DIY vertikalni generator vjetra. Vertikalni generator vjetra uradi sam Video: Lenz generator vjetra

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

Kupovina industrijskog vjetrogeneratora koštat će prilično peni, tako da pomoću stare opreme možete stvoriti prilično pristojan vjetrogenerator.

Glavni problem je dobiti nominalne električne parametre; za to uređaj mora imati veliku brzinu rotacije.

Kako napraviti vjetrenjaču vlastitim rukama

Kao generator za vjetrenjaču "uradi sam" koristi se rabljeni generator poljoprivrednih strojeva: od kombajna, traktora, automobila, brzina rotacije u ovim generatorima bit će od 3 do 7 hiljada o / min.

U praksi se ispostavlja da kotač vjetra rotorskog tipa s vertikalnim rasporedom može postići brzinu od približno 60 o/min, dok horizontalno postavljeni trokraki ventilatorski kotač s horizontalnim rasporedom pri brzini vjetra doseže 300 o/min.

Da biste napravili vjetrenjaču vlastitim rukama i postigli efikasan rad generatora, preporučuje se korištenje množenja (mjenjača), postoji nekoliko nijansi upotrebe mjenjača.

1. Dio energije vjetra odlazi na gubitke u samom mjenjaču, pa njegova efikasnost ne prelazi 40%.
2. Da biste povećali brzinu rotacije generatora, povećava se okretni moment; da biste to učinili, morate povećati brzinu izlaznog vratila 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 – omjer prijenosa;
M s – moment otpora;
M m je moment množitelja.

Iz ove formule slijedi da bi idealno bilo odsustvo množitelja. Nažalost, kada pravite vjetrogenerator vlastitim rukama, nemoguće ga je odbiti.

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

Za multiplikator možete uzeti mjenjač iz automobila, alatne mašine itd. Glavna stvar je da je omjer prijenosa (K) mjenjača = 5.

Lopatice vjetrogeneratora su izrađene od čelične cijevi, izrezane po dužini na četiri dijela; možete koristiti domaći profil od fiberglas tkanine impregnirane epoksidnom smolom; idealne su bočne helikopterske lopatice iz MI-24.

Da bi asinhroni motor radio u generatorskom režimu, vrtimo motor dok se na njegovim namotajima ne pojavi EMF. Zatim je potrebno povećati amplitudu faznog napona na 310 V koristeći rezonantni fenomen, za to spajamo kondenzatore na fazne namote, kapacitivnost kondenzatora određuje se formulom C = 1/98696 x Lph, gdje je Lph je induktivnost faznog namotaja, motor sa gore navedenim karakteristikama Lph - 120 mH zamijenite u formulu i dobijete C = 1/98696 x 0,12 = 84 µF, možete koristiti kondenzator od 100 µF.

Kondenzator se može koristiti kao KBG-MN ili druge vrste, ali kod napona do 400 V, bolje je postaviti kondenzatorsku banku u izolovano kućište.

Prednosti DIY generatora vjetrenjača izgrađenog na bazi asinhronog motora:

1. Nizak klifaktor (harmonični koeficijent) nije veći od 2%, što osigurava visoku efikasnost i proizvodnju samo korisne energije.
2. Nema rotirajućih namotaja ili elektronskih dijelova osjetljivih na vanjske utjecaje.
3. Dug radni vek.
4. Izlazni napon je 220/380 V. Zahvaljujući tome, opterećenje se može priključiti direktno sa uređaja, eliminirajući pretvarač.
5. Asinhroni generator je bolje zaštićen od vlage i kontaminacije, ima bolju zaštitu od struja kratkog spoja i preopterećenja.

Maksimalna jednostavnost i pouzdanost uređaja DIY vjetrenjača za dom postiže se postavljanjem osovine vjetromotora direktno na osovinu generatora, a brzina rotacije ne smije prelaziti 120 - 150 o/min, a poželjno je da nema uređaja za kočenje i stabilizaciju brzine i pobudnih namotaja.

Osim direktnog korištenja asinhronog motora, može se konvertirati i koristiti kao turbina zasnovana na njemu, u kom slučaju je rotor motora dosadan. Elektromotor marke AIR71A4, P - 0,55 kW pri 1360 o/min sa 4 pola, 3-fazni, sa rotorom Ø 66,7 mm nakon žljebova postaje 56 mm, na svaki pol je zalijepljeno 40 magneta, rotor je zapečaćen i punjen epoksidom smola .

Skladištenje energije se vrši pomoću baterija i invertera pod kontrolom elektronskih prekidača.

Prilikom izrade vertikalne vjetrenjače vlastitim rukama, preporučljivo je koristiti graničnike noževa s oprugom koji se mogu suprotstaviti uraganskim vjetrovima, odnosno jednostavno će se poravnati s vjetrom, bez stvaranja otpora. Na kraju uragana potrebno je samo okretati osovinu vjetroturbine dok se lopatice ne zarotiraju pod utjecajem vjetra.

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

Vjetrogenerator je kotač vjetra s velikim lopaticama, mjenjač (poseban mehanizam koji pretvara i prenosi okretni moment), jarbol za ugradnju uređaja, baterija i inverter (potrebno je rezultirajuću jednosmjernu struju pretvoriti u efektivnu izmjeničnu struju ).

Osnovni princip rada uređaja

Struja energije vjetra rotira kotač vjetrenjače s lopaticama, a kroz mjenjač se okretni moment počinje prenositi na osovinu generatora. Tako se mehanička energija pretvara u električnu energiju.

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

Ekonomska korist

Upotreba vjetrogeneratora je ekonomski isplativa u područjima gdje je prosječna godišnja brzina vjetra najmanje 4 m/s. Ovaj parametar se može razjasniti pomoću „Mape ruskih vjetroelektrana“. Vetrogeneratori počinju da rade pri brzinama vetra 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 tokova 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

Sa snažnim strujanjima vjetra, lopatice vjetrogeneratora počinju da se rotiraju. Rezultirajuća energija rotacije počinje se prenositi na multiplikator (električni generator) kroz rotor. Postoje dizajni vjetrogeneratora gdje množitelj nije instaliran za povećanje produktivnosti. Vjetroturbine mogu raditi jedna po jedna, kao jedan kompleks, ili u velikim grupama, formirajući neku vrstu vjetroelektrane.

Vrste

Prije nego što napravite vjetrogenerator, morate odlučiti koja će se vrsta uređaja napraviti - horizontalna ili vertikalna (rotirajuća). Jednostavnija i pristupačnija opcija je ugradnja vertikalnog vjetrogeneratora, jer ovaj sistem ima veći koeficijent efektivnog utjecaja vjetra, a balansiranje uređaja je mnogo lakše.

Snaga uređaja

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

Pribor i elementi:

• generator 12V;
• 12V baterija (možete uzeti automobilsku bateriju, ali je bolje kupiti alternativni, košta oko 40 USD, ali je izdržljiviji i sigurniji);
• rotor 1,5-2 m;
• velika metalna kanta ili metalna bačva (od nerđajućeg čelika ili aluminijuma);
• relej za punjenje baterije;
• relej punjenja lampe (na primjer, automobil);
• poluhermetički prekidač;
• voltmetar (možete uzeti automobilski ili s bilo kojeg korištenog mjernog uređaja);
• velika eksterna doza (razvodna kutija);
• jarbol visine od 2 do 10 metara (može se napraviti samostalno od PVC cijevi i metalnih komponenti za bazu);
• žice;
• četiri M6 vijka;
• 2 stezaljke ili žica od nerđajućeg čelika (za pričvršćivanje na jarbol).

Osnovni alati:

• Ključevi;
• Šrafciger;
• Bušilica sa 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 sa vjetroturbinom se postavlja nakon što betonska mješavina postigne maksimalnu čvrstoću (trebalo bi proći najmanje tjedan dana). Manje pouzdana opcija je jednostavno zakopati jarbol pola metra u zemlju pomoću užadi.

Zatim se izrađuje rotor i remenica (frikcioni kotač s utorom ili rubom po obodu koji prenosi kretanje na uže ili pogonski remen) generatora. Prečnik rotora se bira na osnovu prosečne brzine vetra. Prečnik rotora se bira prema prosečnoj godišnjoj brzini vetra. Zapravo, do brzine od 6-7 m/s, produktivna snaga rotora od 3 m bit će veća.

Cijev se mora podijeliti na 4 apsolutno jednaka dijela pomoću markera i mjerne trake. Zatim se buduće oštrice izrezuju mlinom ili metalnim škarama. Pričvršćeni su vijcima na dno i remenicu.

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

Oštrice na cijevi su savijene; ​​to se mora učiniti pažljivo da se izbjegnu prenagli udari vjetra.

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 je generator spojen na kolo, a baterija je spojena na kolo. Povežite opterećenje pomoću žica (poprečni presjek do 2,5 kV). Brzina rotacije uređaja određena je stepenom savijanja lopatica. Takav generator vjetra trebao bi biti dovoljan za potpuno napajanje dacha ili seoske kuće.

Povećana proizvodnja energije

Imajte na umu da povećanje jarbola na 20-25 m može povećati prosječnu brzinu vjetra i do 30%. Istovremeno, proizvodnja energije se povećava za 1,5 puta. Tehnika se također koristi pri malim 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.

Često vlasnici privatnih kuća imaju ideju za implementaciju rezervni sistemi napajanja. Najjednostavniji i najpristupačniji metod je, naravno, ili generator, ali mnogi ljudi skreću pažnju na složenije načine pretvaranja takozvane slobodne energije (zračenje, energija tekuće vode ili vjetra).

Svaka od ovih metoda ima svoje prednosti i nedostatke. Ako je sve jasno s korištenjem protoka vode (mini-hidroelektrana) - to je dostupno samo u neposrednoj blizini rijeke koja prilično brzo teče, tada se sunčeva svjetlost ili vjetar mogu koristiti gotovo svugdje. Obje ove metode će imati i zajednički nedostatak - ako vodena turbina može raditi 24 sata, tada je solarna baterija ili vjetrogenerator djelotvorni samo neko vrijeme, zbog čega je potrebno uključiti baterije u strukturu kućne električne mreže. .

Budući da uslovi u Rusiji (kratak dnevni boravak veći deo godine, česte padavine) čine upotrebu solarnih panela neefikasnom po njihovoj sadašnjoj ceni i efikasnosti, najprofitabilniji je dizajn vjetrogeneratora. Razmotrimo njegov princip rada i moguće opcije dizajna.

Pošto nijedan domaći uređaj nije sličan, ovaj članak nije uputstvo korak po korak, već opis osnovnih principa projektiranja vjetrogeneratora.

Opšti princip rada

Glavni radni dijelovi vjetrogeneratora su lopatice koje se vrte vjetrom. Ovisno o lokaciji osi rotacije, vjetrogeneratori se dijele na horizontalne i vertikalne:

• Horizontalni vjetrogeneratori najrasprostranjeniji. Njihove lopatice imaju dizajn sličan propeleru aviona: u prvoj aproksimaciji, to su ploče nagnute u odnosu na ravan rotacije, koje pretvaraju dio opterećenja iz pritiska vjetra u rotaciju. Važna karakteristika horizontalnog vjetrogeneratora je potreba da se osigura rotacija sklopa lopatica u skladu sa smjerom vjetra, jer se maksimalna efikasnost osigurava kada je smjer vjetra okomit na ravan rotacije.
• Blades vertikalni vetrogenerator imaju konveksno-konkavni oblik. Budući da je aerodinamičnost konveksne strane veća od konkavne strane, takav vjetrogenerator se uvijek okreće u jednom smjeru, bez obzira na smjer vjetra, što čini mehanizam okretanja nepotrebnim, za razliku od horizontalnih vjetroturbina. Istovremeno, zbog činjenice da u bilo kojem trenutku samo dio lopatica obavlja koristan rad, a ostatak samo sprečava rotaciju, Efikasnost vertikalne vjetroturbine je znatno niža od one horizontalne: ako za horizontalni vjetrogenerator s tri lopatice ova brojka dostigne 45%, onda za vertikalni neće prelaziti 25%.

Budući da je prosječna brzina vjetra u Rusiji mala, čak i velika vjetrenjača će se većinu vremena okretati prilično sporo. Da bi se osiguralo dovoljno napajanja, mora biti spojen na generator preko step-up mjenjača, remena ili zupčanika. U horizontalnoj vjetrenjači, sklop lopatica-mjenjač-generator montiran je na rotirajuću glavu, što im omogućava da prate smjer vjetra. Važno je uzeti u obzir da rotirajuća glava mora imati graničnik koji joj onemogućava punu rotaciju, jer će u suprotnom ožičenje iz generatora biti prekinuto (opcija korištenja kontaktnih podloški koje omogućavaju slobodno rotiranje glave je više komplikovano). Da bi se osigurala rotacija, vjetrogenerator je dopunjen radnom lopaticom usmjerenom duž osi rotacije.

Najčešći materijal oštrice je PVC cijev velikog prečnika rezana po dužini. Uz rubove su zakivani metalnim pločama zavarenim na glavčinu sklopa lopatica. Crteži ove vrste oštrica su najšire rasprostranjeni na Internetu.

Video govori o vjetrogeneratoru koji ste sami napravili

Proračun vjetrogeneratora s lopaticama

Budući da smo već otkrili da je horizontalni vjetrogenerator mnogo efikasniji, razmotrit ćemo proračun njegovog dizajna.

Energija vjetra se može odrediti formulom
P=0,6*S*V³, gdje je S površina kruga opisanog krajevima lopatica propelera (površina čišćenja), izražena u kvadratnim metrima, a V je procijenjena brzina vjetra u metrima u sekundi. Takođe treba uzeti u obzir i efikasnost same vetrenjače, koja će za horizontalni krug sa tri lopatice u proseku iznositi 40%, kao i efikasnost generatorskog agregata, koji na vrhuncu trenutno-brzinske karakteristike iznosi 80% za generator sa pobudom od permanentnih magneta i 60% za generator sa pobudnim namotom. U prosjeku, još 20% snage će potrošiti pojačani mjenjač (multiplikator). Dakle, konačni proračun polumjera vjetrenjače (odnosno dužine njene oštrice) za datu 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 konstrukcije koje su manje-više racionalne u smislu izrade vlastite, s dužinom oštrice ne većom od jedan i pol metar, vjetrogenerator će moći proizvesti samo 80-90 vati snage čak i pri jakom vjetru.

Nema dovoljno snage? U stvari, sve je nešto drugačije, jer se u stvari opterećenje vjetrogeneratora napaja baterijama, dok ih vjetrenjača samo puni u skladu sa svojim mogućnostima. Posljedično, snaga vjetroturbine određuje frekvenciju kojom ona može isporučivati ​​energiju.

Povratak