Uradi sam vertikalna vjetrenjača (5 kW). Napravimo vjetrogenerator vlastitim rukama

sadržaj:

Vazdušne mase imaju neiscrpne rezerve energije koju je čovječanstvo koristilo u davna vremena. Uglavnom, sila vjetra je osiguravala kretanje brodova pod jedrima i rad vjetrenjače. Nakon pronalaska parnih mašina, ova vrsta energije je izgubila na važnosti.

Tek u savremenim uslovima, energija vetra je ponovo postala tražena kao pokretačka snaga električni generatori. Oni još nisu u širokoj upotrebi u industrijskim razmjerima, ali postaju sve popularniji u privatnom sektoru. Ponekad je jednostavno nemoguće spojiti se na električni vod. U takvim situacijama mnogi vlasnici dizajniraju i proizvode vjetrogenerator za privatnu kuću vlastitim rukama od improviziranih materijala. U budućnosti se koriste kao glavni ili pomoćni izvori električne energije.

Teorija idealne vjetrenjače

Ovu teoriju su u različito vrijeme razvili naučnici i stručnjaci iz oblasti mehanike. Prvi ga je razvio V.P. Vetchinkin 1914. godine, a kao osnova je korištena teorija idealnog propelera. U ovim studijama prvo je izveden faktor iskorištenja energije vjetra od strane idealne vjetrenjače.

Rad u ovoj oblasti nastavio je N.E. Žukovski, koji je izveo maksimalnu vrijednost ovog koeficijenta, jednaku 0,593. U kasnijim radovima drugog profesora - Sabinin G.Kh. korigirana vrijednost koeficijenta iznosila je 0,687.

Prema razvijenim teorijama, idealan točak vjetra trebao bi imati sljedeće parametre:

• Osa rotacije točka mora biti paralelna sa brzinom strujanja vjetra.
• Broj lopatica je beskonačno velik, sa vrlo malom širinom.
• Nulti profil otpora krila u prisustvu konstantne cirkulacije duž lopatica.
• Cijela obrađena površina vjetrenjače ima konstantnu izgubljenu brzinu protoka zraka na kotaču.
• Tendencija ugaone brzine ka beskonačnosti.

Izbor vjetroagregata

Prilikom odabira modela vjetrogeneratora za privatnu kuću, treba uzeti u obzir potrebnu snagu koja osigurava rad instrumenata i opreme, uzimajući u obzir raspored i učestalost uključivanja. Utvrđuje se mjesečnim mjerenjem utrošene električne energije. Dodatno, vrijednost snage može se odrediti u skladu sa tehničke specifikacije potrošači.

Također treba uzeti u obzir da se napajanje svih električnih uređaja ne izvodi direktno iz vjetrogeneratora, već iz invertera i seta baterija. Dakle, generator snage 1 kW može osigurati normalno funkcioniranje baterija koje napajaju pretvarač od četiri kilovata. Kao rezultat, Aparati sličnog kapaciteta su snabdjeveni električnom energijom u cijelosti. Velika važnost Ima pravi izbor baterije. Posebnu pažnju treba obratiti na parametre kao što je struja punjenja.

Prilikom odabira dizajna vjetroturbine uzimaju se u obzir sljedeći faktori:

• Smjer rotacije vjetrobranskog točka je okomit ili horizontalan.
• Oblik lopatica ventilatora može biti u obliku jedra, sa ravnim ili zakrivljena površina. U nekim slučajevima koriste se kombinirane opcije.
• Materijal za oštrice i tehnologija njihove izrade.
• Postavljanje lopatica ventilatora sa različitim nagibima u odnosu na protok vazduha koji prolazi.
• Broj lopatica uključenih u ventilator.
• Potrebna snaga se prenosi sa vjetroturbine na generator.

Osim toga, potrebno je uzeti u obzir prosječnu godišnju brzinu vjetra za određeno područje, navedenu u meteorološkoj službi. Nije potrebno specificirati smjer vjetra, jer modernog dizajna vjetrogeneratori se samostalno okreću u drugom smjeru.

Za većinu područja Ruska Federacija većina najbolja opcijaće horizontalna orijentacija osi rotacije, površina lopatica je krivolinijsko konkavna, oko koje struja zraka struji pod oštrim uglom. Na količinu energije koja se uzima od vjetra utiče površina oštrice. Za običnu kuću dovoljna je površina od 1,25 m 2.

Brzina vjetroturbine ovisi o broju lopatica. Najbrže se rotiraju vjetroturbine sa jednom lopaticom. U takvim se izvedbama koristi protuteg za balansiranje. Takođe treba uzeti u obzir da pri malim brzinama vjetra, ispod 3 m/s, vjetroturbine postaju nesposobne da uzimaju energiju. Da bi jedinica osjetila slab vjetar, površina njenih lopatica se mora povećati na najmanje 2 m 2.

Proračun vjetrogeneratora

Prije odabira vjetrogeneratora potrebno je odrediti brzinu i smjer vjetra koji su najkarakterističniji na mjestu predviđene instalacije. Treba imati na umu da rotacija lopatica počinje pri minimalnoj brzini vjetra od 2 m/s. Maksimalna efikasnost se može postići kada ovaj indikator dostigne vrijednost od 9 do 12 m / s. Odnosno, za opskrbu električnom energijom male seoske kuće trebat će vam generator minimalne snage od 1 kW / h i vjetar brzinom od najmanje 8 m / s.

Brzina vjetra i prečnik propelera imaju direktan utjecaj na snagu koju proizvodi vjetroturbina. Precizno izračunajte karakteristike performansi jedan ili drugi model je moguć korištenjem sljedećih formula:

1. Proračuni prema području rotacije se izvode na sljedeći način: P = 0,6 x S x V 3, gdje je S površina okomita na smjer vjetra (m 2), V brzina vjetra (m / s) , P je snaga agregata (kW).
2. Za izračunavanje električne instalacije prema promjeru vijka koristi se formula: P = D 2 x V 3 / 7000, u kojoj je D promjer vijka (m), V je brzina vjetra (m / s), P je snaga generatora (kW).
3. Složeniji proračuni uzimaju u obzir gustinu protoka zraka. Za ove svrhe postoji formula: P = ξ x π x R 2 x 0,5 x V 3 x ρ x η red x η gen, gdje je ξ koeficijent korištenja energije vjetra (bezmjerna vrijednost), π = 3,14 , R - polumjer rotora (m), V - brzina strujanja zraka (m / s), ρ - gustina zraka (kg / m 3), η ed - Efikasnost reduktora(%), η gen - efikasnost generatora (%).

Tako se električna energija koju proizvodi vjetrogenerator kvantitativno povećava u kubnom omjeru sa povećanjem brzine strujanja vjetra. Na primjer, s povećanjem brzine vjetra za 2 puta, proizvodnja kinetičke energije rotora će se povećati za 8 puta.

Prilikom odabira mjesta za ugradnju vjetroturbine, potrebno je dati prednost područjima bez velikih zgrada i visoka stabla koje stvaraju barijeru vjetru. Minimalna udaljenost od stambene zgrade je od 25 do 30 metara, inače će buka tokom rada stvarati neugodnosti i nelagodu. Rotor vjetroturbine mora biti smješten na visini većoj od najbližih zgrada za najmanje 3-5 m.

Ako nije planirano povezivanje seoske kuće na zajedničku mrežu, u ovom slučaju možete koristiti opcije kombiniranih sistema. Rad vjetroturbine bit će mnogo efikasniji kada se koristi u kombinaciji s dizel generatorom ili solarnom baterijom.

Kako napraviti vjetrogenerator vlastitim rukama

Bez obzira na vrstu i dizajn vjetroturbine, svaki uređaj je opremljen sličnim elementima kao osnovom. Svi modeli imaju generatore, noževe od razni materijali, liftovi željeni nivo instalacije, kao i dodatne baterije i elektronski sistem upravljanja. Najjednostavniji za proizvodnju su jedinice rotacionog tipa ili aksijalne strukture pomoću magneta.

Opcija 1. Rotacijski dizajn vjetrogeneratora.

Dizajn rotacionog vjetrogeneratora koristi dvije, četiri ili više lopatica. Takve vjetroturbine nisu u stanju u potpunosti osigurati električnu energiju velikim seoske kuće. Uglavnom se koriste kao pomoćni izvor električne energije.

Ovisno o proračunskoj snazi ​​vjetrenjače, odabiru se neophodni materijali i pribor:

• 12 voltni auto alternator i auto akumulator.
• Regulator napona koji pretvara naizmjeničnu struju sa 12 na 220 volti.
• kapacitet sa velike veličine. Aluminijska kanta ili lonac od nehrđajućeg čelika najbolje funkcionira.
• Kao punjač možete koristiti relej skinut sa automobila.
• Trebat će vam prekidač od 12 V, lampa punjenja s kontrolerom, vijci s maticama i podloškama, te metalne stezaljke s gumiranim brtvama.
• Trožilni kabel s minimalnim poprečnim presjekom od 2,5 mm 2 i konvencionalnim voltmetrom uzetim iz bilo kojeg mjernog uređaja.

Prije svega, rotor se priprema iz postojeće metalne posude - lonca ili kante. Podijeljen je na četiri jednaka dijela, na krajevima linija su napravljene rupe kako bi se olakšalo razdvajanje na sastavne dijelove. Zatim se kontejner reže škarama za metal ili mlinom. Lopatice rotora se izrezuju iz rezultirajućih praznina. Sva mjerenja moraju biti pažljivo provjerena za usklađenost dimenzija, inače dizajn neće raditi ispravno.

Zatim se određuje strana rotacije remenice generatora. U pravilu se rotira u smjeru kazaljke na satu, ali bolje je to provjeriti. Nakon toga, dio rotora je spojen na generator. Da bi se izbjegla neravnoteža u kretanju rotora, montažne rupe u oba dizajna moraju biti simetrične.

Da biste povećali brzinu rotacije, rubovi lopatica trebaju biti lagano savijeni. Kako se ugao savijanja povećava, rotirajuća jedinica će efikasnije percipirati protok zraka. Kao oštrice koriste se ne samo elementi izrezane posude, već i pojedinačni dijelovi spojeni na metalni radni komad koji ima oblik kruga.

Nakon pričvršćivanja kontejnera na generator, cijela rezultirajuća konstrukcija mora se u potpunosti postaviti na jarbol pomoću metalnih stezaljki. Zatim se ožičenje montira i sastavlja. Svaki pin mora biti povezan na vlastiti konektor. Nakon povezivanja, ožičenje se pričvršćuje na jarbol žicom.

Na kraju montaže, pretvarač, baterija i opterećenje su povezani. Baterija je povezana kablom presjeka 3 mm 2, za sve ostale priključke dovoljan je presjek od 2 mm 2. Nakon toga, vjetrogenerator može raditi.

Opcija 2. Aksijalna konstrukcija vjetrogeneratora pomoću magneta.

Aksijalne vjetrenjače za dom su dizajn, čiji su jedan od glavnih elemenata neodimijski magneti. U pogledu svojih performansi, značajno su ispred konvencionalnih rotacionih jedinica.

Rotor je glavni element cjelokupnog dizajna vjetroturbine. Za njegovu proizvodnju najbolje je prikladna glavčina automobilskog kotača s kočionim diskovima. Dio koji je bio u pogonu treba pripremiti - očistiti od prljavštine i rđe, podmazati ležajeve.

Zatim morate pravilno rasporediti i popraviti magnete. Ukupno će vam trebati 20 komada, veličine 25 x 8 mm. Magnetno polje u njima se nalazi duž dužine. Čak će i magneti biti polovi, oni se nalaze na cijeloj ravni diska, naizmjenično kroz jedan. Tada se utvrđuju prednosti i nedostaci. Jedan magnet naizmenično dodiruje druge magnete na disku. Ako se privlače, onda je pol pozitivan.

Kod povećanog broja stubova moraju se poštovati određena pravila. U monofaznim generatorima, broj polova je isti kao i broj magneta. Trofazni generatori imaju odnos 4/3 između magneta i polova i 2/3 odnos između polova i zavojnica. Ugradnja magneta vrši se okomito na obim diska. Za njihovu ravnomjernu distribuciju koristi se papirni šablon. Najprije se magneti fiksiraju jakim ljepilom, a zatim na kraju fiksiraju epoksidom.

Kada se porede jednofazni i trofazni generatori, tada će performanse prvih biti nešto lošije u odnosu na druge. To je zbog velikih amplitudnih fluktuacija u mreži zbog nestabilnog strujnog izlaza. Stoga se vibracije javljaju u jednofaznim uređajima. U trofaznim konstrukcijama, ovaj nedostatak se kompenzira strujnim opterećenjem iz jedne faze u drugu. Kao rezultat, u mreži je uvijek osigurana konstantna vrijednost snage. Zbog vibracija, životni vek jednofaznih sistema je znatno kraći od trofaznih sistema. Osim toga, trofazni modeli nemaju buku tokom rada.

Visina jarbola je cca 6-12 m. Ugrađuje se u sredinu oplate i zalijeva betonom. Zatim se na jarbol postavlja gotova konstrukcija na koju je pričvršćen vijak. Sam jarbol je pričvršćen sajlom.

Lopatice vjetroturbine

Efikasnost vjetroelektrana u velikoj mjeri ovisi o dizajnu lopatica. Prije svega, to je njihov broj i veličina, kao i materijal od kojeg će biti izrađene lopatice za vjetroturbinu.

Faktori koji utiču na dizajn oštrice:

• Čak i najslabiji vjetar može pokrenuti dugačke lopatice. Međutim, prevelika dužina može usporiti brzinu vjetrenjača.
• Povećanje ukupnog broja lopatica čini točak vjetra osjetljivijim. Odnosno, što je više oštrica, to bolje počinje rotacija. Međutim, snaga i brzina će se smanjiti, čineći takav uređaj neprikladnim za proizvodnju energije.
• Promjer i brzina rotacije vjetrobranskog točka utječu na razinu buke koju proizvodi uređaj.

Broj lopatica mora se kombinirati s mjestom ugradnje cijele konstrukcije. U većini optimalni uslovi Pravilno odabrane lopatice mogu osigurati maksimalnu efikasnost vjetrogeneratora.

Prije svega, morate unaprijed odrediti potrebnu snagu i funkcionalnost uređaja. Da biste pravilno proizveli vjetroturbinu, morate proučiti moguće dizajne, kao i klimatske uvjete u kojima će raditi.

Pored ukupne snage, preporučuje se određivanje vrijednosti izlazne snage, poznate i kao vršno opterećenje. Predstavlja ukupan broj uređaja i opreme koji će biti uključeni istovremeno sa radom vjetroturbine. Ako trebate povećati ovu brojku, preporučuje se korištenje nekoliko pretvarača odjednom.

DIY vjetrogenerator 24v - 2500 vati

Od davnina, čovječanstvo koristi snagu vjetra. Vjetrenjače, jedrenjaci su mnogima poznati, o njima se pisalo u knjigama i uz njihovo učešće snimaju se povijesni filmovi. Danas generator vjetroelektrane nije izgubio na aktuelnosti, jer uz njega možete besplatno proizvoditi struju na selu, što može dobro doći i ako se svjetla ugase na lokaciji. Razgovarajmo o domaćim vjetrenjačama, koje se mogu sastaviti od improviziranih materijala i dostupnih dijelova. Za vas smo dali jedno detaljno uputstvo sa slikama, kao i video ideje za još nekoliko opcija sastavljanja. Dakle, pogledajmo kako napraviti vjetrogenerator vlastitim rukama kod kuće.

Uputstva za montažu

Postoji nekoliko vrsta vjetroturbina: horizontalne i vertikalne, turbine. Imaju fundamentalne razlike, pluse i minuse. Princip rada svih vjetrogeneratora je isti - energija vjetra se pretvara u električnu energiju i akumulira u baterijama, a iz njih odlazi za ljudske potrebe. Najčešći tip je horizontalni.

Poznato i prepoznatljivo. Prednost horizontalnog vjetrogeneratora je veća efikasnost u odnosu na druge, budući da su lopatice vjetroturbine uvijek pod utjecajem strujanja zraka. Nedostaci uključuju zahtjev za vjetrom iznad 5 metara u sekundi. Ova vrsta vjetrenjače je najlakša za izradu, pa je domaći majstori često uzimaju kao osnovu.

Ako se odlučite okušati u sastavljanju vjetroturbine vlastitim rukama, evo nekoliko preporuka. Morate početi s generatorom, ovo je srce sistema, dizajn vijčanog sklopa ovisi o njegovom parametru. Za to su prikladni automobilski, uvezeni, postoje informacije o upotrebi koračnih motora, od pisača ili druge uredske opreme. Također možete koristiti motor kotača bicikla da napravite vlastitu vjetrenjaču za proizvodnju električne energije.

Odlukom o jedinici za pretvaranje strujanja vjetra u električnu struju, potrebno je sastaviti prijenosnik za povećanje brzine od vijka do osovine generatora. Jedan okret propelera prenosi 4-5 okretaja na osovinu generatorske jedinice.

Kada se sklopi sklop mjenjač-generator, počinju otkrivati ​​njegovu otpornost na okretni moment (grami po milimetru). Da biste to učinili, trebate napraviti rame s protutegom na osovini buduće instalacije i uz pomoć tereta saznati na kojoj težini će se rame spustiti. Manje od 200 grama po metru se smatra prihvatljivim. Znajući veličinu ramena, ovo je naša dužina oštrice.

Mnogi ljudi misle da što više oštrica to bolje. To nije sasvim tačno, budući da sami izrađujemo vjetrogenerator, a i detalje buduće elektrane budžetskog asortimana. Potrebna nam je velika brzina, a mnogi propeleri stvaraju veći otpor vjetru, uslijed čega u nekom trenutku nadolazeći tok usporava propeler i efikasnost instalacije pada. Ovo se može izbjeći pomoću propelera s dvije lopatice. Takav propeler na normalnom vjetru može se okretati do i više od 1000 okretaja. Oštrice domaćeg vjetrogeneratora možete napraviti od improviziranih sredstava - od šperploče i pocinčavanja do plastike od vodovodnih cijevi (kao na slici ispod) i drugih stvari. Glavna stvar stanje lako i izdržljiv.

Lagani vijak će povećati efikasnost vjetrenjače i osjetljivost na protok zraka. Ne zaboravite balansirati zračni kotač i ukloniti neravnine, inače ćete čuti zavijanje i zavijanje dok generator radi.

Sljedeći važan element je rep. To će zadržati točak u struji vjetra i okrenuti konstrukciju u slučaju promjene smjera.

Da li napravite kolektor struje ili ne, na vama je, možete se snaći sa konektorom na kablu i povremeno ručno odmotavati uvrnutu žicu. Tokom probni rad vjetroturbina, ne zaboravite na sigurnost, oštrice koje se okreću na vjetru mogu sjeckati kupus kao samuraj.

Podešena, balansirana vjetrenjača postavljena je na jarbol, najmanje 7 metara visok od tla, fiksiran odstojnim kablovima. Nadalje, jednako važan čvor, baterija za skladištenje, može biti stari automobil koji je izgubio kapacitet ili bateriju. Nemoguće je spojiti izlaz domaćeg vjetrogeneratora direktno na bateriju, to se mora učiniti preko releja za punjenje, možete ga sami sastaviti ili kupiti gotovog.

Princip rada releja je da kontroliše punjenje, au slučaju punjenja, prebacuje generator i bateriju na balast za punjenje, sistem nastoji da uvek bude napunjen, sprečavajući prenapunjenje i ne ostavlja generator bez opterećenja . Vjetrenjača bez opterećenja može se prilično snažno okretati do velikih brzina, oštetiti izolaciju namotaja generiranim potencijalom. Osim toga, velike brzine mogu uzrokovati mehaničko uništenje elemenata vjetrogeneratora. Slijedi pretvarač napona od 12 do 220 volti 50 Hz za povezivanje kućanskih aparata.

Sada je internet pun dijagrama i crteža, gdje majstori pokazuju kako sami napraviti vjetrogenerator sa snažnim magnetima. Ponavljam ili ne, tvoj posao, da li će se opravdati, niko ne zna. Ali vrijedi pokušati sastaviti vjetroelektranu za svoj dom, a zatim odlučiti šta kupiti, a šta ostaviti ili napraviti promjene. Steknite iskustvo i eventualno ciljajte na neki ozbiljniji uređaj. Sloboda i raznolikost domaće vjetrenjače baza elemenata je toliko opsežna i raznolika da ih nema smisla sve opisivati, osnovno značenje ostaje isto - strujanje vjetra vrti propeler, prenosi obrtni moment na mjenjač, ​​povećava brzinu osovine, generator daje napon, zatim relej održava nivo napunjenosti baterije, a iz njega se već crpi energija za razne potrebe. Ovdje, prema ovom principu, možete napraviti vjetrogenerator vlastitim rukama kod kuće. Nadamo se da su vam naša detaljna uputstva sa primerima fotografija objasnila kako da napravite odgovarajući model vjetrenjača za dom ili vrt. Također preporučujemo da se upoznate s majstorskim tečajevima montaže domaći uređaj koje smo dali u videu ispod.

Vizuelni video tutorijali

Da biste jednostavno napravili vjetrogenerator za proizvodnju električne energije kod kuće, preporučujemo da se upoznate s gotovim idejama u video primjerima:

Vjetar je čist izvor jeftine energije koji je prilično lako nabaviti. Po našem mišljenju, svako ima pravo da bira odakle će dobiti struju. U ove svrhe nema ništa praktičnije i efikasnije od izgradnje vjetrogeneratora vlastitim rukama od improviziranih materijala.

Opća shema vjetrogenerator

Montaža vjetroturbine

Većina alata i materijala spomenutih u ovom priručniku može se kupiti u prodavnici hardvera. Također, toplo preporučujemo da potražite sljedeće komponente kod prodavača polovnih proizvoda ili na vašem lokalnom otpadu.

Pitanje sigurnosti je za nas od najvećeg prioriteta. Vaš život je mnogo vrijedniji od jeftinog izvora struje, stoga se pridržavajte svih sigurnosnih pravila vezanih za izgradnju vjetrenjače. Dijelovi koji se okreću, električni udari i teški vremenski uvjeti mogu učiniti vjetroturbinu prilično opasnom.

Dizajn ove kućne vjetroturbine je jednostavan i efikasan, a sastavlja se brzo i lako. Energiju vjetra možete koristiti bez ikakvih ograničenja.

Pribor za vjetrogeneratore

Ovaj priručnik koristi električni motor jednosmerna struja sa trake za trčanje (napajanje 260V, 5A), na koju je pričvršćena navlaka s navojem od 15 cm.Pri brzini vjetra od oko 48 km/h izlazna struja dostiže 7 A. Ovo je mala, jednostavna i jeftina jedinica sa kojom možete početi savladavati energiju vjetra.

Možete koristiti bilo koji drugi DC motor koji isporučuje najmanje 1V pri 25 o/min i može podnijeti više od 10 ampera. Ako je potrebno, možete promijeniti listu potrebnih komponenti (na primjer, pronaći čahuru odvojeno od motora - platno kružna pila sa adapterom za osovinu od 1,6 cm je pogodan za ovu svrhu).

Alati za montažu vjetroturbina

Bušilica
- svrdla (5,5 mm, 6,5 mm, 7,5 mm)
- Električna ubodna testera
- Ključ za plin
- Odvijač sa ravnom glavom
- podesivi ključ
- Stega i/ili stezaljka
- Alat za skidanje kablova
- Rulet
- Marker
- Kompas
- Uglomer
- Slavina za urezivanje navoja 1/4 "x20
- Asistent

Materijali za montažu vjetroturbina

Nosac bar:
- Kvadratna cijev 25x25 mm (dužina 92 ​​cm)
- Prirubnica za maskiranje za cijev od 50 mm
- Čep 50 mm (dužina 15 cm)
- Samorezni vijci 19 mm (3 kom.)

Napomena: ako imate priliku koristiti aparat za zavarivanje, onda zavarite komad cijevi od 50 mm dužine 15 cm na četvrtastu cijev, bez upotrebe prirubnice, cijevi i samoreznih vijaka.

motor:
DC motor sa trake za trčanje (napajanje 260V, 5A) sa navojnom čahurom 15 cm pričvršćenom na njega
Diodni most (30 - 50 A)
Vijci za motor 8x19 mm (2 kom.)
Komad PVC cijevi 7,5 cm (dužina 28 cm)

drška:
Kvadratni komad lima 30x30cm
Samorezni vijci 19 mm (2 kom.)

Oštrice:
Komad PVC cijevi dužine 20 cm i 60 cm (ako je otporan na ultraljubičasto zračenje ne moraš da je farbaš)
Vijci 6x20 mm (6 kom.)
Podloške 6 mm (9kom)
Listovi A4 papira (3 kom.)
Scotch

Montaža vjetroturbine

Rezanje oštrica - imat ćemo tri seta oštrica (ukupno devet komada) i tanku traku otpada.

Postavite našu PVC cijev dužine 60 cm na ravnu površinu zajedno s komadom četvrtaste cijevi (možete koristiti bilo koji drugi dovoljno dugačak predmet sa glatkim rubom). Čvrsto ih pritisnite jedno uz drugo i povucite liniju na PVC cijevi na mjestu dodira cijelom dužinom. Nazovimo ovu liniju A.

Napravite oznake na svakom kraju linije A, odstupajući od ruba cijevi 1-1,5 cm.

Zalijepite tri lista A4 papira tako da formiraju dugačak, ravan komad papira. Morate omotati cijev njome, nanoseći naizmjence na oznake koje su upravo napravljene na njoj. Uvjerite se da kratka strana papira čvrsto i ravnomjerno pristaje uz liniju A, a da se duža strana ravnomjerno preklapa gdje se preklapa sa sobom. Sa svakog kraja cijevi povucite liniju duž ruba papira. Nazovimo jednu od ovih linija B, drugu - C.

Držite cijev tako da kraj cijevi najbliži liniji B bude okrenut prema gore. Počnite tamo gdje se linije A i B seku i napravite oznake na liniji B svakih 145 mm pomičući se lijevo od linije A. Posljednji komad bi trebao biti dugačak oko 115 mm.

Okrenite cijev naopako tako da je kraj najbliži liniji C. Počnite na mjestu gdje se linije A i C seku, i također označite linije C svakih 145 mm, ali se pomaknite desno od linije A.

Koristeći četvrtastu cijev, povežite linijama odgovarajuće točke na suprotnim krajevima PVC cijevi.

Izrežite cijev duž ovih linija pomoću ubodne pile tako da imate četiri trake širine 145 mm i jednu širinu oko 115 mm.

Položite sve trake sa unutrašnjom površinom cijevi prema dolje.

Napravite oznake na svakoj traci duž uske strane s jednog kraja, povlačeći se od lijeve ivice od 115 mm.

Ponovite isto sa drugog kraja, povlačeći se 30 mm od lijeve ivice.

Povežite ove tačke linijama, prelazeći dijagonalno trake odrezane cijevi. Pilajte plastiku duž ovih linija ubodnom testerom.

Dobivene oštrice stavite unutrašnjom površinom cijevi prema dolje.

Napravite oznaku na svakoj liniji dijagonalnog reza na udaljenosti od 7,5 cm od širokog kraja oštrice.

Napravite još jednu oznaku na širokom kraju svake oštrice 2,5 cm od dugačke, ravne ivice.

Povežite ove točke linijom i izrežite rezultirajući ugao duž nje. Ovo će spriječiti da se oštrice lome na bočnim vjetrovima.

Obrada lopatica vjetroturbina

Morate brusiti oštrice kako biste postigli željeni profil. To će povećati njihovu efikasnost, a također će učiniti njihovu rotaciju tišom. Prednja ivica treba da bude zaobljena, a zadnja ivica šiljasta. Sve oštre uglove treba zaobliti kako bi se smanjila buka.

Sečenje drške

Veličina repa nije kritična. Potreban vam je komad laganog materijala dimenzija 30x30 cm, najbolje metal (lim). Dršku možete dati bilo koji oblik, glavni kriterij je njegova krutost.

Bušenje rupa u kvadratnoj cijevi - koristite svrdlo od 7,5 mm.

Postavite motor na prednji kraj četvrtaste cijevi s čahurom preko kraja cijevi i otvorima za montažne vijke okrenute prema dolje. Označite položaj rupa na cijevi i izbušite cijev na označenim mjestima.

Rupe na maskirnoj prirubnici- ova točka će biti opisana kasnije u odjeljku za instalaciju ovog priručnika, jer ove rupe određuju ravnotežu strukture.

Bušenje rupa u noževima- koristite bušilicu od 6,5 mm.
Označite dvije rupe na širokom kraju svake od tri oštrice duž njihove ravne (stražnje) ivice. Prva rupa treba da bude 9,5 mm od ravne ivice i 13 mm od donje ivice oštrice. Drugi je na udaljenosti od 9,5 mm od ravne i 32 mm od donje ivice oštrice.

Izbušite ovih šest rupa.

Bušenje i sečenje rupa u čauri– koristite burgiju od 5,5 mm i slavinu od 1/4".

Motor trake za trčanje dolazi sa čahurom pričvršćenom na njega. Da biste ga uklonili, kliještima čvrsto pričvrstite osovinu koja strši iz čahure i okrenite čahuru u smjeru kazaljke na satu. Odvija se u smjeru kazaljke na satu, zbog čega se oštrice okreću u smjeru suprotnom od kazaljke na satu.

Napravite šablon za rukav na komadu papira koristeći šestar i kutomjer.

Označite tri rupe, svaka 6 cm od centra kruga i jednako udaljene jedna od druge.

Postavite ovaj šablon na jezgro i prethodno ga izbušite kroz papir na označenim mestima.

Izbušite ove rupe svrdlom od 5,5 mm.

Provucite ih slavinom 1/4"x20.

Pričvrstite oštrice na glavčinu vijcima 1/4" x 20 mm. U ovom trenutku, vanjske rupe, blizu granica čahure, još nisu izbušene.

Izmjerite razmak između ravnih ivica vrhova svake oštrice. Podesite ih tako da budu na jednakoj udaljenosti. Označite i zakucajte svaku rupu na glavčini kroz svaku oštricu.

Napravite oznaku na svakoj oštrici i glavčini kako ne biste pomiješali tačke pričvršćivanja za svaku u kasnijoj fazi montaže.

Odvrnite oštrice sa glavčine i izbušite i provucite ove tri vanjske rupe.

Izrada zaštitne čahure za motor.

Nacrtajte dvije paralelne linije na našem segmentu PVC cijevi promjera 7,5 cm duž njegove dužine na udaljenosti od 2 cm jedna od druge. Izrežite cijev duž ovih linija.

Odrežite jedan kraj cijevi pod uglom od 45°.

Stavite par kliješta za nos igle u otvor i pogledajte kroz cijev.

Uvjerite se da su rupe za vijke na motoru centrirane u sredini proreza u PVC cijevi i postavite motor u cijev. Uz pomoćnika je to mnogo lakše.

Montaža

Postavite motor na četvrtastu cijev i pričvrstite ga na nju pomoću vijaka 8x19 mm.

Postavite diodu na četvrtastu cijev iza motora na udaljenosti od 5 cm od nje. Pričvrstite ga na cijev pomoću samoreznog vijka.

Spojite crnu žicu koja izlazi iz motora na "pozitivni" ulazni terminal diode (označen AC na "plus" strani).

Povežite crvenu žicu koja izlazi iz motora na "negativni" ulazni terminal diode (na "negativnoj" strani je označen AC).

Postavite dršku tako da kraj četvrtaste cijevi nasuprot onog na kojem je postavljen motor prolazi kroz sredinu drške. Pričvrstite rep uz cijev pomoću stezaljke ili škripca.

Pričvrstite dršku na cijev pomoću dva samorezna vijka.

Postavite sve oštrice na glavčinu tako da se sve rupe poravnaju. Koristeći vijke i podloške 6x20 mm, pričvrstite oštrice na glavčinu. Za tri rupe u unutrašnjem krugu (najbliže osovini glavčine), koristite dvije podloške, po jednu sa svake strane oštrice. Za ostala tri koristite po jednu (sa strane oštrice koja je najbliža glavi vijka). Zategnite čvrsto.

Kliještima čvrsto pričvrstite osovinu motora (koja je prošla kroz otvor u čahuri) i, nakon postavljanja čaure, okrenite je u smjeru suprotnom od kazaljke na satu dok se potpuno ne uvrne.

Koristeći plinski ključ, čvrsto zašrafite otvor od 50 mm na maskirnu prirubnicu.

Učvrstite mlaznicu u škripcu tako da prirubnica bude vodoravno iznad čeljusti stege.

Rasporedi kvadratna cijev noseći motor i dršku na prirubnici i postižu svoj savršeno izbalansiran položaj.
Kada se izbalansira, označite kvadratnu cijev kroz rupe na prirubnici.

Izbušite ove dvije rupe pomoću svrdla od 5,5 mm. Možda ćete za to morati zavrnuti rep i rukav kako vas ne bi ometali.

Pričvrstite potpornu četvrtastu cijev na prirubnicu s dva samorezna vijka.

Kako biste produžili vijek trajanja vašeg vjetrogeneratora, potrebno je obojiti njegove lopatice, zaštitnu navlaku motora, postolje i dršku.

Dodatne informacije

Da biste koristili vjetroturbinu, trebat će vam jarbol, žice, ampermetar, kontroler punjenja i baterije.

Jarbol je jedna od najvažnijih komponenti vjetroturbine. Mora biti jaka, stabilna, sigurno pričvršćena i lako spuštena/podizna. Što je veća njegova visina, to će više vjetra biti izložen vašem generatoru. Vazdušne žice treba postaviti na svakih 5,5 m visine jarbola. Momci bi trebali biti pričvršćeni na tlu na udaljenosti od baze jarbola, što je najmanje 50% njegove visine.

Do nedavno su se vjetroturbine smatrale rijetkošću, ali danas se ovo područje ubrzano razvija, a mnogi su stekli iskustvo u stvaranju vjetroturbina za proizvodnju električne energije. Takvi se uređaji mogu koristiti u raznim područjima - za vodoopskrbu, elektrifikaciju privatnih kuća, rad poljoprivrednih jedinica (na primjer, drobilice) ili grijanje vode za grijanje kuće.

Industrijski modeli imaju puno prednosti, osim cijene. Stoga ćemo danas saznati kako napraviti vjetrogenerator vlastitim rukama i koji će materijali / alati biti potrebni za to.

Osobine dizajna i mehanika vjetrogeneratora

Princip rada vjetrogeneratora je pretvaranje kinetičke energije u električnu. Uređaj se sastoji od niza elemenata sistema, od kojih svaki ima svoju funkciju. Pokušajmo ovo shvatiti.

Bilješka! Vjetrogeneratori mogu biti rotacijski (vertikalni) i klasični (horizontalni). Potonji imaju veću efikasnost, zbog čega se izrađuju češće od drugih.

Vrijedi napomenuti da vertikalne vjetrenjače moraju biti okrenute prema vjetru, jer jednostavno ne mogu funkcionirati s bočnim strujanjem. Horizontalni generatori imaju i druge prednosti. Hajde da se upoznamo sa njima.

1. Turbine rotacionih uređaja će "hvatati" vetar, bez obzira na koju stranu on duva. Što je izuzetno zgodno u slučaju nestabilnog / promjenljivog vjetra u regiji.
2. Mnogo je lakše izgraditi horizontalnu vjetrenjaču nego horizontalnu.
3. Konstrukcija se može postaviti direktno na tlo, ali pod uslovom da tamo ima dovoljno vjetra.

Što se tiče nedostataka, horizontalni generator vjetra ima samo jedan - prilično nisku efikasnost.

Izračunavamo snagu budućeg vjetrogeneratora

Prvo, trebali biste saznati koliko snage vjetrogenerator treba imati vlastitim rukama, koje su funkcije i opterećenja s kojima će se suočiti. U pravilu se alternativni izvori električne energije koriste kao pomoćni, odnosno dizajnirani da pomognu glavnom napajanju. Stoga, ako je snaga sistema čak od 500 vati, to je već sasvim dobro.

Bilješka! Za grijanje privatne kuće srednje veličine trebat će vam oko dva do tri kilovata.

Međutim, konačna snaga vjetroturbine ovisi o drugim faktorima, uključujući:

• brzina vjetra;
• broj lopatica.

Da biste pronašli pravi omjer za opremu horizontalni tip Preporučujemo da pogledate donju tabelu. Brojevi u njemu na raskrsnici su potrebna snaga (označena u vatima).

Table. Proračun potrebne snage za horizontalne vjetrogeneratore.

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

Na primjer, ako je u vašoj regiji brzina vjetra pretežno od 5 do 8 metara u sekundi, a potrebna snaga vjetrogeneratora je 1,5-2 kilovata, tada bi promjer konstrukcije trebao odgovarati oko 6 metara ili više.

Kakve bi trebale biti oštrice?

Oblik lopatica može biti:

• jedrenje;
• winged.

Što se tiče lopatica tipa jedra, one su ravne i stoga manje efikasne. Ne uzimaju u obzir aerodinamiku, već se okreću isključivo pod pritiskom strujanja vjetra. Kao rezultat toga, ne više od 10 posto sve energije se pretvara u električnu energiju. Ali za krilate oštrice, površina unutrašnje i vanjske površine je različita. Također je vrijedno napomenuti da se takve lopatice trebaju nalaziti pod uglom od 7-10 stepeni u odnosu na vjetar.

Sada nekoliko riječi o materijalu od kojeg bi oštrice trebali biti. Za drevne vjetrenjače korišteni su okviri od toničnog drveta, koji se sastoje od stupova i nadvratnika. Na takvim okvirima rastegnuta su posebna "krila" od tkanine. U slučaju habanja tkanine, jednostavno je zamijenjena novom. Iako postoji Alternativna opcija- uzmite guste materijale za ove svrhe (na primjer, ceradu).

Iako vlastitim rukama možete napraviti oštrice od modernijih materijala.

1. Ako je propeler mali, tada PVC cijevi izrezane na komade mogu poslužiti kao oštrice za njega.
2. Možete koristiti i lake metale (na primjer, duralumin).
3. Ako planirate koristiti "jedra", onda se mogu izrezati iz šperploče.
4. Konačno, za veliku jedinicu, oštrice se mogu napraviti od dasaka (čak i ako su teške, nije važno, samo trebate da uravnotežite jedna drugu).

Bilješka! U slučaju prevladavanja udarnih vjetrova u regiji, bolje je dati prednost težim oštricama - to će osigurati stabilnije funkcioniranje cijelog sistema.

Što se tiče promjera cijevi, on bi trebao odgovarati 1/5 njihove ukupne dužine. Svaka od ovih cijevi je izrezana po dužini na četiri dijela, a u podnožju je potrebno izrezati pravougaonik 5x5 (postoje pričvršćivači), a nakon toga napraviti kosi rez, zbog čega će se svaka oštrica suziti od baze. Šmirgl se koristi za obradu poderane ivice.

Izrada vertikalnog vjetrogeneratora kod kuće

A sada hajde da saznamo kako se, zapravo, vetrogenerator pravi ručno. Postupak se sastoji od nekoliko faza, a mi ćemo se upoznati sa karakteristikama svake od njih.

Prva faza. Pripremamo alate i materijale

Nema zahtjeva u pogledu veličine turbine - što je veća, to je bolje za sam sistem. A u primjeru datom u ovom članku, promjer turbine je 60 centimetara.

Da biste sami napravili vertikalnu turbinu, pripremite se unaprijed:

• cijev promjera 60 centimetara, od nehrđajućeg čelika;
• vijci, matice i drugi pričvrsni elementi;
• par plastičnih diskova promjera 60 centimetara (važno je da je plastika izdržljiva);
• čvorište od automobila za bazu;
• uglovi s kojima će oštrice biti pričvršćene (za svaki element - šest komada, odnosno ukupno 36 primjeraka).

Osim toga, prvo se pobrinite za sljedeće alate:

• ključevi;
• ubodna pila;
• maska;
• zaštitne rukavice;
• bugarski;
• šrafciger;
• električna bušilica.

Magneti ili male metalne ploče mogu se koristiti za balansiranje oštrica. Ako je neravnoteža mala, možete jednostavno izbušiti rupe na odgovarajućim mjestima.

Druga faza. Izrađuje crtež

Definitivno ne možete bez crteža. Možete koristiti donji ili kreirati vlastiti.

Treća faza. Izrada vertikalne vjetrenjače

Korak 1. Prvo uzmite metalnu cijev i prerežite je po dužini tako da na kraju dobijete šest oštrica iste veličine.

Korak 2 Od plastike izrežite par identičnih krugova promjera 60 centimetara. Oni će služiti kao oslonci za donji i gornji dio turbine.

Korak 3 Na gornjem nosaču možete izrezati malu rupu (promjera oko 30 centimetara), što će donekle olakšati konstrukciju.

Korak 4 Označite rupe na glavčini automobila istim rupama na donjem plastičnom nosaču koji su potrebni za pričvršćivače. Koristite bušilicu da napravite rupe.

Korak 5 Označite lokaciju oštrica u skladu sa šablonom (trebali biste dobiti par trokuta koji kao da formiraju zvijezdu). Označite mjesta za pričvršćivanje uglova. Na oba nosača sve bi trebalo biti isto.

Korak 6 Odrežite oštrice. Možete ih izrezati nekoliko odjednom pomoću brusilice.

Korak 7 Označite tačke pričvršćivanja na oštricama i uglovima. Napravite sve ove rupe.

Korak 8 Spojite oštrice na baze pomoću uglova, vijaka i matica.

Bilješka! Snaga uređaja uvelike ovisi o dužini oštrica, ali ako su potonje velike, bit će ih mnogo teže balansirati. Štaviše, konstrukcija se može "olabaviti" pod utjecajem jakog vjetra.

Četvrta faza. Pravimo generator

Generator u ovom slučaju mora biti samopobuđen i uvijek na trajnim magnetima. Ako uzmete konvencionalni generator iz automobila, onda ovdje naponski namotaj funkcionira iz baterije, drugim riječima, u nedostatku napona, neće biti pobude. Stoga, ako koristite jednostavan generator u tandemu s baterijom, a vjetar je relativno slab dugo vremena, baterija će se uskoro jednostavno isprazniti, a kasnije, kada se vjetar nastavi, vjetrogenerator se neće ponovo pokrenuti.

Takođe možete napraviti sistem na neodimijumskim magnetima. Ovakav uređaj će proizvoditi od 1,5 kilovata (ako je vjetar slab) do 3,5 kilovata (ako je vjetar jak). Korak po korak upute za stvaranje takvog generatora su sljedeće.

Korak 1. Napravite nekoliko metalnih palačinki od kojih bi svaka bila duga oko 50 centimetara.

Korak 2 Pomoću superljepila zalijepite neodimijumske magnete dimenzija 2,5x5,0,12 centimetara na palačinke po cijelom perimetru (po dvanaest komada).

Korak 3 Postavite palačinke jednu nasuprot drugoj, ne zaboravite na polaritet.

Korak 4 Između njih postavite stator koji ste sami napravili (napravite 9 zavojnica od žice poprečnog presjeka od 0,3 centimetra, svaki sa 70 zavoja). Spojite zavojnice sa "zvjezdicom" (kao što je prikazano na slici), a zatim napunite polimernom smolom. Istodobno, važno je da su zavojnice namotane u jednom smjeru, kraj / početak namota možete označiti obojenom izolacijskom trakom - to će biti praktičnije.

Korak 5 Stator bi trebao biti debeo oko 2 centimetra. Namotaj bi trebao izaći pomoću vijaka sa maticama. Razmak između rotora i statora mora biti 2 mm.

Magneti će se prilično snažno privući, a za glatku vezu potrebno je napraviti rupe u njima i izrezati navoje za klinove. Odmah poravnajte rotore, a zatim pomoću ključeva spustite vrh na dno. Zatim možete ukloniti privremene ukosnice.

Bilješka! Gore opisani generator može se koristiti ne samo za vertikalne, već i za horizontalne vjetrenjače.

Peta faza. Sastavljanje cijele konstrukcije

Prvo ugradite poseban nosač na jarbol, kroz koji će se pričvrstiti stator (koji zauzvrat može imati tri ili šest lopatica). Pričvrstite glavčinu iznad nosača koristeći iste matice. Zavrnite četiri klina koji se nalaze na glavčini, gotovom generatoru. Nakon toga spojite stator na nosač, koji je pričvršćen za jarbol. Pričvrstite turbinu na drugu ploču rotora. Spojite žice statora na regulator napona pomoću stezaljki.

Šesta faza. Ugrađujemo jedinicu koja može pretvoriti vjetar u struju

Da biste instalirali cijelu vjetroturbinu vlastitim rukama, morate slijediti dolje navedene korake u obliku uputa korak po korak.

Korak 1. Beton u zemlji pouzdan i čvrst temelj.

Korak 2 Popunjavam tamo betonski malter, dodajte klinove potrebne za pričvršćivanje masivne šarke (sve se to lako radi vlastitim rukama).

Korak 3 Kada se beton potpuno stvrdne, stavite šarku na klinove i pričvrstite maticama.

Korak 4 Ugradite jarbol u pokretni dio šarke.

Korak 5 Pričvrstite 3 ili 4 žice na vrh jarbola (možete koristiti prirubnicu ili zavar). Trebat će vam i čelični kabel.

Korak 6 Podignite jarbol na šarku pomoću jednog od pripremljenih sajli (možete povući automobilom).

Korak 7 Vertikalnost cijelog jarbola strogo je fiksirana s nosačima.

Gdje se može instalirati takav vjetrogenerator?

Efikasnost njegovog rada u velikoj mjeri ovisi o tome koliko pravilno odaberete mjesto za ugradnju vjetrogeneratora. Mesto treba da bude takvo da lopatice sistema dobijaju što više vetra. Mjesto treba biti otvoreno i uzdignuto (na primjer, krov kuće, ali što je dalje moguće od drveća i drugih objekata). Znakovito, razlog tome ne leži samo u smetnjama, već iu stvaranju neke buke od strane uređaja tokom rada, što se možda neće svidjeti susjedima ili samim vlasnicima.

Za detaljnije upoznavanje s problemom, preporučujemo da pogledate tematski video u nastavku.

Video - Kako napraviti vjetrogenerator pomoću kućnog ventilatora

Rotacijski (horizontalni) generator vjetra

Takav uređaj će se nositi s opskrbom električnom energijom male kuće ili nekoliko gospodarskih zgrada. Maksimalna snaga vjetrogeneratora neće prelaziti 1,5 kilovata.

Pripremite se za posao:

• auto generator 12 vati;
• relej, kontrolno svjetlo baterije;
• sama baterija je 12 vati;
• strujni pretvarač;
• veliki lonac ili kanta od duraluminija ili nehrđajućeg čelika;
• par stezaljki za pričvršćivanje generatora na jarbol;
• prekidač;
• žica, 0,4 i 0,25 centimetara;
• Vijci, matice, podloške;
• voltmetar.

Potrebni alati su isti kao u prethodnom slučaju. Prvo uzmite lonac (ili kantu) i pomoću markera s mjernom trakom podijelite ga na četiri identična dijela. Izrežite oštrice, ali nemojte rezati do kraja (kao što je prikazano na slici).

Napravite rupe za vijke na dnu, a zatim savijte oštrice, ali ne mnogo. Uzmite u obzir činjenicu kako će se generator rotirati (u smjeru kazaljke na satu ili suprotno od kazaljke na satu).

Zatim pričvrstite posudu s već pripremljenim noževima na remenicu, pričvrstite vijcima. Postavite generator na jarbol, unaprijed fiksiran (za to koristite priložene stezaljke), zatim spojite sve kablove i sastavite strujni krug. Prepišite cijeli krug, pričvrstite žice na nosač.

Koristite kabl od 4 mm sa maksimalnom dužinom od 1 metar za povezivanje baterije. Koristite manji kabel za povezivanje tereta. Također instalirajte inverter. Ispod je primjer dijagrama povezivanja.

Kao što vidite, sasvim je moguće izgraditi vjetrogenerator vlastitim rukama. Dizajn može biti dva tipa, ali ako imate vještine i revnost, možete se čak i sami nositi s poslom. To je sve, sretno!

Rusija ima dvojaku poziciju u pogledu izvora energije vjetra. S jedne strane, zbog velike ukupne površine i obilja ravnih površina, vjetar je uglavnom obilan i uglavnom ujednačen. S druge strane, naši vjetrovi su pretežno niskog potencijala, spori, vidi sl. Na trećem, u slabo naseljenim područjima, vjetrovi su snažni. Na osnovu toga, zadatak pokretanja vjetrogeneratora na farmi je prilično relevantan. Ali, da biste odlučili hoćete li kupiti prilično skup uređaj ili ga napraviti sami, morate dobro razmisliti koji tip (a ima ih puno) za koju svrhu odabrati.

Osnovni koncepti

1. KIJEV - faktor iskorišćenja energije vetra. Ako se za proračun koristi mehanički model ravnog vjetra (vidi dolje), on je jednak efikasnosti rotora vjetroelektrane (APU).
2. Efikasnost - efikasnost APU-a od kraja do kraja, od nadolazećeg vjetra do terminala električnog generatora, ili do količine vode koja se upumpava u rezervoar.
3. Minimalna radna brzina vjetra (MPS) je njegova brzina pri kojoj vjetrenjača počinje da daje struju opterećenju.
4. Maksimalna dozvoljena brzina vjetra (MPS) je njegova brzina pri kojoj prestaje proizvodnja energije: automatizacija ili isključuje generator, ili stavlja rotor u vjetrokaz, ili ga savija i skriva, ili se rotor sam zaustavlja, ili APU jednostavno propada.
5. Početna brzina vjetra (SV) - pri ovoj brzini, rotor se može okretati bez opterećenja, okretati se i ući u radni način, nakon čega se generator može uključiti.
6. Negativna startna brzina (OSS) - to znači da APU (ili vjetroturbina - vjetroelektrana, ili WEA, vjetroelektrana) zahtijeva obavezno okretanje iz vanjskog izvora energije da bi se pokrenuo pri bilo kojoj brzini vjetra.
7. Početni (početni) momenat - sposobnost rotora, nasilno usporen u struji vazduha, da stvori obrtni moment na osovini.
8. Vjetroturbina (VD) - dio APU-a od rotora do osovine generatora ili pumpe, ili drugog potrošača energije.
9. Rotacioni vetrogenerator - APU, u kojem se energija vetra pretvara u obrtni moment na vratilu za izvod snage rotacijom rotora u struji vazduha.
10. Opseg radne brzine rotora je razlika između MDS i MRS kada radi pri nazivnom opterećenju.
11. Sporobrzina vjetrenjača - u njoj linearna brzina dijelova rotora u protoku ne prelazi značajno brzinu vjetra ili ispod nje. Dinamička glava strujanja direktno se pretvara u potisak lopatice.
12. Brza vjetrenjača - linearna brzina lopatica je znatno (do 20 ili više puta) veća od brzine vjetra, a rotor stvara vlastitu cirkulaciju zraka. Ciklus pretvaranja energije protoka u potisak je složen.

napomene:

1. APU niske brzine, u pravilu, imaju KIEV niži od brzih, ali imaju početni moment dovoljan da pokrene generator bez isključivanja opterećenja i nulti TCO, tj. apsolutno samopokretanje i primjenjivo na najlakšim vjetrovima.
2. Sporost i brzina su relativni pojmovi. Domaća vjetrenjača na 300 o/min može biti niskobrzina, a moćni APU tipa EuroWind, iz kojih se regrutuju polja vjetroelektrana, vjetroelektrana (vidi sliku) i čiji rotori rade oko 10 o/min, su brzi, jer. sa takvim prečnikom, linearna brzina lopatica i njihova aerodinamika u većem delu raspona su prilično "avionski", vidi dole.

Koji generator je potreban?

Električni generator za domaću vjetrenjaču mora proizvoditi električnu energiju širok raspon brzine rotacije i imaju mogućnost samostalnog pokretanja bez automatizacije i vanjskih izvora napajanja. U slučaju upotrebe APU sa OSS (vetrenjače sa spin-upom), koje po pravilu imaju visok KIEV i efikasnost, on takođe mora biti reverzibilan, tj. biti sposoban da radi kao motor. Pri snagama do 5 kW ovaj uslov zadovoljavaju električne mašine sa trajnim magnetima na bazi niobija (supermagneti); na čeličnim ili feritnim magnetima, možete računati na ne više od 0,5-0,7 kW.

Bilješka: asinhroni alternatori ili kolektorski alternatori s nemagnetiziranim statorom uopće nisu prikladni. Sa smanjenjem jačine vjetra, oni će se „ugasiti“ mnogo prije nego što brzina padne na MRS, a tada se neće sami pokrenuti.

Izvrsno "srce" APU-a snage od 0,3 do 1-2 kW dobiva se iz alternatora s ugrađenim ispravljačem; većina njih je sada. Prvo, oni održavaju izlazni napon od 11,6-14,7 V u prilično širokom rasponu brzina bez vanjskih elektronskih stabilizatora. Drugo, silikonske kapije se otvaraju kada napon na namotu dostigne oko 1,4 V, a prije toga generator "ne vidi" opterećenje. Da biste to učinili, generator već mora biti prilično dobro odvrnut.

U većini slučajeva, oscilator se može povezati direktno, bez zupčanika ili pogona remena, na brzo HP vratilo odabirom brzine odabirom broja lopatica, vidi dolje. "Brzi hodači" imaju mali ili nulti startni moment, ali će rotor imati dovoljno vremena da se okrene bez isključivanja opterećenja prije nego se ventili otvore i generator da struju.

Izbor na vjetru

Prije nego što odlučimo koji vjetrogenerator napraviti, odlučimo se za lokalnu aerologiju. u sivo-zelenkastoj boji(bez vjetra) područja karte vjetra, barem će neki smisao biti samo od jedrenja vjetroturbine(a o njima ćemo kasnije). Ako vam je potrebno stalno napajanje, moraćete da dodate pojačivač (ispravljač sa stabilizatorom napona), punjač, ​​moćnu bateriju, inverter 12/24/36/48 VDC na 220/380 VAC 50 Hz. Takva ekonomija koštat će ne manje od 20.000 dolara, a malo je vjerovatno da će biti moguće ukloniti dugoročnu snagu veću od 3-4 kW. Općenito, uz nemilosrdnu potjeru za alternativne energije bolje potražiti drugi izvor.

Na žuto-zelenim, blago vjetrovitim mjestima, ako vam je potrebna struja do 2-3 kW, možete sami uzeti vertikalni vjetrogenerator male brzine. Nebrojeno ih je razvijeno, a postoje dizajni koji, u smislu KIJEV i efikasnosti, gotovo da nisu inferiorni od industrijskih „oštrica“.

Ako ćete kupiti vjetroturbinu za svoj dom, onda je bolje da se fokusirate na vjetrenjaču s jedriličnim rotorom. Postoji mnogo sporova, i u teoriji još nije sve jasno, ali rade. U Ruskoj Federaciji, "jedrilice" se proizvode u Taganrogu kapaciteta 1-100 kW.

U crvenim, vjetrovitim, regijama izbor ovisi o potrebnoj snazi. U rasponu od 0,5-1,5 kW, vlastite "vertikale" su opravdane; 1,5-5 kW - kupljene "jedrilice". "Vertikalan" se također može kupiti, ali će koštati više od APU horizontalne sheme. I, na kraju, ako vam je potrebna vjetrenjača snage 5 kW ili više, onda morate birati između horizontalnih kupljenih "lopatica" ili "jedrilica".

Bilješka: mnogi proizvođači, posebno drugi sloj, nude komplete dijelova od kojih možete sami sastaviti vjetrogenerator snage do 10 kW. Takav set će koštati 20-50% jeftinije od gotovog s ugradnjom. Ali prije kupovine morate pažljivo proučiti aerologiju predviđenog mjesta ugradnje, a zatim odabrati odgovarajući tip i model prema specifikacijama.

O sigurnosti

Delovi vetroturbine za kućnu upotrebu u radu mogu imati linearnu brzinu veću od 120 pa čak i 150 m/s, a komad bilo kog čvrstog materijala težine 20 g, koji leti brzinom od 100 m/s, sa „uspešnim“ pogođen, ubije zdravog čovjeka na licu mjesta. Čelična ili tvrda plastična ploča debljine 2 mm, koja se kreće brzinom od 20 m/s, prepolovi je.

Osim toga, većina vjetrenjača preko 100 vati je prilično bučna. Mnogi stvaraju ultra-niske (manje od 16 Hz) fluktuacije vazdušnog pritiska - infrazvuke. Infrazvuci su nečujni, ali su štetni po zdravlje i šire se veoma daleko.

Bilješka: u kasnim 80-im, došlo je do skandala u Sjedinjenim Državama - najveća vjetroelektrana u zemlji u to vrijeme morala je biti zatvorena. Indijanci iz rezervata, 200 km od polja njene APU, na sudu su dokazali da su zdravstveni poremećaji koji su se kod njih naglo povećali nakon puštanja u rad vjetroelektrane posljedica njenih infrazvuka.

Iz gore navedenih razloga, ugradnja APU je dozvoljena na udaljenosti od najmanje 5 njihovih visina od najbližih stambenih zgrada. U dvorištima privatnih domaćinstava moguće je postaviti vjetrenjače industrijske proizvodnje, odgovarajuće atestirane. Općenito je nemoguće instalirati APU na krovove - tokom njihovog rada, čak i za one male snage, postoje naizmjenična mehanička opterećenja koja mogu uzrokovati rezonanciju građevinska konstrukcija i njeno uništenje.

Bilješka: visina APU-a je najviša tačka zakretnog diska (za rotore sa lopaticama) ili geometrijska figura (za vertikalne APU sa rotorom na polu). Ako APU jarbol ili osovina rotora vire još više, visina se računa prema njihovom vrhu - vrhu.

Vjetar, aerodinamika, KIJEV

Domaći vjetrogenerator pokorava se istim prirodnim zakonima kao i fabrički napravljen izračunat na kompjuteru. A majstor mora vrlo dobro razumjeti osnove svog posla - najčešće nema na raspolaganju skupe ultramoderne materijale i tehnološke opreme. Aerodinamika APU-a je tako teška...

Vjetar i KIJEV

Za izračunavanje serijskih fabričkih APU-a, tzv. model ravnog mehaničkog vjetra. Zasnovan je na sljedećim pretpostavkama:

• Brzina i smjer vjetra su konstantni unutar efektivne površine rotora.
• Vazduh je kontinuirani medij.
• Efektivna površina rotora jednaka je pometnoj površini.
• Energija strujanja vazduha je čisto kinetička.

U ovim uslovima, maksimalna energija po jedinici zapremine vazduha se izračunava iz školska formula, pod pretpostavkom da je gustina vazduha u normalnim uslovima 1,29 kg * cu. m. Pri brzini vjetra od 10 m/s, jedna kocka zraka nosi 65 J, a sa jednog kvadrata efektivne površine rotora moguće je, pri 100% efikasnosti cijele APU, ukloniti 650 W. Ovo je vrlo jednostavan pristup - svi znaju da vjetar nije savršeno ravnomjeran. Ali to se mora učiniti kako bi se osigurala ponovljivost proizvoda - uobičajena stvar u tehnologiji.

Ravni model ne treba zanemariti, on daje jasan minimum raspoložive energije vjetra. Ali zrak je, prvo, kompresibilan, a drugo, vrlo je fluidan (dinamički viskozitet je samo 17,2 μPa * s). To znači da tok može teći oko obrađenog područja, smanjujući efektivnu površinu i KIJEV, što se najčešće uočava. Ali u principu, moguća je i obrnuta situacija: vjetar hrli na rotor i tada se ispostavlja da je površina efektivne površine veća od zamašene, a KIJEV je veći od 1 u odnosu na onaj za ravni vjetar .

Navedimo dva primjera. Prva je jahta za užitak, prilično teška, koja može ići ne samo protiv vjetra, već i brže od njega. Vjetar se podrazumijeva vanjski; prividni vjetar ipak mora biti brži, inače kako će povući brod?

Drugi je klasik istorije avijacije. Na testovima MIG-19 pokazalo se da presretač, koji je bio tonu teži od frontalnog lovca, ubrzava brže. Sa istim motorima u istom okviru aviona.

Teoretičari nisu znali šta da misle i ozbiljno su sumnjali u zakon održanja energije. Na kraju se ispostavilo da je poenta konus radarskog oklopa koji viri iz usisnika zraka. Od njegovog prsta do školjke pojavila se zračna brtva, kao da je grabulja sa strana do kompresora motora. Od tada su udarni talasi postali čvrsto utemeljeni u teoriji kao korisni, a fantastične letne performanse modernih aviona su u velikoj meri posledica njihove vešte upotrebe.

Aerodinamika

Razvoj aerodinamike obično se dijeli na dvije ere - prije N. G. Žukovskog i poslije. Njegov izvještaj "O pridruženim vrtlozima" od 15. novembra 1905. bio je početak nova era u avijaciji.

Prije Žukovskog, letjeli su na ravnim jedrima: vjerovalo se da čestice nadolazećeg toka daju sav svoj zamah prednjoj ivici krila. To je omogućilo da se odmah riješi vektorske veličine - ugaonog momenta - koji je generirao bijesnu i najčešće neanalitičku matematiku, pređe na mnogo pogodnije skalarne čisto energetske relacije, i na kraju dobije izračunato polje pritiska na nosećoj ravni, manje-više slična sadašnjoj.

Takav mehanistički pristup omogućio je stvaranje uređaja koji bi se, u najmanju ruku, mogli podići u zrak i letjeti s jednog mjesta na drugo, a da se ne moraju negdje usput srušiti na tlo. Ali želja za povećanjem brzine, nosivosti i drugih kvaliteta leta sve je više otkrivala nesavršenost originalne aerodinamičke teorije.

Ideja Žukovskog bila je sljedeća: zrak prolazi različitim putem duž gornje i donje površine krila. Iz uslova kontinuiteta medija (vakumski mehurići se u vazduhu ne formiraju sami) proizilazi da se brzine gornjeg i donjeg toka koji se spuštaju sa zadnje ivice moraju da se razlikuju. Zbog male, ali konačne viskoznosti zraka, tu bi trebao nastati vrtlog zbog razlike u brzinama.

Vrtlog se rotira, a zakon održanja količine kretanja, nepromjenjiv kao i zakon održanja energije, vrijedi i za vektorske veličine, tj. mora voditi računa o smjeru kretanja. Stoga bi se odmah, na zadnjoj ivici, trebao formirati suprotno rotirajući vrtlog istog momenta. Za što? Zbog energije koju proizvodi motor.

Za praksu avijacije to je značilo revoluciju: odabirom odgovarajućeg profila krila bilo je moguće pokrenuti pričvršćeni vrtlog oko krila u obliku cirkulacije G, povećavajući njegovu uzgon. Odnosno, trošenjem dijela, a za velike brzine i opterećenja krila - veliki dio, snage motora, možete stvoriti strujanje zraka oko uređaja, što vam omogućava da postignete bolje kvalitete leta.

Time je avijacija postala avijacija, a ne dio aeronautike: sada je avion mogao stvoriti okruženje neophodno za njegov let i više ne biti igračka vazdušnih strujanja. Sve što vam treba je snažniji motor i sve snažniji...

Opet KIJEV

Ali vjetrenjača nema motor. On, naprotiv, mora uzeti energiju od vjetra i dati je potrošačima. I evo ispada - izvukao je noge, rep mu se zaglavio. Pustili su premalo energije vjetra u vlastitu cirkulaciju rotora - bit će slab, potisak lopatice će biti mali, a KIJEV i snaga će biti niski. Dajmo puno za cirkulaciju - rotor će biti uključen Idling vrti se kao lud, ali potrošači opet dobijaju malo: samo su dali opterećenje, rotor je usporio, vjetar je oduvao cirkulaciju i rotor je stao.

Zakon održanja energije daje "zlatnu sredinu" upravo u sredini: 50% energije dajemo opterećenju, a za preostalih 50% izokrećemo tok do optimalnog. Praksa potvrđuje pretpostavke: ako je efikasnost dobrog vučnog propelera 75-80%, onda KIEV lopatičnog rotora koji se također pažljivo proračunava i puše u aerotunelu dostiže 38-40%, tj. do polovine onoga što se može postići sa viškom energije.

Modernost

Danas se aerodinamika, naoružana modernom matematikom i kompjuterima, sve više udaljava od neminovno pojednostavljujućih modela ka tačnom opisu ponašanja stvarnog tijela u stvarnom toku. I ovdje, pored generalne linije - moć, moć, i još jednom moć! – otkriveni su sporedni putevi, ali obećavajući samo sa ograničenom količinom energije koja ulazi u sistem.

Čuveni alternativni avijatičar Paul McCready stvorio je avion još 80-ih godina, sa dva motora iz motorne testere od 16 KS. pokazuje 360 ​​km/h. Štaviše, njegova šasija je bila tricikl koji se ne može uvlačiti, a točkovi su bili bez oklopa. Nijedno od McCreadyjevih vozila nije otišlo na liniju i otišlo na borbeno dežurstvo, ali dva - jedno s klipnim motorima i propelerima, a drugo mlazno - po prvi put u historiji obišla su svijet bez sletanja na jednu benzinsku pumpu.

Razvoj teorije značajno je utjecao i na jedra koja su dovela do prvobitnog krila. "Uživa" aerodinamika omogućila je jahtama vjetar od 8 čvorova. stajati na hidrogliserima (vidi sl.); za raspršivanje takvog trupa do željene brzine propelerom potreban je motor od najmanje 100 KS. Trkaći katamarani sa istim vjetrom idu brzinom od oko 30 čvorova. (55 km/h).

Postoje i nalazi koji su potpuno netrivijalni. Ljubitelji najrjeđeg i najekstremnijeg sporta - base jumpinga - noseći apecial wing odijelo, wingsuit, lete bez motora, manevrišu brzinom većom od 200 km/h (sl. desno), a zatim glatko slijeću u unapred odabrano mesto. U kojoj bajci ljudi lete sami?

Mnoge misterije prirode su također riješene; posebno, let bube. Prema klasičnoj aerodinamici, nije sposoban za let. Baš kao i predak "stelt" F-117 sa svojim krilom u obliku dijamanta, takođe nije u stanju da se podigne u vazduh. A MIG-29 i Su-27, koji neko vrijeme mogu letjeti prvim repom, nikako se ne uklapaju ni u jednu ideju.

I zašto je onda kada se radi o turbinama na vjetar, koje nisu zabava i ne oruđe za uništavanje svoje vrste, već izvor vitalnog resursa, imperativ plesati od teorije slabih strujanja s njenim modelom ravan vjetar? Zar zaista nema načina da se ide dalje?

Šta očekivati ​​od klasika?

Međutim, ni u kom slučaju ne treba odustati od klasike. Pruža temelj bez oslanjanja na koji se ne može uzdići više. Kao što teorija skupova ne poništava tablicu množenja, a kvantna hromodinamika ne čini da jabuke polete sa drveća.

Dakle, šta možete očekivati ​​od klasičnog pristupa? Pogledajmo sliku. Lijevo - vrste rotora; prikazani su uslovno. 1 - vertikalni vrtuljak, 2 - vertikalni ortogonalni (vjetroturbina); 2-5 - rotori sa lopaticama sa različitim brojem lopatica sa optimizovanim profilima.

Desno od horizontalne ose je relativna brzina rotora, odnosno omjer linearne brzine lopatice i brzine vjetra. Vertikalno gore - KIJEV. I dole - opet, relativni obrtni moment. Pojedinačnim (100%) obrtnim momentom se smatra onaj koji stvara rotor nasilno usporen u struji sa 100% KIEV, tj. kada se sva energija strujanja pretvara u rotirajuću silu.

Ovaj pristup nam omogućava da izvučemo dalekosežne zaključke. Na primjer, broj lopatica mora biti odabran ne samo i ne toliko prema željenoj brzini rotacije: 3- i 4-lopatice odmah gube mnogo u smislu KIEV-a i obrtnog momenta u odnosu na 2- i 6-lopatice koji dobro rade u približno istom rasponu brzina. I spolja slični vrtuljak i ortogonalni imaju fundamentalno različita svojstva.

Općenito, prednost treba dati rotorima s lopaticama, osim u slučajevima kada je potrebna ekstremna jeftinost, jednostavnost, samopokretanje bez održavanja bez automatizacije, a nemoguće je popeti se na jarbol.

Bilješka: posebno ćemo razgovarati o rotorima za jedrenje - čini se da se ne uklapaju u klasiku.

Vertikalne linije

APU-ovi s vertikalnom osom rotacije imaju neospornu prednost u svakodnevnom životu: njihove komponente koje zahtijevaju održavanje koncentrisane su na dnu i nema potrebe za podizanjem. Ostaje, a i tada ne uvijek, samopodesivi potisni ležaj, ali je snažan i izdržljiv. Stoga, prilikom dizajniranja jednostavnog vjetrogeneratora, odabir opcija mora početi s vertikalama. Njihovi glavni tipovi prikazani su na sl.

Ned

Na prvoj poziciji - najjednostavniji, najčešće nazvan Savonius rotor. Zapravo, izumili su ga 1924. godine u SSSR-u Ya. A. i A. A. Voronin, a finski industrijalac Sigurd Savonius je besramno prisvojio izum, ignorirajući sovjetski certifikat o autorskim pravima, i započeo masovnu proizvodnju. Ali uvođenje izuma u sudbinu znači mnogo, pa ćemo ovu vjetrenjaču, kako ne bismo uzburkavali prošlost i ne uznemirili pepeo mrtvih, nazvati Voronjin-Savonijevim rotorom, ili skraćeno, Ned.

VS za uradi sam dobar je za sve, osim za "lokomotivu" KIJEV u 10-18%. Međutim, u SSSR-u se puno radilo na tome, i ima pomaka. U nastavku ćemo razmotriti poboljšani dizajn, koji nije mnogo komplikovaniji, ali prema KIJEVU, daje izglede oštricama.

Napomena: BC s dvije oštrice se ne vrti, već se trza; 4 oštrice je samo malo glatkije, ali mnogo gubi u KIJEVU. Za poboljšanje 4-"korito" najčešće se prostire na dva sprata - par lopatica ispod, i još jedan par, rotiranih za 90 stepeni horizontalno, iznad njih. KIJEV je očuvan, a bočna opterećenja na mehanici slabe, ali se savijanja nešto povećavaju, a kod vjetra većeg od 25 m/s takav APU ima osovinu, tj. bez ležaja koji su momci razvukli iznad rotora, „lomi toranj“.

Daria

Sljedeći je rotor Daria; KIJEV - do 20%. Još je jednostavnije: oštrice su napravljene od jednostavne elastične trake bez ikakvog profila. Teorija Darrieusovog rotora još nije dobro razvijena. Jasno je samo da se počinje odmotavati zbog razlike u aerodinamičkom otporu grbače i džepa pojasa, a zatim postaje kao brzi, formirajući vlastitu cirkulaciju.

Moment rotacije je mali, a u početnim položajima rotora paralelno i okomito na vjetar uopće izostaje, pa je samopromocija moguća samo sa neparnim brojem lopatica (krila?). U svakom slučaju, opterećenje od generatora mora biti isključeno za vrijeme trajanja promocije.

Darrieus rotor ima još dvije loše kvalitete. Prvo, tokom rotacije, vektor potiska lopatice opisuje potpunu revoluciju u odnosu na njen aerodinamički fokus, i to ne glatko, već trzavo. Stoga Darrieus rotor brzo lomi svoju mehaniku čak i pri ravnom vjetru.

Drugo, Daria ne samo da pravi buku, već i viče i cvili, do te mjere da se traka pokida. To je zbog njegove vibracije. I što je više oštrica, to je urlik jači. Dakle, ako je Darya napravljena, onda je dvokraka, napravljena od skupih materijala visoke čvrstoće koji apsorbiraju zvuk (ugljik, mylar), a mala letjelica se koristi za okretanje u sredini stupa jarbola.

ortogonalno

Na pos. 3 - ortogonalni vertikalni rotor sa profilisanim lopaticama. Ortogonalno jer krila vire okomito. Prelaz sa BC na ortogonalnu ilustrovan je na Sl. lijevo.

Ugao ugradnje lopatica u odnosu na tangentu na krug, dodirujući aerodinamička žarišta krila, može biti pozitivan (na slici) ili negativan, ovisno o jačini vjetra. Ponekad se lopatice naprave zaokretne i na njih se postavljaju vjetrenjače, automatski držeći alfu, ali takve strukture se često lome.

Centralno telo (plavo na slici) omogućava povećanje KIJEVA na skoro 50%. više oštrice, dovoljan je jednostavan cilindar. Ali teorija za ortogonal nedvosmisleno daje optimalan broj lopatica: mora ih biti tačno 3.

Ortogonalno se odnosi na brze vjetrenjače sa OSS, tj. nužno zahtijeva unapređenje tokom puštanja u rad i nakon smirivanja. Prema ortogonalnoj shemi proizvode se serijski APU-ovi bez održavanja snage do 20 kW.

Helicoid

Helikoidni rotor, ili Gorlov rotor (poz. 4) - vrsta ortogonalnog koji osigurava ravnomjernu rotaciju; ortogonalni sa ravnim krilima "trga" tek nešto slabije od aviona sa dve oštrice. Savijanjem lopatica duž helikoida izbjegava se gubitak KIJEVA zbog njihove zakrivljenosti. Iako zakrivljena lopatica odbija dio protoka bez korištenja, ona također grabulja dio u zonu najveće linearne brzine, nadoknađujući gubitke. Helikoidi se koriste rjeđe od ostalih vjetrenjača, jer. zbog složenosti proizvodnje, ispostavljaju se da su skuplji od kolega istog kvaliteta.

Barel-barel

Za 5 poz. – rotor tipa BC okružen vodećom lopaticom; njegova shema je prikazana na sl. desno. Rijetko se nalazi u industrijskom dizajnu, tk. skupa kupovina zemljišta ne nadoknađuje povećanje kapaciteta, a potrošnja materijala i složenost proizvodnje su visoki. Ali majstor koji se plaši posla više nije majstor, već potrošač, a ako nije potrebno više od 0,5-1,5 kW, onda je za njega "bačva-bačva" poslastica:

• Rotor ovog tipa je apsolutno siguran, tih, ne stvara vibracije i može se instalirati bilo gdje, čak i na igralištu.
• Savijte "korito" od pocinkovanog i zavarite okvir cijevi - posao je besmislica.
• Rotacija je apsolutno ujednačena, mehanički delovi se mogu uzeti iz najjeftinijeg ili iz smeća.
• Ne boji se uragana - prejak vjetar ne može gurnuti u "bure"; oko njega se pojavljuje aerodinamična vrtložna čahura (i dalje ćemo se susresti s ovim efektom).
• I što je najvažnije, s obzirom da je površina "graba" nekoliko puta veća od površine rotora unutra, KIJEV može biti i superjedinica, a obrtni moment od 3 m/s na "buretu" prečnika tri metra je takav da generator od 1 kW sa maksimalnim opterećenjem, jer se kaže da je bolje ne trzati se.

Video: Lenzov vjetrogenerator

Šezdesetih godina u SSSR-u, E. S. Biryukov je patentirao vrtuljak APU sa KIJEVOM 46%. Nešto kasnije, V. Blinov je postigao 58% dizajna po istom principu KIJEVA, ali nema podataka o njegovim testovima. A opsežne testove Birjukovljevih oružanih snaga izvršilo je osoblje časopisa Inventor and Rationalizer. Dvospratni rotor prečnika 0,75 m i visine 2 m, uz svjež vjetar, vrtio je asinhroni generator od 1,2 kW punom snagom i izdržao 30 m/s bez loma. Crteži APU Biryukov prikazani su na sl.

1. krovni pocinčani rotor;
2. samopodešavajući dvoredni kuglični ležaj;
3. omoti - čelični kabel 5 mm;
4. osovinska osovina - čelična cijev debljine stijenke 1,5-2,5 mm;
5. aerodinamičke poluge za kontrolu brzine;
6. oštrice za kontrolu brzine - 3-4 mm šperploča ili lim od plastike;
7. šipke za kontrolu brzine;
8. opterećenje regulatora brzine, njegova težina određuje brzinu;
9. pogonska remenica - točak bicikla bez gume sa komorom;
10. potisni ležaj - potisni ležaj;
11. pogonska remenica - obična remenica generatora;
12. generator.

Biryukov je dobio nekoliko potvrda o autorskim pravima za svoj APU. Prvo obratite pažnju na dio rotora. Prilikom ubrzanja radi kao sunce, stvarajući veliki startni moment. Dok se okreće, stvara se vrtložni jastuk u vanjskim džepovima oštrica. Sa stanovišta vjetra, lopatice se profiliraju i rotor se pretvara u ortogonalni velike brzine, pri čemu se virtualni profil mijenja u skladu sa jačinom vjetra.

Drugo, profilisani kanal između lopatica u opsegu radnih brzina radi kao centralno telo. Ako se vjetar pojača, tada se u njemu stvara i vrtložni jastuk, koji nadilazi rotor. Postoji ista vrtložna čahura kao oko APU-a sa lopaticom za navođenje. Energija za njegovo stvaranje uzima se iz vjetra i više nije dovoljna da se vjetrenjača razbije.

Treće, regulator brzine je prvenstveno dizajniran za turbinu. On drži njenu brzinu optimalnom sa tačke gledišta KIJEVA. A optimalna frekvencija rotacije generatora osigurava se izborom omjera prijenosa mehanike.

Napomena: nakon objavljivanja u IR za 1965., Birjukovljeve oružane snage su nestale u zaboravu. Autor nije čekao odgovor nadležnih. Sudbina mnogih sovjetskih izuma. Kažu da je neki Japanac postao milijarder tako što je redovno čitao sovjetske popularne tehničke časopise i patentirao sve što je vrijedno pažnje.

Lopatniki

Kao što ste rekli, prema klasicima, horizontalna vjetroturbina sa lopatičnim rotorom je najbolja. Ali, kao prvo, potreban mu je stabilan vjetar barem srednje jačine. Drugo, dizajn za „uradi sam“ prepun je mnogih zamki, zbog čega je često plod dugotrajnog napornog rada u najbolji slucaj osvjetljava toalet, hodnik ili verandu, a ispostavilo se i da može samo da se odmota.

Prema dijagramima na sl. razmotriti detaljnije; pozicije:

• Fig. ALI:

1. lopatice rotora;
2. generator;
3. okvir generatora;
4. zaštitna lopatica (uraganska lopata);
5. strujni kolektor;
6. šasija;
7. rotacijski čvor;
8. radna vremenska lopatica;
9. jarbol;
10. stezaljka za navlake.

• Fig. B, pogled odozgo:

1. zaštitna vremenska lopatica;
2. radna vremenska lopatica;
3. zaštitni regulator zatezanja opruge vjetrobrana.

• Fig. G, strujni kolektor:

1. kolektor sa bakrenim kontinuiranim prstenastim gumama;
2. bakreno-grafitne četke sa oprugom.

Bilješka: Zaštita od uragana za horizontalnu oštricu prečnika većeg od 1 m je apsolutno neophodna, jer. nije u stanju da stvori vrtložnu čahuru oko sebe. Sa manjim veličinama moguće je postići izdržljivost rotora do 30 m/s sa propilenskim lopaticama.

Dakle, gdje čekamo "saplitanje"?

lopatice

Očekujte da ćete postići snagu na osovini generatora veću od 150-200 W na oštricama bilo kojeg raspona, izrezanih od debelih stijenki plastična cijev, kako se često savjetuje - nade beznadežnog amatera. Oštrica iz cijevi (osim ako nije toliko debela da se koristi jednostavno kao prazan dio) imat će segmentni profil, tj. njegov vrh, ili će obje površine biti lukovi kružnice.

Segmentni profili su pogodni za nestišljive medije, kao što su hidrogliseri ili lopatice propelera. Za plinove je potrebna oštrica promjenjivog profila i nagiba, na primjer, vidi sl.; raspon - 2 m. Ovo će biti složen i dugotrajan proizvod koji zahtijeva mukotrpne proračune u punoj teoriji, puhanje u cijevi i terenska ispitivanja.

Generator

Kada se rotor montira direktno na njegovu osovinu, standardni ležaj će se ubrzo pokvariti - nema jednakog opterećenja na svim lopaticama u vjetrenjačama. Potrebna nam je srednja osovina s posebnim potpornim ležajem i mehaničkim prijenosom od njega do generatora. Za velike vjetrenjače uzima se samopodešavajući dvoredni ležaj; u najboljim modelima - troslojni, sl. D na sl. viši. To omogućava da se osovina rotora ne samo lagano savija, već se i lagano pomiče s jedne na drugu stranu ili gore-dolje.

Bilješka: Bilo je potrebno oko 30 godina da se razvije potisni ležaj za APU tipa EuroWind.

lopatica za hitne slučajeve

Princip njegovog rada prikazan je na sl. B. Vjetar, pojačavajući, pritiska lopatu, opruga se rasteže, rotor se iskrivljuje, brzina mu opada i na kraju postaje paralelan sa strujom. Čini se da je sve u redu, ali - na papiru je bilo glatko...

Po vjetrovitom danu pokušajte držati poklopac s prokuhanom vodom ili veliki lonac za ručku paralelno s vjetrom. Samo budite oprezni - nemirni komad željeza može pogoditi fizionomiju tako da slomi nos, isječe usnu, pa čak i izbije oko.

Ravni vjetar se javlja samo u teorijskim proračunima i, sa dovoljnom preciznošću za praksu, u aerotunelima. U stvarnosti, orkanske vjetrenjače s uraganskom lopatom iskrivljuju više nego potpuno bespomoćne. Ipak, bolje je promijeniti iskrivljene oštrice nego sve raditi iznova. U industrijskim okruženjima, to je druga priča. Tamo, nagib lopatica, za svakog pojedinačno, prati i reguliše automatizaciju pod kontrolom on-board kompjutera. I napravljeni su od kompozita za teške uslove rada, a ne od vodovodnih cijevi.

strujni kolektor

Ovo je čvor koji se redovno servisira. Svaki energetski inženjer zna da kolektor sa četkama treba očistiti, podmazati, podesiti. A jarbol je iz vodovodne cijevi. Nećete se penjati, jednom mjesečno ili dva morat ćete cijelu vjetrenjaču baciti na zemlju i onda je ponovo podići. Koliko će izdržati od takve "prevencije"?

Video: vjetrogenerator s lopaticama + solarni panel za napajanje dacha

Mini i mikro

Ali kako se veličina oštrice smanjuje, poteškoća se smanjuje s kvadratom promjera kotača. Već je moguće samostalno proizvesti APU s horizontalnim lopaticama za snagu do 100 W. 6 oštrica će biti optimalno. S više lopatica, promjer rotora, dizajniran za istu snagu, bit će manji, ali će ih biti teško čvrsto pričvrstiti na glavčinu. Rotori sa manje od 6 lopatica mogu se zanemariti: za 2-lopatice od 100 W potreban je rotor prečnika 6,34 m, a za 4-lopatice iste snage - 4,5 m. Za odnos snaga sa 6 lopatica i prečnika je izražen kako slijedi:

• 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 će biti računati na snagu od 10-20 vati. Prvo, plastična oštrica s rasponom većim od 0,8 m neće izdržati vjetrove veće od 20 m/s bez dodatnih mjera zaštite. Drugo, s rasponom lopatica do istih 0,8 m, linearna brzina njegovih krajeva neće premašiti brzinu vjetra više od tri puta, a zahtjevi za profiliranje s uvijanjem smanjuju se za redove veličine; ovdje će "korito" sa segmentiranim profilom iz cijevi već raditi sasvim zadovoljavajuće, poz. B na sl. A 10-20 W će obezbediti napajanje tabletu, napuniti pametni telefon ili upaliti sijalicu za kućnu pomoćnicu.

Zatim odaberite generator. Kineski motor je savršen - glavčina kotača za električne bicikle, poz. 1 na sl. Njegova snaga kao motora je 200-300 vati, ali u generatorskom režimu daje do oko 100 vati. Ali hoće li nam odgovarati po prometu?

Faktor brzine z za 6 lopatica je 3. Formula za izračunavanje brzine rotacije pod opterećenjem je N = v / l * z * 60, gdje je N brzina rotacije, 1 / min, v brzina vjetra i l je obim rotora. Sa rasponom lopatice od 0,8 m i vjetrom od 5 m/s, dobijamo 72 o/min; pri 20 m/s - 288 o/min. Točak bicikla također se okreće otprilike istom brzinom, tako da ćemo ukloniti naših 10-20 vati iz generatora koji može dati 100. Rotor možete staviti direktno na njegovu osovinu.

Ali ovdje se javlja sljedeći problem: potrošivši mnogo rada i novca, barem za motor, dobili smo ... igračku! Šta je 10-20, pa, 50 vati? A vjetrenjača sa oštricama koja može napajati barem televizor ne može se napraviti kod kuće. Da li je moguće kupiti gotovi mini vjetrogenerator i neće li koštati manje? Još što je moguće, pa čak i jeftinije, pogledajte poz. 4 i 5. Osim toga, biće i mobilni. Stavite ga na panj - i iskoristite ga.

Druga opcija - ako negdje leži koračni motor sa stare disketne jedinice od 5 ili 8 inča, ili sa pogona za papir ili držača neupotrebljivog inkjet ili matričnog štampača. Može raditi kao generator, a pričvršćivanje rotora vrtuljke iz limenki (poz. 6) na njega je lakše nego sastavljanje strukture kao što je prikazano na poz. 3.

Općenito, prema „oštricama“, zaključak je nedvosmislen: domaće – radije da bi se milo, ali ne radi prave dugoročne energetske efikasnosti.

Video: najjednostavniji generator vjetra za osvjetljenje dacha

jedrilice

Jedriličarski vjetrogenerator poznat je dugo vremena, ali mekane ploče njegovih lopatica (vidi sliku) počele su se izrađivati ​​s pojavom sintetičkih tkanina i filmova visoke čvrstoće otporne na habanje. Vjetrenjače s više lopatica sa krutim jedrima su široko rasprostranjene širom svijeta kao pogon za automatske pumpe male snage, ali su njihovi tehnički podaci čak niži od onih kod vrtuljki.

Međutim, mekano jedro poput krila vjetrenjače, čini se, nije bilo tako jednostavno. Nije stvar u otporu vjetra (proizvođači ne ograničavaju maksimalnu dopuštenu brzinu vjetra): jahtaši-jedrilice već znaju da je gotovo nemoguće da vjetar slomi ploču bermudskog jedra. Umjesto toga, plahta će se istrgnuti, ili će se jarbol slomiti, ili će se cijelo plovilo napraviti „prekomerno okretanje“. Radi se o energiji.

Nažalost, tačni podaci testa se ne mogu pronaći. Na osnovu povratnih informacija korisnika, bilo je moguće sastaviti "sintetičke" zavisnosti za vetroturbinu proizvedenu u Taganrogu VEU-4.380/220.50 sa prečnikom vetrobranskog točka od 5 m, težinom glave vetra od 160 kg i brzinom rotacije do 40 1/min; prikazani su na sl.

Naravno, ne može biti garancija za 100% pouzdanost, ali čak i tako je jasno da ovdje nema mirisa na ravno-mehanički model. Točak od 5 metara nikako ne može na ravnom vjetru od 3 m/s dati oko 1 kW, pri brzini od 7 m/s doći do platoa snage i onda ga zadržati do jakog nevremena. Proizvođači, inače, izjavljuju da se nominalna snaga od 4 kW može dobiti pri 3 m / s, ali kada ih instaliraju prema rezultatima lokalnih aeroloških studija.

Kvantitativna teorija također nije pronađena; Objašnjenja programera su nerazumljiva. Međutim, budući da ljudi kupuju vjetroturbine Taganrog, a one rade, ostaje za pretpostaviti da deklarirana konusna cirkulacija i pogonski učinak nisu fikcija. U svakom slučaju, moguće su.

Tada bi se, ispostavilo se, PRIJE rotora, prema zakonu održanja količine gibanja, također trebao nastati konusni vrtlog, ali koji se širi i sporo. I takav lijevak će odvesti vjetar u rotor, njegova efektivna površina će se pokazati više zamašenom, a KIJEV će biti nad jedinstvom.

Terenska mjerenja polja pritiska ispred rotora, barem kod kućnog aneroida, mogla bi rasvijetliti ovo pitanje. Ako se pokaže da je viši nego sa strane na stranu, onda, zaista, APU-ovi za jedrenje rade kao buba leti.

Domaći generator

Iz navedenog je jasno da je za majstore bolje uzeti ili vertikale ili jedrilice. Ali oba su veoma spora, a prebacivanje na generator velike brzine je dodatni posao, dodatni troškovi i gubitak. Da li je moguće sami napraviti efikasan električni generator male brzine?

Da, možete, na magnetima od legure niobiju, tzv. supermagneti. Proces proizvodnje glavnih dijelova prikazan je na Sl. Zavojnice - svaki od 55 zavoja bakrene žice od 1 mm u toplotno otpornoj emajl izolaciji visoke čvrstoće, PEMM, PETV, itd. Visina namotaja je 9 mm.

Obratite pažnju na utore za ključeve na polovicama rotora. Treba ih rasporediti tako da se magneti (zalijepljeni na magnetsko kolo epoksidom ili akrilom) nakon sklapanja konvergiraju sa suprotnim polovima. „Palačinke“ (magnetna kola) moraju biti napravljene od magnetno mekog feromagneta; normalan konstrukcijski čelik će biti dovoljan. Debljina "palačinki" je najmanje 6 mm.

Zapravo je bolje kupiti magnete s rupom za osovinu i zategnuti ih vijcima; supermagneti se privlače strašnom silom. Iz istog razloga se na osovinu između "palačinki" stavlja cilindrični odstojnik visine 12 mm.

Namotaji koji čine sekcije statora povezani su prema šemama prikazanim na sl. Zalemljeni krajevi ne bi trebali biti rastegnuti, već bi trebali formirati petlje, inače epoksid, koji će biti ispunjen statorom, može pokidati žice kada se stvrdne.

Stator se lijeva u kalupu do debljine 10 mm. Nije potrebno centrirati i balansirati, stator se ne rotira. Razmak između rotora i statora je 1 mm sa svake strane. Stator u kućištu generatora mora biti sigurno pričvršćen ne samo od pomaka duž ose, već i od okretanja; snažno magnetsko polje sa strujom u teretu će ga povući za sobom.

Video: uradi sam generator vjetrenjače

Zaključak

I šta na kraju imamo? Interes za "oštrice" se više objašnjava njihovim spektakularnim izgledom nego stvarnim performansama u domaćim performansama i pri maloj snazi. Automobilski APU za vrtuljak će osigurati napajanje u stanju pripravnosti za punjenje automobilske baterije ili napajanje male kuće.

Ali s jedriličarskim APU-ima, majstori s kreativnom venom trebali bi eksperimentirati, posebno u mini verziji, s kotačem promjera 1-2 m. Ako su pretpostavke programera tačne, tada će biti moguće ukloniti svih njegovih 200-300 vati iz ovoga pomoću gore opisanog kineskog generatora.

Andrey je rekao:

Hvala na besplatnim konsultacijama...A i cene "od firmi" nisu baš skupe,a mislim da će majstori iz zaleđa moći da naprave generatore kao što je vaš.A Li-po baterije se mogu naručiti iz Kine,invertori u Čeljabinsku su vrlo dobri (sa glatkim sinusom).A jedra, lopatice ili rotori su još jedan razlog za bijeg misli naših ruskih ruskih ljudi.

Ivan je rekao:

pitanje:
Za vjetrenjače sa vertikalnom osom (pozicija 1) i Lenz opciju, moguće je dodati dodatni detalj - impeler koji je izložen vjetru i pokriva beskorisnu stranu sa njega (koji ide prema vjetru). Odnosno, vjetar neće usporiti oštricu, već ovaj "ekran". Postavljanje niz vjetar sa “repom” koji se nalazi iza same vjetrenjače ispod i iznad lopatica (grebena). Pročitao sam članak i rodila se ideja.

Klikom na dugme "Dodaj komentar" pristajem na stranicu.