≡×МЕНЮ

• Ремонт
• Ремонт
• Вътрешен дизайн
• За всичко
• Относно ВиК

Направи си сам вертикален вятърен генератор 1 kW. Направи си сам вятърен генератор - ръководство за изграждане на екогенератор, неговото инсталиране и свързване (105 снимки). Какво да имате предвид при избора

Сега е напълно възможно да получите безплатно електричество с помощта на вятъра. Има няколко опции за вятърни мелници: с вертикална и хоризонтална ос. Почти всеки може да сглоби вертикален вятърен генератор със собствените си ръце, прочетете нашата статия за това как да го направите правилно.

Принципът на действие на вятърните турбини

Принципът на работа във всички модификации на вятърни мелници е един и същ. По време на въртенето на лопатките се формират три вида физически ефекти: повдигащи, импулсни и спирачни сили. В резултат на действието на тези сили статорът започва да се движи, а роторът на неподвижната част на генератора започва да създава магнитно поле и електрическият ток се движи през проводниците.

Има голям брой опции за изпълнение на вятърни турбини, те се различават не само по мощност, но и по външен вид. Структурата на повечето вятърни мелници включва: генератор, лопатки, инвертор, мултипликатор. Използва се инвертор за преобразуване на получения заряд в постоянен ток. Мултипликаторът е скоростна кутия, която е предназначена да увеличи броя на оборотите на вала. Скоростните кутии не се монтират на всички вятърни мелници, главно само на големи и мощни вятърни турбини.

Трифазен променлив ток се генерира поради въртенето на ротора. Получената енергия се изпраща през контролера към батерията. Освен това инверторът преобразува тока и го прави стабилен, именно в тази форма може да се подава за захранване на домакински уреди или осветление.

Как сами да направите вятърен генератор от вертикален тип

Можете сами да направите вятърна мелница у дома. Първо трябва да вземете решение за вида на вятърната турбина. В зависимост от дизайна си вятърните турбини биват:

• с вертикална ос на въртене: ротор Darrieus, вятърен генератор Savonius;
• с хоризонтална ос на въртене: успоредна или перпендикулярна на вятърния поток.

Някои модели вятърни мелници комбинират няколко вида инсталации. Помислете за пример за създаване на хибридна вятърна мелница, която съчетава дизайна на вятърни генератори като Savonius и Darier.

Сглобяване на ротора

За да сглобите ротора, трябва да закупите:

• 6 неодимови магнита D30xH10 mm;
• 6 магнита с феритни пръстени D72xd32xh15 mm;
• 2 метални диска D230xH5 mm;
• епоксидна смола или лепило.

Вместо метални дискове могат да се използват триони с подходящ размер. На един диск се поставят 6 неодимови магнита, като се редува полярността им, като ъгълът между тях трябва да бъде 60 градуса при диаметър 165 mm.

Магнитите с феритни пръстени се поставят на втория диск по същия принцип.

За да не се движат магнитите по време на работа на вятърната мелница, те трябва да бъдат поне наполовина пълни с епоксидно лепило.

Ние правим статор

Първо трябва да навиете 9 намотки от 60 оборота, за това използвайте емайлирана медна жица с диаметър 1 mm.

След това намотките се запояват заедно: началото на първата намотка с края на четвъртата, четвъртата със седмата. Втората фаза е свързана по същия начин чрез две намотки, само че те започват да запояват от втората намотка. Свързването на третата фаза започва от третата намотка.

Прави се форма от шперплат, в нея се поставя пергаментова хартия, върху която се поставят парче фибростъкло и намотки.

Всичко това е залято с епоксидна смола. След 24 часа готовият статор се изважда от формата.

Генераторен монтаж

Всички части на генератора са готови, остава само да ги сглобите.

Самият генератор ще бъде прикрепен към скобата с главината с помощта на шпилки. Нека разгледаме по-отблизо процеса на сглобяване.

Етапи на сглобяване на генератора:

• В горния ротор са направени 4 отвора с резба за шпилки. Те са необходими, за да може роторът плавно да "седне" на мястото си;
• В статора са направени 4 отвора за монтиране на скобата;
• долният ротор се поставя върху скобата с магнитите нагоре, в него също се пробиват 4 резбови отвора за шпилката;
• на долния ротор е поставен статор;
• вторият ротор се поставя отгоре с магнитите надолу. Всичко това е фиксирано между себе си и скобата с главина с шпилки и гайки.

Главината (фланец с лагери) трябва да се закупи отделно: долната част на главината трябва да е с диаметър 1,5 инча тръба.

Редът на закрепване на всички части е представен по-подробно на диаграмата по-долу:

1 - свързващ елемент; 2 - опора на острието; 3 - горната част на ротора; 4 - магнит; 5 - ръкав; 6 - статор; 7 - долната част на ротора; 8 - гайка; 9 - фиби; 10 - главина; 11 - ос; 12 - скоба за монтиране на статора

Ние правим остриета

Остриетата могат да бъдат направени от дърво, фибростъкло и други материали. По-бързо и по-лесно е да направите тази част от вятърния генератор от канализационна PVC тръба. По-добре е да използвате оранжеви тръби, тъй като те имат добра плътност и не се страхуват от пряка слънчева светлина.

За вертикален ветрогенератор ще ви трябват 4 лопатки от PVC тръби и 2 ортогонални (извити) поцинковани ламарини. Този дизайн ще позволи на вятърната мелница да се върти дори при условия на слаб вятър със скорост от 2-3 м в секунда. Взимаме метри PVC тръби и ги нарязваме по дължина на 2 равни части. Изрязваме полукръгове от калай според размерите на бъдещото острие и ги закрепваме с болтове по ръбовете на тръбата.

За да направите ортогонални остриета, ще ви е необходим стандартен поцинкован стоманен лист с дебелина 0,75 мм. Първо, с ножица за метал се изрязват два сегмента с размери 1x0,4 м и четири сегмента под формата на капка. След това стоманените сегменти трябва да бъдат огънати и "капковите" сегменти да бъдат прикрепени по ръбовете.

Остриетата са закрепени в кръг към рамката, тя може да бъде заварена от профилна квадратна тръба 20x20 и ъгли 25x25. Размерите на рамката и разстоянието между лопатките могат да се видят на диаграмата по-долу:

Сглобяване на конструкцията на вятърната турбина

Мачтата е заварена от водопроводни тръби с различни диаметри, височината й зависи от района, където ще бъде разположен вятърният генератор, и условията на работа, но във всеки случай трябва да е по-висока от покрива на къщата.

Предварително под секционната мачта трябва да подготвите триточкова подсилена основа. Към готовата мачта на земята се завинтва генератор. След това към генератора е закрепена рамка с остриета. Мачтата с вятърната мелница е закрепена към фундамента с помощта на две шарнирни опори и се повдига във вертикално положение с помощта на лебедка. След повдигане на мачтата третата опора се завинтва към основата на вятърната мелница с болт. Освен това мачтата трябва да бъде фиксирана с удължител.

Електрическа част

Вятърната мелница ще произвежда трифазен променлив ток. С помощта на мостов токоизправител, състоящ се от 6 диода, го преобразуваме в постоянен ток.

Това дава възможност за зареждане на батерията при 12 V. За контрол на зареждането на батерията и предотвратяване на нейното презареждане се използва стандартно реле за зареждане на автомобил PP-380.

Към батерията е свързан инвертор, който ви позволява да преобразувате получените 12 V DC в 220 V AC с честота 50 Hz.

Резултатът от вятърната мелница: изчисляване на ефективността

Тестовите тестове на вятърния генератор при различни скорости на вятъра показаха следните резултати:

• при скорост на вятъра 5 m / s получаваме 60 rpm - 7 V и 2,3 A = 16 W;
• при скорост на вятъра 10,6 m/s, получаваме около 120 rpm - 13 V и 3,4 A = 44 W;
• при скорост 15,3 m / s приблизително 180 rpm - 15 V и 5,1 A \u003d 76,5 W;
• при скорост на вятъра 18 m / s получаваме 240 rpm - 18 V и 9 A = 162 вата.

По принцип вятърната мелница произвежда 16-45 W, тъй като вятърът е повече от 15 m / s е рядък. Въпреки това, ако поставите високоскоростен винт, тогава можете да получите по-добри резултати.

Използването на вятърна енергия за производство на електроенергия е една от обещаващите форми на развитие на алтернативната енергия. Вертикалният вятърен генератор е обещаваща посока за развитие на индустрията, т.к. има редица предимства в сравнение с хоризонталните аналози.

Принцип на действие

Вертикалната вятърна мелница е цилиндър, монтиран върху основа. Благодарение на формата си работи независимо от посоката на вятъра. Независимо от вида на вертикалната вятърна турбина, тя е проектирана по такъв начин, че налягането на въздушния поток от едната страна да е по-високо, отколкото от другата.

Поради тази разлика в налягането, оста на генератора се върти и се генерира електричество. Поради факта, че силата на вятъра е насочена към двете страни на вятърния генератор, началната скорост на вятъра е малко по-висока от тази на хоризонталните вятърни мелници, но при правилното качество на частите има самореклама - т.е. значително увеличение на скоростта на генератора дори при малък (от 3,5 m / s) вятър.

Кой дизайн е по-добър

Има няколко фундаментално различни дизайна на вертикални вятърни турбини, всеки от които има своите предимства и недостатъци.

Вятърна мелница Savonius - полукръгли остриета

Ротор на Savonius. Моделът на такава вертикална вятърна мелница включва две или повече остриета, направени под формата на полукръг. В този случай натискът, упражняван върху "отворената" част на кръга, значително надвишава този, който засяга противоположната страна. Дизайнът е доста прост за производство, поради което е най-популярен сред домашните вертикални вятърни турбини. недостатъци:

• Голямо "платно". Въздействието на вятъра накланя цялата конструкция, създавайки напрежение в оста и дезактивирайки лагера, върху който се върти целият ротор.
• Дизайнът не може да започне да се върти независимо в присъствието на две или три остриета, следователно два такива ротора трябва да бъдат фиксирани на една и съща ос, един под друг под ъгъл от 90 °

1. 

   На ортогоналния ротор са инсталирани допълнителни статични екрани за повишаване на производителността

   Ротор Darier или ортогонален. Има много модификации на такъв вертикален вятърен генератор, но принципът на работа остава непроменен. Въртенето се дължи на крилообразната форма на острието на генератора. При излагане на въздушен поток се създава повдигаща сила, поради която оста се върти. недостатъци:

   • Ниска, дори по стандартите на вятърните турбини, ефективност.
   • Скоростта на вятъра за пълно завъртане на такъв генератор трябва да бъде най-малко 4 m/s. В същото време, преди да се достигне пълната скорост на въртене на такъв ротор, товарът не може да бъде свързан към вятърната мелница - тя ще спре.
   • Шум. Ако при други модели шумят само движещи се части (лагери), то този тип вертикален вятърен генератор шуми с лопатките си. Много.
   • Поради вибрации, той бързо дезактивира лагерите и всички носещи конструктивни елементи.

2. 

   Хеликоидният ротор има сложен дизайн

   Хеликоиден ротор. Този вертикален вятърен генератор има сложна форма, но всъщност е ортогонален вятърен генератор с вертикална ос, само неговите лопатки са усукани по оста на лагера, което значително увеличава експлоатационния живот на цялата конструкция, т.к. осигурява равномерно натоварване на лагера и мачтата от всички страни. недостатъци:

   • Трудност при производството, оттук и високата цена на вертикална вятърна мелница.

3. 

   Многолопаткова вятърна мелница

   Многолопатков вертикален вятърен генератор. Ако разгледаме само търговски проби, този тип ротор е най-продуктивен и дава най-малко натоварване на лагерните части. Вътре в тази вертикална вятърна мелница има допълнителен ред статични лопатки, които насочват въздушния поток по такъв начин, че да увеличат максимално ефективността на ротора. недостатъци:

   • Високата цена на устройството поради големия брой части.

Предимства на вертикалната ос

Положителни качества на всички вертикални вятърни турбини:

1. Не се водят от вятъра, работят във всяка посока.
2. За разлика от ветрогенераторите с хоризонтална ос, той има само една ос на въртене, следователно и по-дълъг експлоатационен живот.
3. Възможен е монтаж на ниска височина - от 1,5 м, в зависимост от модела.
4. Всички важни подвижни части са разположени в долната част на генератора, което го прави лесен за поддръжка.
   

   важно. Ако е необходимо, валът на ротора се удължава до необходимата дължина за лесен достъп до статора, без значителна загуба на ефективност.

5. Възможността да сглобите работещ вятърен генератор със собствените си ръце от импровизирани материали.
6. Поради възможността за създаване на твърда конструкция с няколко опорни точки, вертикалните вятърни турбини работят при по-висока максимална скорост на вятъра.
7. По-висока устойчивост на вредното въздействие на вятъра.
8. В тези вятърни мелници е възможно да се създаде собствена циркулация на въздуха, поради което се образува високоскоростен ефект, когато линейната скорост на лопатките е 20 или повече пъти по-висока от скоростта на вятъра.

минуси

1. Тромав дизайн. Най-леките вертикални вятърни мелници тежат поне 300 кг с багажник.
2. Ниска ефективност в сравнение с хоризонталната.
3. Шум. Вятърната мелница издава шум от лопатките по време на работа.

Видео. Хеликоиден вятърен генератор

Видеото ясно показва работата на хеликоидна вятърна мелница, монтирана на специална мачта

Изчисляването на вертикална вятърна мелница по същество не се различава от изчислението на конвенционална хоризонтална. Но изчислението има свои собствени характеристики, тъй като вертикалните вятърни мелници от типа "Барел" не работят поради повдигаща сила, а поради натиска на вятъра върху лопатките. След това ще дам пример за изчисляване на вятърна мелница в общи линии. Въпреки че изчислението е доста точно, то дава обща представа за мощността на вятърния генератор, но не се вземат предвид много фактори, които могат значително да повлияят на реалния резултат.

Домашен вертикален вятърен генератор

Например снимка на вертикална вятърна мелница тип "Барел".

Например, искаме да направим ветрогенератор тип "Варел" с ширина 2 метра и височина 3 метра. Броят на остриетата няма особено значение и да кажем, че имаме 4 полукръгли остриета. Първо трябва да разберем колко мощност можем да получим от този ротор.

Има проста формула за изчисляване:

P=0,6*S*V^3

П- Мощност във ватове

С- площта на метене на ножовете кв.м.

V^3- Скорост на вятъра в куб m/s

0.6 е скоростта на вятъра. Вятърът, който се движи в пространството, се приема като един, но вятърът, когато се приближава до всяко препятствие, губи своята скорост и сила. Тъй като не знаем загубата на скорост, ще вземем 0,6, като вземем предвид факта, че вятърът ще загуби скорост с 33%.

Освен това, формулата за изчисляване на площта на кръг S=πr2, Където

π - 3,14

r- радиус на окръжност на квадрат

По принцип вертикалните вятърни мелници, като билбордове, силно забавят вятъра и пред препятствието се образува въздушна възглавница, блъскайки се в която нови порции вятър се отклоняват настрани и 30-40% от вятърната енергия напуска без да участва в натиска върху лопатките. Следователно общата ефективност, или според правилното KIEV на вятърно колело за вертикални вятърни турбини е доста ниска и възлиза само на 10-20% от вятърната енергия.

От анализа на домашно направени вертикални вятърни мелници, KIEV е основно 10% от всичко, но ние сме оптимисти, така че ще взема KIEV 0,2, въпреки че ефективността на генератора и трансмисията все още не се вземат предвид тук.

0,6*6*2*2*2*0,2=5,76 вата при 2m/s

0,6*6*3*3*3*0,2=19,44 вата при 3m/s

0,6*6*4*4*4*0,2=46,08 вата при 4m/s

0.6*6*5*5*5*0.2=90 вата при 5m/s

0.6*6*7*7*7*0.2=246 вата при 7m/s

0.6*6*10*10*10*0.2=720 вата при 10m/s

Сега е ясно на какво е способен този ротор. След това трябва да монтираме генератора към този ротор, така че генераторът да може да произвежда максималната възможна мощност, която е налична на ротора, и в същото време да не претоварва ротора - така че да може да се върти и скоростта му да не пада много . В противен случай няма да има смисъл, производството на енергия ще спадне драстично. За да регулираме генератора, трябва да знаем скоростта на вятърното колело при всяка скорост на вятъра.

За разлика от хоризонталните вятърни турбини, където върховете на перките обикновено се въртят 5 пъти по-бързо от скоростта на вятъра, вертикалната вятърна турбина не може да се върти по-бързо от скоростта на вятъра. Това се дължи на факта, че тук вятърът просто избутва острието и то започва да се движи с потока на преминаващия вятър. И хоризонталният винт работи благодарение на повдигащата сила, която се образува в задната част на острието, и той избутва острието напред, а тук скоростта е ограничена само от аеродинамичните свойства на острието и повдигащата сила.

Няма да навлизаме в подробности и да се върнем към нашето вятърно колело. За да изчислите оборотите на ротор с размери 2 * 3 метра, където ширината на ротора е 2 метра, трябва да разберете обиколката на ротора. 2 * 3,14 \u003d 6,28 метра, тоест при едно завъртане върхът на острието изминава път от 6,28 метра. Това означава, че в идеалния случай роторът ще направи пълен оборот за преминаващ вятърен поток с дължина 6,28 метра. Но тъй като енергията се изразходва за въртене, за трансмисия и дори за въртене на генератора - който е зареден с батерия, тогава скоростта ще падне средно два пъти. И роторът ще направи пълен оборот при 12 метра вятър.

Тогава се оказва, че ако вятърът е 3 m / s, тогава с този вятър роторът ще направи 0,4 оборота в секунда и пълен оборот за 4 секунди. И след минута с вятър от 3 m / s ще бъде 60: 4 \u003d 15 rpm.

При 3m/s 12:3=4, 60:4=15r/m

При 4m/s ще бъде 12:4=3, 60:3=20rpm.

При вятър 5m/s 12:5=2.4, 60:2.4=25r/m.

При 7m/s 12:7=1.71, 60:1.71=35r/m

При 10m/s 12:10=1.2, 60:1.2=50r/m

Със скоростта на вятърното колело, мисля, че сега е ясно и те са известни. Колкото по-голям е диаметърът на вятърното колело, толкова по-малки са неговите обороти спрямо скоростта на вятъра. Така например вятърно колело с диаметър 1 метър ще се върти два пъти по-бързо от вятърно колело с диаметър 2 метра.

Сега имаме нужда от генератор, който трябва да произвежда енергия при тези скорости няма повечеотколкото вятърното колело може да даде. И ако генераторът е по-мощен, тогава той ще претовари ротора и няма да може да се върти до неговата скорост и в резултат на това скоростта ще бъде ниска и общата мощност. При вятър от 3 м/с имаме 15 оборота в минута и мощност на вятърната турбина 19 вата, тук е необходимо генераторът да натоварва ротора не повече от 19 вата. Това се взема предвид ефективността на скоростната кутия (ако има такава) и ефективността на самия генератор. Ефективността на скоростната кутия и генератора обикновено не е известна, но те също имат значителни загуби и като цяло 20-50% от енергията се губи при това и само 50% вече се подава към батерията на изхода, това е приблизително 10 вата в нашия случай.

Ако генераторът претовари вятърното колело, неговата скорост няма да достигне номиналната скорост и ще бъде значително по-ниска от скоростта на вятъра. Това ще намали скоростта на генератора и неговата мощност. Освен това лопатките, които все още са много по-бавни по скорост спрямо вятъра, силно ще го забавят и вятърът ще се разпръсне настрани, в резултат на което мощността на вятърната турбина ще падне още повече. Така че с твърде мощен генератор на енергия батерията ще бъде многократно по-малка, отколкото би могла да бъде. Или обратното, когато генераторът е твърде слаб и при 15 оборота на вятърното колело не може да натовари напълно вятърното колело, тогава също се оказва, че отнемаме много по-малко енергия от възможната.

В резултат на това генераторът трябва да съответства на мощността на вятърното колело, единственият начин да премахнем максималната възможна мощност на вятърното колело. Това може да се каже за най-трудната задача, тъй като генераторът може да има напълно различни характеристики на напрежение и ток до обороти. За да вземете генератор, трябва да го завъртите към батерията и да измерите изходната енергия или да я изчислите с помощта на формули. И след това се опитайте да се настроите към вятърното колело.

Например, вашият генератор при 300 оборота в минута има 1 ампет на батерия от 14 волта, което е около 14 вата, а вятърното колело произвежда 19 вата при 15 оборота в минута. Така че множителят е необходим 1:20, така че генераторът да се върти с 300 оборота в минута. При 5 m/s скоростта на вятърното колело е 25 rpm, а генераторът ще се върти със скорост 500 rpm. В същото време мощността на вятърното колело е само 90 вата, а генераторът надвишава мощността и дава 200 вата. Така че вятърното колело няма да отиде, то просто ще се върти бавно и няма да даде своите 90 вата - и още повече 200 вата. Изходът е или да пожертвате началото на зареждането и да направите скоростната кутия 1:15, или да удвоите височината на вятърното колело, така че вятърното колело да дърпа генератора.

Така че е необходимо генераторът да съответства по мощност и скорост на целия диапазон на въртене на вятърното колело. И ако мощността на генератора е недостатъчна, тогава трябва или да увеличите предавателното отношение на мултипликатора, или да намалите ротора, за да постигнете баланс между скоростта и мощността на вятърното колело и генератора. Често хората, без никакви изчисления, инсталират генератори от това, което намерят, и изграждат вятърно колело, след като гледат видеоклип от YouTube, но в крайна сметка се оказва, че вятърният генератор не работи при слаб вятър и е просто минимална мощност.

Вятърният генератор или в обикновените хора вятърна мелница е просто устройство, което осигурява на собственика си значителни спестявания поради генерирането на безплатна електроенергия. Такава инсталация е мечтата на всеки собственик на парцел, откъснат от централизираните мрежи, или летен жител, който е недоволен от новополучената разписка за потребление на електроенергия.

След като сте разбрали дизайна на вятърния генератор, принципа на неговата работа, след като сте проучили чертежите, можете самостоятелно да направите и инсталирате вятърна мелница, осигурявайки на дома си неограничена алтернативна енергия.

Законно ли е да се използва вятър?

Създаването на собствена, макар и компактна, но електроцентрала е сериозно нещо, така че е логично неволно да възниква въпросът: законно ли е използването им? Да, ако мощността на вятърната инсталация не надвишава 1 kW, което е напълно достатъчно, за да осигури обикновена селска къща с електрически ток.

Факт е, че с този индикатор за мощност устройството се счита за домакинство и не изисква задължителна регистрация, сертифициране, одобрение, регистрация и освен това не подлежи на никакъв данък.

Въпреки това, преди да направите вятърна турбина за вашия дом, по-добре е да се защитите и да вземете предвид няколко точки:

• Има ли специални ограничения за използването на алтернативни енергийни източници в региона на пребиваване?
• Каква е допустимата височина на мачтата на земята?
• Ще надвишава ли шумът от скоростната кутия и ножовете установените стандарти?
• Възможно ли е да се осигури защита срещу генерирани радиосмущения?
• Ще пречи ли мачтата на миграцията на птиците или ще причини други екологични проблеми?

Ако обмислите всички нюанси предварително, тогава нито данъкът, нито екологичните служби, нито съседите ще могат да предявят искове и да предотвратят получаването на безплатно електричество.

Как работи вятърната мелница?

На снимката завършените домашно направени вятърни турбини са представени от удължени метални конструкции на три или четири опори, с лопатки, движещи се от вятъра. В резултат на това кинетичната енергия, получена от вятърния поток, се преобразува в механична енергия, която от своя страна стартира ротора и се превръща в електрически ток.

Този процес е резултат от добре установената работа на няколко задължителни компонента на вятърна електроцентрала (ВЕЦ):

• Витло с две или повече лопатки;
• ротор на турбина;
• Редуктор;
• контролер;
• Електрическа генераторна ос и генератор;
• инвертор;
• Батерия.

Необходимо е също така да се предвиди спирачен блок, гондола, мачта, ветропоказател, ниско и високоскоростен вал. Устройството определя и принципа на работа на вятърния генератор: въртящ се ротор произвежда трифазен променлив ток, който преминава през системата на контролера и зарежда DC батерията.

Крайните ампера се преобразуват от инвертора и се изпращат през свързаното окабеляване към изходните точки: контакти, осветление, домакински уреди и електрически уреди.

Как да го направите сами?

Най-надеждният и прост дизайн се счита за ротационна вятърна турбина, която е инсталация с вертикална ос на въртене. Готов домашен генератор от този тип е в състояние напълно да осигури потреблението на енергия на дачата, включително оборудване на жилищни помещения, стопански постройки и улично осветление (макар и не прекалено ярко).

Ако получите инвертор с индикатори от 100 волта и батерия от 75 ампера, тогава вятърната мелница ще бъде много по-мощна и продуктивна: ще има достатъчно електричество както за видеонаблюдение, така и за аларма.

За да направите вятърен генератор, ще ви трябват конструктивни детайли, консумативи и инструменти. Първата стъпка е да намерите подходящи компоненти за вятърна мелница, много от които могат да бъдат намерени сред стари запаси:

• Генератор от автомобил с мощност около 12 V;
• Акумулаторна батерия за 12 V;
• Бутонен полухерметичен превключвател;
• Складова наличност;
• Автомобилно реле, използвано за зареждане на акумулатора.

Ще ви трябват и консумативи:

• Крепежни елементи (болтове, гайки, изолационна лента);
• Стоманен или алуминиев контейнер;
• Окабеляване с напречно сечение от 4 квадратни метра. мм (два метра) и 2,5 кв. mm (един метър);
• Мачта, статив и други елементи за подобряване на стабилността;
• Здраво въже.

Препоръчително е да намерите, проучите и отпечатате чертежи на вятърни турбини със собствените си ръце. Ще ви трябват и инструменти, включително мелница, метър, клещи, бормашина, остър нож, електрическа бормашина, отвертки (Phillips, минус, индикатор) и гаечни ключове.

След като подготвите всичко необходимо, можете да започнете да сглобявате, като се фокусирате върху инструкции стъпка по стъпка, които ви казват как да направите вятърен генератор със собствените си ръце:

• Изрежете остриета с еднакъв размер от метален контейнер, оставяйки недокосната метална лента на няколко сантиметра в основата.
• Направете симетрично отвори със свредло за съществуващите болтове в долната част на основата на резервоара и шайбата на генератора.
• Огънете остриетата.
• Фиксирайте върху шайбата на острието.
• Инсталирайте и закрепете генератора на мачтата със скоби или въже, отстъпвайки отгоре на около десет сантиметра.
• Установете окабеляване (за свързване на батерията е достатъчно жило с дължина метър и сечение от 4 кв. Мм, за натоварване с осветление и електрически уреди - 2,5 кв. Мм).
• Маркирайте схемата на свързване, цвета и буквената маркировка за бъдещи ремонти.
• Инсталирайте предавателя с четвърт проводник.
• Ако е необходимо, украсете конструкцията с ветропоказател и боя.
• Закрепете проводниците чрез навиване на монтажната мачта.

Направи си сам вятърни генератори за 220 волта е възможност да осигуриш лятна къща или селска къща с безплатно електричество в най-кратки срокове. Дори начинаещ може да настрои такава инсталация, а повечето от детайлите на конструкцията отдавна не работят в гаража.

Направи си сам снимка на вятърни турбини

Вятърната енергия е поразителна в разнообразието и необичайния дизайн на дизайните на вятърни турбини. Съществуващите проекти на вятърни турбини, както и предложените проекти, поставят вятърната енергия извън конкуренцията по отношение на оригиналността на техническите решения в сравнение с всички други мини-енергийни комплекси, работещи с възобновяеми енергийни източници.

В момента има много различни концептуални проекти на вятърни турбини, които могат да бъдат разделени на два основни типа според вида на вятърните колела (ротори, турбини, витла). Това са вятърни турбини с хоризонтална ос на въртене (лопатка) и вертикална (въртележка, т.нар. H-образни турбини).

Вятърни турбини с хоризонтална ос на въртене. При вятърни мелници с хоризонтална ос на въртене валът на ротора и генераторът са разположени отгоре, докато системата трябва да бъде насочена към вятъра. Малките вятърни мелници се ръководят от системи с лопатки, докато големите (промишлени) инсталации имат сензори за вятър и серво, които обръщат оста на въртене във вятъра. Повечето промишлени вятърни турбини са оборудвани със скоростни кутии, които позволяват на системата да се настрои към текущата скорост на вятъра. Поради факта, че мачтата създава турбулентни потоци зад себе си, вятърното колело обикновено е ориентирано в посока срещу въздушния поток. Лопатките на вятърното колело са направени достатъчно здрави, за да предотвратят контакта им с мачтата от силни пориви на вятъра. Вятърните турбини от този тип не изискват инсталирането на допълнителни механизми за ориентиране на вятъра.

Вятърно колело с хоризонтална ос

Вятърното колело може да бъде направено с различен брой лопатки: от вятърни турбини с една лопатка с противотежести до многолопатъчни (с до 50 или повече лопатки). Ветроходни колела с хоризонтална осзавъртанията понякога се извършват фиксирани по посока, т.е. не могат да се въртят около вертикална ос, перпендикулярна на посоката на вятъра. Този тип ветрогенератори се използват само при наличие на една преобладаваща посока на вятъра. В повечето случаи системата, върху която е фиксирано вятърното колело (т.нар. глава), е въртяща се, ориентирана по посока на вятъра. При малките вятърни турбини за тази цел се използват опашки, докато при големите електрониката контролира ориентацията.

Използват се редица методи за ограничаване на скоростта на въртене на вятърно колело при висока скорост на вятъра, включително настройване на лопатките в позиция на лопатката, използване на клапани, които стоят върху или се въртят с лопатките и т.н. Остриетата могат да бъдат директно прикрепени към вал на генератора, или въртящият момент може да се предава от ръба му през изходния вал към генератор или друга работеща машина.

В момента височината на мачтата на промишлен вятърен генератор варира от 60 до 90 м. Вятърното колело прави 10-20 оборота в минута. Някои системи имат включена скоростна кутия, която позволява на вятърното колело да се върти по-бързо или по-бавно в зависимост от скоростта на вятъра, като същевременно поддържа генерирането на енергия. Всички съвременни вятърни генератори са оборудвани със система за възможно автоматично изключване в случай на твърде силен вятър.

Основните предимства на хоризонталната ос са следните: променлива стъпка на лопатките на турбината, което позволява максимално използване на вятърната енергия в зависимост от атмосферните условия; висока мачта ви позволява да "стигате" до по-силни ветрове; висока ефективност поради посоката на вятърното колело перпендикулярно на вятъра.

В същото време хоризонталната ос има редица недостатъци. Сред тях са високи мачти с височина до 90 м и дълги лопатки, които са трудни за транспортиране, масивността на мачтата, необходимостта от насочване на оста към вятъра и др.

Вятърни турбини с вертикална ос на въртене. Основното предимство на такава система е липсата на необходимост от насочване на оста към вятъра, тъй като вятърната турбина използва вятъра, идващ от всяка посока. Освен това се опростява конструкцията и се намаляват жироскопичните натоварвания, предизвикващи допълнителни напрежения в лопатките, трансмисионната система и други елементи на инсталации с хоризонтална ос на въртене. Такива инсталации са особено ефективни в райони с променлив вятър. Турбините с вертикална ос работят при ниски скорости на вятъра и всяка от неговите посоки без ориентация спрямо вятъра, но имат ниска ефективност.

Автор на идеята за създаване на турбина с вертикална ос на въртене (Н-образна турбина) е френският инженер Жорж Жан Мари Дариус (Jean Marie Darier). Този тип вятърна турбина е патентована през 1931 г. За разлика от турбините с хоризонтална ос, H-образните турбини „улавят” вятъра, когато променя посоката си, без да променят позицията на самия ротор. Следователно вятърните турбини от този тип нямат "опашка" и външно приличат на варел. Роторът има вертикална ос на въртене и се състои от две до четири извити лопатки.

Лопатките образуват пространствена структура, която се върти под действието на повдигащи сили, възникващи върху лопатките от вятърния поток. В ротора Darrieus коефициентът на използване на вятърната енергия достига стойности от 0,300,35. Наскоро беше извършена разработката на ротационен двигател Darrieus с прави лопатки. Сега вятърният генератор Daria може да се счита за основен конкурент на вятърните генератори с лопатки.

Инсталацията има доста висока ефективност, но на мачтата се образуват сериозни натоварвания. Системата има и голям стартов момент, който трудно може да бъде създаден от вятъра. Най-често това става чрез външно въздействие.

Ротор на Savonius

Друг вид вятърно колело е роторът на Савониус, създаден от финландския инженер Сигурт Савониус през 1922 г. Въртящият момент възниква, когато въздухът тече около ротора поради различното съпротивление на изпъкналата и вдлъбната част на ротора. Колелото е просто, но има много нисък коефициент на използване на вятърната енергия - само 0,1-0,15.

Основното предимство на вертикалните вятърни турбини е, че те не се нуждаят от механизъм за ориентиране на вятъра. Те имат генератор и други механизми, поставени на лека височина близо до основата. Всичко това значително опростява дизайна. Работните елементи са разположени близо до земята, което улеснява поддръжката им. Ниската минимална работна скорост на вятъра (2-2,5 m/s) произвежда по-малко шум.

Въпреки това, сериозен недостатък на тези вятърни турбини е значителна промяна в условията на обтичане на крилото по време на един оборот на ротора, който се повтаря циклично по време на работа. Поради загубите при въртене срещу въздушния поток, повечето вятърни турбини с вертикална ос на въртене са почти наполовина по-ефективни от тези с хоризонтална ос.

Търсенето на нови решения във вятърната енергия продължава и вече има оригинални изобретения като турбоветрило. Вятърният генератор е монтиран под формата на дълга вертикална тръба с височина 100 m, в която поради температурния градиент между краищата на тръбата възниква мощен въздушен поток. Самият електрически генератор, заедно с турбината, се предлага да се монтира в тръба, в резултат на което въздушният поток ще осигури въртенето на турбината. Както показва практиката на работа на такива вятърни турбини, след завъртане на турбината и специално нагряване на въздуха в долния край на тръбата, дори при спокоен вятър (и спокоен), в тръбата се установява силен и стабилен въздушен поток. . Това прави такива вятърни турбини обещаващи, но само в изоставени райони (по време на работа такава инсталация засмуква в тръбата не само малки предмети, но и големи животни). Тези инсталации са оградени със специална защитна решетка, а системата за управление е разположена на достатъчно разстояние.

Турбоветрило

Специалисти работят върху създаването на специално устройство за уплътняване на вятъра - дифузьор (уплътнител на вятърна енергия). За една година вятърна турбина от този тип успява да "хване" 4-5 пъти повече енергия от конвенционалната. Високата скорост на въртене на вятърното колело се постига с помощта на дифузьор. В тясната му част въздушният поток е особено бърз, дори и при относително слаб вятър.

Вятърен генератор с дифузьор

Както знаете, скоростта на вятъра нараства с височината, което създава по-благоприятни условия за използване на вятърни турбини. Хвърчилата са изобретени в Китай преди около 2300 години. Идеята за използване на хвърчило за повдигане на вятърна турбина на височина постепенно се осъществява.

летящ вятърен генератор

Швейцарските дизайнери от компанията Etra представиха нов дизайн на надуваеми хвърчила, които могат да повдигат до 100 кг с маса на крилото 2,5 кг. Могат да се използват за монтаж на морски плавателни съдове и повдигане на големи височини (до 4 км) на вятърни турбини. През 2008 г. такава система беше тествана по време на пътуването на контейнерния кораб Beluga SkySails от Германия до Венецуела (спестяването на гориво възлиза на над 1000 долара на ден).

Beluga Sky Sails

Например в Хамбург Beluga Shipping е инсталирала такава система на дизеловия кораб за насипни товари Beluga SkySails. Хвърчило под формата на парапланер с размери 160 м2 се издига във въздуха на височина до 300 м благодарение на повдигащата сила на вятъра. Парапланерът е разделен на отделения, в които по команда от компютъра през еластични тръби се подава въздух под налягане. До 2013 г. Beluga SkySails възнамерява да оборудва с такава система около 400 товарни кораба.

Ветроглави "Ветролов"

Интересно решение е дизайнът на вятърната глава на Vetrolov. Въртящото се тяло на генератора е направено достатъчно дълго (около 0,5 м), в средната част (в пролуката от фланеца на генератора към лопатките) има механизъм за сгъване на лопатките. Според принципа на действие той е подобен на механизма за отваряне на автоматичен чадър, а остриетата наподобяват крилото на делтапланер. За да не опират остриетата едно в друго по време на сгъване, осите на тяхното закрепване са малко изместени. Четири остриета (през едно) отиват навътре, а четири - навън. След сгъване повърхността на съпротивлението на вятърната мелница се намалява почти четири пъти, а коефициентът на аеродинамично съпротивление почти два пъти.

В горната част на опората на вятърната мелница е монтирана „кобилица“ с вертикална ос на въртене. В единия край е вятърен генератор, в другия - противотежест. Когато вятърът е слаб, вятърният генератор се повдига над горната маркировка на опората с помощта на противотежест, а оста на вятърната мелница е хоризонтална. Когато вятърът се усили, натискът върху вятърното колело се увеличава и то започва да се спуска, завъртайки се около хоризонталната ос. Така работи друга система за "избягване" от силни ветрове. Дизайнът ви позволява да изградите кобилиците така, че вятърните турбини да се монтират една след друга. Получава се вид гирлянда от еднакви модули, които при слаб вятър стоят един над друг, а при силен вятър се спускат надолу, „скривайки се“ в „сянката на вятъра“ на вятърното колело. Включва и способността на системата да се адаптира към външния товар.

Вятърен генератор Eolic

Дизайнерите Marcos Madia, Sergio Oashi и Juan Manuel Pantano са разработили Eolic Portable Wind Turbine. За производството на устройството са използвани само материали от алуминий и въглеродни влакна. Когато е сглобена, турбината на Eolic има дължина около 170 см. Ще са необходими 2-3 души, за да приведат Eolic от сгънато до работно състояние и този процес ще отнеме 15-20 минути. Този вятърен генератор може да се сгъва за носене.

Вятърна турбина Revolution Air Design

Днес има много дизайнерски проекти и разработки. И така, френският дизайнер Филип Старк създаде вятърния генератор Revolution Air. Проектът за вятърна мелница се нарича „Демократична екология“.

Вятърен генератор Energy Ball

Международната група от дизайнери и инженери Home-energy представи своя продукт - вятърната турбина Energy Ball. Основната характеристика на новостта е разположението на лопатките върху нея според вида на сферата. Всички те са свързани към ротора в двата края. Когато вятърът преминава през тях, той духа успоредно на ротора, което увеличава ефективността на генератора. Energy Ball може да работи дори при много ниски скорости на вятъра и произвежда много по-малко шум от конвенционалните вятърни мелници.

Вятърен генератор Третяков

Уникална вятърна турбина е създадена от дизайнери от Самара. Когато се използва в градска среда, той е по-евтин, по-икономичен и по-мощен от европейските аналози. Вятърният генератор на Третяков е въздухозаборник, който улавя дори относително слаби въздушни течения. Новостта започва да генерира полезна енергия вече със скорост от 1,4 m / s. Освен това не е необходим скъп монтаж: уредът може да се постави на сграда, мачта, мост и др.. Има височина 1 м и дължина 1,4 м. Коефициентът на полезно действие е постоянен - ​​около 52%. Мощността на индустриалния апарат е 5 kW. На разстояние 2 m шумът от вятърната централа е под 20 dB (за сравнение шумът от вентилатора е от 30 до 50 dB).

Windtronics

Американската компания Wind Tronics от Мичиган разработи компактна вятърна турбина за използване в частни домакинства. Разработчикът на технологията е Wind Tronics, а производственият гигант Honeywell е установил производството на вятърни турбини. Проектиран за нулево въздействие върху околната среда.

Тази инсталация използва работно колело на безредукторната турбина Blade Tip Power System (BTPS), което позволява на вятърната турбина да работи в много по-широк диапазон от скорости на вятъра, както и да намали механичното съпротивление и теглото на турбината. Wind Tronics започва да се върти при скорост на вятъра до 0,45 m/s и работи до 20,1 m/s! Изчисленията показват, че такава турбина генерира електричество средно с 50% по-често и по-дълго от традиционните вятърни турбини. Между другото, автоматизацията с постоянно свързан към нея анемометър следи скоростта и посоката на вятъра. Когато се достигне максималната работна скорост, турбината просто се обръща към вятъра с обтекаема страна. Автоматиката на системата незабавно реагира на преохладен дъжд, който може да причини заледяване. Технологията вече е патентована в повече от 120 страни.

Интересът към малки вятърни турбини нараства в световен мащаб. Много от компаниите, които работят за решаването на този проблем, са доста успешни в създаването на свои собствени оригинални решения.

Optiwind 300

Optiwind произвежда оригинални вятърни турбини Optiwind 300 (300 kW, цена - 75 хиляди евро) и Optiwind 150 (150 kW, цена - 35 хиляди евро). Предназначени са за колективно енергоспестяване в населени места и ферми (фиг. 12). Основната идея е да се събира вятърна енергия с подредени структури от няколко турбини на прилична височина. Optiwind 300 идва с 61-метрова кула, ускорителната платформа е с диаметър 13 метра и всяка турбина има диаметър 6,5 метра.

ГЕДАЙЦ

Дизайнът на турбината GEDAYC има необичаен външен вид (фиг. 13). Ниското тегло позволява на турбината ефективно да върти генератора при скорост на вятъра 6 m/s. Новият дизайн на острието използва принцип, подобен на "системата" на хвърчило. Турбините GEDAYC вече са инсталирани на три вятърни турбини с мощност 500 kW, доставящи енергия на минните изработки. Инсталирането на турбините GEDAYC и тяхната пробна експлоатация показаха, че благодарение на новия дизайн турбините са по-леки, по-удобни за транспортиране и по-лесни за поддръжка.

Honeywell

Earth Tronics разработи нов тип "домашна" вятърна турбина на Honeywell. Системата ви позволява да генерирате електричество на върховете на лопатките, а не по оста (както знаете, скоростта на въртене на краищата на лопатките е много по-висока от скоростта на въртене на оста). По този начин турбината на Honeywell не използва скоростна кутия и генератор, както при конвенционалните вятърни турбини, което опростява дизайна, намалява теглото й и прага на скоростта на вятъра, при който вятърната турбина започва да произвежда електричество.

В Китай е създаден пилотен проект на вятърна турбина с магнитна левитация. Магнитното окачване позволи да се намали началната скорост на вятъра до 1,5 m/s и съответно да се увеличи общата мощност на генератора с 20% през годината, което трябва да намали цената на генерираната електроенергия.

Маглев турбина

Базираната в Аризона Maglev Wind Turbine Technologies възнамерява да произвежда вятърни турбини с вертикална ос Maglev Turbine с максимален капацитет от 1 GW. Екзотичният модел вятърна турбина прилича на висока сграда, но спрямо мощността си е малка. Една турбина Maglev може да осигури енергия на 750 хиляди къщи и покрива площ (заедно със забранената зона) от около 40 хектара. Тази турбина е изобретена от изобретателя Ед Мазур, основателят на MWTT. Maglev Turbine плава върху магнитна подложка. Основните компоненти на новия завод са на нивото на земята и са по-лесни за поддръжка. На теория новата турбина работи нормално както при изключително слаб вятър, така и при много силен (над 40 м/с). Компанията възнамерява да открие научни и образователни центрове в близост до турбините си.

При изучаване на творческото наследство на брилянтния руски инженер Владимир Шухов (1853-1939), специалистите от Инбитек-ТИ ООД обърнаха внимание на неговите идеи за използване на стоманени прътови хиперболоиди в архитектурата и строителството.

Хиперболоидна вятърна турбина

Потенциалът на такива структури днес не е напълно разбран и не е проучен. Известно е също, че работата си с хиперболоиди Шухов нарича "изследване". Въз основа на неговите идеи се появи развитието на вятърни турбини от ротационен тип с напълно нов дизайн. Такава конструкция ще позволи получаването на електричество дори при много ниска скорост на вятъра. За изстрелване от покой е необходим вятър със скорост 1,4 m/s. Това се постига чрез използване на ефекта на левитация на ротора на вятърния генератор. Вятърен генератор от този тип е в състояние да започне да работи дори при възходящи въздушни течения, които по правило се извършват до река, езеро, блато.

Мобилна вятърна турбина

Друг интересен проект - вятърният генератор Mobile Wind Turbine - е разработен от дизайнерите на студиото Pope Design (фиг. 17). Това е мобилен вятърен генератор, разположен на базата на камион. Мобилната вятърна турбина се нуждае само от водач, който да я управлява. Тази вятърна турбина може да се използва в райони на природни бедствия, по време на отстраняване на последиците от извънредна ситуация и при възстановяване на инфраструктура.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Текущото състояние на вятърната енергия, предложените проекти и технически решения за вятърни турбини и "вятърни уплътнители" правят възможно създаването на мини вятърни електроцентрали за частна употреба почти навсякъде. Прагът на скоростта за „откъсване“ на вятърен генератор е значително намален поради техническото развитие; показателите за тегло и размер на вятърните турбини също намаляват. Това ви позволява да управлявате вятърни турбини в "домашни" условия.

Светлана КОНСТАНТИНОВА, к.т.н., доц., БНТУ