multiplikator je menjalnik, ki je zasnovan za povečanje števila vrtljajev gredi. Menjalniki niso nameščeni na vseh vetrnicah, predvsem le na velikih in močnih vetrnih turbinah.

Trifazni izmenični tok nastane zaradi vrtenja rotorja. Prejeta energija se preko krmilnika pošlje v baterijo. Poleg tega pretvornik pretvori tok in ga naredi stabilnega, v tej obliki ga je mogoče napajati za napajanje gospodinjskih aparatov ali razsvetljave.

Kako sami narediti vetrni generator vertikalnega tipa

Vetrnico lahko naredite sami doma. Najprej se morate odločiti za vrsto vetrne turbine. Glede na zasnovo so vetrne turbine:

z navpično osjo vrtenja: rotor Darrieus, vetrni generator Savonius;
z vodoravno osjo vrtenja: vzporedno ali pravokotno na tok vetra.

Nekateri modeli vetrnic združujejo več vrst naprav. Razmislite o primeru ustvarjanja hibridne vetrnice, ki združuje zasnovo vetrnih generatorjev, kot sta Savonius in Darier.

Sestavljanje rotorja

Za sestavljanje rotorja morate kupiti:

6 neodimovih magnetov D30xH10 mm;
6 feritnih obročnih magnetov D72xd32xh15 mm;
2 kovinska diska D230xV5 mm;
epoksi smolo ali lepilo.

Namesto kovinskih plošč lahko uporabite žagine liste ustrezne velikosti. Na enem disku je nameščenih 6 neodimovih magnetov, ki izmenjujejo svojo polariteto, kot med njimi mora biti 60 stopinj na premeru 165 mm.

Na drugi plošči so po istem principu nameščeni feritni obročni magneti.

Da se magneti med delovanjem vetrnice ne premikajo, morajo biti vsaj do polovice napolnjeni z epoksi lepilom.

Izdelujemo stator

Najprej morate naviti 9 tuljav s 60 obrati, za to uporabite emajlirano bakreno žico s premerom 1 mm.

Nato se tuljave spajkajo skupaj: začetek prve tuljave s koncem četrte, četrta s sedmo. Druga faza je povezana na enak način prek dveh tuljav, le da se začnejo spajkati iz druge tuljave. Povezava tretje faze se začne s tretjo tuljavo.

Oblika je izdelana iz vezanega lesa, vanj je postavljen pergamentni papir, na katerega je kos steklenih vlaken in tuljave.

Vse to je napolnjeno z epoksi smolo. Po 24 urah se končni stator odstrani iz kalupa.

Sklop generatorja

Vsi deli generatorja so pripravljeni, ostane jih le sestaviti.

Sam generator bo s čepi pritrjen na nosilec s pestom. Oglejmo si podrobneje postopek sestavljanja.

Postopek sestavljanja generatorja:

V zgornjem rotorju so narejene 4 navojne luknje za čepe. Potrebni so, da se rotor gladko "usede" na svoj sedež;
V statorju so narejene 4 luknje za pritrditev nosilca;
spodnji rotor je nameščen na nosilec z magneti navzgor, vanj so izvrtane tudi 4 navojne luknje za čep;
na spodnjem rotorju je nameščen stator;
drugi rotor je položen na vrh z magneti navzdol. Vse to je med seboj in nosilcem pritrjeno s pestom s čepi in maticami.

Pesto (prirobnico z ležaji) morate kupiti posebej: spodnji del pesta mora biti premera cevi 1,5 inča.

Vrstni red pritrditve vseh delov je podrobneje predstavljen na spodnjem diagramu:

1 - povezovalni element; 2 - nosilec rezila; 3 - zgornji del rotorja; 4 - magnet; 5 - rokav; 6 - stator; 7 - spodnji del rotorja; 8 - matica; 9 - lasnica; 10 - pesto; 11 - os; 12 - nosilec za pritrditev statorja

Izdelujemo rezila

Rezila so lahko izdelana iz lesa, steklenih vlaken in drugih materialov. Ta del vetrnega generatorja je hitreje in lažje izdelati iz kanalizacijske PVC cevi. Bolje je uporabiti oranžne cevi, saj imajo dobro gostoto in se ne bojijo neposredne sončne svetlobe.

Za vertikalni vetrni generator boste potrebovali 4 lamele PVC cevi in 2 pravokotni (ukrivljeni) lameli iz pocinkane pločevine. Ta zasnova bo omogočila, da se vetrnica vrti tudi v razmerah rahlega vetra s hitrostjo 2-3 m na sekundo. Vzamemo metrske dolžine PVC cevi in jih po dolžini razrežemo na 2 enaka dela. Iz kositra izrežemo polkroge glede na dimenzije bodočega rezila in jih pritrdimo s sorniki vzdolž robov cevi.

Za izdelavo ortogonalnih rezil boste potrebovali standardno 0,75 mm debelo pocinkano jekleno pločevino. Najprej s škarjami za kovino izrežemo dva segmenta velikosti 1x0,4 m in štiri segmente v obliki kapljice. Nato je treba jeklene segmente upogniti in segmente "kapljic" pritrditi vzdolž robov.

Rezila so pritrjena v krogu na okvir, lahko ga zvarite iz profilne kvadratne cevi 20x20 in vogalov 25x25. Mere okvirja in razdaljo med rezili lahko vidite na spodnjem diagramu:

Sestavljanje strukture vetrne turbine

Iz vodovodnih cevi različnih premerov je varjen jambor, njegova višina je odvisna od območja, kjer bo vetrni generator, in pogojev njegovega delovanja, v vsakem primeru pa mora biti višji od strehe hiše.

Vnaprej morate pod sekcijskim jamborom pripraviti tritočkovno ojačano podlago. Na končni jambor na tleh je privit generator. Nato je okvir z rezili privit na generator. Jambor z vetrnico je pritrjen na temelj s pomočjo dveh zgibnih nosilcev in se dvigne v navpični položaj z vitlom. Po dvigu jambora se tretja podpora s sornikom privije na podnožje vetrnice. Poleg tega mora biti jambor pritrjen s podaljškom.

Električni del

Vetrnica bo proizvajala 3-fazni izmenični tok. Z mostnim usmernikom, sestavljenim iz 6 diod, ga pretvorimo v enosmerni tok.

To omogoča polnjenje baterije pri 12 V. Za nadzor polnjenja baterije in preprečevanje njene prenapolnjenosti se uporablja standardni avtomobilski polnilni rele PP-380.

Na baterijo je priključen pretvornik, ki omogoča pretvorbo prejetih 12 V DC v 220 V AC s frekvenco 50 Hz.

Rezultat vetrnice: izračun učinkovitosti

Testni testi vetrnega generatorja pri različnih hitrostih vetra so pokazali naslednje rezultate:

pri hitrosti vetra 5 m / s dobimo 60 vrt / min - 7 V in 2,3 A = 16 W;
pri hitrosti vetra 10,6 m/s dobimo cca 120 vrt/min - 13 V in 3,4 A = 44 W;
pri hitrosti 15,3 m / s približno 180 vrt / min - 15 V in 5,1 A \u003d 76,5 W;
pri hitrosti vetra 18 m / s dobimo 240 vrt / min - 18 V in 9 A = 162 vatov.

V bistvu vetrnica proizvaja 16-45 W, saj je veter več kot 15 m / s redek. Če pa postavite vijak za visoke hitrosti, lahko dobite boljše rezultate.

Oddelki