Направете вятърния генератор със собствените си ръце

Често собствениците на частни къщи имат представа за прилагането резервни системи. Най-простият и достъпен начин е, естествено, бензин или дизелов генератор, но много хора гледат по-сложни начини да трансформират така наречената подаръчна енергия (слънчева радиация, енергията на течаща вода или вятър) в електричество.

Всеки от тези методи има своите предимства и недостатъци. Ако, използвайки потока на вода (мини-хидрогерия), всичко е разбираемо - това е достъпно само в непосредствена близост до сравнително бърза река, след това слънчевата светлина или вятърът може да се използва почти навсякъде. И двата метода ще имат общо минус - ако водата турбина може да работи денонощно, тогава или вятърът е ефективен само за известно време, което прави това е необходимо да се завърти батериите в структурата на домашната мощност.

Тъй като условията в Русия (малка продължителност на светлия ден по-голямата част от годината, честите валежи) правят използването на слънчеви панели неефективни по текущите им разходи и ефективност, \\ t най-печелившата става изграждането на вятърен генератор. Помислете за принципа на работа и възможните опции за проектиране.

Тъй като нито един самостоятелно устройство не изглежда като друг, това статия - Не е стъпка по стъпка инструкциии описанието на основните основи на проектирането на вятърния генератор.

Общ принцип на работа

Основната работеща тяло на вятърната турбина е ножовете, които вятърът се върти. В зависимост от местоположението на оста на въртене, вятърните генератори са разделени на хоризонтални и вертикални:

• Хоризонтални вятърни генератори Най-разпространеното. Техните ножове имат дизайн, подобен на витлото на въздухоплавателното средство: при първото приближение, това е наклонено спрямо равнината на въртене на плочата, която превръща част от товара от налягането на вятъра в ротация. Важна характеристика на хоризонталния вятърна генератор е необходимостта да се осигури въртене на сглобката на острието в съответствие с посоката на вятъра, тъй като максималната ефективност е снабдена с перпендикулярността на посоката на вятъра към вълната на въртене.
• Остриета вертикален вятърна генератор имат изпъкнала форма. Тъй като дебитът на изпъкналата страна е по-голям от вдлъбнат, такъв вятърна генератор винаги се върти в една посока, независимо от посоката на вятъра, което прави ненужен въртящ се механизъм за разлика от хоризонталните вятърни мелници. Въпреки това, поради факта, че по всяко време полезната работа се извършва само част от ножовете, а останалите противодействат само на въртенето, Ефективността на вертикалната вятърна мелница е значително по-ниска от хоризонталната: Ако за трислой хоризонтален вятър генератор, този индикатор достига 45%, след това вертикалът няма да надвишава 25%.

Тъй като средната скорост на вятъра в Русия е малка, дори голяма вятърна мелница по-голямата част от времето ще се върти доста бавно. За да се осигури достатъчно захранваща енергия от трябва да се свърже с генератора чрез увеличаване на скоростната кутия, колана или предавката. В хоризонталната вятърна мелница генераторът на блоковия редуктор е инсталиран на въртящата глава, която им дава възможност да следват посоката на вятъра. Важно е да се смята, че въртящата се глава трябва да има ограничител, който не го дава пълен завой, тъй като в противен случай окабеляването от генератора ще бъде преобразувано (опция, използваща контактни шайби, които позволяват на главата свободно да се върти, по-сложно). За да се осигури завъртане, ветрогенераторът се допълва насочено по оста на въртенето на семинара.

Най-често срещаният материал за остриета е PVC тръби с голям диаметър, нарязани заедно. Над ръба метални плочи, заварени към главината на възела на острието, се придържат към тях. Чертежите на този вид остриета са най-разпространени в интернет.

Видеото описва вятърът, направен със собствените си ръце.

Изчисляване на вятърния генератор на острието

Тъй като вече сме разбрали, че хоризонталният вятърен генератор е много по-ефективен, помислете за изчисляването на неговия дизайн.

Вятърната енергия може да бъде определена по формулата
P \u003d 0.6 * s * v³, където S е площта на кръга, описан от краищата на ножовете на винтовете (област на омеаяност), изразена в квадратни метра, и v е приблизителната скорост на вятъра в метри в секунда. Необходимо е също така да се вземе предвид ефективността на самия вятърник, който за трислойна хоризонтална верига ще бъде средно 40%, както и на генераторната ефективност, която е на пика на текущата характеристика на скоростта 80% за генератора с възбуждане от постоянни магнити и 60% за генератора с намотката за възбуждане. Средно 20% от властта ще прекара увеличение на тласък (множител). По този начин, крайното изчисление на радиуса на вятърната мелница (т.е. дължините на острието) за определената сила на генератора върху постоянни магнити изглеждат така:
R \u003d √ (p / (0.483 * v³))

Пример: Ще вземем необходимата сила на ветроенергийната станция в 500 W, а средната скорост на вятъра е 2 m / s. След това в нашата формула ще трябва да използваме острието с дължина най-малко 11 метра. Както виждате, дори такава малка сила ще изисква създаването на вятърния генератор на повишаване на размерите. За повече или по-малко рационални дизайни в производството на проекти с дължина на острието не повече от един и половина метра, вятърът ще може да произвежда само 80-90 вата енергия дори и в силен вятър.

Няма достатъчно сила? Всъщност, всичко е малко по-различно, тъй като всъщност натоварването на батериите на вятърните генератори, вятърната мелница ги обвинява само в мярката на нейните възможности. Следователно, силата на вятърната инсталация определя честотата, с която тя може да упражнява енергия.

В интернет често можете да намерите статии при закачливи заглавия като "вятърна генератор за домашно отопление". Всъщност, както вече можете да разберете от горните изчисления, електрическото отопление, консумиращо няколко киловата, може непрекъснато да поддържа мрежата от не-една дузина домашни инсталации.

Предлагаме да видим друга история за вятърния генератор и нейното производство у дома

Изберете генератор

Най-логичният вариант на генератора за домашна вятърна мелница изглежда автомобилен генератор. Това решение ви позволява лесно да спазвате инсталацията, тъй като генераторът вече има закрепващи точки и ролка за множителя на колана. Купете и самият генератор, а резервните части за това не е трудно. В допълнение, вграденият релеен контролер ви позволява директно да го свържете към 12-волтова батерия, и към нея, на свой ред, инвертор за превръщане на DC към променливо напрежение от 220V.

Но, както вече беше споменато по-горе, ефективността на генераторите с намотката на възбуждането е доста ниска, което е много чувствително към вече енергийния вятърния генератор. Вторият минус е, че с разредена батерия, автомобилният генератор няма да може да възбуди.

В редица домашни структури могат да бъдат намерени генератори на трактори G-700 и M-1000. Тяхната ефективност не е повече, само намагнитването на ротора е полезно, което позволява на генератора да се вълнува дори без батерия и ниската цена.

Някои автори в изграждането на вятърни генератори използват собствеността на обратимост на колектор електрически двигатели - насилствено завъртане на ротора, можете да премахнете директния ток от него. Статорните двигатели от този тип се състоят от постоянни магнити, което е по-предпочитано за нашите цели или има намотка. За да използвате двигателя в режима на генератора, той се свързва с автомобилния релеен регулатор, за да осигури желаното напрежение. Помислете за свързване на релейния контролер върху примера на възел от класическия VAZ (е удобно, защото не се комбинира в един блок с четкан възел):

1. Един от четките на двигателя да се свърже с корпуса - това ще бъде отрицателен полюс на генератора. Това също е сигурно свържете металния корпус на релейния контролер и "-" терминала на батерията.
2. Terminem 67 реле се свържете с един от заключенията на намотката на статора, временно временно с случая.
3. Terminem 15 Свържете чрез превключвател с положителен батериен полюс (възбуждащият ток ще се сервира на намотката). Запомнете въртенето в същата посока, която ще осигури винт на инсталацията на вятъра и свържете между свободната четка и тялото на волтметъра. Ако отрицателния потенциал се намира на четката, променете статорната връзка с регулатора и масовото реле.

Основната характеристика на свързването на директния токов генератор към батерията е необходимостта от разделяне на полупроводниковия диод, който не позволява на батерията да бъде освободена до навиването на ротора, когато генераторът е спрян. В съвременните автомобилни генератори тази функция изпълнява трифазен диод мост и ние също можем да го използваме паралелно с свързването на фазите, за да намалим намаляването на напрежението върху него.

Най-голямата сила може да бъде премахната от генератора, чийто ротор се състои от неодимски магнити. Дизайн на базата на автомобилния хъб с спирачен диск, на ръба, на който са фиксирани мощни магнити. На минималното разстояние от тях има статор с еднофазна или трифазна навиване.

Такъв генератор е добър за много: той е развълнуван вече при ниски обороти, дори и с секс батерия, не изисква поддръжка на чертежния възел. Но в същото време изходното му напрежение не може да се регулира, тъй като зависи само от скоростта на въртене. С генератора на неодимовите магнити, той ще изисква връзката му към допълнителен инвертор да зарежда батерията в голям диапазон на скоростта на вятъра. Също така, това устройство често се нарича контролер за зареждане на батерията.

Има няколко различни варианта за прилагане на контролера, в зависимост от специфичното решение на генераторския дизайн. Тъй като има голямо изменение на параметрите, че диаграмата трябва да се счита за голяма разлика в общия принцип на контролера устройство, а не като задължително решение.

Както може да се види, тази схема е предназначена да използва като колектор електрически мотор като генератор. Ако сте използвали променлив ток, добавете диоден мост към неговия изход.

Напрежението от генератора чрез управляващия блок, състоящо се от волтметър и амперметър, се подава към вход на два импулсни стабилизатора. Зареждането на батерията се извършва по блок 2, докато проблемът с блок 1 е защитата срещу грижата на генератора в разпространението със силен вятър и малък консумация на товар: когато прагът е надвишен от праговото напрежение, определено от двигателя R3 потенциометър , блок 1 започва да нахранва напрежението към захранването, свързано с неговия изход. Резистор за натоварване, както е докладвано от LED2 осветлението.

Товар, който не изисква точна стабилизация на напрежението (например, лампи с нажежен наклон с ниско напрежение), свързан байпас на стабилизатора към изходния диод D2.

Изчисляване на множител

Комплектът генератор има наклонена текуща характеристика: с увеличаване на роторните революции увеличава максималната им захранване. Затова, за да се гарантира най-голямата ефективност на ниския вятърния генератор, ще се нуждаем от множител с голямо увеличение на коефициента на набиране.

За домашно дизайн най-оптималното решение е множител на колана: той е лесно да се произвежда и изисква минимум машини. Коефициентът на оборота на оборотите ще бъде равен на съотношението на диаметъра на задвижващата ролка, свързана с осната ос, към диаметъра на робчето Pullea на генератора. Ако е необходимо, съотношението на предавките лесно ще коригира подмяната на една от шайбите.

При проектирането на множител е необходимо да се вземат предвид както средния оборот на острието и текущата характеристика на генератора. Ако използваме серийния автомобилен генератор, той може лесно да бъде намерен в интернет, с домашни структури, най-вероятно, ще трябва да преминете през проба и грешка.

Например, вземете общ генератор на трактори, който вече е написан по-горе.

Вземането на изчислена мощност на нашата вятърна инсталация в 90 вата, ще намерим точката на графиката, съответстваща на изхода на генератора към тази мощност. При номинално напрежение 14 ще се нуждаем от текущо време за най-малко 6.5 А - според графика, това ще се случи, когато революциите са малко по-високи от 1000 rpm. Нека винтът на нашия дизайн завърта вятъра със скорост от 60 rpm (вятърът на средната сила). Това означава, че ще се нуждаем от най-малко двадесетпосочно съотношение на диаметъра на ролите - за 70 мм ролка на машинната ролка, вятърната мелница трябва да има диаметър почти един и половина метра, който е неприемлив. Това изрично намеква колко малка е ефикасността на вятърните генератори от този тип - без сложна многостепенна скоростна кутия, която сама по себе си ще доведе до големи загуби на енергия, изходът на автомобилния генератор в режим на работа е почти невъзможен.

За сравнение ще разгледаме характеристиките на генераторите, използвани в индустриалните производствени ветрогенератори. Например, генератор на постоянни GW1000 магнити, според дизайна на същото, както е описано по-горе, от спирачния диск на автомобила, в само 200 оборота в минута извеждат силата на 1 киловат. От друга страна, обратната страна е значителното му тегло (34 кг) и цената (почти 70 хиляди рубли).

Мач

Тя не само осигурява безопасността на вятърната мелница (долната точка на кръга, описана от ножовете, не трябва да бъде по-близо до 2 метра до земята), но също така позволява да се използва максимално вятърната енергия, потока от който е стават по-бурни.

Голямата височина води до ниска скованост на вятърната генератор и прави своята сила изчисление доста сложна не само за аматьорските майстори, но и за инженера. Могат да бъдат изброени само акценти:

• Поставете мачтата Може би по-далеч от къщата и дърветата засенчване на въздушния поток. В допълнение, със силен вятър е възможно да се падне ветрогенераторът върху сградата или нейното увреждане на дървета;
• Оптималният дизайн на мачтата е отворена заварена ферма Подобно на предаването на енергия, но е сложно и път. Най-простата, но доста ефективна опция е няколко паралелни тръби с диаметър 80-100 mm, заварени с къси шевове и се занимават с дълбочина най-малко един метър в земята. Дизайнът на една тръба е изключително желателен за подобряване на кабелните стрии, които също са прикрепени към опорите, наводнени в бетон.
• За да се опрости поддържането на вятърната мелница, мачтата му може да бъде направена от повратна точка: в този случай, когато се отслабва, върви в посока на фрактурата, мачтата може да се наклони на земята.

История за много прост вятър генератор от домашния фен

Допълнително електрическо оборудване

Както бе споменато по-горе, неразделна част от вятърната централа е батерия, която се грижи за потребителите. Когато се избере, трябва да се помни, че колкото повече способност, колкото по-дълго може да поддържа напрежение в мрежата, но в същото време ще бъде заредено по-дълго. Приблизителната операция може да бъде определена като времето, за което половината от капацитета на батерията е изчерпана (след това, спадът на напрежението ще стане по-осезаем, освен това, дълбокият разряд намалява ресурса на оловно-кисели батерии).

Пример: По този начин батерията с капацитет от 65 A * C ще може да се откаже от 30-35 ампер-часове енергия. Има ли много или малко? Обичайният капацитет от 60 вата осветителна лампа ще изисква, като се вземе предвид наличието на инвертор, който превръща 12 V DC до 220 V редуващи се и има своя собствена ефективност в 70%, ток от 7 ампера е малко повече от четири часа операция. Възстановете една и съща енергия енергия на нашата вятърна мелница с условна мощност от 90 вата дори в най-добрия случай, с постоянен силен вятър, ще има поне пет часа. Както можете да видите, когато използвате вятърния генератор единствено като електричество в дома ви ще бъде на разположение само на няколко часа на ден.

Вторият възел на захранващата система става инвертор. В нашия случай можете да използвате и двете готови автомобилни и извлечени от непрекъсната мощност. Във всеки случай е важно да не го претоварвате с текущо потребление, като се има предвид, че нейната реална работна сила е 1.2-1,5 пъти по-малка от определената максимална мощност.

Както можете да видите, привлекателността на използването на подаване на енергия се основава на многобройни ограничения и дори единствената ефективна в средната група на Русия е вятърният генератор - не е в състояние да осигури дългосрочна автономия.

Но в същото време тази идея не е лоша и като източник на аварийно захранване и, особено като дизайнерска задача - удоволствието да се създаде със собствените си ръце, вятърният генератор понякога надвишава своята сила.