Snažni "uradi sam" multipraktik za vjetrenjaču. Domaći generator vjetra za dom i vrt: principi rada, dijagrami, kakav i kako to učiniti

Opći princip rada

Glavni radni dijelovi vjetrogeneratora su lopatice koje vrti vjetar. Ovisno o položaju osi rotacije, vjetrogeneratori se dijele na vodoravne i okomite:

• Horizontalni vjetrogeneratori najrašireniji. Njihove lopatice imaju dizajn sličan propeleru aviona: u prvoj su aproksimaciji ploče nagnute u odnosu na ravninu rotacije, koje dio opterećenja od tlaka vjetra pretvaraju u rotaciju. Važna značajka vodoravnog vjetrogeneratora je potreba da se osigura rotacija sklopa lopatica u skladu sa smjerom vjetra, budući da je maksimalna učinkovitost osigurana kada je smjer vjetra okomit na ravninu rotacije.
• Oštrice vertikalni generator vjetra imaju konveksno-konkavni oblik. Budući da je strujanje konveksne strane veće od konkavne strane, takav vjetrogenerator se uvijek vrti u jednom smjeru, bez obzira na smjer vjetra, što čini mehanizam zakretanja nepotrebnim, za razliku od horizontalnih vjetroturbina. Istodobno, zbog činjenice da u bilo kojem trenutku samo dio lopatica obavlja koristan rad, a ostatak se samo suprotstavlja rotaciji, Učinkovitost vertikalne vjetroturbine znatno je manja od horizontalne: ako za vodoravni vjetrogenerator s tri lopatice ova brojka dosegne 45%, tada za okomiti neće premašiti 25%.

Budući da je prosječna brzina vjetra u Rusiji niska, čak će se i velika vjetrenjača većinu vremena vrtjeti prilično sporo. Kako bi se osigurala dovoljna opskrba električnom energijom, mora biti spojen na generator preko mjenjača, remena ili zupčanika. U vodoravnoj vjetrenjači, sklop lopatica-mjenjač-generator montiran je na rotirajuću glavu, što im omogućuje praćenje smjera vjetra. Važno je napomenuti da rotirajuća glava mora imati graničnik koji sprječava njeno pravljenje puni okret, jer će se u protivnom prekinuti ožičenje iz generatora (opcija s kontaktnim podloškama koje omogućuju slobodno okretanje glave je složenija). Kako bi se osigurala rotacija, vjetrogenerator je dopunjen radnom lopaticom usmjerenom duž osi rotacije.

Najčešći materijal za lopatice su PVC cijevi velikog promjera, prerezati po dužini. Uz rubove su zakovicama pričvršćene metalne ploče zavarene na glavčinu sklopa lopatica. Crteži ove vrste oštrica najčešće se nalaze na Internetu.

Video govori o generatoru vjetra koji ste sami napravili

Proračun vjetrogeneratora s lopaticama

Budući da smo već otkrili da je vodoravni generator vjetra mnogo učinkovitiji, razmotrit ćemo izračun njegovog dizajna.

Energija vjetra može se odrediti formulom
P=0,6*S*V³, gdje je S površina kruga opisana krajevima lopatica propelera (područje brisanja), izraženo u četvornih metara, a V je procijenjena brzina vjetra u metrima u sekundi. Također morate uzeti u obzir učinkovitost same vjetrenjače, koja će za horizontalni krug s tri lopatice biti u prosjeku 40%, kao i učinkovitost generatorskog agregata, koja je na vrhuncu karakteristike struje i brzine 80%. za generator s uzbudom iz permanentnih magneta i 60% za generator s uzbudnim namotom. U prosjeku će dodatnih 20% snage trošiti pojačani mjenjač (multiplikator). Dakle, konačni izračun polumjera vjetrenjače (odnosno duljine njezine lopatice) za zadanu snagu generatora s permanentnim magnetom izgleda ovako:
R=√(P/(0,483*V³))

Primjer: Uzmimo da je potrebna snaga vjetroelektrane 500 W, a prosječna brzina vjetra 2 m/s. Tada ćemo, prema našoj formuli, morati koristiti oštrice duge najmanje 11 metara. Kao što vidite, čak i tako mala snaga zahtijevat će stvaranje vjetrogeneratora kolosalnih dimenzija. Za strukture koje su više ili manje racionalne u smislu vlastite izrade, s duljinom oštrice ne većom od jednog i pol metra, vjetrogenerator će moći proizvesti samo 80-90 vata snage čak i pri jakom vjetru.

Nema dovoljno snage? Zapravo, sve je nešto drugačije, jer se zapravo opterećenje vjetrogeneratora napaja iz baterija, dok ih vjetrenjača samo puni u skladu sa svojim mogućnostima. Slijedom toga, snaga vjetroturbine određuje frekvenciju kojom ona može opskrbljivati ​​energijom.

Mnogi obrtnici, posebice oni koji žive u ruralnim područjima, koriste obnovljive izvore energije, odnosno vjetroelektrane.

Kupnja industrijskog generatora vjetra koštat će prilično novčić, tako da pomoću stare opreme možete stvoriti prilično pristojan generator vjetra.

Glavni problem je dobiti nazivne električne parametre, za to uređaj mora imati veliku brzinu vrtnje.

Kako napraviti vjetrenjaču vlastitim rukama

Kao generator za vjetrenjaču "uradi sam" koristi se rabljeni generator iz poljoprivrednih strojeva: od kombajna, traktora, automobila, brzina vrtnje u ovim generatorima bit će od 3 do 7 tisuća okretaja u minuti.

U praksi se ispostavlja da kotač vjetra rotora s okomitim rasporedom može postići brzinu od približno 60 okretaja u minuti, dok vodoravno smješten kotač ventilatora s tri lopatice s horizontalnim rasporedom pri brzini vjetra doseže 300 okretaja u minuti.

Da biste vlastitim rukama napravili vjetrenjaču i postigli učinkovit rad generatora, preporučljivo je koristiti multiplikator (mjenjač); postoji nekoliko nijansi u vezi s upotrebom mjenjača.

1. Dio energije vjetra odlazi na gubitke u samom mjenjaču, tako da njegova učinkovitost ne prelazi 40%.
2. Da biste povećali brzinu vrtnje generatora, povećava se okretni moment; da biste to učinili, morate povećati brzinu izlazne osovine dodavanjem zupčanika, što može dovesti do smanjenja okretnog momenta.

Formula za ovaj odnos izgleda ovako: M in = K*(M m + M s), gdje je:
K – prijenosni omjer;
M s – moment otpora;
M m je moment množitelja.

Iz ove formule slijedi da bi idealno bilo nepostojanje množitelja. Nažalost, kada napravite generator vjetra vlastitim rukama, nemoguće ga je odbiti.

Za snažnu vjetrenjaču koju sami napravite, kao generator možete koristiti i asinkroni motor s kaveznim rotorom (P n = 5,5 kW; n = 960 o/min; U n = 380/220 V).

Za multiplikator možete uzeti mjenjač iz automobila, alatnog stroja itd. glavno je da je prijenosni omjer (K) mjenjača = 5.

Lopatice vjetroturbina izrađene su od čelična cijev, izrezan po dužini na četiri dijela, možete koristiti domaći profil izrađen od tkanine od stakloplastike impregnirane epoksidnom smolom; bočne lopatice helikoptera iz MI-24 su idealne.

Da bi asinkroni motor radio u generatorskom načinu, vrtimo motor dok se na njegovim namotima ne pojavi EMF. Zatim morate povećati amplitudu fazni napon do 310 V pomoću rezonantnog fenomena, za to spajamo kondenzatore na fazne namotaje, kapacitet kondenzatora određuje se formulom C = 1/98696 x Lph, gdje je Lph induktivitet faznog namota, zamijenimo motor s gornjim karakteristikama Lph - 120 mH u formulu i dobiti C = 1/98696 x 0,12 = 84uF, možete koristiti kondenzator od 100uF.

Kondenzator se može koristiti kao KBG-MN ili druge vrste, ali za napone do 400 V, bolje je staviti kondenzatorsku bateriju u izolirano kućište.

Prednosti generatora vjetrenjača "uradi sam" izgrađenog na temelju asinkroni motor:

1. Niski klifaktor (harmonijski koeficijent) nije veći od 2%, što osigurava visoku učinkovitost i proizvodnju samo korisne energije.
2. Nema rotirajućih namota ili elektroničkih dijelova osjetljivih na vanjske utjecaje.
3. Dugi vijek trajanja.
4. Izlazni napon je 220/380 V. Zahvaljujući tome, opterećenje se može spojiti izravno s uređaja, eliminirajući pretvarač.
5. Asinkroni generator je bolje zaštićen od vlage i onečišćenja, ima bolju zaštitu od struja kratkog spoja i preopterećenja.

Maksimalna jednostavnost i pouzdanost uređaja Uradi sam vjetrenjača za dom postiže se postavljanjem osovine vjetromotora neposredno uz osovinu generatora, a brzina vrtnje ne smije biti veća od 120 - 150 o/min, pri čemu je poželjno da nema uređaja za kočenje i stabilizaciju brzine te uzbudnih namota.

Osim izravnog korištenja asinkronog motora, on se može pretvoriti i koristiti kao turbina na temelju njega, u kojem slučaju se rotor motora buši. Marka elektromotora AIR71A4, P - 0,55 kW pri 1360 o/min sa 4 pola, 3 faze, ima rotor Ø 66,7 mm nakon žljebljenja postaje 56 mm, na svaki pol je zalijepljeno 40 magneta, rotor je zabrtvljen i ispunjen epoksidom smola .

Pohranjivanje energije provodi se pomoću baterija i pretvarača pod kontrolom elektroničkih sklopki.

Prilikom izrade vertikalne vjetrenjače vlastitim rukama, preporučljivo je koristiti opružne graničnike noževa koji mogu spriječiti uraganske vjetrove, odnosno jednostavno će se poravnati s vjetrom, bez stvaranja otpora. Na kraju uragana potrebno je samo okretati osovinu vjetroturbine dok se lopatice ne zakreću pod utjecajem vjetra.

Možete sastaviti jednostavan generator vjetra s minimalni troškovi. Sve potrebne komponente su jeftine i lako ih je pronaći. Kao osnova za takav domaći proizvod uzet je automobilski generator, malo je modificiran. U njega su uvedeni trajni magneti tako da generatoru nisu bile potrebne početne struje za rad. Ukupno autor već ima tri takve vjetrenjače i sve ukupno proizvode snagu od 420 vata uz vjetar od 8 m/s.

Materijali i alati za izradu:
- dva auto generatora (isti model);
- električno zavarivanje;
- bakrene žice 0,61-0,71 mm;
- snažni neodimijski magneti;
- PVC cijev promjera 16 cm;
- ubodna pila;
- brusilica i drugi elementi.

Prvi korak. Počnimo s generatorom. Izrada statora
Da biste dobili generator potrebne snage, morate pronaći dva identična generatora i rastaviti ih. Trebali biste završiti s dva statora, čiji se dijelovi podudaraju. Ako je vanjski dio kućišta malo drugačiji, to nije velika stvar. Zatim se dva statora temeljito zavaruju zajedno pomoću zavarivanja. Nakon toga, izolacija se može umetnuti u utore. Zatim možete napraviti zavojnice. Zavojnice koje se ovdje koriste su labave, odnosno prvo se namotaju, a zatim jednostavno umetnu u utore. To uvelike pojednostavljuje proces montaže generatora.

Drugi korak. Napravite rotor
Rotor je proizveden na tokarilica, svaki će tokar obaviti ovaj posao bez ikakvih poteškoća. Magneti su instalirani na rotoru; kada se okreću, oni će generirati struju u namotu statora. Prema autoru, ovaj dizajn vam omogućuje da počnete puniti bateriju pri 300 okretaja u minuti.
Glavni problem kod ovog dizajna je zapinjanje, odnosno prilično je teško pomaknuti rotor iz početne točke tako da se počne vrtjeti. Ovaj problem se može riješiti eksperimentalno; magnete treba pomaknuti.

Vjetar je najpristupačniji, čistiji, besplatni izvor energije. Postoji poseban uređaj koji može pretvoriti energiju vjetra. Zove se vjetrogenerator. U ovom članku ćemo vam reći kako napraviti generator vjetra vlastitim rukama od najčešćih, dostupnih materijala.

Vjetrogenerator je vjetrobran s velikim lopaticama, mjenjač (poseban mehanizam koji pretvara i prenosi moment), jarbol za ugradnju uređaja, baterija i inverter (potrebno je pretvoriti primljenu istosmjernu struju u efektivnu naizmjenična struja).

Osnovni princip rada uređaja

Tok energije vjetra okreće kotač vjetrenjača s lopaticama, a kroz mjenjač se moment počinje prenositi na osovinu generatora. Tako se mehanička energija pretvara u električnu.

Radna snaga vjetrogeneratora izravno je proporcionalna parametrima kotača vjetra, brzini vjetra (na temelju prosjeka) i visini jarbola. Tipično, promjer lopatica vjetrogeneratora može varirati od 0,5 do 50 metara.

Ekonomska korist

Korištenje vjetrogeneratora je ekonomski isplativo u područjima gdje je prosječna godišnja brzina vjetra najmanje 4 m/s. Ovaj se parametar može razjasniti pomoću "Ruske karte resursa vjetra". Vjetrogeneratori počinju s radom pri brzini vjetra od 2 m/s. Čak i pri ovoj brzini vjetra baterije se mogu puniti.

Većina postojećih vjetrogeneratora klasificira se kao mrežne turbine. To znači da rade samo ako postoji električna mreža (lokalna ili centralizirana, na primjer, pomoću dizel generatora). To je zbog nestabilnosti strujanja vjetra. Mreža u ovom slučaju ima stabilizirajući učinak.

Glavni uvjet za korištenje mrežnog vjetrogeneratora je da snaga mreže mora biti najmanje 1,8 puta veća od snage vjetroturbine.

Kako uređaj radi

S jakim strujanjem vjetra, lopatice generatora vjetra počinju se okretati. Rezultirajuća rotacijska energija počinje se prenositi na množitelj ( električni generator) kroz rotor. Postoje dizajni vjetrogeneratora u kojima multiplikator nije instaliran radi povećanja produktivnosti. Vjetroturbine mogu raditi jedna po jedna, kao jedinstveni kompleks ili u velikim skupinama, formirajući svojevrsnu vjetroelektranu.

Vrste

Prije izrade generatora vjetra morate odlučiti koju vrstu uređaja ćete napraviti - vodoravnu ili okomitu (rotacijsku). Jednostavnija i pristupačnija opcija je ugradnja vertikalnog vjetrogeneratora, jer ovaj sustav ima veći koeficijent efektivnog utjecaja vjetra, a balansiranje uređaja je puno lakše.

Snaga uređaja

Što je jači odabrani generator, to je veći promjer i težina kotača vjetra. To znači da će balansiranje i osiguranje strukture postati znatno teže.

Pribor i elementi:

• generator 12V;
• 12V baterija (možete uzeti automobilsku bateriju, ali bolje je kupiti alternativnu, košta oko 40 USD, ali je izdržljivija i sigurnija);
• rotor 1,5-2 m;
• velika metalna kanta ili metalna bačva (nehrđajući čelik ili aluminij);
• relej za punjenje baterije;
• relej za punjenje svjetiljke (na primjer, automobil);
• polu-hermetički prekidač;
• voltmetar (možete uzeti auto ili iz bilo kojeg rabljenog mjernog uređaja);
• velika doza vanjska (razvodna kutija);
• jarbol visine od 2 do 10 metara (možete ga sami izraditi od PVC cijevi i metalne komponente za bazu);
• žice;
• četiri vijka M6;
• 2 stezaljke ili žica od nehrđajućeg čelika (za pričvršćivanje na jarbol).

Osnovni alati:

• Ključevi;
• Odvijač;
• Bušilica s bušilicama;
• Rezači žice.

Prije ugradnje konstrukcije jarbola, temelj se izlije prema volumenu poprečnog presjeka cijevi i baze, uzimajući u obzir nijanse klime i tla na gradilištu. Jarbol s vjetroturbinom postavlja se nakon dosega betonska smjesa maksimalna snaga (mora trajati najmanje tjedan dana). Manje pouzdana opcija je jednostavno zakopati jarbol pola metra u zemlju pomoću zateznih užadi.

Zatim se izrađuje rotor i prepravlja remenica (tarni kotač s utorom ili rubom po obodu koji prenosi kretanje na uže ili pogonski remen) generatora. Promjer rotora odabire se na temelju prosječne brzine vjetra. Promjer rotora odabire se prema prosječnoj godišnjoj brzini vjetra. Zapravo, do brzine od 6-7 m/s, proizvodna snaga rotora od 3 m bit će veća.

Bačvu je potrebno podijeliti na 4 apsolutno jednaka dijela pomoću markera i metar. Zatim se brusilicom ili škarama za metal izrezuju buduće oštrice. Vijcima su pričvršćeni za dno i remenicu.

Mjesta za vijke mjere se vrlo precizno, tako da u budućnosti ne morate stalno podešavati rotaciju.

Oštrice na bačvi su savijene; ​​to treba učiniti pažljivo kako biste izbjegli prenagle udare kada vjetar teče.

Spojni elementi

U sljedećoj fazi spojite žice na generator i sastavite krug u dozi. Pričvrstite generator na jarbol, pričvrstite žice na generator i jarbol. Zatim se generator spoji na krug i baterija se spoji na krug. Spojite opterećenje pomoću žica (poprečni presjek do 2,5 kV). Brzina rotacije uređaja određena je stupnjem savijanja lopatica. Takav generator vjetra trebao bi biti dovoljan za potpuno napajanje dače ili seoske kuće.

Povećana proizvodnja električne energije

Imajte na umu da povećanje jarbola na 20-25 m može povećati prosječnu brzinu vjetra do 30%. Istodobno se proizvodnja energije povećava za 1,5 puta. Tehnika se također koristi pri niskim brzinama vjetra (manje od 4 m/s). S visokim jarbolom, drveće i kuće neće ometati rad vjetrogeneratora.

Video

U ovom videu, vlasnik domaćeg vjetrogeneratora govori o tome kako je sastavio strukturu.