När vindkraftverket görs ordentligt fungerar den utan några fel. Med ett 75A-batteri och en bra 1000 W-omformare kommer vindturbinen lätt att ge ljus till gatan, husets område, driva säkerhetslarm, videoövervakning etc.
Vindkraftverk av denna typ har följande fördelar:
- enkel installation;
- låg kostnad;
- lönsamhet;
- smidighet att reparera;
- inte picky om villkoren för att fungera;
- tillförlitlighet och ljudlöshet i arbetet.
Det finns flera nackdelar med vindgeneratorn:
- liten produktivitet hos vindgeneratorn;
- väderkvarnens fullständiga beroende av vinden;
- blad kan störa luftflödet.
Beredning av material för en vindkraftverk
Det första steget är att samla alla förbrukningsvaror och delar till vindkraftverket. Vindgeneratorn du skapade kommer att producera en effekt på högst 1,5 kW. För att skapa ett aggregat måste du ha:
- 12V bilgenerator.
- 12 volt helium- eller syrabatteri.
- Specialomvandlare från 12V till 220V och från 700W till 1500W.
- En stor behållare av rostfritt stål eller aluminium: en hink eller kastrull.
- En enkel voltmeter.
- Bultar, brickor och muttrar.
- Relä för laddning av batteriet från bilen och en laddningsindikatorlampa.
- Ledningar med olika tvärsnitt (2,5 mm2 och 4 mm2).
- Klämmor som fixerar vindgeneratorn.
- Strömbrytarknappen är halvhermetisk, 12 V.
- slip- eller metallsax;
- måttband;
- konstruktionspenna eller markör;
- skruvmejsel, borr, tång och borr.
Lager också upp följande verktyg:
Design av vindkraftverk
Arbetet består i tillverkningen av rotorn och förändringen av generatorremskivan. Stegen är som följer:
Notera! När du arbetar med metall sax måste du klippa ett hål åt dem. Om skopan inte är gjord av målat tenn eller galvaniserat stål kan du använda en kvarn.
För att ansluta batteriet, ta ledningar med ett tvärsnitt på 4 mm2. Den rekommenderade storleken är högst 1 m. Och tack vare ledningar med 2,5 mm2, anslut lampor och enheter. Glöm inte att installera en växelriktare (omvandlare). Anslut enheten till elnätet till stiften # 7 och # 8 som visas i diagrammet nedan. Använd 4 mm2-ledningar.
Det är det, din vindkraftverk är nu redo att gå. Det kan bara glädja sig över att det är gjort med dina egna händer.
Allmän arbetsprincip
Vindgeneratorns huvudsakliga arbetsdel är bladen som roteras av vinden. Beroende på rotationsaxelns placering är vindkraftverk uppdelade i horisontella och vertikala:
- Horisontella vindkraftverk mest utbredd. Deras blad har en design som liknar en flygplanspropeller: i den första approximationen är dessa plattor lutande relativt rotationsplanet, som omvandlar en del av lasten från vindtryck till rotation. Ett viktigt inslag i en horisontell vindgenerator är behovet av att säkerställa rotation av bladaggregatet i enlighet med vindriktningen, eftersom maximal effektivitet säkerställs när vindriktningen är vinkelrät mot rotationsplanet.
- Blad vertikal vindkraftverk har en konvex konkav form.Eftersom strömlinjeformningen på den konvexa sidan är större än den konkava sidan, roterar en sådan vindkraftverk alltid i en riktning, oavsett vindriktningen, vilket gör svängmekanismen onödig, till skillnad från horisontella vindkraftverk. Samtidigt på grund av det faktum att endast en del av knivarna vid varje given tidpunkt utför nyttigt arbete, och resten motsätter sig bara rotation, Effektiviteten för en vertikal väderkvarn är mycket lägre än för en horisontell väderkvarn: om denna siffra når en horisontell vindgenerator med tre blad 45%, kommer den inte att överstiga 25% för en vertikal.
Eftersom den genomsnittliga vindhastigheten i Ryssland inte är hög kommer även en stor vindkraftverk att rotera ganska långsamt för det mesta. För att säkerställa tillräcklig kraft måste strömförsörjningen anslutas till generatorn via en steg-upp-reducerare, rem eller växel. I en horisontell väderkvarn är bladreduceringsgeneratorenheten monterad på ett vridbart huvud som gör det möjligt för dem att följa vindens riktning. Det är viktigt att ta hänsyn till att vridhuvudet måste ha en begränsare som förhindrar att den gör en hel sväng, eftersom annars kommer ledningarna från generatorn att brytas av (alternativet med kontaktbrickor som låter huvudet rotera fritt är mer komplicerad). För att säkerställa rotation kompletteras vindgeneratorn med en fungerande vädervinge riktad längs rotationsaxeln.
Det vanligaste bladmaterialet är PVC-rör med stor diameter skurna i längdriktningen. Längs kanten är metallplattor nitade till dem, svetsade på navet på bladaggregatet. Ritningar av denna typ av blad är de mest utbredda på Internet.
Videon berättar om en självtillverkad vindgenerator
Att göra en vertikal vindgenerator hemma
Och nu ska vi ta reda på hur en vindgenerator faktiskt tillverkas med våra egna händer. Förfarandet består av flera steg, låt oss bekanta oss med funktionerna i var och en av dem.
Steg ett. Vi förbereder verktyg och material
Det finns inga krav på storleken på turbinen - ju större den är, desto bättre för själva systemet. Och i exemplet i denna artikel är turbindiametern 60 centimeter.
För att göra en vertikal turbin själv, förbered dig i förväg:
- ett rör med en diameter på 60 centimeter, tillverkat av rostfritt stål;
- skruvar, muttrar och andra fästanordningar;
- ett par plastskivor med en diameter på 60 centimeter (det är viktigt att plasten är stark);
- bilnav för bas;
- hörn med vilka knivarna kommer att fästas (för varje element - sex stycken, det vill säga totalt 36 exemplar).
Ta även hand om följande verktyg i förväg:
- nycklar;
- kontursåg;
- mask;
- skyddshandskar;
- Bulgariska;
- skruvmejsel;
- elektrisk borr.
Magneter eller små metallplattor kan användas för att balansera knivarna. Om obalansen är liten kan du helt enkelt borra hål på lämpliga platser.
Steg två. Ritar upp en ritning
Det är definitivt omöjligt att göra utan en teckning här. Du kan använda den nedan eller skapa din egen.
Steg tre. Att göra en vertikal väderkvarn
Steg 1.
Ta först ett metallrör och skär det på längden så att du får sex olika blad av samma storlek.
Steg 2.
Klipp ut ett par identiska cirklar med en diameter på 60 centimeter från plasten. De kommer att fungera som stöd för botten och toppen av turbinen.
Steg 3.
I det övre stödet kan du klippa ett litet hål (cirka 30 centimeter i diameter), vilket gör strukturen något lättare.
Steg 4.
Markera hålen på bilnavet för samma hål i det nedre plaststödet som krävs för fästena.Stansa hål med en borr.
Steg 5.
Markera platsen för knivarna i enlighet med mallen (du bör få ett par trianglar, som så att säga bildar en stjärna). Markera platserna där hörnen är fästa. Allt ska vara detsamma på båda stöden.
Steg 6.
Skär knivarna. Du kan klippa dem flera samtidigt med en kvarn.
Steg 7.
Markera fästpunkterna på knivarna och hörnen. Slå alla dessa hål.
Steg 8.
Anslut knivarna till baserna med vinklar, bultar och muttrar.
Notera! Enhetens kraft beror till stor del på knivarnas längd, men om de senare är stora blir det mycket svårare att balansera dem. Dessutom kan strukturen "lossna" under påverkan av starka vindar.
Steg fyra. Vi skapar en generator
Generatorn i detta fall måste vara självupphetsad och alltid med permanentmagneter. Om du tar en konventionell generator från en bil, så fungerar spänningen som lindas här från batteriet, med andra ord - i frånvaro av spänning kommer det inte att finnas någon excitation. Om du använder en enkel generator i kombination med ett batteri och vinden är relativt svag under lång tid, kommer batteriet snart att laddas ur och senare, när vinden återupptas, kommer inte vindgeneratorn att starta igen med dina egna händer.
Du kan också skapa ett system med neodymmagneter. Denna typ av enhet kommer att producera mellan 1,5 kilowatt (om vinden är svag) till 3,5 kilowatt (om vinden är stark). Steg-för-steg-instruktionerna för att skapa en sådan generator är följande.
Steg 1.
Gör ett par metallpannkakor, vardera cirka 50 centimeter långa.
Steg 2.
Använd superlim för att limma neodymmagneter med måtten 2,5x5,0,12 centimeter (tolv bitar för varje) på pannkakorna runt hela omkretsen.
Steg 3.
Placera pannkakorna mitt emot varandra, kom ihåg polariteten.
Steg 4.
Placera en egengjord stator mellan dem (gör 9 spolar av en tråd med ett tvärsnitt på 0,3 centimeter, var och en med 70 varv). Anslut spolarna med en "asterisk" (som visas på bilden) och fyll sedan med harts. I det här fallet är det viktigt att spolarna är lindade i en riktning, du kan markera slutet / början av lindningen med ett färgat isoleringstejp - det blir bekvämare.
Steg 5.
Statorn ska vara cirka 2 centimeter tjock. Lindningen måste komma ut med hjälp av bultar och muttrar. Avståndet mellan rotorn och statorn måste vara 2 millimeter.
Magneterna kommer att locka ganska starkt, och för en smidig anslutning är det nödvändigt att göra hål i dem och klippa trådarna för tapparna. Rikta in rotorerna omedelbart och använd sedan knapparna för att sänka den övre till den nedre. Sedan kan du ta bort de tillfälliga tapparna.
Notera! Generatorn som beskrivs ovan kan inte bara användas för vertikala utan också för horisontella vindkraftverk.
Steg fem. Vi samlar hela strukturen
Installera först en speciell konsol på masten, med vilken statorn (som i sin tur kan ha antingen tre eller sex blad) kommer att fästas. Fäst navet över fästet med samma muttrar. Skruva fast den färdiga generatorn på de fyra tapparna som sitter vid navet. Anslut sedan statorn med fästet som är fäst vid masten. Fäst turbinen på den andra rotorplattan. Anslut statorkablarna till spänningsregulatorn med hjälp av polerna.
Steg sex. Vi installerar en enhet som kan förvandla vind till el
För att installera hela vindgeneratorn med egna händer måste du följa stegen nedan i form av steg-för-steg-instruktioner.
Steg 1.
Betong en solid och solid grund i marken.
Steg 2.
Häll betongmurbruk där, lägg till de dubbar som behövs för att säkra det massiva gångjärnet (allt detta görs enkelt med dina egna händer).
Steg 3.
När betongen är helt härdad, skjut gångjärnet över tapparna och säkra med muttrar.
Steg 4.
Installera masten i gångjärns rörliga del.
Steg 5.
Fäst 3 eller 4 stag på toppen av masten (du kan använda en fläns eller svets). Du behöver också en stålkabel.
Steg 6.
Lyft masten på gångjärnet med en av de förberedda kablarna (du kan dra med en bil).
Steg 7.
Vertikalen på hela masten är strikt fixerad med kablage.
Var kan en sådan vindgenerator installeras?
Effektiviteten för dess funktion beror till stor del på hur korrekt du väljer platsen för installation av vindgeneratorn. Platsen bör vara sådan att systemets blad får så mycket vind som möjligt. Platsen ska vara öppen och upphöjd (till exempel taket på ett hus, men så långt bort från träd och andra byggnader som möjligt). Berättande är att orsaken till detta inte bara ligger i störningar utan också i produktionen av en del ljud från enheten under drift, vilket kanske inte behaga grannarna eller ägarna själva.
För en mer detaljerad studie av problemet rekommenderar vi att du bekantar dig med temavideoen nedan.
Video - Hur man skapar en vindgenerator med en hushållsfläkt
Beräkning av en vindkraftverk med blad
Eftersom vi redan har upptäckt att en horisontell vindkraftverk är mycket effektivare kommer vi att överväga beräkningen av dess design.
Vindenergi kan bestämmas med formeln P = 0,6 * S * V³, där S är cirkelområdet som beskrivs av rotorbladens spetsar (kastarea), uttryckt i kvadratmeter, och V är den beräknade vindhastigheten i meter per sekund. Du måste också ta hänsyn till effektiviteten hos själva väderkvarnen, som för en trebladig horisontell krets i genomsnitt kommer att vara 40%, liksom effektiviteten hos generatoraggregatet, som vid toppen av strömhastighetskarakteristiken är 80% för en generator med magnetmagnet excitation och 60% för en generator med en excitationslindning. I genomsnitt kommer ytterligare 20% av effekten att förbrukas av uppväxeln (multiplikator). Således ser den slutliga beräkningen av vindturbinens radie (det vill säga längden på bladet) för en given effekt av permanentmagnetgeneratorn så här ut: R = √ (P / (0,483 * V3))
Exempel: Låt oss anta att vindkraftsparkens erforderliga kraft är 500 W och den genomsnittliga vindhastigheten är 2 m / s. Sedan, enligt vår formel, måste vi använda blad med en längd på minst 11 meter. Som du kan se kommer även en så liten kraft att kräva skapande av en vindgenerator med kolossala dimensioner. För mer eller mindre rationella strukturer med en bladlängd på högst en och en halv meter under förhållandena för gör-det-själv-tillverkning kommer vindgeneratorn att kunna producera endast 80-90 watt kraft även i starka vindar.
Inte tillräckligt med kraft? I själva verket är allt något annorlunda, eftersom vindgeneratorns last faktiskt matas av batterierna, laddar vindturbinen dem bara efter bästa möjliga kapacitet. Följaktligen bestämmer vindkraftverkets frekvens med vilken den kan leverera energi.
Roterande vindkraftverk
Till att börja med kommer vi att överväga hur man gör en enkel design av en roterande helikopter. Det är lättare att börja enkelt och du kommer att förstå hur det fungerar. Denna typ av vindkraftverk är lämplig för ägare av ett litet trädgårdshus. Det kommer inte att fungera att använda en vindturbin för en stor stuga på grund av vindgeneratorens låga effekt.
Men väderkvarnen är lätt att klara av för att förse tvättstugorna med ljus på kvällen, belysa trädgårdsstigen, verandan etc. Låt oss titta närmare på hur man gör en sådan vindgenerator med egna händer.
Generatorval
Det mest logiska alternativet för en generator för en hemlagad vindkraftverk verkar vara en bilgenerator. Denna lösning gör det enkelt att montera satsen, eftersom generatorn redan har både fästpunkter och remskiva för remmultiplikatorn. Det är inte svårt att köpa både själva generatorn och reservdelar till den. Dessutom låter den inbyggda reläregulatorn direkt ansluta det till ett 12-volts lagringsbatteri och till det i sin tur en växelriktare för omvandling av likström till växelspänning 220V.
Men som nämnts ovan är effektiviteten hos generatorer med en exciteringslindning ganska låg, vilket är mycket känsligt för en redan lågeffekt vindgenerator. Den andra nackdelen är att när batteriet är urladdat kan bilgeneratorn inte bli upphetsad.
I ett antal hemgjorda konstruktioner kan du hitta traktorerna G-700 och G-1000. Deras effektivitet är inte längre, den enda användbara skillnaden är magnetiseringen av rotorn, vilket gör det möjligt att excitera generatorn även utan batteri och det låga priset.
Vissa författare, när de bygger vindgeneratorer, använder egenskapen för reversibilitet hos samlarelektriska motorer - genom att med våld rotera rotorn kan likström tas bort från den. Statorn för denna typ av motorer består antingen av permanentmagneter, vilket är mer föredraget för våra ändamål, eller har en lindning. För att använda motorn i generatorläge är den ansluten till fordonets reläregulator för att ge önskad spänning. Tänk på anslutningen av en reläregulator med exemplet på en nod från VAZ-klassikerna (det är bekvämt eftersom det inte kombineras i ett block med en borstanordning):
- Anslut en av motorborstarna till kroppen - det här är generatorns negativa pol. Här ska du säkert ansluta metallhöljet på reläregulatorn och batteriets “-” pol.
- Anslut reläets terminal 67 till en av statorlindningens terminaler, den andra tillfälligt till höljet.
- Anslut terminal 15 genom omkopplaren till batteriets positiva pol (detta kommer att mata fältströmmen till lindningen). Vrid rotorn i samma riktning som vindturbinskruven ger och anslut en voltmeter mellan den fria borsten och huset. Om en negativ potential finns på borsten, byt ut statorn med reläregulator och jord.
Huvuddraget med att ansluta en likströmsgenerator till ett batteri är behovet av att separera dem med en halvledardiod som förhindrar att batteriet laddas ur på rotorlindningen när generatorn stannar. I moderna bilgeneratorer utförs denna funktion av en trefasdiodbro, och vi kan också använda den genom att ansluta dess faser parallellt för att minska spänningsfallet över den.
Den största effekten kan avlägsnas från generatorn, vars rotor består av neodymmagneter. Konstruktioner baserade på ett bilnav med bromsskiva är utbredda, längs kanten av vilka kraftfulla magneter är fixerade. En stator med enfas eller trefaslindning är placerad på ett minimum avstånd från dem.
Typer av vindkraftverk
Vindkraftverk kan skilja sig åt i följande parametrar:
- antal knivar
- tillverkningsmaterial
- orientering av rotationsaxeln relativt marken
- pitch skruv
Flerbladiga modeller är effektivare än två- eller trebladiga modeller, eftersom de drivs i rörelse vid de minsta manifestationerna av luftströmmar. Bladen kan vara styva eller segla. Styva är vanligtvis gjorda av metall eller glasfiber. Det finns vertikala och horisontella modifieringar i rotationsaxelns riktning.
Vindgeneratorer med en horisontell rotationsaxel används i större utsträckning. Sådana enheter kännetecknas av hög effektivitet, förbättrat skydd mot orkanvindar och enkel kraftreglering.Vertikala modeller är enkla att installera, tysta och kan fungera även med svaga vindbyar.
Neodymiummagnetmodell
Hemlagad vindkraftverk med neodymmagneter blir mer och mer populär i många ryska regioner. Som grund för en sådan anordning är det nödvändigt att använda ett nav från en bil med bromsskivor. Det är bättre att ta isär delen och kontrollera om den är användbar genom att smörja lagren och ta bort rost.
Neodymmagneter är limmade på rotorskivorna. Du kan till exempel ta tjugo små magneter. När du väljer antal magneter, kom ihåg att i en enfasgenerator måste antalet poler matcha antalet magnetiska element. För en trefasmodell kan detta förhållande vara 2 till 3 eller 4 till 3. Under installationen av magneterna måste du växla deras poler. För att inte misstas är det lämpligt att använda rektangulära magneter. Använd det mest pålitliga limet för att fästa magneterna.
En video om montering av en sådan generator kan ses här:
En magnetgenerator fungerar effektivt om statorspolarna har rätt storlek. Det är känt av erfarenhet att för att ladda ett 12 V batteri måste cirka 1000 varv fördelas lika i spolarna. Spolarna lindas med tjocka trådar för att minska motståndet. Vindkraftmasten ska vara sex eller fler meter hög. Under masten måste du gräva ett hål med ytterligare betonghällning. Bladen för enheten är gjorda av PVC-rör.
Bilgenerator modell
En hemgjord vindgenerator från en bilgenerator måste tillverkas av komponenter (batteri, relä, etc.) från en maskin. Samtidigt är det bättre att använda en bilgenerator från kraftfull utrustning (till exempel från en traktor) för att skapa en vindkraftverk.
Eftersom konsumenter behöver växelström måste en växelriktare eller omvandlare tillhandahållas. I regioner med höga vindhastigheter kan vindgeneratorer installeras för att generera hög effekt.
För att montera en sådan modell behöver du följande:
- 12V bilgenerator
- batteri
- voltmeter
- batteriladdningsrelä
- knivar
- fästmaterial
I början tillverkas en rotor. Den optimala lösningen skulle vara att skapa ett rotorhjul med fyra blad. Detta element är tillverkat av plåtjärn. Om möjligt kan du använda ett järnfat.
Den färdiga vindturbinen är ansluten till generatoraxeln. För detta borras ett hål, anslutningen är fixerad med bultar. Därefter monteras den elektriska kretsen och masten installeras. Då måste du fixa bilgeneratorn med ledningar som är anslutna till batteriet och spänningsomvandlaren. För korrekt montering är det bättre att använda förberedda ritningar.
En sådan installation monteras tillräckligt snabbt utan några speciella svårigheter. En sådan vindgenerator är bra för sin enkelhet, tillförlitlighet och tysta drift.
En video med montering av en sådan vindgenerator kan ses här:
Multiplikatorberäkning
Generatorsatsen har en lutande strömhastighetskarakteristik: med en ökning av rotorhastigheten ökar den maximala effekten som levereras till den. Därför behöver vi en multiplikator med hög ökningskoefficient för att säkerställa högsta effektivitet för en vindhastighet med långsam hastighet.
För en hemlagad design är den mest optimala lösningen en remmultiplikator: den är lätt att tillverka och kräver ett minimum av maskinarbete. Förhållandet mellan ökningen av varv kommer att vara lika med förhållandet mellan drivhjulets diameter, förbunden med skruvaxeln, och diametern för generatorns drivna remskiva. Vid behov kan utväxlingen lätt justeras genom att byta ut en av remskivorna.
Vid utformning av multiplikatorn är det nödvändigt att ta hänsyn till både bladhöjdens genomsnittliga hastighet och generatorns strömhastighetskarakteristik. Om vi använder en seriell bilgenerator kan den lätt hittas på Internet, med hemlagad design, troligtvis måste vi gå igenom försök och fel.
Låt oss till exempel ta en gemensam traktorgenerator, som redan nämnts ovan.
Om vi tar den beräknade effekten av vår vindkraftverk på 90 watt hittar vi en punkt i diagrammet som motsvarar generatorns uteffekt till denna effekt. Vid en nominell spänning på 14 V behöver vi en strömutgång på minst 6,5 A - enligt diagrammet kommer detta att ske med en hastighet något över 1000 rpm. Låt propellern enligt vår design rotera med vinden med en hastighet på 60 rpm (medelvind). Detta betyder att vi behöver minst ett tjugofaldigt förhållande mellan remskivornas diametrar - för en 70 mm generatorrulle måste väderkvarnsskivan ha en diameter på nästan en och en halv meter, vilket är oacceptabelt. Detta antyder otvetydigt hur låg effektiviteten hos vindgeneratorer av denna typ är - utan en komplex flerstegs växellåda, som i sig kommer att leda till stora effektförluster, är det nästan omöjligt att sätta en bilgenerator i driftläge.
Principen för drift och typer av vindgenerator
Det är bara möjligt att skapa en väderkvarn på egen hand om du förstår dess enhet. Prototypen för denna enhet är en gammal väderkvarn. Med luftströmmarnas tryck på vingarna kom en axel i rörelse som överförde vridmomentet till kvarnutrustningen.
Vindkraftverk för att generera el använder samma princip för att använda vindkraft för att rotera rotorn:
- Rörelsen av knivarna under påverkan av vinden tvingar ingångsaxeln med växellådan att rotera. Momentet överförs till generatorns sekundäraxel (rotor), utrustad med 12 magneter. Som ett resultat av dess rotation genereras en växelström i statorringen.
- Denna typ av el kan inte ladda batterier utan en speciell enhet - en styrenhet (likriktare). Enheten omvandlar växelström till likström så att den ackumuleras så att hushållsapparater kan fungera utan avbrott. Styrenheten utför också en annan funktion: den slutar ladda batteriet i tid och överför överskottet av energi från vindkraftverket till enheter som förbrukar en stor mängd av det (till exempel värmeelement för uppvärmning av ett hus)
- För att säkerställa en spänning på 220 V matas strömmen från batterierna till växelriktaren och sedan går den till elförbrukningspunkterna.
För att säkerställa att knivarna alltid är i bästa läge för att interagera med vinden installeras en svans på skovlarna, vilket gör att propellern kan vända mot vinden. Fabriksmodeller av vindkraftverk har bromsanordningar eller ytterligare kretsar för att vika svansen eller ta bort knivarna från vindslag i dåligt väder.
Det finns flera typer av vindgeneratorer som klassificerar dem efter antal och material på knivarna eller propellerns stigning. Men huvuddelningen sker enligt axelns eller ingångsaxelns läge:
- Den horisontella typen innebär axelns placering parallellt med jordytan. Sådana generatorer kallas vinggeneratorer.
- I vertikala vindkraftverk är axeln vinkelrät mot horisonten och planet ligger runt den. Vertikala generatorer kan kallas ortogonal eller karusell.
Oavsett vridpunktens läge förblir enhetens funktionsprincip densamma.
Modeller av vindkraftverk kan ha en propeller eller ett vindhjul med 2, 3 eller flera blad. Man tror att flerbladiga enheter kan generera ström i lätta vindar, medan propellrar med 2-3 vingar kräver ett större luftflöde.När du väljer en modell är det också nödvändigt att ta hänsyn till den viktiga regeln att varje blad skapar motstånd mot vindflödet och minskar rotationshastigheten, därför är det ganska svårt att snurra ett flerbladshjul till arbetshastigheten.
Bland sorterna av vindkraftverk finns segling och styva. Dessa namn anger materialet som vingarna är gjorda av. Vid självmontering blir seglingstypen enklare och mer ekonomisk, men knivarna av plastmaterial (tyg, film, etc.) skiljer sig inte i hållfasthet och slitstyrka.
Mast
Masten som vindturbinen är monterad på - detta är en av dess viktigaste noder.
Det säkerställer inte bara en säker drift av väderkvarnen (den nedre punkten på cirkeln som beskrivs av knivarna bör inte vara närmare än 2 meter till marken), utan gör det också möjligt att använda vindenergin så effektivt som möjligt, som blir mer turbulent nära marken.
En hög höjd leder till en låg styvhet i vindturbinmasten och gör dess hållfasthetsberäkning ganska svår inte bara för en amatör utan också för en ingenjör. Du kan bara lista huvudpunkterna:
- Placera masten så långt som möjligt från huset och träd som skuggar luftflödet. Dessutom kan vindgeneratorn falla på byggnaden eller skadas av träd vid stark vind.
- En optimal mastdesign är öppet svetsat fackverk liknar kraftöverföringstorn, men det är svårt och dyrt att tillverka. Det enklaste men ganska effektiva alternativet är flera parallella rör med en diameter på 80-100 mm, svetsade med korta sömmar till varandra och gjutna till ett djup av minst en meter i marken. Det är mycket önskvärt att stärka strukturen hos ett rör med kabelband, som också är fästa på stöden som hälls i betong.
- För att förenkla underhållet av väderkvarnen kan masten göras till en vändpunkt: i det här fallet, när sträcklinjen som går i sprickans riktning försvagas, kan masten lutas till marken.
En berättelse om en mycket enkel vindgenerator från ett hemfläkt
Rekommendationer för vindkraftverk
Det finns allmänna riktlinjer för att utnyttja vindkraftverk maximalt.
Först och främst måste du i förväg bestämma enhetens kraft och funktionalitet. För att tillverka en vindgenerator på rätt sätt måste du studera de möjliga konstruktionerna och de klimatförhållanden under vilka den kommer att användas.
Förutom den totala effekten rekommenderas att du bestämmer värdet på uteffekten, även känd som toppbelastningen. Det representerar det totala antalet instrument och utrustning som kommer att sättas på samtidigt som vindgeneratorn används. Om det är nödvändigt att öka denna indikator rekommenderas att du använder flera växelriktare samtidigt.
Ytterligare elektrisk utrustning
Som nämnts ovan är en integrerad del av en vindkraftspark ett batteri som tar över konsumenternas kraft. när du väljer det måste du komma ihåg att ju större kapacitet desto längre tid kommer den att kunna upprätthålla spänningen i nätverket, men samtidigt tar det längre tid att ladda. Den ungefärliga drifttiden kan definieras som den tid under vilken hälften av batterikapaciteten är förbrukad (efter det kommer spänningsfallet redan att märkas, dessutom minskar djupurladdning blybatteriernas livslängd).
Exempel: Så ett batteri med en kapacitet på 65 A * h kan villkorligt ge 30-35 Amp-timmar energi till lasten. Är det mycket eller lite? En konventionell 60-wattsbelysningslampa kräver, med hänsyn till närvaron av en växelriktare som omvandlar 12 VDC till 220 VAC och har sin egen verkningsgrad inom 70%, en ström på 7 ampere är lite mer än fyra timmars drift. Vår väderkvarn med en nominell effekt på 90 watt, även i bästa fall, med en konstant stark vind, tar minst fem timmar att återvinna den bortkastade energin.Som du kan se, när du använder en vindkraftverk enbart som en autonom energikälla, kommer el i ditt hem endast att finnas tillgängligt några timmar om dagen.
Den andra noden i strömförsörjningssystemet är växelriktaren. I vårt fall kan du använda både en färdiggjord bil och en som extraheras från en avbrottsfri strömförsörjning. I vilket fall som helst är det viktigt att inte överbelasta den med strömförbrukning, med tanke på att dess verkliga driftseffekt är 1,2-1,5 gånger mindre än den angivna maximala effekten.
Som ni kan se är attraktionskraften att använda fri energi vilar på många begränsningar, och till och med det enda effektiva alternativet i centrala Ryssland - en vindgenerator - kan inte ge långsiktig autonomi.
Men samtidigt är denna idé inte dålig både som en källa till nödkraftförsörjning och särskilt som en designuppgift - nöjet att skapa en vindkraftverk med egna händer kan betydligt överstiga dess kraft.
Vindgenerator för ett privat hus: syfte och designfunktioner
Privata husvindparker används ofta som alternativa energikällor för att uppnå besparingar. Ofta installeras sådana enheter i sommarstugor.
Vindkraftverk används som alternativa energikällor
Oftast används de i områden som är avlägsna från huvudnäten. Detta är dock långt ifrån den enda anledningen till att köpa en vindkraftverk till ett privat hus. De flesta markägare använder dessa mönster för att uppnå autonomi och besparingar.
Inte alla platser är lämpliga för installation av sådana enheter, eftersom inte alla villkor uppfyller kraven för denna utrustning. Detta gäller främst vindhastigheten. För att en vindkraftspark ska fungera normalt måste den genomsnittliga vindhastigheten vara minst 4-4,5 m / s. Endast i detta fall är installationen av strukturen ekonomiskt motiverad.
Du kan använda vindkartan för att ta reda på den genomsnittliga årliga vindhastigheten. Det återspeglar grov data per region. Mer exakta indikatorer kan erhållas med hjälp av en speciell enhet - en vindmätare, samt en enhet för att läsa dess signaler.
Notera! Mätanordningen måste installeras mycket högt, annars kommer träd och byggnader att förvränga resultatet.
För att vindkraftverket ska fungera effektivt måste installationsområdet vara vindkraftverk
Principen för drift och struktur för en vindgenerator
En vindgenerator är en speciell typ av utrustning som omvandlar vindens kinetiska energi till mekanisk energi. Den driver rotorbladen monterade på generatorn. Som ett resultat genereras en växelström i dess lindningar. Den genererade elektriska energin lagras i lagringsbatterier, varifrån den matas till hushållsapparater.
Det beskrivna arbetsschemat förenklas. Naturligtvis är konstruktionen av en vindgenerator mycket mer komplicerad. Det finns också en styrenhet i energikedjan. Dess funktion är att omvandla trefas växelström till likström. Sedan går det att ladda batterierna.
De flesta hushållsapparater kan inte drivas med likström. Därför installeras en växelriktare i kedjan bakom batteriet. Den omvandlar likström till växelström vars spänning är 220V. Alla dessa operationer tar bort en del av den ursprungliga energin - cirka 15-20%.
Byggnaden kan laddas inte bara från en vindkraftspark, utan också från solpaneler, samt från en bensin- eller dieselgenerator. Om dessa element finns i kedjan kompletteras kretsen med en annan komponent - en brytare.När huvudströmförsörjningen är avstängd startar den reservkällorna.
Principen för drift av vindgeneratorn
En vindkraftpark består av följande komponenter:
- en rotor med blad (beroende på modellens funktioner kan det finnas flera blad för en vindgenerator, som regel finns det 2 eller 3 av dem, även om det också finns flera bladalternativ);
- en växellåda eller växellåda som styr hastigheten mellan generatorn och rotorn;
- ett skyddande hölje som skyddar strukturella delar från negativ påverkan av yttre faktorer;
- "Tail", som säkerställer att strukturen svänger efter vindens riktning;
- ett lagringsbatteri som lagrar en viss mängd energi;
- en växelriktarinstallation som omvandlar en typ av ström till en annan.
Vilken typ av vindkraftspark kan du köpa: klassificering av utrustning
Det finns flera klassificeringar enligt vilka vindkraftverk är indelade i grupper:
- I riktning mot knivarnas rotationsrörelse - horisontella och vertikala väderkvarnar.
- Enligt antalet blad - två-, tre- och flerbladiga enheter.
- Efter den typ av material som används för att tillverka knivarna - segel och styva knivdesign.
- Med kontrollmetod - väderkvarnar med fast eller justerbar bladstigning.
Vindgeneratorns interna struktur
Hjälpsamma råd! I de flesta fall rekommenderar experter att ägare av förortsbostäder köper en vindkraftverk med en fast bladhöjning, eftersom justerbara enheter är för svåra att använda.
En vindkraftspark med en horisontell axel är placerad vinkelrätt mot luftflödet. Designen har en liknande struktur och fungerar på samma princip som en konventionell väderblad. Vindkraftverk med en roterande generator har hög verkningsgrad samtidigt som de är överkomliga. Driften av dessa enheter baseras på luftflödets motstånd.
Vindkraftverk med vertikal axel eller ortogonala vindkraftverk har en kompakt design, men priset är mycket högre. På grund av sin speciella struktur är denna typ av utrustning helt oberoende av vindriktningen. Bladen är i form av turbiner, varigenom belastningen på den axiella delen minskar avsevärt. Det är tillrådligt att köpa en vertikal vindgenerator i fall där vinden på platsen ständigt ändrar riktning.
Fördelar och nackdelar med vindkraftverk för hemmet
Liksom alla andra typer av utrustning har vindkraftsparker både fördelar och nackdelar. För att besluta om inköp av denna enhet är det lämpligt att väga dess styrkor och svagheter.
Populariteten för användningen av vindkraftsparker beror på det stora antalet fördelar
Varför är det lönsamt att köpa en vindgenerator (220V) till ett privat hus:
- Inga extra kostnader, eftersom inget bränsle krävs för att driva enheten.
- Det finns inget behov av konstant övervakning. Strukturen genererar elektricitet på egen hand varje gång det blåser.
- En relativt tyst och helt miljövänlig metod för att generera el.
- Enheten kan användas i nästan alla klimatförhållanden.
- Slitage på delar är minimalt.
Installation av en vindgenerator för ett hem åtföljs av följande nackdelar:
- kostnader för inköp av utrustning lönar sig på 5-6 år;
- en relativt liten indikator på effektivitet, vilket återspeglas i effekt;
- högt pris på vindkraftverk;
- för att kompensera för enhetens inaktivitet på vindlösa dagar krävs ytterligare utrustning: en generator och ett lagringsbatteri (kostnaden för dessa element är mycket hög);
- i vissa lägen avger vindkraftverk för huset infraljud (detsamma händer om installationen av utrustningen slutförs med fel);
- regelbundet förebyggande underhåll krävs;
- en orkan kan allvarligt skada utrustningen.
Beroende på enhetens kraft och områdets vindkarta kan en väderkvarn ge el till både ett litet lanthus och en stor lantstuga.
Hjälpsamma råd! Det är absolut nödvändigt att beräkna lönsamheten innan du köper en vindgenerator till ditt hem, utrustningspriset kan vara för högt och kostnaden för att köpa den kommer inte att löna sig. För att göra detta måste du beräkna husets genomsnittliga effektindikator (kraften från alla elektriska apparater tas med i beräkningen), bedöma området där utrustningen kommer att installeras och ta reda på hur många blåsiga dagar per år .
