Clasificarea generatoarelor eoliene
Setările sunt clasificate pe baza următoarelor criterii ale vântului:
- aranjament axă de rotație
- numărul de lame
- materialul elementelor
- vârful elicei
- Turbinele eoliene, de regulă, au un design cu o axă orizontală și verticală de rotație.
Versiune cu axă orizontală - construcție cu elice cu două-trei sau mai multe lame. Aceasta este cea mai obișnuită execuție a centralelor electrice de aer datorită eficienței ridicate.
Versiune cu o axă verticală - construcții ortogonale și carusel pe un exemplu de rotoare din Darya și Savonius. Ultimele două concepte ar trebui clarificate, deoarece ambele au o anumită semnificație în construcția de generatoare eoliene.
Rotary Darya este un design ortogonal al unui eolian, unde lamele aerodinamice (două sau mai multe) sunt aranjate simetric la o anumită distanță și fixate pe grinzi radiale. O versiune destul de complexă a turbinei eoliene, care necesită o performanță aerodinamică detaliată a lamelor.
rotor Savonius - proiectează carusel turbină în care două lame de forme semicilindrice sunt dispuse opus unul față de altul, formând un general sinusoidal. Eficiența structurilor este redusă (circa 15%), dar poate fi crescut în mod substanțial la jumătate, în cazul în care lama pus în direcția valurilor nu sunt pe orizontală și pe verticală și să aplice execuție pe mai multe niveluri angular decalat în raport cu fiecare alte perechi de lame perechi.
Avantajele și dezavantajele "turbinelor eoliene"
Avantajele acestor dispozitive sunt evidente, în special în ceea ce privește condițiile de funcționare la domiciliu. Utilizatorii "morilor de vânt" beneficiază de posibilitatea de a reproduce energia electrică gratuită, cu excepția costurilor reduse pentru construcție și întreținere. Cu toate acestea, deficiențele centralelor eoliene sunt, de asemenea, evidente.
Astfel, pentru a realiza o funcționare eficientă a instalației, este necesar să se îndeplinească condițiile de stabilitate a curenților de vânt. Astfel de condiții pe care omul nu le poate crea. Aceasta este pur și simplu prerogativa naturii. O alta, dar are dezavantajul tehnic, există calitatea scăzută a energiei electrice generate, determină sistemul complement au module electrice costisitoare (multiplicatori, încărcătoare, baterii, invertoare, stabilizatori).
Avantajele și dezavantajele în ceea ce privește caracteristicile fiecărei modificări a turbinelor eoliene, poate, echilibrul la zero. Dacă modificările orizontale-axiale diferă în ceea ce privește eficiența ridicată, atunci pentru o funcționare constantă este necesară utilizarea regulatoarelor de direcție a vântului și a dispozitivelor de protecție împotriva vânturilor uraganelor. Modificările axiale verticale au eficiență scăzută, dar ele funcționează stabil fără un mecanism de urmărire a direcției vântului. În acest caz, astfel de turbine eoliene se disting printr-un nivel scăzut de zgomot, exclude efectul de "spațiere" în condiții de vânturi puternice, sunt suficient de compact.
Generatoare eoliene auto-fabricate
A face o "moară de vânt" cu mâinile tale este o sarcină complet rezolvabilă. Mai mult, o abordare constructivă și rațională a afacerilor va contribui la minimizarea cheltuielilor financiare inevitabile. În primul rând, merită să conturați proiectul, să efectuați calculele de echilibrare și de putere necesare. Aceste acțiuni nu vor garanta doar construirea cu succes a unei ferme eoliene, ci vor garanta și menținerea integrității tuturor echipamentelor achiziționate.
Se recomandă să începeți cu construirea unei microeolatoare cu o putere de câteva zeci de wați. În viitor, experiența dobândită va contribui la crearea unui design mai puternic. Crearea unui generator eolian de origine, nu merită să se sublinieze primirea de energie electrică de înaltă calitate (220 V, 50 Hz), deoarece această opțiune va necesita investiții financiare semnificative. Rezonabil inițial limitată obținută folosind electricitate, care poate fi aplicată cu succes fără conversie în alte scopuri, de exemplu, pentru a sprijini sistemele de apă caldă, construite pe încălzitoare electrice (TEH) de încălzire și - astfel de dispozitive necesită o tensiune stabilă și frecvență. Acest lucru face posibilă crearea unui circuit simplu care să funcționeze direct de la generator.
Cel mai probabil, nimeni nu va susține că încălzirea și furnizarea de apă caldă în casă sunt inferioare în importanță pentru aparatele de uz casnic și dispozitivele de iluminat, pentru care se caută adesea energie pentru a instala morile de vânt domestice. Dispozitivul turbinelor eoliene, în special pentru a asigura locuința cu căldură și apă caldă, este costul minim și simplitatea construcției.
Proiect generalizat pentru morile de vânt la domiciliu
Din punct de vedere structural, proiectul de origine repetă în multe privințe instalația industrială. Este adevărat că soluțiile de uz casnic se bazează adesea pe turbine eoliene verticale axiale și sunt echipate cu generatoare de curent continuu de joasă tensiune. Componența modulelor unei centrale eoliene de uz casnic, în condițiile primirii de energie electrică calitativă (220 V, 50 Hz):
- turbină eoliană;
- orientarea dispozitivului la vânt;
- multiplicator;
- generator de curent continuu (12 V, 24 V);
- modul de încărcare a bateriei;
- baterii acumulator (litiu-ion, litiu-polimer, plumb-acid);
- convertorul unei tensiuni directe de 12 In (24 In) într-o tensiune alternativă de 220 V.
Generatorul PIC 8-6 / 2.5
Cum funcționează? Doar. Vântul vânturează moara de vânt. Cuplul este transmis prin multiplicator pe arborele generatorului de curent continuu. Energia primită la ieșirea generatorului prin modulul de încărcare este acumulată în baterii. De la bornele bateriilor se aplică o tensiune DC de 12 V (24 V, 48 V) la convertizor, unde este transformată într-o tensiune potrivită pentru alimentarea rețelelor electrice de uz casnic.
Despre generatoare de "moară de vânt"
Cele mai multe dintre modelele de uz casnic ale turbinelor eoliene, de regulă, sunt proiectate utilizând motoare cu curent continuu de joasă tensiune. Aceasta este cea mai simplă versiune a generatorului, care nu necesită modernizare. Motoare electrice optimale cu magneți permanenți, proiectate pentru o tensiune de alimentare de aproximativ 60-100 volți. Există o practică de generatoare de automobile, dar astfel de cazuri necesită introducerea unui factor de multiplicare, ca oscilatoare da tensiunea corectă numai la (1800-2500) turațiile ridicate. Una dintre variantele posibile - reconstrucția unui motor de inducție de curent alternativ, dar, de asemenea, destul de complicată, care necesită calcule precise, efectuarea de operații de strunjire, instalarea a magneților în zona rotorului. Există o opțiune pentru un motor trifazat asincron cu conectarea unor condensatoare de aceeași capacitate între faze. În cele din urmă, este posibil să fabricați generatorul de la zero cu propriile mâini. Există o mulțime de instrucțiuni în acest sens.
Vertical-axial acasă "moară de vânt"
Un generator suficient de eficient și cel mai important generator eolian ieftin poate fi construit pe baza rotorului Savonius. Aici, ca un exemplu, considerăm o centrală de micro-putere a cărei putere nu depășește 20 W. Cu toate acestea, acest dispozitiv este suficient, de exemplu, pentru a furniza energie electrică pentru unele aparate de uz casnic care funcționează la 12 volți.
- Grosimea foii de aluminiu de 1,5-2 mm.
- Furtun din plastic: diametru 125 mm, lungime 3000 mm.
- Tub de aluminiu: diametru 32 mm, lungime 500 mm.
- Motor cu curent continuu (generator potențial), 30-60V, 360-450 rpm, de exemplu modelul electric PIK8-6 / 2.5.
- Controler de tensiune.
- Bateria.
Fabricarea rotorului Savonius
Trei "clătite" cu un diametru de 285 mm sunt tăiate din tabla de aluminiu. În centrul fiecăruia, găuri sunt găurite pentru o țeavă de aluminiu de 32 mm. Se pare ceva de genul CD-urilor. Două bucăți de 150 mm lungime sunt tăiate din tubul din plastic și tăiate în jumătate de-a lungul. Rezultatul este patru lame semicirculare de 125x150 mm. Toate cele trei "discuri compacte" din aluminiu sunt așezate pe o țeavă de 32 mm și fixate la o distanță de 320, 170, 20 mm de la punctul de sus strict orizontal, formând două niveluri. Între discuri se introduc lame, două bucăți pe fiecare nivel și se fixează strict unul împotriva celuilalt, formând un sinusoid. În acest caz, lamele de la nivelul superior sunt deplasate în raport cu lamele inferior cu un unghi de 90 de grade. Rezultatul este un rotor cu patru bile Savonius. Pentru a fixa elementele, puteți folosi nituri, șuruburi, colțuri sau alte metode.
Conectarea la motor și instalarea pe catarg
Arborele motoarelor DC cu parametrii de mai sus are de obicei un diametru de cel mult 10-12 mm. Pentru a conecta arborele motor la tubul de vânt, în partea inferioară a țevii se apasă o bucșă de alamă având diametrul interior necesar. Prin peretele țevii și bucșei se găsește o gaură, firele sunt tăiate pentru a înșuruba șurubul de blocare. Mai mult, tubul de vânt este pus pe arborele generatorului, după care conexiunea este fixată rigid cu un șurub de blocare.
Partea rămasă a țevii de plastic (2800 mm) este catargul turbinei eoliene. Ansamblul generator cu roata Savonius este montat la partea superioară a catargului - pur și simplu introdus în interiorul țevii până când se oprește. Ca opritor, se utilizează un capac de disc metalic, fixat la capătul frontal al motorului, având un diametru puțin mai mare decât diametrul pilonului. Pe periferia capacului se fortează găuri pentru a fixa vergeturile. Deoarece diametrul carcasei motorului este mai mic decât diametrul interior al țevii, garniturile sau opritorii sunt utilizați pentru alinierea generatorului în centru. Cablul din generator este trecut în interiorul tubului și este ieșit prin fereastra din partea inferioară. Este necesar să se ia în considerare la instalare protecția generatorului împotriva umezelii, folosind garnituri de etanșare. Din nou, pentru a proteja împotriva ploii, deasupra conectării tubului turbinei eoliene la arborele generatorului, se poate instala un capac de umbrelă.
Instalarea întregii structuri se face pe o suprafață bine ventilată. Sub adâncimea mast excavat groapă de 0,5 metri, partea inferioară a țevii este coborât în groapă, extensiile de proiectare aliniate, după care groapa este umplută cu beton.
Regulator de tensiune (încărcător simplu)
Generatorul eolian produs, de regulă, nu este capabil să producă o tensiune de 12 volți datorită vitezei reduse. Viteza maximă a vântului la o viteză a vântului de 6-8 m / sec. atinge o valoare de 200-250 rpm. La ieșire este posibil să se obțină o tensiune de ordinul a 5-7 volți. Pentru încărcarea bateriei este necesară o tensiune de 13,5-15 volți. Modul de ieșire este acela de a utiliza un convertizor simplu de tensiune puls, asamblat, de exemplu, pe baza regulatorului de tensiune LM2577ADJ. Prin aprovizionarea cu 5 volți DC la intrarea convertizorului, la ieșire se obțin 12-15 volți, ceea ce este suficient pentru a încărca bateria mașinii.
Acest micro-generator de vânt, desigur, poate fi îmbunătățit. Creșteți puterea turbinei, schimbați materialul și înălțimea catargului, adăugați un convertor de tensiune DC-AC și așa mai departe.
O instalație electrică orizontal-axială eoliană
- țeavă din material plastic cu un diametru de 150 mm, tablă de aluminiu 1,5-2,5 mm grosime, bloc de lemn 80h40 1 m lungime, sanitare: Flansa - 3 Area - 2 tee - 1.
- Motorul electric al unui curent direct (generator) 30-60В, 300-470 rpm.
- Roată pentru motor cu un diametru de 130-150 mm (aluminiu, alamă, textil, etc.).
- Țevi de oțel cu diametrul de 25 mm și 32 mm și lungimi de 35 mm și respectiv 3000 mm.
- Modul de încărcare pentru baterii.
- Baterii.
- Convertorul de tensiune 12 V - 120 V (220 V).
Efectuarea unei "moară de vânt" orizontală-axială "
O țeavă de plastic este necesară pentru a face lamele de moară de vânt. Lungimea acestui tub, de 600 mm lungime, este tăiată de-a lungul a patru segmente identice. Pentru turbine eoliene necesită trei lame, care sunt realizate din segmente obținute prin retezarea părți ale materialului în diagonală pe întreaga lungime, dar nu exact pe unghiul colț, iar pe colțul de jos la colțul din dreapta sus, cu un spațiu mic de acesta din urmă. Procesarea părții inferioare a segmentelor reduce la formarea unui lob de fixare pe fiecare dintre cele trei segmente. În acest scop, un capăt este tăiat pătrat de aproximativ 50x50 mm, iar porțiunea rămasă servește ca file de blocare.
Lamele turbinei eoliene sunt fixate pe roata de roată cu racorduri cu șuruburi. Șaiba este montată direct pe arborele motorului - generator de curent continuu. Ca turbină șasiu utilizează un lemn simplu secțiune bar 80h40 mm și o lungime de 1 m. Generatorul este montat pe un capăt al blocului de lemn. La celălalt capăt al barei se montează o "coadă" din tablă de aluminiu. În partea inferioară a barei este fixată o țeavă de metal de 25 mm, proiectată să acționeze ca un arbore al mecanismului pivotant. Ca un catarg este folosit o conducta metalica de trei metri de 32 mm. Partea superioară a catargului este bucșa mecanismului pivotant, în care se introduce tubul de vânt. Suportul suportului este realizat dintr-o placă de placaj gros. Pe acest suport, sub forma unui disc de 600 mm în diametru, merge proiectarea de piese sanitare, datorită căruia catarg poate fi ușor ridicate sau coborâte, sau pentru a monta - demonta. Împingerea este utilizată pentru a fixa catargul.
Toate electronice ale morilor de vânt sunt montate printr-un modul separat, interfața de care asigură conectarea bateriilor și a consumatorului. Modulul include un încărcător de baterie și un convertor de tensiune. Astfel de dispozitive pot fi colectate independent cu experiența corespunzătoare sau achiziționate pe piață. Există o mulțime de soluții diferite disponibile pe piață, permițându-vă să obțineți valorile dorite de ieșire ale tensiunilor și curenților.
Turbinele eoliene combinate reprezintă o variantă serioasă a unui modul de alimentare la domiciliu. De fapt, combinația implică unificarea unui generator de energie eoliană, a unei baterii solare, a unui motor diesel sau a unei benzinării într-un singur sistem. Puteți combina în orice mod posibil, pornind de la oportunități și nevoi. Firește, atunci când există o opțiune - trei în una, aceasta este soluția cea mai eficientă și mai sigură.
De asemenea, în cadrul combinației de turbine eoliene se planifică crearea unor centrale eoliene care au la dispoziție două modificări diferite simultan. De exemplu, când rotorul Savonius și mașina tradițională cu trei lamele funcționează într-un singur pachet. Prima turbină funcționează la viteze reduse ale fluxului de vânt, iar cea de-a doua numai la viteze nominale. Aceasta păstrează eficiența instalației, elimină pierderile nejustificate de energie, iar în cazul generatoarelor asincrone, curenții reactivi sunt compensați.
Sistemele combinate sunt opțiuni care sunt complexe din punct de vedere tehnic și costisitoare pentru practica în familie.
Calculul capacității centrului eolian
Pentru a calcula puterea unui generator eolian de execuție axială orizontală, se poate folosi formula standard:
N - puterea de instalare, W
p este densitatea aerului (1,2 kg / m3)
Suprafața suflată, m 2
V - viteza vântului, m / s
De exemplu, puterea instalației, care are o oscilație maximă de lame de 1 metru, la o viteză a vântului de 7 m / sec. va fi:
N = 1,2 * 1 * 343/2 = 205,8 W
Un calcul aproximativ al puterii turbinei eoliene bazat pe rotorul Savonius poate fi calculat folosind formula:
N - puterea de instalare, W
R - raza rotorului, m
V - viteza vântului, m / sec
De exemplu, pentru textul menționat, proiectarea unei centrale eoliene cu un rotor Savonius, valoarea puterii la o viteză a vântului de 7 m / sec. va fi:
N = 1,2 * 0,142 * 0,3 * 343 = 17,5 W
Vladimir Batov, rmnt.ru
http: // www. rmnt. ru / - site-ul RMNT. ru
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: