hjem-Virker-Vertikal vindgenerator for en sommerbolig. Montering av en hjemmelaget vindgenerator: designalternativer fra FORUMHOUSE-brukere Gjør-det-selv budsjett vindgenerator raskt

Vertikal vindgenerator for en sommerbolig. Montering av en hjemmelaget vindgenerator: designalternativer fra FORUMHOUSE-brukere Gjør-det-selv budsjett vindgenerator raskt

  1. Enkle konsepter
  2. Hva slags generator trenger du?
  3. Velger etter vinden
  4. Om sikkerhet
  5. Vind, aerodynamikk, KIEV
  6. Hva kan du forvente av klassikerne?
  7. Vertikaler
  8. Lopastniki
  9. Mini og mikro
  10. Seilbåter
  11. Hjemmelaget generator
  12. Konklusjon

Russland har en dobbel posisjon når det gjelder vindenergiressurser. På den ene siden, på grunn av det enorme totalarealet og overfloden av flate områder, er det generelt mye vind, og det er stort sett jevnt. På den annen side er vindene våre overveiende lavpotensiale og sakte, se fig. På den tredje, i tynt befolkede områder, er vindene voldsomme. På bakgrunn av dette er oppgaven med å installere en vindgenerator på gården ganske relevant. Men for å bestemme om du skal kjøpe en ganske dyr enhet eller lage den selv, må du tenke nøye gjennom hvilken type (og det er mange av dem) du skal velge til hvilket formål.

Enkle konsepter

  1. KIEV – utnyttelseskoeffisient for vindenergi. Hvis en mekanistisk flat vindmodell brukes til beregninger (se nedenfor), er den lik virkningsgraden til rotoren til et vindkraftverk (WPU).
  2. Effektivitet – ende-til-ende effektivitet av APU, fra den motgående vinden til terminalene på den elektriske generatoren, eller til mengden vann som pumpes inn i tanken.
  3. Minimum driftsvindhastighet (MRS) er hastigheten som vindmøllen begynner å levere strøm til lasten med.
  4. Maksimal tillatt vindhastighet (MAS) er hastigheten som energiproduksjonen stopper med: automatikken slår enten av generatoren, eller setter rotoren i en værvinge, eller bretter den sammen og skjuler den, eller selve rotoren stopper, eller APU er rett og slett ødelagt.
  5. Startvindhastighet (SW) - ved denne hastigheten kan rotoren snu uten belastning, spinne opp og gå inn i driftsmodus, hvoretter generatoren kan slås på.
  6. Negativ starthastighet (OSS) - dette betyr at APU (eller vindturbin - vindkraftenhet, eller WEA, vindkraftenhet) for å starte ved enhver vindhastighet krever obligatorisk spin-up fra en ekstern energikilde.
  7. Startmoment (startmoment) er evnen til en rotor, tvangsbremset i luftstrømmen, til å skape dreiemoment på akselen.
  8. Vindturbin (WM) er en del av APU fra rotoren til akselen til generatoren eller pumpen, eller annen energiforbruker.
  9. Roterende vindgenerator - en APU der vindenergi omdannes til dreiemoment på kraftuttaksakselen ved å rotere rotoren i luftstrømmen.
  10. Området for rotordriftshastigheter er forskjellen mellom MMF og MRS ved drift med nominell belastning.
  11. Lavhastighets vindmølle - i den overstiger den lineære hastigheten til rotordelene i strømmen ikke vindhastigheten betydelig eller er lavere enn den. Det dynamiske trykket i strømmen omdannes direkte til bladtrykk.
  12. Høyhastighets vindmølle - den lineære hastigheten til bladene er betydelig (opptil 20 eller flere ganger) høyere enn vindhastigheten, og rotoren danner sin egen luftsirkulasjon. Syklusen for å konvertere strømningsenergi til skyvekraft er kompleks.

Merknader:

  1. Lavhastighets APUer har som regel lavere KIEV enn høyhastighets, men har et startmoment som er tilstrekkelig til å spinne opp generatoren uten å koble fra lasten og null TAC, dvs. Absolutt selvstartende og brukbar i de letteste vindene.
  2. Langsomhet og hastighet er relative begreper. En husholdningsvindmølle ved 300 rpm kan være lavhastighets, men kraftige APU-er av EuroWind-typen, som feltene til vindkraftverk og vindparker er satt sammen fra (se figur) og hvis rotorer har omtrent 10 rpm, er høyhastighets, fordi med en slik diameter er den lineære hastigheten til bladene og deres aerodynamikk over det meste av spennet ganske "flylignende", se nedenfor.

Hva slags generator trenger du?

Elektrisk generator for vindmølle husholdningsbruk må generere elektrisitet i et bredt spekter av rotasjonshastigheter og ha mulighet til å starte selv uten automatisering eller eksterne strømkilder. Ved bruk av APU med OSS (spin-up vindturbiner), som som regel har høy KIEV og effektivitet, må den også være reversibel, d.v.s. kunne fungere som motor. Ved effekter opp til 5 kW er denne betingelsen oppfylt elektriske biler med permanente magneter basert på niob (supermagneter); på stål- eller ferrittmagneter kan du ikke regne med mer enn 0,5-0,7 kW.

Merk: asynkrone vekselstrømsgeneratorer eller kollektorer med ikke-magnetisert stator er helt uegnet. Når vindstyrken avtar, vil de "slukne" lenge før hastigheten faller til MPC, og da vil de ikke starte selv.

Det utmerkede "hjertet" til APU med en effekt fra 0,3 til 1-2 kW oppnås fra en selvgenerator med vekselstrøm med en innebygd likeretter; disse er flertallet nå. For det første opprettholder de en utgangsspenning på 11,6-14,7 V over et ganske bredt hastighetsområde uten eksterne elektroniske stabilisatorer. For det andre åpner silisiumventilene når spenningen på viklingen når omtrent 1,4 V, og før det "ser" ikke generatoren lasten. For å gjøre dette, må generatoren spinnes ganske anstendig.

I de fleste tilfeller kan en selvgenerator kobles direkte, uten gir eller remdrift, til akselen til en høyhastighets høytrykksmotor, velge hastighet ved å velge antall blader, se nedenfor. "Høyhastighetstog" har et lite eller null startmoment, men rotoren, selv uten å koble fra lasten, vil ha tid til å spinne tilstrekkelig før ventilene åpner og generatoren produserer strøm.

Velger etter vinden

Før vi bestemmer oss for hvilken type vindgenerator vi skal lage, la oss bestemme oss for den lokale aerologien. I grå-grønnaktig(vindløse) områder på vindkartet, vil kun en seilvindmotor være til nytte(Vi snakker om dem senere). Hvis du trenger konstant strømforsyning, må du legge til en booster (likeretter med spenningsstabilisator), lader, kraftig batteri, inverter 12/24/36/48 V DC til 220/380 V 50 Hz AC. Et slikt anlegg vil koste ikke mindre enn 20.000 dollar, og det er lite sannsynlig at det vil være mulig å fjerne langtidseffekt på mer enn 3-4 kW. Generelt, med et urokkelig ønske om alternativ energi, er det bedre å se etter en annen kilde.

På gulgrønne steder med lav vind, hvis du trenger strøm opp til 2-3 kW, kan du selv bruke en vertikal vindgenerator med lav hastighet. Det er utallige av dem utviklet, og det er design som er nesten like gode som industrielt produserte "bladblader" når det gjelder KIEV og effektivitet.

Hvis du planlegger å kjøpe en vindturbin til hjemmet ditt, er det bedre å fokusere på en vindturbin med seilrotor. Det er mange kontroverser, og i teorien er ikke alt klart ennå, men de fungerer. I den russiske føderasjonen produseres "seilbåter" i Taganrog med en effekt på 1-100 kW.

I røde, vindfulle områder avhenger valget av nødvendig kraft. I området 0,5-1,5 kW er hjemmelagde "vertikaler" berettiget; 1,5-5 kW – innkjøpte “seilbåter”. "Vertikal" kan også kjøpes, men vil koste mer enn en horisontal APU. Og til slutt, hvis du trenger en vindturbin med en effekt på 5 kW eller mer, må du velge mellom horisontale kjøpte "blader" eller "seilbåter".

Merk: Mange produsenter, spesielt det andre laget, tilbyr sett med deler som du selv kan sette sammen en vindgenerator med en effekt på opptil 10 kW. Et slikt sett vil koste 20-50% mindre enn et ferdig sett med installasjon. Men før du kjøper, må du nøye studere aerologien til det tiltenkte installasjonsstedet, og deretter velge riktig type og modell i henhold til spesifikasjonene.

Om sikkerhet

Delene til en vindturbin for husholdningsbruk i drift kan ha en lineær hastighet på over 120 og til og med 150 m/s, og et stykke av ethvert fast materiale som veier 20 g, som flyr med en hastighet på 100 m/s, med en "vellykket ” truffet, vil drepe en frisk mann direkte. En stål- eller hardplastplate 2 mm tykk, beveger seg med en hastighet på 20 m/s, deler den i to.

I tillegg er de fleste vindturbiner med en effekt på over 100 W ganske støyende. Mange genererer lufttrykkssvingninger med ultralave (mindre enn 16 Hz) frekvenser - infralyder. Infralyder er uhørbare, men er helseskadelige og reiser veldig langt.

Merk: på slutten av 80-tallet var det en skandale i USA – den største vindparken i landet på den tiden måtte stenges. Indianere fra et reservat 200 km fra feltet til vindparken beviste i retten at deres helseplager, som økte kraftig etter at vindparken ble satt i drift, var forårsaket av infralydene.

På grunn av de ovennevnte grunnene er installasjon av APU-er tillatt i en avstand på minst 5 av høydene deres fra de nærmeste boligbyggene. På gårdsplassene til private husholdninger er det mulig å installere industrielt produserte vindmøller som er passende sertifisert. Det er generelt umulig å installere APU-er på tak - under driften, selv laveffekt, oppstår vekslende mekaniske belastninger som kan forårsake resonans av bygningsstrukturen og dens ødeleggelse.

Zhukovskys idé var denne: luften reiser en annen bane langs de øvre og nedre overflatene av vingen. Fra tilstanden til mediets kontinuitet (vakuumbobler i seg selv dannes ikke i luften) følger det at hastighetene til de øvre og nedre strømmene som går ned fra bakkanten bør være forskjellige. På grunn av den lille, men begrensede viskositeten til luften, bør det dannes en virvel der på grunn av forskjellen i hastigheter.

Virvelen roterer, og loven om bevaring av momentum, like uforanderlig som loven om bevaring av energi, er også gyldig for vektormengder, dvs. må også ta hensyn til bevegelsesretningen. Derfor, akkurat der, på bakkanten, bør det dannes en motroterende virvel med samme dreiemoment. På grunn av hva? På grunn av energien som genereres av motoren.

For luftfartspraksis betydde dette en revolusjon: ved å velge passende vingeprofil var det mulig å sende en festet virvel rundt vingen i form av en sirkulasjon G, noe som økte løftet. Det vil si, ved å bruke en del, og for høye hastigheter og belastninger på vingen – mesteparten av motorkraften, kan du skape en luftstrøm rundt enheten, slik at du kan oppnå bedre flykvaliteter.

Dette gjorde luftfarten til luftfart, og ikke en del av luftfarten: nå kunne flyet skape seg selv det miljøet som er nødvendig for å fly og ikke lenger være et leketøy for luftstrømmer. Alt du trenger er en kraftigere motor, og mer og kraftigere...

KIEV igjen

Men vindmøllen har ikke motor. Tvert imot må den ta energi fra vinden og gi den til forbrukerne. Og her viser det seg - bena hans ble trukket ut, halen satt seg fast. Vi brukte for lite vindenergi for rotorens egen sirkulasjon - den vil være svak, skyvekraften til bladene vil være lav, og KIEV og kraften vil være lav. Vi gir mye til sirkulasjonen - i en svak vind vil rotoren snurre som en gal på tomgang, men forbrukerne får igjen lite: de legger bare på en belastning, rotoren bremset ned, vinden blåste bort sirkulasjonen, og rotoren sluttet å jobbe.

Loven om energisparing" gylne snitt" gir rett i midten: vi gir 50 % av energien til lasten, og for de resterende 50 % skrur vi opp strømmen til det optimale. Praksis bekrefter antakelsene: hvis effektiviteten til en god trekkende propell er 75-80%, når effektiviteten til en rotor med blader som også er nøye beregnet og blåst i en vindtunnel 38-40%, dvs. opptil halvparten av det som kan oppnås med overskuddsenergi.

Modernitet

I dag beveger aerodynamikk, bevæpnet med moderne matematikk og datamaskiner, seg i økende grad bort fra uunngåelig forenkling av modeller mot en nøyaktig beskrivelse av oppførselen til en ekte kropp i en reell flyt. Og her, i tillegg til den generelle linjen - kraft, kraft og nok en gang kraft! – sideveier oppdages, men lovende nettopp når mengden energi som kommer inn i systemet er begrenset.

Den berømte alternative flygeren Paul McCready skapte et fly tilbake på 80-tallet med to motorsagmotorer med en effekt på 16 hk. viser 360 km/t. Dessuten var chassiset trehjulssykkel, ikke uttrekkbart, og hjulene var uten kåper. Ingen av McCreadys enheter gikk på nett eller gikk på kamptjeneste, men to – den ene med stempelmotorer og propeller, og den andre et jetfly – fløy for første gang i historien jorden rundt uten å lande på samme bensinstasjon.

Utviklingen av teorien påvirket også seilene som fødte den opprinnelige vingen ganske betydelig. "Live" aerodynamikk gjorde at yachter kunne operere i vind på 8 knop. stå på hydrofoiler (se figur); for å akselerere et slikt monster til ønsket hastighet med en propell, kreves en motor på minst 100 hk. Racing katamaraner seiler med en hastighet på rundt 30 knop i samme vind. (55 km/t).

Det er også funn som er helt ikke-trivielle. Fans av den sjeldneste og mest ekstreme sporten - basehopping - iført en spesiell vingedrakt, vingedrakt, fly uten motor, manøvrering med en hastighet på mer enn 200 km/t (bilde til høyre), og land deretter jevnt i en pre. -valgt sted. I hvilket eventyr flyr folk på egenhånd?

Mange naturmysterier ble også løst; spesielt flukten til en bille. I følge klassisk aerodynamikk er den ikke i stand til å fly. Akkurat som grunnleggeren av stealth-flyet, klarer heller ikke F-117, med sin diamantformede vinge, å ta av. Og MIG-29 og Su-27, som kan fly hale først en stund, passer ikke inn i noen idé i det hele tatt.

Og hvorfor da, når du jobber med vindturbiner, ikke en morsom ting og ikke et verktøy for å ødelegge sin egen type, men en kilde til en vital ressurs, trenger du å danse bort fra teorien om svake strømmer med sin flate vindmodell? Er det virkelig ingen måte å gå videre på?

Hva kan du forvente av klassikerne?

Man bør imidlertid ikke forlate klassikerne under noen omstendigheter. Det gir et grunnlag uten hvilket man ikke kan heve seg høyere uten å stole på det. Akkurat som mengden teori ikke opphever multiplikasjonstabellen, og kvantekromodynamikken vil ikke få epler til å fly opp fra trærne.

Så, hva kan du forvente med den klassiske tilnærmingen? La oss se på tegningen. Til venstre er det typer rotorer; de er avbildet betinget. 1 – vertikal karusell, 2 – vertikal ortogonal (vindturbin); 2-5 blade rotorer med forskjellig antall blader med optimaliserte profiler.

Til høyre langs den horisontale aksen er den relative hastigheten til rotoren, dvs. forholdet mellom bladets lineære hastighet og vindhastigheten. Vertikalt opp - KIEV. Og ned - igjen, relativt dreiemoment. Et enkelt (100%) dreiemoment anses å være det som skapes av en rotor tvangsbremset i strømmen med 100% KIEV, dvs. når all strømningsenergien omdannes til roterende kraft.

Denne tilnærmingen lar oss trekke vidtrekkende konklusjoner. For eksempel må antall blader velges ikke bare og ikke så mye i henhold til ønsket rotasjonshastighet: 3- og 4-blader taper umiddelbart mye i forhold til KIEV og dreiemoment sammenlignet med 2- og 6-blader som fungerer bra i omtrent samme hastighetsområde. Og den utad like karusellen og ortogonalen har fundamentalt forskjellige egenskaper.

Generelt bør rotorer med blader foretrekkes, bortsett fra i tilfeller der ekstremt lave kostnader, enkelhet, vedlikeholdsfri selvstart uten automatisering er nødvendig, og løfting på mast er umulig.

Merk: La oss snakke om seilrotorer spesielt - de ser ikke ut til å passe inn i klassikerne.

Vertikaler

APU-er med vertikal rotasjonsakse har en ubestridelig fordel for hverdagen: komponentene som krever vedlikehold er konsentrert i bunnen og ingen løft er nødvendig. Det gjenstår, og selv da ikke alltid, et selvjusterende trykklager, men det er sterkt og holdbart. Derfor, når du designer en enkel vindgenerator, bør utvalget av alternativer begynne med vertikaler. Hovedtypene deres er presentert i fig.

Sol

I den første posisjonen er den enkleste, oftest kalt Savonius-rotoren. Faktisk ble den oppfunnet i 1924 i USSR av J. A. og A. A. Voronin, og den finske industrimannen Sigurd Savonius tilegnet seg skamløst oppfinnelsen, ignorerte det sovjetiske opphavsrettssertifikatet, og begynte serieproduksjon. Men introduksjonen av en oppfinnelse i fremtiden betyr mye, så for ikke å hisse opp fortiden og ikke forstyrre asken til den avdøde, vil vi kalle denne vindmøllen en Voronin-Savonius-rotor, eller kort sagt VS.

Flyet er bra for den hjemmelagde mannen, bortsett fra "lokomotivet" KIEV på 10-18%. Imidlertid jobbet de mye med det i USSR, og det er utvikling. Nedenfor skal vi se på et forbedret design, ikke mye mer komplekst, men ifølge KIEV gir det blader et forsprang.

Merk: flyet med to blader snurrer ikke, men rykker i rykk; 4-bladet er bare litt jevnere, men taper mye i KIEV. For å forbedre, er 4-trough blader oftest delt inn i to etasjer - et par blader under, og et annet par, rotert 90 grader horisontalt, over dem. KIEV er bevart, og sidebelastningene på mekanikken svekkes, men bøyelastene øker noe, og med en vind på over 25 m/s ligger en slik APU på akselen, dvs. uten et lager som er strukket av kabler over rotoren, "river det ned tårnet."

Daria

Neste er Daria-rotoren; KIEV – opptil 20 %. Det er enda enklere: Bladene er laget av en enkel elastisk tape uten profil. Teorien om Darrieus-rotoren er ennå ikke tilstrekkelig utviklet. Det er bare klart at det begynner å slappe av på grunn av forskjellen i den aerodynamiske motstanden til pukkelen og tapelommen, og så blir den på en måte høyhastighets, og danner sin egen sirkulasjon.

Dreiemomentet er lite, og i startposisjonene til rotoren parallelt og vinkelrett på vinden er det helt fraværende, så selvspinn er bare mulig med et oddetall blader (vinger?) I alle fall, belastningen fra generatoren må kobles fra under spin-up.

Daria-rotoren har ytterligere to dårlige egenskaper. For det første, når den roterer, beskriver skyvevektoren til bladet en full rotasjon i forhold til dets aerodynamiske fokus, og ikke jevnt, men rykkvis. Derfor bryter Darrieus-rotoren raskt ned mekanikken selv i jevn vind.

For det andre lager Daria ikke bare støy, men skriker og skriker, til det punktet at båndet går i stykker. Dette skjer på grunn av dens vibrasjon. Og jo flere kniver, jo sterkere er brølet. Så hvis de lager en Daria, er det med to blader, fra dyre høystyrke lydabsorberende materialer (karbon, mylar), og et lite fly brukes til å spinne i midten av maststangen.

Ortogonal

Ved pos. 3 – ortogonal vertikal rotor med profilerte blader. Ortogonal fordi vingene stikker ut vertikalt. Overgangen fra BC til ortogonal er illustrert i fig. venstre.

Vinkelen for montering av bladene i forhold til tangenten til sirkelen som berører de aerodynamiske brennpunktene til vingene kan være enten positiv (i figuren) eller negativ, avhengig av vindstyrken. Noen ganger gjøres bladene roterende og værvinger plasseres på dem, som automatisk holder "alfa", men slike strukturer går ofte i stykker.

Den sentrale kroppen (blå i figuren) lar deg øke KIEV til nesten 50%. I en tre-blads ortogonal skal den ha form som en trekant i tverrsnitt med lett konvekse sider og avrundede hjørner, og med en større antall blader, er en enkel sylinder tilstrekkelig. Men teorien for ortogonalen gir et entydig optimalt antall blader: det skal være nøyaktig 3 av dem.

Ortogonal refererer til høyhastighets vindturbiner med OSS, dvs. krever nødvendigvis forfremmelse under igangkjøring og etter ro. I henhold til den ortogonale ordningen produseres serielle vedlikeholdsfrie APU-er med en effekt på opptil 20 kW.

Helicoid

Helicoidal rotor, eller Gorlov-rotor (element 4) er en type ortogonal som sikrer jevn rotasjon; en ortogonal med rette vinger "tårer" bare litt svakere enn et to-bladet fly. Ved å bøye bladene langs en helicoide kan man unngå tap av CIEV på grunn av deres krumning. Selv om det buede bladet avviser en del av strømmen uten å bruke det, øser det også en del inn i sonen med høyeste lineære hastighet, og kompenserer for tap. Helicoider brukes sjeldnere enn andre vindturbiner, pga På grunn av kompleksiteten i produksjonen er de dyrere enn sine kolleger av samme kvalitet.

Tønne raking

For 5 pos. – Rotor av typen BC omgitt av en ledevinge; diagrammet er vist i fig. til høyre. Det er sjelden funnet i industrielle applikasjoner, fordi dyre grunnerverv kompenserer ikke for kapasitetsøkningen, og materialforbruket og kompleksiteten i produksjonen er høy. Men en gjør-det-selv-er som er redd for arbeid, er ikke lenger en mester, men en forbruker, og hvis du ikke trenger mer enn 0,5-1,5 kW, så er en "tønneraking" en godbit for ham:

  • En rotor av denne typen er helt sikker, lydløs, skaper ikke vibrasjoner og kan installeres hvor som helst, selv på en lekeplass.
  • Å bøye et galvanisert "trau" og sveise en ramme av rør er tullarbeid.
  • Rotasjonen er helt ensartet, de mekaniske delene kan tas fra den billigste eller fra søpla.
  • Ikke redd for orkaner - for sterk vind kan ikke presse inn i "tønnen"; en strømlinjeformet virvelkokong vises rundt den (vi vil møte denne effekten senere).
  • Og det viktigste er at siden overflaten til "tønnen" er flere ganger større enn den til rotoren inne, kan KIEV være over-enhet, og rotasjonsmomentet allerede ved 3 m/s for en "tønne" på tre meter diameter er slik at en 1 kW generator med en maksimal belastning på De sier det er bedre å ikke rykke.

Video: Lenz vindgenerator

På 60-tallet i USSR patenterte E. S. Biryukov en karusell-APU med en KIEV på 46%. Litt senere oppnådde V. Blinov 58% KIEV fra et design basert på samme prinsipp, men det er ingen data om testene. Og fullskala tester av Biryukovs APU ble utført av ansatte i magasinet "Inventor and Innovator". En to-etasjes rotor med en diameter på 0,75 m og en høyde på 2 m i frisk vind snurret en 1,2 kW asynkron generator til full effekt og tålte 30 m/s uten havari. Tegninger av Biryukovs APU er vist i fig.

  1. rotor laget av galvanisert takbelegg;
  2. selvjusterende dobbeltrads kulelager;
  3. skjermer – 5 mm stålkabel;
  4. akse-aksel – stålrør med en veggtykkelse på 1,5-2,5 mm;
  5. aerodynamiske hastighetskontrollspaker;
  6. hastighetskontrollblader – 3-4 mm kryssfiner eller plastplate;
  7. hastighetskontroll stenger;
  8. hastighetskontroller belastning, vekten bestemmer rotasjonshastigheten;
  9. drivhjul - et sykkelhjul uten dekk med et rør;
  10. thrust bearing - thrust bearing;
  11. drevet trinse - standard generator trinse;
  12. generator.

Biryukov mottok flere opphavsrettssertifikater for sin APU. Først, vær oppmerksom på kuttet på rotoren. Ved akselerasjon fungerer det som et fly, og skaper et stort startmoment. Mens den snurrer, dannes det en virvelpute i de ytre lommene på bladene. Fra vindens synspunkt blir bladene profilert og rotoren blir en høyhastighets ortogonal, med den virtuelle profilen som endres i henhold til vindstyrken.

For det andre fungerer den profilerte kanalen mellom bladene som et sentralt legeme i driftshastighetsområdet. Hvis vinden intensiverer, skapes det også en virvelpute i den, som strekker seg utover rotoren. Den samme virvelkokongen vises som rundt APU med en ledevinge. Energien til dens skapelse hentes fra vinden, og den er ikke lenger nok til å knuse vindmøllen.

For det tredje er hastighetsregulatoren først og fremst beregnet på turbinen. Den holder hastigheten optimal fra KIEV-synspunkt. Og den optimale generatorens rotasjonshastighet sikres ved valget av mekanisk utvekslingsforhold.

Merk: etter publikasjoner i IR for 1965, sank de væpnede styrkene i Ukraina Biryukova inn i glemselen. Forfatteren fikk aldri svar fra myndighetene. Skjebnen til mange sovjetiske oppfinnelser. De sier at noen japanere ble milliardær ved regelmessig å lese sovjetiske populær-tekniske magasiner og patentere alt som er verdt oppmerksomhet.

Lopastniki

Som nevnt, ifølge klassikerne, er en horisontal vindgenerator med en rotor med blader den beste. Men for det første trenger den en stabil vind med minst middels styrke. For det andre er designet for DIYer full av mange fallgruver, og det er grunnen til at frukten av langt hardt arbeid i beste scenario lyser opp toalettet, gangen eller verandaen, eller viser seg til og med bare å kunne promotere seg selv.

I følge diagrammene i fig. La oss ta en nærmere titt; stillinger:

  • Fig. EN:
  1. rotorblader;
  2. generator;
  3. generator ramme;
  4. beskyttende værvinge (orkanspade);
  5. gjeldende samler;
  6. chassis;
  7. svingbar enhet;
  8. fungerende værvinge;
  9. mast;
  10. klemme for vantene.
  • Fig. B, sett ovenfra:
  1. beskyttende værvinge;
  2. fungerende værvinge;
  3. beskyttende værvingefjærspenningsregulator.
  • Fig. G, nåværende samler:
  1. samler med kobber-samleskinner;
  2. fjærbelastede kobber-grafittbørster.

Merk: Orkanbeskyttelse for et horisontalt blad med en diameter på mer enn 1 m er helt nødvendig, fordi han er ikke i stand til å lage en virvelkokong rundt seg selv. Med mindre størrelser er det mulig å oppnå en rotorutholdenhet på opptil 30 m/s med propylenblader.

Så hvor snubler vi?

Blader

Forvent å oppnå effekt på generatorakselen på mer enn 150-200 W på blader av alle størrelser kuttet fra tykkveggede plastrør, som ofte anbefales, er håpet til en håpløs amatør. Et rørblad (med mindre det er så tykt at det bare brukes som et emne) vil ha en segmentert profil, dvs. toppen eller begge overflatene vil være sirkelbuer.

Segmenterte profiler er egnet for inkomprimerbare medier, som hydrofoiler eller propellblader. For gasser trengs et blad med variabel profil og stigning, for eksempel, se fig.; spennvidde - 2 m. Dette vil være et komplekst og arbeidskrevende produkt, som krever grundige beregninger i full teori, innblåsing i rør og fullskala testing.

Generator

Hvis rotoren er montert direkte på sin aksel, vil standardlageret snart gå i stykker - det er ikke lik belastning på alle bladene i vindmøller. Du trenger en mellomaksel med et spesielt støttelager og en mekanisk overføring fra den til generatoren. For store vindmøller er støttelageret et selvjusterende dobbeltrads; V beste modellene– tre-etasjes, fig. D i fig. høyere. Dette gjør at rotorakselen ikke bare kan bøye seg litt, men også å bevege seg litt fra side til side eller opp og ned.

Merk: Det tok omtrent 30 år å utvikle et støttelager for EuroWind type APU.

Nødværvinge

Prinsippet for driften er vist i fig. B. Vinden tiltar, legger press på spaden, fjæren strekker seg, rotoren vrir seg, hastigheten synker og til slutt blir den parallell med strømmen. Alt ser ut til å være bra, men det var jevnt på papiret...

På en vindfull dag kan du prøve å holde et kjelelokk eller en stor kjele ved håndtaket parallelt med vinden. Bare vær forsiktig – det urolige jernstykket kan slå deg så hardt i ansiktet at det knuser nesen din, kutter leppen din eller til og med slår ut øyet.

Flat vind forekommer kun i teoretiske beregninger og, med tilstrekkelig nøyaktighet for praksis, i vindtunneler. I virkeligheten skader en orkan vindmøller med en orkanspade mer enn helt forsvarsløse. Det er bedre å bytte skadede kniver enn å gjøre alt på nytt. I industrielle installasjoner er det en annen sak. Der overvåkes og justeres stigningen på bladene, hver for seg, ved hjelp av automatisering under kontroll av datamaskinen ombord. Og de er laget av kraftige kompositter, ikke vannrør.

Nåværende samler

Dette er en enhet med jevnlig service. Enhver kraftingeniør vet at kommutatoren med børster må rengjøres, smøres og justeres. Og masten er laget av et vannrør. Hvis du ikke kan klatre, må du en gang hver eller annen måned kaste hele vindmøllen ned på bakken og så ta den opp igjen. Hvor lenge vil han vare fra slik "forebygging"?

Video: vindgenerator med blader + solcellepanel for strømforsyning til en dacha

Mini og mikro

Men når størrelsen på åreåren minker, faller vanskelighetene i henhold til kvadratet på hjuldiameteren. Det er allerede mulig å produsere en horisontal blad APU på egen hånd med en effekt på opptil 100 W. En 6-blads en ville være optimal. Med flere blader vil diameteren på rotoren designet for samme kraft være mindre, men de vil være vanskelig å feste godt til navet. Rotorer med mindre enn 6 blader trenger ikke tas i betraktning: en 2-blads 100 W rotor trenger en rotor med en diameter på 6,34 m, og en 4-blads med samme kraft trenger 4,5 m. For en 6-blads rotor effekt-diameter forhold uttrykkes som følger:

  • 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.

Det ville være optimalt å regne med en effekt på 10-20 W. For det første vil et plastblad med en spennvidde på over 0,8 m ikke tåle vind på mer enn 20 m/s uten ekstra beskyttelsestiltak. For det andre, med et bladspenn på opptil samme 0,8 m, vil den lineære hastigheten på endene ikke overstige vindhastigheten med mer enn tre ganger, og kravene til profilering med vridning reduseres med størrelsesordener; her en “trau” med segmentert rørprofil, pos. B i fig. Og 10-20 W vil gi strøm til et nettbrett, lade opp en smarttelefon eller tenne en sparepære.

Velg deretter en generator. En kinesisk motor er perfekt - hjulnav for elsykler, pos. 1 i fig. Dens kraft som motor er 200-300 W, men i generatormodus vil den gi opp til omtrent 100 W. Men vil det passe oss hastighetsmessig?

Hastighetsindeksen z for 6 blader er 3. Formelen for å beregne rotasjonshastigheten under belastning er N = v/l*z*60, hvor N er rotasjonshastigheten, 1/min, v er vindhastigheten, og l er rotoromkretsen. Med et bladspenn på 0,8 m og en vind på 5 m/s får vi 72 rpm; ved 20 m/s – 288 rpm. Et sykkelhjul roterer også med omtrent samme hastighet, så vi tar av våre 10-20 W fra en generator som er i stand til å produsere 100. Du kan plassere rotoren direkte på akselen.

Men her oppstår følgende problem: etter å ha brukt mye arbeid og penger, i det minste på en motor, fikk vi... et leketøy! Hva er 10-20, vel, 50 W? Men du kan ikke lage en vindmølle med blader som kan drive selv en TV hjemme. Er det mulig å kjøpe en ferdig mini-vindgenerator, og ville det ikke vært billigere? Så mye som mulig, og så billig som mulig, se pos. 4 og 5. I tillegg blir den også mobil. Plasser den på en stubbe og bruk den.

Det andre alternativet er hvis en trinnmotor fra en gammel 5- eller 8-tommers diskettstasjon ligger rundt et sted, eller fra en papirstasjon eller vogn til en ubrukelig blekkskriver eller matriseskriver. Den kan fungere som en generator, og feste en karusellrotor til den fra blikkbokser(pos. 6) er enklere enn å sette sammen en struktur som den vist i pos. 3.

Generelt er konklusjonen angående "bladblad" klar: hjemmelagde blader er mer sannsynlige for å fikse til hjertens lyst, men ikke for ekte langsiktig energiproduksjon.

Video: den enkleste vindgeneratoren for belysning av en dacha

Seilbåter

Seilvindgeneratoren har vært kjent i lang tid, men myke paneler på bladene (se figur) begynte å bli laget med bruk av høystyrke, slitesterke syntetiske stoffer og filmer. Flerbladede vindmøller med stive seil er mye brukt over hele verden som drivkraft for automatiske vannpumper med lav effekt, men deres tekniske spesifikasjoner er lavere selv enn karuseller.

Men et mykt seil som en vindmøllevinge, ser det ut til, viste seg å ikke være så enkelt. Poenget handler ikke om vindmotstand (produsentene begrenser ikke maksimal tillatt vindhastighet): seilbåtseilere vet allerede at det er nesten umulig for vinden å rive panelet på et Bermuda-seil. Mest sannsynlig vil arket bli revet ut, eller masten vil bli ødelagt, eller hele fartøyet vil gjøre en "overkill-sving". Det handler om energi.

Dessverre kan ikke eksakte testdata finnes. Basert på brukeranmeldelser, var det mulig å lage "syntetiske" avhengigheter for installasjon av en Taganrog-laget vindturbin-4.380/220.50 med en vindhjuldiameter på 5 m, en vindhodevekt på 160 kg og en rotasjonshastighet på opptil til 40 1/min; de er presentert i fig.

Selvfølgelig kan det ikke være noen garantier for 100% pålitelighet, men det er klart at det ikke lukter en flatmekanistisk modell her. Det er ingen måte et 5-meters hjul i en flat vind på 3 m/s kan produsere omtrent 1 kW, ved 7 m/s nå et platå med kraft og deretter opprettholde det til en kraftig storm. Produsenter oppgir forresten at de nominelle 4 kW kan oppnås ved 3 m/s, men når de installeres av krefter basert på resultatene av studier av lokal aerologi.

Det er heller ingen kvantitativ teori å finne; Utbyggernes forklaringer er uklare. Men siden folk kjøper Taganrog vindturbiner og de fungerer, kan vi bare anta at den erklærte koniske sirkulasjonen og fremdriftseffekten ikke er en fiksjon. I alle fall er de mulige.

Så, viser det seg, FORAN rotoren, i henhold til loven om bevaring av momentum, bør det også oppstå en konisk virvel, men ekspanderende og sakte. Og en slik trakt vil drive vinden mot rotoren, dens effektive overflate vil bli mer feid, og KIEV vil være mer enn enhet.

Feltmålinger av trykkfeltet foran rotoren, selv med en husholdnings-aneroid, kan kaste lys over dette problemet. Hvis det viser seg å være høyere enn på sidene, fungerer de seilende APU-ene som en billefluer.

Hjemmelaget generator

Av det som er sagt ovenfor er det klart at det er bedre for hjemmelagde håndverkere å ta på seg enten vertikaler eller seilbåter. Men begge er veldig trege, og overføring til en høyhastighetsgenerator er ekstra arbeid, ekstra kostnader og tap. Er det mulig å lage en effektiv lavhastighets elektrisk generator selv?

Ja, det kan du, på magneter laget av nioblegering, såkalt. supermagneter. Produksjonsprosessen til hoveddelene er vist i fig. Spoler - hver av 55 vindinger med 1 mm kobbertråd i varmebestandig høyfast emaljeisolasjon, PEMM, PETV, etc. Høyden på viklingene er 9 mm.

Vær oppmerksom på sporene for nøklene i rotorhalvdelene. De må plasseres slik at magnetene (de er limt til magnetkjernen med epoksy eller akryl) konvergerer med motsatte poler etter montering. "Pannekaker" (magnetiske kjerner) må være laget av en myk magnetisk ferromagnet; Vanlig konstruksjonsstål vil gjøre det. Tykkelsen på "pannekakene" er minst 6 mm.

Generelt er det bedre å kjøpe magneter med et aksialt hull og stram dem med skruer; supermagneter tiltrekker seg med forferdelig kraft. Av samme grunn plasseres et sylindrisk avstandsstykke 12 mm høyt på skaftet mellom "pannekakene".

Viklingene som utgjør statorseksjonene er koblet sammen i henhold til diagrammene også vist i fig. De loddede endene skal ikke strekkes, men skal danne løkker, ellers kan epoksyen som statoren skal fylles med stivne og bryte ledningene.

Statoren helles i formen til en tykkelse på 10 mm. Det er ikke nødvendig å sentrere eller balansere, statoren roterer ikke. Avstanden mellom rotoren og statoren er 1 mm på hver side. Statoren i generatorhuset må være sikkert sikret ikke bare fra forskyvning langs aksen, men også fra rotasjon; et sterkt magnetfelt med strøm i lasten vil trekke den med seg.

Video: DIY vindmøllegenerator

Konklusjon

Og hva har vi til slutt? Interessen for "bladblader" forklares snarere av deres spektakulære utseende, enn faktisk ytelse i en hjemmelaget versjon og med lav effekt. En hjemmelaget karusell APU vil gi "standby" strøm for å lade et bilbatteri eller drive et lite hus.

Men med seil-APU er det verdt å eksperimentere med håndverkere med en kreativ strek, spesielt i miniversjonen, med et hjul på 1-2 m i diameter. Hvis utviklernes forutsetninger er riktige, vil det være mulig å fjerne alle 200-300 W fra denne ved å bruke den kinesiske motorgeneratoren beskrevet ovenfor.

Å lage en ramme (spar) for en seilrotor er ikke vanskelig. I tillegg er seil-APU-er trygge, og lydene fra dem, infra- og hørbare, blir ikke oppdaget. Og du trenger ikke forstå rotoren for høy; én hjuldiameter er nok.

Video: produksjonsteknologi for vindturbiner

Den uuttømmelige energien som luftmasser bærer med seg har alltid tiltrukket seg folks oppmerksomhet. Våre oldefedre lærte å bruke vinden til seilene og hjulene til vindmøller, hvoretter den suste målløst over jordens store vidder i to århundrer.

I dag fant jeg den til ham igjen nyttig arbeid. En vindgenerator for et privat hjem går fra å være en teknisk nyhet til en reell faktor i hverdagen vår.

La oss se nærmere på vindkraftverk, vurdere betingelsene for lønnsom bruk og vurdere eksisterende varianter. Hjemmehåndverkere vil i vår artikkel motta informasjon for ettertanke om emnet selvmontering av en vindmølle og enhetene som er nødvendige for dens effektivt arbeid.

Hva er en vindgenerator?

Driftsprinsippet til et innenlandsk vindkraftverk er enkelt: luftstrømmen roterer rotorbladene montert på generatorakselen og skaper vekselstrøm i viklingene. Den genererte strømmen lagres i batterier og brukes av husholdningsapparater etter behov. Selvfølgelig er dette et forenklet diagram over hvordan en vindmølle fungerer. Rent praktisk kompletteres det med enheter som konverterer strøm.

Umiddelbart bak generatoren i energikjeden er det en kontroller. Den konverterer trefaset vekselstrøm til likestrøm og dirigerer den til å lade batteriene. De fleste husholdningsapparater kan ikke fungere på konstant strøm, så en annen enhet er installert bak batteriene - en omformer. Den utfører omvendt operasjon: den konverterer likestrøm til husholdningsvekselstrøm med en spenning på 220 volt. Det er klart at disse transformasjonene ikke passerer uten å etterlate et spor og tar bort en ganske anstendig del av den opprinnelige energien (15-20%).

Hvis vindmøllen er sammenkoblet med et solcellebatteri eller en annen strømgenerator (bensin, diesel), blir kretsen supplert med en automatisk bryter (ATS). Når hovedstrømkilden er slått av, aktiverer den backup-en.

For å oppnå maksimal effekt må vindgeneratoren plasseres langs vindstrømmen. I enkle systemer Værfaneprinsippet er implementert. For å gjøre dette er et vertikalt blad festet til den motsatte enden av generatoren, og dreier det mot vinden.

Kraftigere installasjoner har en roterende elektrisk motor styrt av en retningssensor.

Hovedtyper av vindgeneratorer og deres funksjoner

Det finnes to typer vindgeneratorer:

  1. Med horisontal rotor.
  2. Med vertikal rotor.

Den første typen er den vanligste. Den er preget av høy effektivitet (40-50%), men har et økt nivå av støy og vibrasjoner. I tillegg krever installasjonen en stor ledig plass(100 meter) eller høy mast (fra 6 meter).

Generatorer med vertikal rotor er mindre energieffektive (effektiviteten er nesten 3 ganger lavere enn horisontale).

Fordelene deres inkluderer enkel installasjon og pålitelig design. Lav støy gjør det mulig å installere vertikale generatorer på hustak og til og med på bakkenivå. Disse installasjonene er ikke redde for ising og orkaner. De skytes ut fra en svak vind (fra 1,0-2,0 m/s) mens en horisontal vindmølle trenger en luftstrøm med middels styrke (3,5 m/s og over). I henhold til formen på løpehjulet (rotoren) vertikale vindgeneratorer veldig mangfoldig.

Rotorhjul på vertikale vindturbiner

På grunn av den lave rotorhastigheten (opptil 200 rpm), overskrider den mekaniske levetiden til slike installasjoner betydelig den til horisontale vindgeneratorer.

Hvordan beregne og velge en vindgenerator?

Vind er ikke naturgass som pumpes gjennom rør eller elektrisitet som uavbrutt strømmer gjennom ledninger inn i hjemmet vårt. Han er lunefull og ustadig. I dag river en orkan tak og knekker trær, og i morgen gir den plass til fullstendig ro. Derfor, før du kjøper eller egenproduksjon vindturbin, må du vurdere potensialet til luftenergi i ditt område. For å gjøre dette må gjennomsnittlig årlig vindstyrke bestemmes. Denne verdien kan bli funnet på Internett ved forespørsel.

Etter å ha mottatt en slik tabell, finner vi området av boligen vår og ser på intensiteten til fargen, sammenligner den med vurderingsskalaen. Hvis gjennomsnittlig årlig vindhastighet er mindre enn 4,0 meter per sekund, er det ingen vits i å installere en vindmølle. Det vil ikke gi den nødvendige mengden energi.

Hvis vindstyrken er tilstrekkelig til å installere et vindkraftverk, kan du fortsette til neste trinn: velge generatorkraft.

Hvis vi snakker om autonom energiforsyning hjemme, tas det gjennomsnittlige statistiske strømforbruket til 1 familie i betraktning. Den varierer fra 100 til 300 kWh per måned. I regioner med lavt årlig vindpotensial (5-8 m/sek) kan en vindturbin med en effekt på 2-3 kW generere denne mengden elektrisitet. Det bør tas i betraktning at om vinteren er gjennomsnittlig vindhastighet høyere, så energiproduksjonen i denne perioden vil være større enn om sommeren.

Velge en vindgenerator. Omtrentlig priser

Prisene for vertikale innenlandske vindgeneratorer med en kapasitet på 1,5-2,0 kW er i området fra 90 til 110 tusen rubler. Pakken til denne prisen inkluderer kun en generator med blader, uten mast og tilleggsutstyr (kontroller, omformer, kabel, batterier). Et komplett kraftverk inkludert installasjon vil koste 40-60 % mer.

Kostnaden for kraftigere vindturbiner (3-5 kW) varierer fra 350 til 450 tusen rubler (med tilleggsutstyr og installasjonsarbeid).

DIY vindmølle. Moro eller ekte sparing?

La oss si med en gang at det ikke er lett å lage en vindgenerator med egne hender som er komplett og effektiv. Riktig beregning av vindhjul, overføringsmekanisme, valg av generator egnet for kraft og hastighet er et eget tema. Vi vil bare gi korte anbefalinger om hovedstadiene i denne prosessen.

Generator

Bilgeneratorer og elektriske motorer fra direktedrevne vaskemaskiner er ikke egnet for dette formålet. De er i stand til å generere energi fra vindhjulet, men det vil være ubetydelig. For å fungere effektivt trenger selvgeneratorer svært høye hastigheter, som en vindmølle ikke kan utvikle.

Motorer for vaskemaskiner har et annet problem. Det er ferrittmagneter der, men vindgeneratoren trenger mer effektive - neodym. Prosessen med selvinstallasjon og vikling av strømførende viklinger krever tålmodighet og høy presisjon.

Kraften til en enhet som er satt sammen av deg selv, overstiger som regel ikke 100-200 watt.

I I det siste Motorhjul for sykler og scootere er populære blant gjør-det-selv-makere. Fra et vindenergisynspunkt er dette kraftige neodymgeneratorer som er optimalt egnet for arbeid med vertikale vindhjul og lading av batterier. Fra en slik generator kan du hente ut opptil 1 kW vindenergi.

Motorhjul - en ferdig generator for et hjemmelaget vindkraftverk


Skru

De enkleste å produsere er seil- og rotorpropeller. Den første består av lette, buede rør montert på en sentral plate. Blader laget av slitesterkt stoff trekkes over hvert rør. Den store vindstyrken på propellen krever hengslet festing av bladene slik at de under en orkan folder seg og ikke blir deformert.

Den roterende vindhjuldesignen brukes til vertikale generatorer. Den er enkel å produsere og pålitelig i drift.

Hjemmelagde vindgeneratorer med horisontal rotasjonsakse drives av en propell. Hjemmehåndverkere henter det fra PVC-rør diameter 160-250 mm. Bladene er montert på en rund stålplate med monteringshull for generatorakselen.

Vi lager en vindkraftstasjon med egne hender i vårt private hjem. La oss bli kjent med eksisterende industrielle analoger på markedet og med verkene til folkehåndverkere.

Gjennom hele utviklingen har menneskeheten aldri sluttet å lete etter billige fornybare energikilder som kan løse mange energiforsyningsproblemer. En av disse kildene er vindenergi, for å konvertere den til elektrisk energi, er det utviklet vindkraftverk (WPP), eller, som de oftere kalles, vindkraftverk.

Enhver person, spesielt de som har en privat eller Feriehjem, Jeg vil gjerne ha min egen vindgenerator som gir boliger rimelig elektrisk energi. En hindring for dette er de høye kostnadene ved industriell design av vindturbiner, og følgelig er tilbakebetalingsperioden for lang for en individuell huseier, noe som gjør kjøpet ulønnsomt. En utvei kan være å lage et vindkraftverk med egne hender, som lar deg ikke bare redusere de totale kostnadene ved kjøpet, men også å fordele disse kostnadene over en viss tidsperiode, siden arbeidet utføres over ganske lang tid.

For å gjøre vind farm, er det nødvendig å avgjøre om værforholdene tillater bruk av vindenergi som en permanent energikilde. Tross alt, hvis det er sjelden vind i ditt område, er det neppe verdt å starte byggingen av et hjemmelaget vindkraftverk. Hvis alt er bra med vinden, er det tilrådelig å finne ut de generelle klimatiske egenskapene og spesielt vindhastigheten, med fordelingen over tid. Å kjenne vindhastigheten vil tillate deg å velge riktig vindkraftverkdesign og lage det selv.

Slags

Gjør-det-selv vindkraftverk er klassifisert i henhold til plasseringen av rotasjonsaksen og er:

  • med horisontalt arrangement;
  • med vertikalt arrangement.

Installasjoner med horisontal akse kalles propellinstallasjoner og er de mest utbredte på grunn av sin høye koeffisient nyttig handling. Ulempen med disse installasjonene er deres mer komplekse design, noe som gjør det vanskelig hjemmelagde alternativer produksjon, behovet for å bruke en mekanisme for å følge vindens retning og arbeidets høye avhengighet av vindhastigheten - som regel fungerer ikke disse installasjonene ved lave hastigheter.

Installasjoner med et vertikalt arrangement av arbeidsakselen er enklere, upretensiøs og lite avhengig av vindhastighet og retning - ortogonalt med en Darrieus-rotor og roterende med en Savonius-rotor. Ulempen deres er deres svært lave effektivitet, omtrent 15%.

Ulempen med begge typer hjemmelagde vindkraftverk er den lave kvaliteten på den genererte elektrisiteten, som krever dyre alternativer for å kompensere for denne kvaliteten - stabiliserende enheter, batterier, elektriske omformere. I sin rene form er elektrisitet kun egnet for bruk i aktive husholdningsbelastninger - glødelamper og enkle varmeapparater. For mat husholdningsapparater Elektrisitet av denne kvaliteten er ikke egnet.

Strukturelle elementer

Strukturelt, uavhengig av plasseringen av aksen, bør et hjemmelaget fullverdig vindkraftverk bestå av følgende elementer:

  • en anordning for å orientere en vindturbin i vindens retning;
  • girkasse eller multiplikator for å overføre rotasjon fra vindmotoren til generatoren;
  • DC generator;
  • Lader;
  • oppladbart batteri for lagring av elektrisitet;
  • omformer for omforming av likestrøm til vekselstrøm.

Funksjoner ved å velge en gjeldende kilde

En av de komplekse elementene i et vindkraftverk er generatoren. Den mest egnede for DIY-produksjon er en DC-elektrisk motor med en driftsspenning på 60-100 volt. Dette alternativet krever ikke modifikasjon og er i stand til å arbeide med utstyr for lading av et bilbatteri.

Bruken av en bilspenningskilde er komplisert av det faktum at dens nominelle rotasjonshastighet er omtrent 1800-2500 rpm, og ingen vindmotordesign kan gi en slik rotasjonshastighet med en direkte forbindelse. I dette tilfellet må installasjonen inkludere en girkasse eller multiplikator av passende design for å øke rotasjonshastigheten inn nødvendige størrelser. Mest sannsynlig må denne parameteren velges eksperimentelt.

Et mulig alternativ kan være en rekonstruert asynkron motor ved bruk av neodymmagneter, men denne metoden krever komplekse beregninger og dreiearbeid, noe som ofte ikke er akseptabelt hjemmelaget arbeid. Det er et alternativ med fase-til-fase tilkobling av kondensatorer til motorviklingene, hvis kapasitans beregnes avhengig av kraften.

Produksjon

Tatt i betraktning at effektiviteten til et kraftverk med en horisontal akse har bedre effektivitetsindikatorer, og uavbrutt tilførsel av elektrisitet skal sikres ved å lagre energi i et batteri, er det å foretrekke å produsere denne typen vindturbin med egne hender, som vi vil vurdere i denne artikkelen.

For å lage et slikt kraftverk med egne hender, trenger du følgende verktøy:

  • elektrisk lysbuesveising maskin;
  • sett med skiftenøkler;
  • sett med metall øvelser;
  • elektrisk drill;
  • en baufil for metall eller en vinkelsliper med en kutteskive;
  • bolter med en diameter på 6 mm med muttere for å feste bladene til remskiven og aluminiumsplaten til firkantrøret.

For å lage et vindkraftverk med egne hender, trenger du følgende materialer:

  • plastrør 150 mm langt 600 mm;
  • aluminiumsplate som måler 300x300 mm og tykkelse 2,0 - 2,5 mm;
  • metall firkantet rør 80x40 mm og lengde 1,0 m;
  • rør med en diameter på 25 mm og en lengde på 300 mm;
  • rør med en diameter på 32 mm og en lengde på 4000-6000 mm;
  • en kobbertråd lang nok til å koble til en elektrisk motor plassert på en 6 m lang mast og lasten som vil bli drevet av denne strømkilden;
  • DC-motor 500 rpm;
  • remskive for en motor med en diameter på 120-150 mm;
  • 12 volt batteri;
  • laderelé for bilbatteri;
  • inverter 12/220 volt.

DIY-produksjonsprosessen utføres i følgende rekkefølge:

Videre, under driften av installasjonen, kan det være nødvendig å endre størrelsen og konfigurasjonen av bladene, girforholdet mellom vindmotoren og generatoren - hver vindgenerator laget av deg selv er individuell på grunn av bruken av forskjellige komponenter og vindgenerasjonsforhold. I utgangspunktet anbefales det å produsere et vindkraftverk med småkraft, der den mottatte informasjonen kan behandles uten å investere store penger.



Gjennom hele utviklingen har menneskeheten gjort både små og kolossale oppdagelser, bokstavelig talt endret kognitiv og objektiv virkelighet og ideer, basert på det bredeste spekteret av eksisterende lover på planeten Jorden. Alle ble bestemt på en eller annen måte av visse faktorer og var fruktene av behov og behovet for å forbedre noe, skape, endre, tilpasse seg egne behov. Basert på dette har vi i dag bokstavelig talt kommet til den konklusjon at det oppstår strengt individuelle behov ved bruk av moderne og effektive enheter og mekanismer som lar oss trekke ut det maksimale fra alt som omgir oss. Vi vil snakke om en slik enhet som en vindturbin (populært kjent som en vindblåser, vindblåser), samt hvordan du lager den med egne hender, bruker et minimum av energi og penger og får maksimalt resultat.

Hva er en vindgenerator

Et utmerket eksempel for å presentere en vindgenerator og dens drift kan være det berømte dataspillet Minecraft, hvor vindgeneratorer avsløres i alle sine kvaliteter. Den gjennomsnittlige minigeneratoren er designet på en bestemt måte.


Alle vindgeneratorer er i hovedsak differensiert i følgende hovedtyper:

  1. Noen av de vanligste er roterende (vertikale) vindgeneratorer, som opererer på grunnlag av vertikal aksial rotasjon utført ved hjelp av en rotor og blader.
  2. Vingevindgeneratorer er en horisontal mekanisme for aksial rotasjon, utført ved hjelp av et såkalt hjul og har vanligvis en propell i systemet.
  3. Mindre vanlig kan du også snuble over trommelvindgeneratorer, som i hovedsak er en undertype av roterende og opererer på de samme prinsippene, men i et horisontalt plan.

De første bildene som dukker opp når bildet av en vindgenerator dukker opp er selvfølgelig roterende blader, en propell, en hale, en turbin eller, som det også kalles, en vindturbin, den såkalte rotoren.

Nøkkelleddet for hele aktiviteten er en generator, en mast, batterier, en vekselretter koblet til strømnettet, en multiplikator (redusering om nødvendig) og en værvinge.

Hvordan lage en vindmølle med egne hender

Vertikale vindgeneratorer er de mest effektive og enkle å produsere og betjene, noe som gjør dem ganske vanlige, enten det er en spiral eller en direkte mekanisme.

Av stor betydning er både formålet med å lage en vindgenerator og området den skal installeres på, noe som bør tas i betraktning ved planlegging.

Det er hovedpunkter som krever obligatorisk oppmerksomhet når du lager en vindgenerator. Det første som bør bestemmes er selvfølgelig motoren til all fremgang, hjertet av hele systemet - en generator, som du enten kan kjøpe eller lage selv, som i hovedsak krever viss behendighet og ferdigheter, men, med riktig ønske, kan en nybegynner gjøre det. Avhengig av målet ønsker du en seriøs enhet med 10 kW, 5 kW (5kW) eller en mindre kraftig med 12V, eller en mindre og enklere vindturbin av sykkeltypen, brukt som elektrisk installasjon på balkongen i en leilighet.

Vindturbinen kan utstyres med nesten hvilken som helst generator:

  • Det være seg den velkjente landtraktorgeneratoren;
  • Del fra en gammel datamaskin eller datamaskin;
  • Eller kanskje det er en støysvak bilmotor;
  • Motorelement vaskemaskin, bare ytelsen betyr noe.

Deretter bestemmer vi oss for bladene - de veldig roterende gjenstandene som ligner bladene til en mølle. Blader kan også lages av et stort antall materialer, de mest lovende og vanlige er for eksempel kryssfiner, plast, noen ganger tinn (for eksempel tønnekanter), PVC-materiale og så videre. Under produksjonen bør alle vesentlige faktorer tas i betraktning - både påvirkning av sentrifugalkraft og størrelsen på bladene, vindstrømmen på bakken og andre. Det er mest rasjonelt å lage en bevinget design, på grunn av økt effektivitet, ved å påvirke fordelingen av vindstrømmen.

Det neste trinnet er produksjonen av en enhet for å bestemme vindhastighet og retning - en værhane. Det er noe sånt som et metallflagg som endrer posisjon i samsvar med vindstrømmene. Nesten alle relativt sterke, men lette lag av metall kan tjene som en værhane.

Mast - et bredt spekter av tilgjengelige verktøy kan også brukes i sin rolle, for eksempel en slitesterk vannrør. Det er fullt mulig å lage en hjemmelaget vindmaskin (hjemmelaget) selv, som allerede er beskrevet, fra de maksimale tilgjengelige midlene, og styrken til vindmøllen avhenger av materialene som brukes og omtanken ved bruken under spesifikke forhold. Den enkleste representanten for slike enheter er ganske i stand til å skape elektrisitet for å lyse opp et rom, lade enheter og, om ønskelig, til og med gi de grunnleggende behovene til et relativt lite landsted.

Valg av generator til vindmølle

Generatoren er det viktigste elementet i hele installasjonen, uten hvilken det er umulig å lage en enkelt volt elektrisitet. Det er fullt mulig å lage en lavhastighetsgenerator selv fra tilgjengelige materialer, men du bør velge alle elementene for spesifikke formål, for hvis vi snakker om en kraftig installasjon, er det nødvendig med ganske alvorlige deler.


Generator inkluderer:

  1. En rotor er et bevegelig element i en mekanisme som utfører en roterende funksjon, og som også er plassert en enhet som mottar energi fra en kilde (kropp).
  2. Statoren er et tett sammenkoblet element med rotoren, som er stasjonær, montert, hvis vi snakker om en generator, fra metallplater, koblet til hverandre, og som induktoren (metallviklingen) er plassert på.
  3. Neodymmagneter som utfører en induksjonsfunksjon.

På samme tid, for å utføre funksjonen til en generator, avhengig av formålet, kan du bruke nesten hvilken som helst funksjonell mekanisme, det være seg restene av en traktormotor eller en elektrisk motor fra en skriver eller en viftestarter.

Det er viktig hvordan den elektriske kobberledningen velges.

Hvis vi snakker om å lage en generator fra bunnen av, er det nødvendig med elementer. Navet er den midtre delen av hjulet, metallbasen for fremtidens motor. Neodymmagneter i en viss mengde og størrelse. Du trenger metallskiver som magneter skal festes på, polyesterharpiks eller noe annet som kan feste og lime et magnetisk lag, et tykt lag papir eller kryssfiner.

Å lage vindgeneratorer med egne hender for 220V

Det er fullt mulig å lage en 220-volts vindgenerator selv, og selv dette er langt fra grensen for muligheter, med riktig ønske og tilgjengelighet av nødvendige materialer.

Karakteristiske trekk ved generatorer med relativt betydelig effekt til små med lav effekt er:

  1. Selvfølgelig krever et kraftigere kraftverk mer pålitelige, holdbare deler og elementer, samt sterkere vind.
  2. Når du oppretter og vedlikeholder vindgeneratorer med tilstrekkelig kraft til å støtte minst ett stort elektrisk husholdningsapparat, er et obligatorisk element et batteri som brukes til å lagre overflødig energi på det.
  3. Det må tas hensyn til at for mer energi, kreves det et mer seriøst kontrollsystem, noe som nødvendiggjør integrering av en kontrollenhet som inkluderer spenningsstabilisatorer i systemet i slike vindmøller.
  4. For mer seriøse og ikke-kompakte systemer kreves en passende stabil installasjon.

Sistnevnte innebærer behovet for et fundament, i det minste i form av små forberedte og fylte hull for å installere en modell i dem. Aksialgeneratorer har heller ikke egenskapen til å feste seg, eller, som de sier, et utgangspunkt , på grunn av hvilken selv den minste vind kan flytte bladene til en slik enhet.

Ellers er 220 V vindgeneratorer (inkludert deres produksjon) praktisk talt ikke forskjellige fra andre representanter og er underlagt generelle regler, nevnt ovenfor.

Den vanligste vindgeneratoren er grunnlaget for et aksialt vindturbinsystem basert på bruk av neodymmagneter, som har vunnet sin høye plass i markedet på grunn av kvalitet, holdbarhet og rimelighet.

Stadier av å bygge vindturbiner for hjemmet ditt med egne hender

Hvis vi snakker om en forstadstomt av dacha eller eiendom, men det bør forstås at jo større behov, jo større er kostnadene. Spesielt hvis vi husker formålene med oppvarming eller konstant vedlikehold av alle husholdningsapparater, arbeidsintensiteten og vedlikeholdet av en slik enhet, selv om den er en av de mest lønnsomme.


En vindturbin, som allerede diskutert ovenfor, kan godt tjene som hovedkilden til elektrisitet selv for et helt hus.

Sammenlignet med nære analoger, for eksempel, er en solenergikilde på mange måter dårligere enn vindturbiner, fordi solen ikke dukker opp hver dag, og en elektrisk generator er enda mer match for en vindgenerator i økonomiske og miljømessige termer.

Hovedkomponentene i en vindgenerator for hjemmet (til Selvfølgelig, når du snakker om en vindgenerator for hjemmet ditt, bør du forstå at alle de grunnleggende elementene er nødvendige

  • Stator, rotor, induktor, som er de viktigste bestanddeler generator;
  • Batterier for energilagring;
  • En vindfanger hvis vi snakker om områder med lav vind.

I tillegg, under produksjon er det også mulig å bruke prinsippene for oppfinnelsene til APU av Sklyarov, Biryukov eller Tretyakov, noe som vil øke rasjonalismen og fordelene ved å bruke systemet betydelig og, for komfort, redusere støyeffekter.

Instruksjoner: hvordan lage en vindgenerator med egne hender

Prosessen med å lage en vindgenerator er kreativ og hvordan den er utformet avhenger kun av håndverkeren. Nei universelle instruksjoner, siden hvert design er en kombinasjon av ulike detaljer og andre faktorer i hvert enkelt tilfelle.

Alt gjøres ved hjelp av grunnleggende verktøy - en skrutrekker, hammer, kvern og andre.

Det første du må gjøre når du lager en vindgenerator er å bestemme formålet og gjøre grunnleggende beregninger, tegninger, bestemme plasseringen og så videre. Deretter bør du montere og feste bladene og halen til batteriet (koble til generatoren).

Den viktigste og mest optimale, testet og detaljerte instruksjoner for å lage en vindgenerator med egne hender:

  1. Lag en generator fra forhåndsforberedte deler - 2 forberedte metallpannekaker med neodymmagneter er festet mot hverandre, mellom hvilke en stator er satt inn med en kobbervikling som allerede er på den.
  2. En støtte (brakett) er installert på masten (rør), og et nav er installert over den.
  3. Deretter skal generatoren installeres på navet, hvoretter statoren skal kobles til støtten.
  4. En vindturbin er installert på den andre delen.

Betong og bygg bunnen av strukturen for å stabilisere den i sterk vind, beregne hovedparametrene, fordi for en betydelig installasjon kan gangavstanden ikke være nok.

Fordeler med en hjemmelaget vindgenerator

Avslutningsvis bør det bemerkes at en hjemmelaget vindgenerator er en utmerket, moderne og hver dag mer og mer tilgjengelig energikilde, som sprer seg med utrolig fart. De viktigste fordelene med en vindgenerator, som elektriske generatorer basert på en bensingenerator ikke kan matche, er høy effektivitet, tilgjengelighet, effektivitet, enkel installasjon og drift, modernitet, de fleste er lavstøyende, miljøvennlige.

Vindgeneratorer i dag er et lovende og stadig mer effektivt og voksende middel for å generere elektrisitet, mens de er relativt økonomiske og ganske rimelige, selv for å lage en slik enhet med egne hender.

DIY vindgenerator: 4 kW (video)

Hjemmelagde vindgeneratorer er en fin måte å lære noe nytt på, prøve en ny virksomhet, og også lage en rimelig og enkel måte å forsyne et hus med strøm under de enkleste hjemmeforholdene.

En av enkle måter få billig strøm - en vindgenerator. Du trenger ikke å kjøpe det; du kan bygge det selv ved å bruke riktig tegnede tegninger og diagrammer, deler og materialer.

Prinsippet for drift av en vindgenerator er enkelt: vinden setter i bevegelse bladene som roterer turbinrotoren, som omdanner vindenergi til mekanisk energi. Vindturbiner er:

  • med horisontale akse rotorer;
  • med rotorer med vertikal akse.

Fordelen med sistnevnte er at de fungerer uavhengig av vindretningen og dens styrke. Kraften som genereres av en hjemmelaget vindgenerator varierer fra 100 til 6000 W. Minimumshastigheten en turbin kan begynne å generere strøm med er 2,5-3 m/s, men for å oppnå merkeeffekt kreves vindhastigheter på 10 m/s.

Rotoren snurrer vanligvis med 15 til 20 rpm, mens en typisk induksjonsgenerator produserer strøm ved over 1500 rpm. En 12-volts bilgenerator er egnet for en hjemmelaget vindmølle.

Vindgeneratorens driftsprinsipp

Hvordan lage en vindgenerator med egne hender

Grunnlaget for å lage en vindgenerator er et godt laget prosjekt og en utarbeidet tegning. Dette er veldig viktig, fordi uten en klar ide om hvordan enheten skal se ut, vil det være vanskelig å bygge den riktig uten å bryte rekkefølgen for installasjon av alle elementer.

Tegninger og diagrammer

Du må starte med å tegne en generell skisse av vindturbinen, og merke nøkkelelementene: tårnet, generatoren, trebasen, bladene og navet som forbinder dem sammen. Et selvkomponert diagram er kanskje ikke veldig detaljert: dette er ikke nødvendig. Den skal brukes til generell idé om hva plasseringen blir ulike deler vindturbin, og hvordan designet vil se ut i sluttfasen.

Samlingsskjema for vindelektriske generatorer

Etter å ha forberedt kretsen, må du stille inn riktige størrelser vindgenerator. Disse bør inkludere høyde, lengde og bredde på trebasen som forbinder generatoren og halefinnen til tårnet. Bestem også dimensjonene for blader laget av metallrør eller PVC-rør, avhengig av hvilket materiale som skal brukes. Separate mål er nødvendig for halefinnen: høyde, bredde og lengde, og diameter for bladene, som bestemmer størrelsen på vindturbinen.

Når tegningen og grovskissen av enheten med de angitte dimensjonene er klare, kan du fortsette å forberede materialer og verktøy for arbeid.

Nødvendig verktøy og materialer

For å lage en hjemmelaget vindmølle trenger du følgende deler:

  • rotor med blader;
  • girkasse for regulering av rotorhastigheten;
  • gel eller alkalisk batteri for å drive elektriske apparater;
  • inverter for gjeldende transformasjon;
  • halen delen;
  • mast.

Rotoren med blader kan lages uavhengig, mens de resterende elementene sannsynligvis må kjøpes eller monteres fra nødvendige detaljer. I tillegg, for å sette sammen en hjemmelaget vindmølle, trenger du følgende verktøy og materialer:

  • tre sag;
  • metall saks;
  • varmt lim;
  • loddejern;
  • bore.

Det kreves skruer og bolter for å koble bladene til navet og for å feste metallrøret til treet.

DIY vindgeneratorblader

Når du lager kniver selv, er det verdt det Spesiell oppmerksomhet vær oppmerksom på samsvar med formen på produktene spesifisert på tegningen. Bladene kan være vinge- eller seiltype. Den andre er enklere å produsere, men har lav effektivitet, noe som gjør den ineffektiv i hjemmelagde vindgeneratorer av middels størrelse.

For produksjon av hjemmelagde vindgeneratorblad er følgende materialer egnet:

  • plast;
  • tre;
  • aluminium;
  • glassfiber;
  • polyvinylklorid

Design av bladdelen til en vindgenerator

Hvis du velger polyvinylklorid, er PVC-rør med en diameter på 160 mm eller mer perfekte for å lage blader. Plast og tre er mindre slitesterke materialer som under påvirkning av nedbør og sterk vind vil bli ubrukelige om noen år. Det beste alternativet- aluminium: det er slitesterkt og lett, motstandsdyktig mot riving og krølling, motstandsdyktig mot fuktighet og høye temperaturer.

Trinn-for-trinn produksjonsinstruksjoner

Når alle tegningene er tegnet og materialene og verktøyene er forberedt, kan du begynne å montere vindgeneratoren med egne hender ved å følge følgende prosedyre:

  1. Forbered betongfundamentet. Gropdybde og volum betongblanding beregnet ut fra jordtype og klimatiske forhold. Etter helling trenger grunnlaget flere uker for å få den nødvendige styrken. Først etter dette kan masten installeres i den til en dybde på 60-70 cm, og feste den med barduner.
  2. Plasser de forberedte bladene i røret, fest dem med skruer og muttere på bøssingen som motoren skal installeres på.
  3. Plasser diodebroen ved siden av motoren og fest den med selvskruende skruer. Koble ledningen fra motoren til den positive diodebroen, og den andre ledningen til den negative broen.
  4. Fest motorakselen, sett bøssingen på den og stram den godt mot klokken.
  5. Balanser bunnen av røret med motoren og akselen festet til den og merk balansepunktet.
  6. Fest bunnen av enheten med bolter.

En vindgenerator kan vare mye lenger hvis du maler ikke bare bladene, men basen, akselen og motordekselet. For å slå på installasjonen trenger du et sett med ledninger, en lader, et amperemeter og et batteri.

Klargjøring av en bilgenerator

For å lage en vindgenerator med egne hender fra en bilgenerator? du trenger en installasjon med en effekt på 95A med en spenning på 12 V. Ved 125 rpm produserer den 15,5 W, og ved 630 rpm vil dette tallet være 85,7 W. Hvis vi snakker om en belastning på 630 rpm, vil voltmeteret vise 31,2 volt, og amperemeteret vil vise 13,5 ampere. Dermed vil generatoreffekten være 421,2 W. For å oppnå denne indikatoren er det nødvendig å bruke neodymmagneter, som er 7 ganger mer effektive enn ferrittmagneter.

I begynnelsen av å forberede en bilgenerator, må du fjerne rotorens magnetiske eksitasjonsvikling og de elektroniske børstene med kommutatoren. I stedet for ringferromagnetene må du installere 3 neodymmagneter, størrelsen på hver av dem skal være 85 x 35 x 15 millimeter. Ulempen med å bruke kraftige magneter kan være "klistring", noe som hindrer bevegelsen av akselen. For å redusere det, bør magnetene plasseres i en liten vinkel i forhold til hverandre.

Før du starter generatoren, må den testes for dreiebenk, spinner akselen til 950–1000 rpm. Hvis enheten fungerer normalt, vil effekten være minst 200 W. I de fleste tilfeller er et klassisk kraftverk med vertikal akse egnet: det er preget av lave hastigheter og lydløshet.

Under drift av vindgeneratoren anbefales det med jevne mellomrom å kontrollere påliteligheten til festene ved bunnen av masten, smøre lagrene til den roterende enheten og balansere installasjonens tilt. En gang hver sjette måned anbefales det å kontrollere og endre den elektriske isolasjonen, som ofte er skadet på grunn av bruk under ugunstige forhold.

En hjemmelaget vindgenerator, satt sammen av en bilgenerator og enkle deler, kan gi strøm lite hus og bli en autonom reservestrømkilde. Miljøvennlig og lite vedlikehold, det vil betale seg selv innen 2–4 år, avhengig, og vil vare i flere tiår.

Relaterte publikasjoner: