Vindgenerator fra. Vindgeneratorer til hjemmet: typer, omtrentlige priser, DIY produktion. Anvendte materialer og udstyr

Ekstern
03.03.2020

Den uudtømmelige energi, som luftmasser bærer med sig, har altid tiltrukket sig folks opmærksomhed. Vores oldefædre lærte at udnytte vinden til sejl og hjul vindmøller, hvorefter han skyndte sig hen over Jordens store vidder i to århundreder.

I dag er der igen fundet nyttigt arbejde til ham. En vindgenerator til et privat hjem går fra at være en teknisk nyhed til en reel faktor i vores hverdag.

Lad os se nærmere på vindkraftværker, vurdere betingelserne for deres rentable brug og overveje eksisterende sorter. Hjemmehåndværkere vil modtage information til eftertanke om emnet i vores artikel selvmontering vindmølle og anordninger, der er nødvendige for dens effektivt arbejde.

Hvad er en vindgenerator?

Driftsprincippet for et husholdningsvindkraftværk er enkelt: luftstrømmen roterer rotorbladene monteret på generatorakslen og skaber vekselstrøm i dens viklinger. Den genererede elektricitet lagres i batterier og bruges af husholdningsapparater efter behov. Selvfølgelig er dette et forenklet diagram over, hvordan en hjemmevindmølle fungerer. Rent praktisk suppleres det af enheder, der konverterer elektricitet.

Umiddelbart bag generatoren i energikæden er der en controller. Den konverterer trefaset vekselstrøm til jævnstrøm og dirigerer den til at oplade batterierne. De fleste husholdningsapparater kan ikke fungere på konstant strøm, så en anden enhed er installeret bag batterierne - en inverter. Den udfører den omvendte operation: den konverterer jævnstrøm til husholdningsvekselstrøm med en spænding på 220 volt. Det er klart, at disse transformationer ikke passerer uden at efterlade et spor og fjerner en ganske anstændig del af den oprindelige energi (15-20%).

Hvis vindmøllen er parret med solcellebatteri eller en anden el-generator (benzin, diesel), så suppleres kredsløbet med en automatisk afbryder (ATS). Når hovedstrømkilden er slukket, aktiverer den backup-en.

For at opnå maksimal effekt skal vindgeneratoren placeres langs vindstrømmen. I simple systemer er vejrhaneprincippet implementeret. For at gøre dette er et lodret blad fastgjort til den modsatte ende af generatoren og drejer det mod vinden.

Kraftigere installationer har en roterende elmotor styret af en retningssensor.

Hovedtyper af vindgeneratorer og deres funktioner

Der er to typer vindgeneratorer:

  1. Med vandret rotor.
  2. Med lodret rotor.

Den første type er den mest almindelige. Den er kendetegnet ved høj effektivitet (40-50%), men har et øget støj- og vibrationsniveau. Derudover kræver dens installation en stor Fri plads(100 meter) eller høj mast (fra 6 meter).

Generatorer med en lodret rotor er mindre energieffektive (effektiviteten er næsten 3 gange lavere end den for vandrette).

Deres fordele omfatter enkel installation og pålideligt design. Lav støj gør det muligt at installere lodrette generatorer på tagene af huse og endda i jordniveau. Disse installationer er ikke bange for isdannelse og orkaner. De affyres fra en svag vind (fra 1,0-2,0 m/s), mens en vandret vindmølle har brug for en luftstrøm af middel styrke (3,5 m/s og derover). Lodrette vindgeneratorer er meget forskellige i form af pumpehjulet (rotoren).

Rotorhjul på lodrette vindmøller

På grund af den lave rotorhastighed (op til 200 omdr./min.) overstiger den mekaniske levetid for sådanne installationer væsentligt de horisontale vindgeneratorer.

Hvordan beregner og vælger man en vindgenerator?

Vind er ikke naturgas, der pumpes gennem rør eller elektricitet, der uafbrudt strømmer gennem ledninger ind i vores hjem. Han er lunefuld og omskiftelig. I dag river en orkan tage af og knækker træer, og i morgen giver den plads til fuldstændig ro. Derfor før du køber el egenproduktion vindmølle, skal du vurdere potentialet for luftenergi i dit område. For at gøre dette skal den gennemsnitlige årlige vindstyrke bestemmes. Denne værdi kan findes på internettet efter anmodning.

Efter at have modtaget sådan en tabel, finder vi området af vores bolig og ser på intensiteten af ​​dens farve og sammenligner den med vurderingsskalaen. Hvis den gennemsnitlige årlige vindhastighed er mindre end 4,0 meter i sekundet, så nytter det ikke noget at installere en vindmølle. Han vil ikke give påkrævet mængde energi.

Hvis vindstyrken er tilstrækkelig til at installere et vindkraftværk, kan du fortsætte til næste trin: valg af generatoreffekt.

Hvis vi taler om om autonom energiforsyning i hjemmet, så tages der hensyn til det gennemsnitlige statistiske elforbrug for 1 familie. Det spænder fra 100 til 300 kWh om måneden. I regioner med lavt årligt vindpotentiale (5-8 m/sek) kan en vindmølle med en effekt på 2-3 kW generere denne mængde elektricitet. Det skal tages i betragtning, at om vinteren er den gennemsnitlige vindhastighed højere, så energiproduktionen i denne periode vil være større end om sommeren.

Valg af vindgenerator. Cirka priser

Priserne for vertikale indenlandske vindgeneratorer med en kapacitet på 1,5-2,0 kW er i området fra 90 til 110 tusind rubler. Pakken til denne pris inkluderer kun en generator med blade, uden mast og ekstra udstyr (controller, inverter, kabel, batterier). Et komplet kraftværk inklusive installation vil koste 40-60 % mere.

Omkostningerne ved mere kraftfulde vindmøller (3-5 kW) varierer fra 350 til 450 tusind rubler (med ekstra udstyr og installationsarbejde).

DIY vindmølle. Sjov eller reel besparelse?

Lad os sige med det samme, at det ikke er let at lave en vindgenerator med dine egne hænder, der er komplet og effektiv. Korrekt beregning af vindhjulet, transmissionsmekanismen, valg af en generator egnet til kraft og hastighed er et separat emne. Vi vil kun give korte anbefalinger i henhold til hovedstadierne i denne proces.

Generator

Automotive generatorer og elektriske motorer fra vaskemaskine med direkte drev er ikke egnede til dette formål. De er i stand til at generere energi fra vindhjulet, men det vil være ubetydeligt. For at fungere effektivt har selvgeneratorer brug for meget høje hastigheder, som en vindmølle ikke kan udvikle.

Motorer til vaskemaskiner har et andet problem. Der er ferritmagneter der, men vindgeneratoren har brug for mere effektive - neodym. Bearbejde dem selvinstallation og vikling af strømførende viklinger kræver tålmodighed og høj præcision.

Effekten af ​​en enhed, der er samlet af dig selv, overstiger som regel ikke 100-200 watt.

For nylig er motorhjul til cykler og scootere blevet populære blandt gør-det-selv-ere. Fra et vindenergisynspunkt er der tale om kraftige neodymgeneratorer, der er optimalt egnede til at arbejde med lodrette vindhjul og opladning af batterier. Fra en sådan generator kan du udvinde op til 1 kW vindenergi.

Motorhjul - en færdiglavet generator til et hjemmelavet vindkraftværk


Skrue

De letteste at fremstille er sejl- og rotorpropeller. Den første består af letvægts buede rør monteret på en central plade. Klinge lavet af slidstærkt stof. Den store vindstyrke af propellen kræver hængslet fastgørelse af bladene, så de under en orkan folder sig og ikke bliver deforme.

Det roterende vindhjulsdesign bruges til vertikale generatorer. Den er nem at fremstille og pålidelig i drift.

Hjemmelavede vindgeneratorer med vandret akse rotationer drives af en propel. Hjemmehåndværkere henter det fra PVC rør diameter 160-250 mm. Knivene er monteret på en rund stålplade med monteringshul til generatorakslen.

Læsetid ≈ 4 minutter

Du kan reducere dine elregninger betydeligt og forsyne dig med en backup-energikilde på din dacha ved selv at lave en vindgenerator.

Køb af en færdiglavet vindgenerator er kun økonomisk berettiget, hvis der ikke er mulighed for tilslutning til det elektriske net. Udgifter til udstyr og dets Vedligeholdelse viser sig ofte at være højere end prisen på kilowatt, som du vil købe hos energisalgsselskabet i løbet af de næste par år. Selvom, sammenlignet med brugen af ​​benzin- eller dieselgeneratorer med lille strøm, vinder den miljøvenlige energikilde her i form af vedligeholdelsesomkostninger, støjniveau og fravær af skadelige emissioner. En midlertidig mangel på vind kan kompenseres for ved at bruge batterier med spændingsomformer.

En vindgenerator samlet ved hjælp af nogle gør-det-selv dele kan være flere gange billigere, færdiglavet sæt. Hvis du seriøst beslutter dig for at gøre din Feriehus energiuafhængig, men ønsker ikke at betale for meget til nogen - en hjemmelavet vindgenerator er den rigtige løsning.

Vind generator strøm

Før du begynder at arbejde, skal du tage stilling til, om der er et reelt behov for en kraftig vindgenerator, for eksempel til madlavning, brug af elværktøj, opvarmning af vand eller opvarmning. Måske er det nok for dig at tilslutte belysning, et lille køleskab, et tv og genoplade din telefon? I det første tilfælde har du brug for en vindmølle med en effekt på 2 til 6 kW, og i det andet kan du begrænse dig til 1-1,5 kW.

Der er også vandrette og lodrette vindgeneratorer. Med en lodret akse kan du bruge klinger i en bred vifte af former, disse kan være flade eller buede metalplader, der roterer på forlængelser. Der er mulighed med et snoet blad. Selve generatoren er placeret nær jorden. Da klingehastighederne er lave, har motoren en stor masse og dermed omkostninger. Fordel lodret design er enkelhed og evne til at arbejde i svag vind.

Denne anmeldelse vil diskutere spørgsmålet om, hvordan man laver en vandret vindgenerator med egne hænder. Du kan bruge det til Forskellige typer tilgængelige generatorer og ombyggede elmotorer.

Design af en 220V vindgenerator:

  1. Elektrisk generator til industriel produktion.
  2. Vindmøllevinger og drejemekanisme på masten.
  3. Kontrolkredsløb for batteriopladning.
  4. Tilslutningsledninger.
  5. Installationsmast.
  6. Strækmærker.

Vi vil bruge motoren jævnstrøm fra "løbebåndet", den har parametre: 260V, 5A. Vi opnår generatoreffekten på grund af reversibiliteten af ​​magnetfelterne i denne type elektrisk motor.

Nødvendige materialer og komponenter

Du kan nemt finde alle detaljerne i byggemarkeder eller byggeforretninger. Vi skal bruge:

  • gevindbøsning af den nødvendige størrelse;
  • diodebro, designet til strøm 30-50A;
  • PVC rør.

Vindmøllens hale og krop kan være lavet af følgende materialer:

  • Stålprofilrør 25 mm;
  • Maskeringsflange;
  • Rør;
  • Bolte;
  • skiver;
  • Selvskærende skruer;
  • Scotch.

Samling af vindgenerator iht. tegningerne


Vindmøllevinger kan fremstilles af duralumin i henhold til de medfølgende tegninger. Delen skal slibes med høj kvalitet, med forkant afrundet og bagkant slebet. Et stykke dåse med tilstrækkelig stivhed er velegnet til skaftet.

Vi fastgør bøsningen til elmotoren og borer tre huller på dens krop i lige stor afstand fra hinanden. De skal skrues til boltene.

Vi skærer PVC-røret på langs og bruger det som tætning imellem firkantet rør og generatorhuset.

Vi vil også sikre diodebroen nær motoren ved hjælp af selvskærende skruer.

Vi forbinder den sorte ledning fra motoren til plus af diodebroen, og den røde ledning til minus.

Vi skruer skaftet med selvskærende skruer på den modsatte ende af røret.

Vi forbinder knivene med bøsningen ved hjælp af bolte, sørg for at bruge to skiver og en skrue til hver bolt.

Vi skruer bøsningen på motorakslen mod uret og holder akslen med en tang.

Vi skruer røret til maskeringsflangen ved hjælp af en gasnøgle.

Det er bydende nødvendigt at finde ligevægtspunktet på røret med motoren og skaftet påsat. På dette tidspunkt fastgør vi strukturen til masten.

Det er tilrådeligt at belægge alle metaldele, der kan være udsat for korrosion, med emalje af høj kvalitet.

En vindgenerator til et privat hus skal installeres i en vis afstand fra hovedbygningerne, masten skal sikres med fyrreb fra stålkabel. Højden afhænger af mulig vindstyrke, terræn og kunstige forhindringer omkring kraftværket.

Den elektriske strøm efter diodebroen skal strømme gennem kontrolamperemeteret til elektronisk kredsløb opladning af batteriet. Laveffekt glødelamper kan tilsluttes direkte til en sådan generator. Opladede batterier giver en stabil, konstant spænding. Det anbefales at blive brugt til belysning (halogenlamper og LED strips), eller output til en inverter for at få 220V vekselstrøm og tilslut alle husholdningsapparater, hvis strøm ikke overstiger parametrene for inverteren.

Den præsenterede foto- og videoinformation vil give dig en mere klar idé om at samle en vindgenerator med dine egne hænder.

Video om at lave en vindgenerator med dine egne hænder





Vindkraftgeneratorer bliver ved med at vinde popularitet. De er oftest interesserede i folk, der bor i landdistrikter og har mulighed for at installere sådanne imponerende strukturer på deres grunde. Men i betragtning af de høje omkostninger ved dette udstyr, har ikke alle råd til at købe det. Lad os se, hvordan man laver en vindgenerator med egne hænder og sparer penge på at skabe din egen alternative kilde til elektrisk energi.

Vindgenerator - kilde til elektricitet

Brugssatserne hæves mindst én gang om året. Og ser man godt efter, så stiger prisen på den samme el i nogle år to gange – tallene i betalingsdokumenterne vokser som svampe efter regn. Alt dette rammer naturligvis lommen på forbrugeren, hvis indkomst ikke viser en så bæredygtig vækst. Og realindkomsterne viser, som statistikker viser, en nedadgående tendens.

Indtil for nylig var det muligt at bekæmpe stigende elpriser på én enkel, men ulovlig måde – ved hjælp af en neodymmagnet. Dette produkt blev påført flowmålerlegemet, hvilket fik det til at stoppe. Men vi anbefaler kraftigt ikke at bruge denne teknik - den er usikker, ulovlig, og bøden, hvis den bliver fanget, vil være sådan, at den ikke vil virke lille.

Ordningen var simpelthen fantastisk, men senere holdt den op med at virke af følgende årsager:

Stadig hyppigere kontrolrunder begyndte at identificere skruppelløse ejere i massevis.

  • Kontrolrunder er blevet hyppigere - repræsentanter for regulerende myndigheder besøger huse;
  • Særlige klistermærker begyndte at sidde fast på målere - under påvirkning af et magnetfelt bliver de mørkere, hvilket afslører gerningsmanden;
  • Tællerne er blevet immune over for magnetfelt– elektroniske regnskabsenheder er installeret her.

Det var derfor, folk begyndte at være opmærksomme alternative kilder el, for eksempel vindgeneratorer.

En anden måde at afsløre en krænker, der stjæler elektricitet, er at foretage en undersøgelse af målerens magnetiseringsniveau, som nemt afslører fakta om tyveri.

Vindmøller til hjemmebrug er ved at blive almindelige i områder, hvor vinden blæser ofte. En vindkraftgenerator bruger energien fra vindluftstrømme til at generere elektricitet. For at gøre dette er de udstyret med knive, der driver generatorrotorerne. Den resulterende elektricitet omdannes til jævnstrøm, hvorefter den overføres til forbrugerne eller opbevares i batterier.

Vindgeneratorer til et privat hjem, både hjemmelavede og fabriksmonterede, kan være hoved- eller hjælpekilder til elektricitet. Her er et typisk eksempel på, hvordan en hjælpekilde fungerer - den opvarmer vand i en kedel eller forsyner lavspændingshusholdningslys, mens resten af ​​husholdningsapparaterne kører på hovedstrømforsyningen. Det er også muligt at arbejde som hovedkilde til elektricitet i boliger, der ikke er tilsluttet elektriske netværk. Her fodrer de:

  • Lysekroner og lamper;
  • Store husholdningsapparater;
  • Varmeapparater og meget mere.

Derfor, for at opvarme dit hjem, skal du lave eller købe vindmøllefarm 10 kW - det burde være nok til alle behov.

Et vindkraftværk kan drive både traditionelle elektriske apparater og lavspændingsapparater - de kører på 12 eller 24 volt. Vindgenerator ved 220 V udføres i henhold til en ordning ved hjælp af inverter-omformere med akkumulering af elektricitet i batterier. Vindgeneratorer til 12, 24 eller 36 V er enklere - de bruger simplere batteriladeregulatorer med stabilisatorer.

Hjemmelavet vindgenerator til hjemmet og dets funktioner

Før vi fortæller dig, hvordan man laver en vindmølle til at generere elektricitet, lad os tale om, hvorfor du ikke kan bruge en fabriksmodel. Fabriksvindgeneratorer er faktisk mere effektive end deres hjemmelavede modstykker. Alt, hvad der kan gøres i produktionen, vil være mere pålideligt, end hvad der kan gøres under håndværksmæssige forhold. Denne regel gælder også for vindgeneratorer.

Selvfremstilling af en vindgenerator er fordelagtig på grund af dens lave omkostninger. Fabriksprøver med en effekt fra 3 kW til 5 kW vil koste 150-220 tusind rubler, afhængigt af producenten. En så høj pris forklarer utilgængeligheden af ​​butikskøbte modeller for de fleste forbrugere, fordi den også påvirker tilbagebetalingsperioden - i nogle tilfælde når den 10-12 år, selvom nogle modeller "betaler sig" meget tidligere.

Fabriksbyggede vindkraftværker til hjemmebrug er mere pålidelige og mindre tilbøjelige til at gå i stykker. Men hvert nedbrud kan føre til enorme omkostninger til reservedele. Hvad angår hjemmelavede produkter, er de nemme at reparere selv, da de er samlet af skrotmaterialer. Dette retfærdiggør det langt fra perfekte design.

Ja, det vil være meget svært at lave en 30 kW vindgenerator med egne hænder, men enhver, der ved, hvordan man arbejder med værktøjer, vil være i stand til at samle en lille vindmølle med lav effekt og sørge for sig selv påkrævet mængde elektricitet.

Diagram af en hjemmelavet vindgenerator - hovedkomponenter

At lave en hjemmelavet vindgenerator derhjemme er relativt nemt. Nedenfor kan du se en simpel tegning, der forklarer placeringen af ​​de enkelte komponenter. Ifølge denne tegning skal vi lave eller forberede følgende komponenter:

Ordning af en hjemmelavet vindmølle.

  • Blade - de kan laves af en række forskellige materialer;
  • Generator til en vindgenerator - du kan købe en færdiglavet eller lave den selv;
  • Halesektion – leder bladene i vindens retning, hvilket giver maksimal effektivitet;
  • Multiplikator – øger rotationshastigheden af ​​generatorakslen (rotoren);
  • Monteringsmast - alle ovenstående komponenter vil blive holdt på den;
  • Spændekabler - hold hele strukturen og forhindrer den i at falde fra vindstød;
  • Laderegulatoren, batterierne og inverteren sørger for konvertering, stabilisering og akkumulering af den modtagne elektricitet.

Vi vil forsøge at lave en simpel roterende vindgenerator sammen med dig.

Trin-for-trin instruktioner til montering af en vindgenerator

Selv et barn kan lave en vindmølle af plastikflasker. Den snurrer lystigt i vinden og larmer. Der er et stort antal forskellige ordninger til konstruktion af sådanne vindmøller, hvor rotationsaksen kan placeres både lodret og vandret. Disse ting genererer ikke elektricitet, men de gør et godt stykke arbejde med at drive muldvarpe væk. personlige grunde, som skader planter og graver deres huler overalt.

En hjemmelavet vindgenerator til dit hjem minder lidt om denne flaskevindmølle. Kun den er større i størrelsen og har et mere seriøst design. Men hvis du tilslutter en lille motor til sådan en vindmølle, kan den blive en kilde til elektricitet og endda drive en eller anden elektrisk ting, for eksempel en LED - dens strøm er ikke nok til mere. Ved at se på diagrammet over et sådant "legetøj", kan du forstå, hvordan man laver en fuldgyldig vindgenerator.

At lave en generator til en vindmølle

For at kunne samle et vindkraftværk skal vi have en generator og en med selvmagnetisering. Med andre ord skal dens design indeholde magneter, der inducerer elektricitet i viklingerne. Det er præcis sådan nogle elmotorer er designet, for eksempel i skruetrækkere. Men du vil ikke være i stand til at lave en anstændig vindgenerator fra en skruetrækker - strømmen vil simpelthen være latterlig og vil kun være nok til at betjene en lille LED-lampe.

Det vil heller ikke være muligt at lave et vindkraftværk af en selvgenerator - den bruger en excitationsvikling drevet af et batteri, så den er ikke egnet til os. Fra en husholdningsfan kan vi kun lave et fugleskræmsel til fugle, der angriber haven. Derfor skal du lede efter en normal selvspændende generator med passende strøm. Endnu bedre, smid ud og køb en butikskøbt model.

Det er virkelig mere rentabelt at købe en generator end at lave den - effektiviteten af ​​en fabriksfremstillet model vil være højere end for en hjemmelavet.

Lad os se, hvordan man laver en generator til vores vindmølle med egne hænder.

Dens maksimale effekt er 3-3,5 kW. Til dette har vi brug for:

  • Stator - den er lavet af to stykker metalplader, skåret i form af cirkler med en diameter på 500 mm. På hver cirkel langs kanten (let tilbagetrækning fra kanten) limes 12 neodymmagneter med en diameter på 50 mm. Deres poler skal skiftes. Vi forbereder den anden cirkel på lignende måde, men kun polerne her skal flyttes;
  • Rotor - det er en struktur af 9 spoler viklet med kobbertråd med en diameter på 3 mm i lakisolering. Vi laver 70 vindinger i hver spole, selvom nogle kilder anbefaler at lave 90 vindinger. For at placere spolerne er det nødvendigt at lave en base af ikke-magnetisk materiale;
  • Aksel - den skal laves nøjagtigt i midten af ​​rotoren. Desuden skal der ikke slås, strukturen skal være omhyggeligt centreret, ellers vil den hurtigt blive brudt af vinden.

Vi placerer statorerne og rotoren - selve rotoren roterer mellem statorerne. Der holdes en afstand på 2 mm mellem disse elementer. Vi forbinder alle viklingerne i henhold til diagrammet nedenfor, så vi får en enfaset vekselstrømkilde.

Vi laver klinger

I denne anmeldelse laver vi en ret kraftig vindgenerator - dens effekt vil være op til 3-3,5 kW i stærk vind eller op til 1,5 eller 2 kW i moderat vind. Desuden vil det vise sig at være ret lydløst, i modsætning til generatorer med elektriske motorer. Dernæst skal du tænke på placeringen af ​​knivene. Vi har besluttet at lave en simpel tre-bladet vandret vindgenerator. Man kunne også tænke på en vertikal vindgenerator, men i dette tilfælde vil vindenergiudnyttelsesfaktoren være lavere - i gennemsnit 0,3.

Hvis du laver en lodret vindgenerator, vil den kun have én fordel - den vil være i stand til at arbejde i enhver vindretning.

Den nemmeste måde at lave simple knive derhjemme. Til deres fremstilling kan du bruge forskellige materialer:

  • Træ kan dog med tiden revne og tørre ud;
  • Polypropylen - denne type plast er velegnet til laveffektsgeneratorer;
  • Metal er pålideligt og holdbart materiale, hvorfra der kan laves blade af enhver størrelse (duralumin, brugt i luftfart, er velegnet).

Et lille bord hjælper dig med at vurdere diameteren af ​​knivene. Tjek den omtrentlige vindhastighed på din lokale lokation og find ud af, hvilken diameter vindgeneratorbladene skal laves.

At lave vinger til en vindgenerator er ikke så svært. Det er meget sværere at sikre, at hele vores struktur er afbalanceret – ellers vil kraftige vindstød hurtigt bryde den. Afbalancering udføres ved at justere længden af ​​knivene. Herefter kombinerer vi bladene med rotoren på vores vindgenerator og installerer strukturen på installationsstedet, som haledelen er fastgjort til.

Opstart og test

Det vigtigste i fremtiden er at vælge Rigtigt sted at installere masten. Den skal placeres strengt lodret. Generatoren med vinger placeres så højt som muligt, hvor vinden er kraftigere. Sørg for, at der ikke er skovplantager, fritstående træer, huse eller store konstruktioner i nærheden, der blokerer for luftstrømme – hvis der er forhindringer, skal du placere vindgeneratoren i afstand fra dem.

Så snart vindgeneratoren begynder at bevæge sig, skal du gøre følgende - tilslut et multimeter til generatorens stikkontakt og kontroller for spænding. Nu er systemet klar til fuld drift, der mangler kun at beslutte hvilken spænding der skal leveres til huset og hvordan det skal ske.

Forbindelse af forbrugere

Vi har allerede formået at lave en støjsvag vindmølle, og den er ret kraftig. Nu er det tid til at tilslutte elektronikken til den. Når du samler 220V vindgeneratorer med dine egne hænder, skal du sørge for at købe inverterkonvertere. Effektiviteten af ​​disse enheder når 99%, så tab ved konvertering af den leverede jævnstrøm til vekselstrøm med en spænding på 220 volt vil være minimal. I alt vil systemet have tre ekstra noder:

  • Batteripakke – akkumulerer overskydende genereret elektricitet til fremtidig brug. Disse overskud bruges til at fodre forbrugerne i perioder med rolige, eller når der er meget lidt vind;

Rusland indtager en dobbelt position med hensyn til vindenergiressourcer. På den ene side er der på grund af det enorme samlede areal og overfloden af ​​flade områder generelt meget vind, og det er for det meste jævnt. På den anden side er vores vinde overvejende lavpotentielle og langsomme, se fig. På den tredje, i tyndt befolkede områder, er vinden voldsomme. Ud fra dette er opgaven med at installere en vindgenerator på gården ret relevant. Men for at bestemme - køb nok dyrt apparat, eller lav det selv, skal du tænke grundigt over, hvilken type (og der er mange af dem) du skal vælge til hvilket formål.

Basale koncepter

  1. KIEV –. Når den bruges til at beregne en mekanistisk model af flad vind (se nedenfor), er den lig med effektiviteten af ​​rotoren i et vindkraftværk (WPU).
  2. Effektivitet – ende-til-ende effektivitet af APU'en, fra den modkørende vind til terminalerne på den elektriske generator eller til mængden af ​​vand, der pumpes ind i tanken.
  3. Minimum driftsvindhastighed (MRS) er den hastighed, hvormed vindmøllen begynder at levere strøm til lasten.
  4. Den maksimalt tilladte vindhastighed (MAS) er den hastighed, hvormed energiproduktionen stopper: automatikken slukker enten for generatoren, eller sætter rotoren i en vejrhane, eller folder den og skjuler den, eller selve rotoren stopper, eller APU'en er simpelthen ødelagt.
  5. Startvindhastighed (SW) - ved denne hastighed er rotoren i stand til at dreje uden belastning, dreje op og gå i driftstilstand, hvorefter generatoren kan tændes.
  6. Negativ starthastighed (OSS) - dette betyder, at APU'en (eller vindmøllen - vindkraftenhed eller WEA, vindkraftenhed) for at starte ved enhver vindhastighed kræver obligatorisk spin-up fra en ekstern energikilde.
  7. Startmoment (startmoment) er evnen hos en rotor, der tvangsbremset i luftstrømmen, til at skabe drejningsmoment på akslen.
  8. Vindmølle (WM) er en del af APU'en fra rotoren til akslen på generatoren eller pumpen eller anden energiforbruger.
  9. Roterende vindgenerator - en APU, hvor vindenergi omdannes til drejningsmoment på kraftudtagsakslen ved at rotere rotoren i luftstrømmen.
  10. Området for rotordriftshastigheder er forskellen mellem MMF og MRS ved drift med nominel belastning.
  11. Vindmølle med lav hastighed - i den overstiger den lineære hastighed af rotordelene i strømmen ikke vindhastigheden væsentligt eller er lavere end den. Det dynamiske tryk af flowet omdannes direkte til vingetryk.
  12. Højhastighedsvindmølle - vingernes lineære hastighed er betydeligt (op til 20 eller flere gange) højere end vindhastigheden, og rotoren danner sin egen luftcirkulation. Cyklussen med at konvertere strømningsenergi til tryk er kompleks.

Bemærkninger:

  1. Lavhastigheds APU'er har som regel en lavere KIEV end højhastigheds, men har et startmoment, der er tilstrækkeligt til at skrue op for generatoren uden at afbryde belastningen og nul TAC, dvs. Absolut selvstartende og anvendelig i de letteste vinde.
  2. Langsomhed og hastighed er relative begreber. En husholdningsvindmølle med 300 omdrejninger i minuttet kan være lavhastigheds, men kraftige APU'er af typen EuroWind, hvorfra felterne i vindkraftværker og vindmølleparker er samlet (se figur), og hvis rotorer yder omkring 10 o/min, er højhastigheds, fordi med en sådan diameter er bladenes lineære hastighed og deres aerodynamik over det meste af spændvidden ret "fly-lignende", se nedenfor.

Hvilken slags generator har du brug for?

En elektrisk generator til en husholdningsvindmølle skal generere elektricitet over en bred vifte af omdrejningshastigheder og kunne starte selv uden automatisering eller eksterne strømkilder. Ved brug af APU med OSS (spin-up vindmøller), der som udgangspunkt har høj KIEV og effektivitet, skal den også være reversibel, dvs. kunne fungere som motor. Ved ydelser op til 5 kW opfyldes denne betingelse af elektriske maskiner med permanente magneter baseret på niobium (supermagneter); på stål- eller ferritmagneter kan du ikke regne med mere end 0,5-0,7 kW.

Bemærk: asynkrone vekselstrømsgeneratorer eller kollektorer med en ikke-magnetiseret stator er fuldstændig uegnede. Når vindstyrken aftager, vil de "slukke" længe før dens hastighed falder til MPC, og så starter de ikke selv.

Det fremragende "hjerte" af APU'en med en effekt fra 0,3 til 1-2 kW opnås fra en vekselstrømselvgenerator med en indbygget ensretter; disse er flertallet nu. For det første opretholder de en udgangsspænding på 11,6-14,7 V over et ret bredt hastighedsområde uden eksterne elektroniske stabilisatorer. For det andet åbner siliciumventilerne, når spændingen på viklingen når cirka 1,4 V, og før det "ser" generatoren ikke belastningen. For at gøre dette skal generatoren drejes ganske anstændigt op.

I de fleste tilfælde kan en selvgenerator tilsluttes direkte, uden gear- eller remtræk, til akslen på en højtryksmotor med høj hastighed, idet hastigheden vælges ved at vælge antallet af blade, se nedenfor. "Højhastighedstog" har et lille eller nul startmoment, men rotoren vil, selv uden at afbryde belastningen, nå at snurre tilstrækkeligt, før ventilerne åbner, og generatoren producerer strøm.

Vælg efter vinden

Før vi beslutter, hvilken type vindgenerator vi skal lave, lad os tage stilling til den lokale aerologi. I grå-grønlig(vindstille) områder af vindkortet, vil kun en sejlende vindmotor være til nogen nytte(Vi taler om dem senere). Hvis en konstant strømforsyning er påkrævet, skal du tilføje en booster (ensretter med spændingsstabilisator), Oplader, kraftigt batteri, inverter 12/24/36/48 V DC til 220/380 V 50 Hz AC. Sådan et anlæg vil koste ikke mindre end 20.000 dollars, og det er usandsynligt, at det vil være muligt at fjerne langtidseffekt på mere end 3-4 kW. Generelt, med et urokkeligt ønske om alternativ energi, er det bedre at lede efter en anden kilde.

På gulgrønne steder med lav vind, hvis du har brug for strøm op til 2-3 kW, kan du selv bruge en lavhastigheds lodret vindgenerator. Der er utallige af dem udviklet, og der er designs, der er næsten lige så gode som industrielt fremstillede "klingeblade" med hensyn til KIEV og effektivitet.

Hvis du planlægger at købe en vindmølle til dit hjem, så er det bedre at fokusere på en vindmølle med en sejlrotor. Der er mange kontroverser, og i teorien er alt endnu ikke klart, men de virker. I Den Russiske Føderation produceres "sejlbåde" i Taganrog med en effekt på 1-100 kW.

I røde, blæsende områder afhænger valget af den nødvendige effekt. I området 0,5-1,5 kW er hjemmelavede "lodrette" berettigede; 1,5-5 kW – indkøbte “sejlbåde”. "Lodret" kan også købes, men vil koste mere end en vandret APU. Og endelig, hvis du har brug for en vindmølle med en effekt på 5 kW eller mere, så skal du vælge mellem vandrette indkøbte "vinger" eller "sejlbåde".

Bemærk: Mange producenter, især det andet niveau, tilbyder sæt af dele, hvorfra du selv kan samle en vindgenerator med en effekt på op til 10 kW. Et sådant sæt vil koste 20-50% mindre end et færdigt sæt med installation. Men før du køber, skal du omhyggeligt studere aerologien for det påtænkte installationssted og derefter vælge den passende type og model i henhold til specifikationerne.

Om sikkerhed

Delene af en vindmølle til husholdningsbrug i drift kan have en lineær hastighed på over 120 og endda 150 m/s, og et stykke af ethvert fast materiale, der vejer 20 g, flyver med en hastighed på 100 m/s, med en "succesfuld" ” ramt, vil dræbe en sund mand direkte. Stål, eller fra hård plast, en 2 mm tyk plade, der bevæger sig med en hastighed på 20 m/s, skærer den i to.

Derudover er de fleste vindmøller med en effekt på mere end 100 W ret støjende. Mange genererer lufttryksudsving med ultralave (mindre end 16 Hz) frekvenser - infralyde. Infralyde er uhørlige, men er sundhedsskadelige og rejser meget langt.

Bemærk: i slutningen af ​​80'erne var der en skandale i USA - den største vindmøllepark i landet på det tidspunkt måtte lukkes. Indianere fra et reservat 200 km fra området ved dens vindmøllepark beviste i retten, at deres helbredsforstyrrelser, som steg kraftigt efter, at vindmølleparken blev sat i drift, var forårsaget af dens infralyde.

På grund af ovenstående grunde er installation af APU'er tilladt i en afstand på mindst 5 af deres højder fra de nærmeste beboelsesbygninger. I private husholdningers gårdhave er det muligt at installere industrielt fremstillede vindmøller, der er passende certificerede. Det er generelt umuligt at installere APU'er på tage - under deres drift, selv laveffekt, opstår der skiftende mekaniske belastninger, der kan forårsage resonans bygningsstruktur og dens ødelæggelse.

Bemærk: Højden af ​​APU'en anses for at være det højeste punkt på den fejede skive (for blade rotorer) eller geometriske figurer (for lodrette APU'er med en rotor på akslen). Hvis APU-masten eller rotoraksen rager endnu højere ud, beregnes højden af ​​deres top - toppen.

Vind, aerodynamik, KIEV

En hjemmelavet vindgenerator adlyder de samme naturlove som en fabrik, beregnet på en computer. Og den hjemmelavede arbejder skal forstå det grundlæggende i sit arbejde meget godt - oftest har han ikke dyre, avancerede materialer til rådighed og teknologisk udstyr. Aerodynamikken i APU'en er åh så svær...

Vind og KIEV

For at beregne serielle fabriks-APU'er, den såkaldte. flad mekanistisk model af vind. Det er baseret på følgende antagelser:

  • Vindhastighed og vindretning er konstant inden for den effektive rotoroverflade.
  • Luft er et kontinuerligt medium.
  • Rotorens effektive overflade er lig med det fejede areal.
  • Luftstrømmens energi er rent kinetisk.

Under sådanne forhold beregnes den maksimale energi pr. volumenhed luft ved hjælp af skoleformlen, idet der antages lufttætheden ved normale forhold 1,29 kg*kub. m. Ved en vindhastighed på 10 m/s bærer en kube luft 65 J, og fra en kvadrat af rotorens effektive overflade, med 100 % effektivitet af hele APU, kan 650 W fjernes. Dette er en meget forenklet tilgang - alle ved, at vinden aldrig er helt jævn. Men dette skal gøres for at sikre gentagelse af produkter - en fælles ting inden for teknologi.

Den flade model skal ikke ignoreres, den giver et klart minimum af tilgængelig vindenergi. Men luft er for det første komprimerbar, og for det andet er den meget flydende (dynamisk viskositet er kun 17,2 μPa * s). Det betyder, at flowet kan flyde rundt i det fejede område, hvilket reducerer den effektive overflade og KIEV, som oftest observeres. Men i princippet er den modsatte situation også mulig: Vinden strømmer mod rotoren og det effektive overfladeareal vil da være større end den fejede overflade, og KIEV vil være større end 1 i forhold til den for en flad vind.

Lad os give to eksempler. Den første er en lystyacht, ret tung, yachten kan sejle ikke kun mod vinden, men også hurtigere end den. Vind betyder ekstern; den tilsyneladende vind skal stadig være hurtigere, ellers hvordan vil den trække skibet?

Den anden er en klassiker fra luftfartshistorien. Under test af MIG-19 viste det sig, at interceptoren, der var et ton tungere end frontlinjejageren, accelererer hurtigere i hastighed. Med de samme motorer i samme flyskrog.

Teoretikerne vidste ikke, hvad de skulle tænke, og tvivlede alvorligt på loven om energibevarelse. Til sidst viste det sig, at problemet var keglen på radar-radomen, der stak ud fra luftindtaget. Fra dens tå til skallen opstod en luftkomprimering, som om den rakede fra siderne til motorkompressorerne. Siden da er chokbølger blevet solidt etableret i teorien som nyttige, og moderne flys fantastiske flyvepræstationer skyldes i ikke ringe del deres dygtige brug.

Aerodynamik

Udviklingen af ​​aerodynamik er normalt opdelt i to epoker - før N. G. Zhukovsky og efter. Hans rapport "On Attached Vortexes" dateret 15. november 1905 markerede begyndelsen på en ny æra inden for luftfarten.

Før Zhukovsky fløj de med flade sejl: det blev antaget, at partiklerne i den modkørende strøm gav alt deres momentum til forkanten af ​​vingen. Dette gjorde det muligt straks at slippe af med vektormængden - vinkelmomentum - som gav anledning til tandbrækkende og oftest ikke-analytisk matematik, flytte til meget mere bekvemme skalare rent energiforhold og i sidste ende opnå et beregnet trykfelt på bærende plan, der mere eller mindre ligner det rigtige.

Denne mekanistiske tilgang gjorde det muligt at skabe enheder, der i det mindste kunne tage i luften og flyve fra et sted til et andet, uden nødvendigvis at styrte til jorden et sted undervejs. Men ønsket om at øge hastigheden, lasteevnen og andre flyvekvaliteter ufuldkommenhederne i den oprindelige aerodynamiske teori blev i stigende grad afsløret.

Zhukovskys idé var denne: luften bevæger sig en anden vej langs den øvre og nedre overflade af vingen. Af mediets kontinuitetsbetingelse (vakuumbobler dannes ikke i sig selv i luften) følger det, at hastighederne af de øvre og nedre strømme, der falder ned fra bagkanten, bør være forskellige. På grund af luftens lille, men begrænsede viskositet, skulle der dannes en hvirvel der på grund af forskellen i hastigheder.

Hvirvelen roterer, og loven om bevarelse af momentum, lige så uforanderlig som loven om bevarelse af energi, gælder også for vektormængder, dvs. skal også tage højde for bevægelsesretningen. Derfor skulle der lige dér, på bagkanten, dannes en modroterende hvirvel med samme drejningsmoment. På grund af hvad? På grund af den energi, der genereres af motoren.

For luftfartspraksis betød dette en revolution: ved at vælge den passende vingeprofil var det muligt at sende en fastgjort hvirvel rundt om vingen i form af et cirkulations-G, hvilket øgede dens løft. Det vil sige, ved at bruge en del, og for høje hastigheder og belastninger på vingen – det meste af motorkraften, kan du skabe en luftstrøm rundt om enheden, så du kan opnå bedre flyvekvaliteter.

Dette gjorde luftfarten til luftfart og ikke en del af luftfarten: nu fly kunne skabe sig selv det nødvendige miljø for at flyve og ikke længere være et legetøj for luftstrømme. Alt du behøver er en kraftigere motor og mere og mere kraftfuld...

KIEV igen

Men vindmøllen har ikke en motor. Tværtimod skal den tage energi fra vinden og give den til forbrugerne. Og her viser det sig - hans ben blev trukket ud, halen sad fast. Vi brugte for lidt vindenergi til rotorens egen cirkulation - den vil være svag, bladenes tryk vil være lav, og KIEV og effekt vil være lav. Vi giver meget til cirkulationen - i en svag vind vil rotoren snurre som en gal i tomgang, men forbrugerne får igen lidt: de sætter bare på en belastning, rotoren bremsede, vinden blæste cirkulationen væk, og rotoren holdt op med at virke.

Loven om energibevarelse" gyldne middelvej" giver lige i midten: Vi giver 50% af energien til lasten, og for de resterende 50% skruer vi op for flowet til det optimale. Praksis bekræfter antagelserne: hvis effektiviteten af ​​en god trækkende propel er 75-80%, så når effektiviteten af ​​en rotor med blade, der også er omhyggeligt beregnet og blæst i en vindtunnel, 38-40%, dvs. op til halvdelen af, hvad der kan opnås med overskydende energi.

Modernitet

I dag bevæger aerodynamik, bevæbnet med moderne matematik og computere, sig i stigende grad væk fra uundgåeligt at forenkle modeller til præcis beskrivelse adfærd af en rigtig krop i et rigtigt flow. Og her, ud over den generelle linje - magt, magt og endnu en gang magt! – sideveje opdages, men lovende netop når mængden af ​​energi, der kommer ind i systemet, er begrænset.

Den berømte alternative flyver Paul McCready skabte et fly tilbage i 80'erne med to motorsavsmotorer med en effekt på 16 hk. viser 360 km/t. Desuden var dens chassis trehjulet, ikke-optrækkelig, og dens hjul var uden kåber. Ingen af ​​McCreadys enheder gik online eller gik på kamptjeneste, men to – den ene med stempelmotorer og propeller, og den anden et jetfly – fløj for første gang i historien jorden rundt uden at lande på den samme tankstation.

Udviklingen af ​​teorien påvirkede også de sejl, der fødte den oprindelige vinge, ganske betydeligt. "Live" aerodynamik gjorde det muligt for yachter at operere i vind på 8 knob. stå på hydrofoiler (se figur); for at accelerere et sådant monster til den nødvendige hastighed med en propel, kræves en motor på mindst 100 hk. Racerkatamaraner sejler med en hastighed på omkring 30 knob i samme vind. (55 km/t).

Der er også fund, der er helt ikke-trivielle. Fans af den sjældneste og mest ekstreme sport - base jumping - iført en speciel vingedragt, vingedragt, flyve uden motor, manøvrere med en hastighed på mere end 200 km/t (billede til højre), og lander derefter jævnt i en pre -valgt sted. I hvilket eventyr flyver folk på egen hånd?

Mange naturmysterier blev også løst; især en billes flugt. Ifølge klassisk aerodynamik er den ikke i stand til at flyve. Ligesom grundlæggeren af ​​stealth-flyet er F-117 med sin diamantformede vinge heller ikke i stand til at lette. Og MIG-29 og Su-27, som kan flyve hale først i nogen tid, passer slet ikke ind i nogen idé.

Og hvorfor så, når du arbejder på vindmøller, ikke en sjov ting og ikke et værktøj til at ødelægge deres egen slags, men en kilde til en vital ressource, skal du danse væk fra teorien om svage strømme med dens flade vindmodel? Er der virkelig ingen måde at komme videre på?

Hvad kan man forvente af klassikerne?

Man bør dog under ingen omstændigheder opgive klassikerne. Det giver et fundament, uden at stole på, som man ikke kan stige højere. Ligesom mængdelære ikke afskaffer multiplikationstabellen, og kvantekromodynamikken vil ikke få æbler til at flyve op fra træerne.

Så hvad kan du forvente med den klassiske tilgang? Lad os se på tegningen. Til venstre ses typer af rotorer; de er afbildet betinget. 1 – lodret karrusel, 2 – lodret ortogonal ( vindmølle); 2-5 – blade rotorer med forskellige beløb klinger med optimerede profiler.

Til højre langs den vandrette akse er rotorens relative hastighed, dvs. forholdet mellem bladets lineære hastighed og vindhastigheden. Lodret op - KIEV. Og ned - igen, relativt drejningsmoment. Et enkelt (100%) drejningsmoment anses for at være det, der skabes af en rotor, der tvangsbremses i flowet med 100% KIEV, dvs. når al strømningsenergien omdannes til roterende kraft.

Denne tilgang giver os mulighed for at drage vidtrækkende konklusioner. For eksempel skal antallet af knive vælges ikke kun og ikke så meget efter den ønskede omdrejningshastighed: 3- og 4-klinger taber umiddelbart meget med hensyn til KIEV og drejningsmoment sammenlignet med 2- og 6-klinger, der fungerer godt i omtrent samme hastighedsområde. Og den udadtil ens karrusel og ortogonal har fundamentalt forskellige egenskaber.

Generelt bør rotorer med blade foretrækkes, undtagen i tilfælde hvor ekstremt lave omkostninger, enkelhed, vedligeholdelsesfri selvstart uden automatisering er påkrævet, og løft op på en mast er umulig.

Bemærk: Lad os især tale om sejlrotorer – de passer tilsyneladende ikke ind i klassikerne.

Lodrette

APU'er med en lodret rotationsakse har en ubestridelig fordel for hverdagen: deres komponenter, der kræver vedligeholdelse, er koncentreret i bunden, og der kræves ingen løft. Der forbliver, og selv da ikke altid, et trykstøttende selvjusterende leje, men det er stærkt og holdbart. Derfor, når du designer en simpel vindgenerator, bør valget af muligheder begynde med vertikaler. Deres hovedtyper er præsenteret i fig.

Sol

I den første position er den enkleste, oftest kaldet Savonius-rotoren. Faktisk blev den opfundet i 1924 i USSR af J. A. og A. A. Voronin, og den finske industrimand Sigurd Savonius tilegnede sig skamløst opfindelsen og ignorerede det sovjetiske copyright-certifikat og begyndte serieproduktion. Men introduktionen af ​​en opfindelse i fremtiden betyder meget, så for ikke at ophidse fortiden og ikke forstyrre asken fra den afdøde, vil vi kalde denne vindmølle en Voronin-Savonius-rotor, eller kort sagt VS.

Flyet er godt for den hjemmelavede mand, bortset fra "lokomotivet" KIEV på 10-18%. Men i USSR arbejdede de meget på det, og der er udvikling. Nedenfor vil vi se på et forbedret design, ikke meget mere komplekst, men ifølge KIEV giver det bladerne et forspring.

Bemærk: det to-bladede fly snurrer ikke, men rykker i ryk; 4-bladet er kun lidt glattere, men taber meget i KIEV. For at forbedre er 4-trough-blade oftest opdelt i to etager - et par knive under og et andet par, roteret 90 grader vandret, over dem. KIEV er bevaret, og de laterale belastninger på mekanikken svækkes, men bøjningsbelastningerne øges noget, og med en vind på mere end 25 m/s er sådan en APU på akslen, dvs. uden et leje strakt af kabler over rotoren, "revner det tårnet."

Daria

Dernæst er Daria-rotoren; KIEV – op til 20%. Det er endnu enklere: Bladene er lavet af et simpelt elastisk bånd uden nogen profil. Teorien om Darrieus-rotoren er endnu ikke tilstrækkelig udviklet. Det er kun tydeligt, at det begynder at slappe af på grund af forskellen i den aerodynamiske modstand af pukkelen og tapelommen, og så bliver det en slags højhastighed, der danner sin egen cirkulation.

Drejningsmomentet er lille, og i rotorens startpositioner parallelt og vinkelret på vinden er det fuldstændig fraværende, så selvspin er kun muligt med et ulige antal blade (vinger?) Under alle omstændigheder er belastningen fra generatoren skal afbrydes under spin-up.

Daria-rotoren har yderligere to dårlige egenskaber. For det første, når den roterer, beskriver bladets trykvektor en fuld rotation i forhold til dens aerodynamiske fokus, og ikke jævnt, men rykkende. Derfor nedbryder Darrieus-rotoren hurtigt sin mekanik selv i en konstant vind.

For det andet larmer Daria ikke kun, men skriger og hviner, til det punkt, at båndet går i stykker. Dette sker på grund af dens vibrationer. Og jo flere klinger, jo stærkere er brølet. Så hvis de laver en Daria, er det med to klinger, af dyre højstyrke lydabsorberende materialer (carbon, mylar), og et lille fly bruges til at spinde i midten af ​​mastestangen.

Ortogonal

Ved pos. 3 – ortogonal lodret rotor med profilerede vinger. Ortogonalt, fordi vingerne stikker lodret ud. Overgangen fra BC til ortogonal er illustreret i fig. venstre.

Vinklen for montering af bladene i forhold til tangenten til cirklen, der berører vingernes aerodynamiske foci, kan være enten positiv (i figuren) eller negativ, afhængigt af vindstyrken. Nogle gange laves knivene roterende, og vejrvinger placeres på dem, der automatisk holder "alfa", men sådanne strukturer går ofte i stykker.

Den centrale krop (blå i figuren) giver dig mulighed for at øge KIEV til næsten 50%. større antal blade, er en simpel cylinder tilstrækkelig. Men teorien for den ortogonale giver et entydigt optimalt antal blade: der skal være præcis 3 af dem.

Ortogonal refererer til højhastighedsvindmøller med OSS, dvs. kræver nødvendigvis forfremmelse under idriftsættelse og efter ro. I henhold til den ortogonale ordning produceres serielle vedligeholdelsesfrie APU'er med en effekt på op til 20 kW.

Helicoid

Helicoidal rotor, eller Gorlov rotor (punkt 4) er en type ortogonal, der sikrer ensartet rotation; en ortogonal med lige vinger "tårer" kun lidt svagere end et to-bladet fly. Bøjning af bladene langs en helicoide gør det muligt at undgå tab af CIEV på grund af deres krumning. Selvom det buede blad afviser en del af flowet uden at bruge det, øser det også en del ind i zonen med højeste lineære hastighed, hvilket kompenserer for tab. Helicoider bruges sjældnere end andre vindmøller, pga På grund af kompleksiteten i fremstillingen er de dyrere end deres modstykker af samme kvalitet.

Tønderrivning

Til 5 pos. – Rotor af typen BC omgivet af en ledevinge; dens diagram er vist i fig. til højre. Det findes sjældent i industrielle applikationer, pga dyre jorderhvervelser kompenserer ikke for kapacitetsforøgelsen, og materialeforbruget og produktionens kompleksitet er høj. Men en gør-det-selv-mand, der er bange for arbejde, er ikke længere en mester, men en forbruger, og hvis du ikke har brug for mere end 0,5-1,5 kW, så er en "tønde-rivning" for ham en godbid:

  • En rotor af denne type er absolut sikker, lydløs, skaber ikke vibrationer og kan installeres hvor som helst, selv på en legeplads.
  • At bukke et galvaniseret "trug" og svejse en ramme af rør er noget sludderarbejde.
  • Rotationen er absolut ensartet, mekaniske dele kan tages fra den billigste eller fra skraldespanden.
  • Ikke bange for orkaner - for stærk vind kan ikke skubbe ind i "tønden"; en strømlinet vortex-kokon dukker op omkring den (vi vil støde på denne effekt senere).
  • Og det vigtigste er, at da overfladen af ​​"tønden" er flere gange større end den af ​​rotoren indeni, kan KIEV være over-enhed, og rotationsmomentet allerede ved 3 m/s for en "tønde" på tre meter diameter er sådan, at en 1 kW generator med en maksimal belastning på De siger, det er bedre ikke at rykke.

Video: Lenz vindgenerator

I 60'erne i USSR patenterede E. S. Biryukov en karrusel APU med en KIEV på 46%. Lidt senere opnåede V. Blinov 58% KIEV fra et design baseret på samme princip, men der er ingen data om dets test. Og fuldskala test af Biryukovs APU blev udført af ansatte i magasinet "Inventor and Innovator". En to-etagers rotor med en diameter på 0,75 m og en højde på 2 m i frisk vind snurrede en 1,2 kW asynkron generator til fuld effekt og modstod 30 m/s uden nedbrud. Tegninger af Biryukovs APU er vist i fig.

  1. rotor lavet af galvaniseret tagdækning;
  2. selvjusterende dobbeltrækket kugleleje;
  3. skærme – 5 mm stålkabel;
  4. akse-aksel – stålrør med en vægtykkelse på 1,5-2,5 mm;
  5. aerodynamiske hastighedskontrolhåndtag;
  6. hastighedskontrolblade - 3-4 mm krydsfiner eller plastplade;
  7. hastighedskontrolstænger;
  8. hastighedsregulatorbelastning, dens vægt bestemmer rotationshastigheden;
  9. drivremskive - et cykelhjul uden dæk med et rør;
  10. trykleje - trykleje;
  11. drevet remskive – standard generatorskive;
  12. generator.

Biryukov modtog flere copyright-certifikater for sin APU. Først skal du være opmærksom på rotorens snit. Ved acceleration fungerer det som et fly, hvilket skaber et stort startmoment. Mens den drejer, skabes en hvirvelpude i de ydre lommer på knivene. Fra vindens synspunkt bliver vingerne profileret, og rotoren bliver en højhastigheds-ortogonal, hvor den virtuelle profil ændres i forhold til vindstyrken.

For det andet fungerer den profilerede kanal mellem bladene som et centralt legeme i driftshastighedsområdet. Hvis vinden forstærkes, skabes der også en hvirvelpude i den, der strækker sig ud over rotoren. Den samme vortex-kokon optræder som omkring APU'en med en ledevinge. Energien til dens skabelse hentes fra vinden, og den er ikke længere nok til at knække vindmøllen.

For det tredje er hastighedsregulatoren primært beregnet til turbinen. Den holder sin hastighed optimal set fra KIEV-synspunktet. Og den optimale generatorrotationshastighed sikres ved valget af mekanisk transmissionsforhold.

Bemærk: efter publikationer i IR for 1965 sank de væbnede styrker i Ukraine Biryukova i glemmebogen. Forfatteren fik aldrig svar fra myndighederne. Skæbnen for mange sovjetiske opfindelser. De siger, at nogle japanere blev milliardær ved regelmæssigt at læse sovjetiske populær-tekniske magasiner og patentere alt, der fortjener opmærksomhed.

Lopastniki

Som sagt, ifølge klassikerne, er en vandret vindgenerator med en rotor med blade den bedste. Men for det første har den brug for en stabil vind med mindst medium styrke. For det andet er designet til gør-det-selv-byggeren fyldt med mange faldgruber, hvorfor frugten af ​​langt hårdt arbejde i bedste tilfælde oplyser toilettet, gangen eller verandaen, eller viser sig endda kun at kunne promovere sig selv.

Ifølge diagrammerne i fig. Lad os se nærmere på; stillinger:

  • Fig. EN:
  1. rotorblade;
  2. generator;
  3. generator ramme;
  4. beskyttende vejrhane (orkanskovl);
  5. nuværende samler;
  6. chassis;
  7. drejelige enhed;
  8. arbejde vejrhane;
  9. mast;
  10. klemme til svøb.
  • Fig. B, set ovenfra:
  1. beskyttende vejrhane;
  2. arbejde vejrhane;
  3. beskyttende vejrvinge fjederspændingsregulator.
  • Fig. G, nuværende samler:
  1. opsamler med kobberringskinne;
  2. fjederbelastede kobber-grafitbørster.

Bemærk: Orkanbeskyttelse til en vandret klinge med en diameter på mere end 1 m er absolut nødvendig, pga han er ikke i stand til at skabe en vortex-kokon omkring sig selv. Med mindre størrelser er det muligt at opnå en rotorudholdenhed på op til 30 m/s med propylenvinger.

Så hvor snubler vi?

Blade

Forvent at opnå effekt på generatorakslen på mere end 150-200 W på klinger af enhver størrelse skåret fra tykvæggede plastrør, som det ofte anbefales, er håbet hos en håbløs amatør. Et rørblad (medmindre det er så tykt, at det blot bruges som et emne) vil have en segmenteret profil, dvs. dens top eller begge overflader vil være cirkelbuer.

Segmenterede profiler er velegnede til inkompressible medier, såsom hydrofoiler eller propelblade. Til gasser kræves et blad med variabel profil og stigning, for eksempel, se fig.; spændvidde - 2 m Dette vil være et komplekst og arbejdskrævende produkt, der kræver omhyggelige beregninger i fuld teori, indblæsning i et rør og fuldskalatest.

Generator

Hvis rotoren er monteret direkte på sin aksel, vil standardlejet snart gå i stykker - der er ikke ens belastning på alle vingerne i vindmøller. Du har brug for en mellemaksel med et specielt støtteleje og en mekanisk transmission fra den til generatoren. For store vindmøller er støttelejet et selvjusterende dobbeltrækket; i de bedste modeller - tre-trins, Fig. D i fig. højere. Dette gør det muligt for rotorakslen ikke kun at bøje lidt, men også at bevæge sig lidt fra side til side eller op og ned.

Bemærk: Det tog omkring 30 år at udvikle et støtteleje til EuroWind type APU.

Nødvejrhane

Princippet for dets funktion er vist i fig. B. Vinden, der forstærkes, lægger pres på skovlen, fjederen strækkes, rotoren deformeres, dens hastighed falder og til sidst bliver den parallel med strømmen. Alt ser ud til at være fint, men det var glat på papiret...

På en blæsende dag kan du prøve at holde et kedellåg eller en stor gryde ved håndtaget parallelt med vinden. Bare vær forsigtig – det urolige stykke jern kan ramme dig så hårdt i ansigtet, at det knækker din næse, skærer dig i læben eller endda slår dit øje ud.

Flad vind forekommer kun i teoretiske beregninger og, med tilstrækkelig nøjagtighed til praksis, i vindtunneller. I virkeligheden skader en orkan vindmøller med en orkanskovl mere end helt forsvarsløse. Det er bedre at skifte beskadigede knive end at gøre alt igen. I industrielle installationer er det en anden sag. Der overvåges og justeres bladenes stigning, hver for sig, ved automatisering under styring af computeren ombord. Og de er lavet af kraftige kompositter, ikke vandrør.

Nuværende samler

Dette er en regelmæssig serviceret enhed. Enhver kraftingeniør ved, at kommutatoren med børster skal renses, smøres og justeres. Og masten er fra vandrør. Hvis du ikke kan klatre, skal du en gang hver eller anden måned kaste hele vindmøllen ned på jorden og derefter samle den op igen. Hvor længe vil han vare ved en sådan "forebyggelse"?

Video: vindgenerator med blade + solpanel til strømforsyning til en dacha

Mini og mikro

Men efterhånden som pagajens størrelse falder, falder vanskelighederne efter kvadratet på hjuldiameteren. Det er allerede muligt at fremstille en APU med vandret blade på egen hånd med en effekt på op til 100 W. En 6-bladet ville være optimal. Med flere blade vil diameteren af ​​rotoren, der er designet til samme kraft, være mindre, men de vil være svære at fastgøre til navet. Rotorer med mindre end 6 blade skal ikke tages i betragtning: en 2-blads 100 W rotor har brug for en rotor med en diameter på 6,34 m, og en 4-klinge med samme effekt har brug for 4,5 m. For en 6-klinge effekt-diameter forholdet udtrykkes som følger:

  • 10 W – 1,16 m.
  • 20 W – 1,64 m.
  • 30 W – 2 m.
  • 40 W – 2,32 m.
  • 50 W – 2,6 m.
  • 60 W – 2,84 m.
  • 70 W – 3,08 m.
  • 80 W – 3,28 m.
  • 90 W – 3,48 m.
  • 100 W – 3,68 m.
  • 300 W – 6,34 m.

Det ville være optimalt at regne med en effekt på 10-20 W. For det første et plastikblad med et spænd på mere end 0,8 m uden yderligere foranstaltninger beskyttelse vil ikke modstå vind på mere end 20 m/s. For det andet, med et bladspænd på op til de samme 0,8 m, vil den lineære hastighed af dens ender ikke overstige vindhastigheden med mere end tre gange, og kravene til profilering med vrid reduceres med størrelsesordener; her et “trug” med segmenteret rørprofil, pos. B i fig. Og 10-20 W vil give strøm til en tablet, genoplade en smartphone eller tænde en sparepære.

Vælg derefter en generator. En kinesisk motor er perfekt - hjulnav til elcykler, pos. 1 i fig. Dens effekt som motor er 200-300 W, men i generatortilstand vil den give op til omkring 100 W. Men vil det passe os hastighedsmæssigt?

Hastighedsindekset z for 6 vinger er 3. Formlen til beregning af rotationshastigheden under belastning er N = v/l*z*60, hvor N er omdrejningshastigheden, 1/min, v er vindhastigheden, og l er rotoromkredsen. Med et vingespænd på 0,8 m og en vind på 5 m/s får vi 72 rpm; ved 20 m/s – 288 rpm. Et cykelhjul roterer også med nogenlunde samme hastighed, så vi tager vores 10-20 W af fra en generator, der er i stand til at producere 100. Du kan placere rotoren direkte på dens aksel.

Men her opstår følgende problem: efter at have brugt en masse arbejde og penge, i det mindste på en motor, fik vi... et legetøj! Hvad er 10-20, ja, 50 W? Men du kan ikke lave en vindmølle med vinge, der er i stand til at drive selv et tv derhjemme. Er det muligt at købe en færdiglavet mini-vindgenerator, og ville det ikke være billigere? Så meget som muligt, og så billigt som muligt, se pos. 4 og 5. Derudover bliver den også mobil. Placer den på en stub og brug den.

Den anden mulighed er, hvis den ligger rundt et sted stepmotor fra et gammelt 5- eller 8-tommers diskettedrev eller fra papirdrevet eller slæden på en ubrugelig inkjet- eller matrixprinter. Den kan fungere som en generator, og at fastgøre en karruselrotor fra dåser til den (pos. 6) er lettere end at samle en struktur som den vist i pos. 3.

Generelt er konklusionen med hensyn til "klingeblade" klar: hjemmelavede er mere tilbøjelige til at pille efter hjertens lyst, men ikke for ægte langsigtet energiudbytte.

Video: den enkleste vindgenerator til belysning af en dacha

Sejlbåde

Sejlvindsgeneratoren har været kendt i lang tid, men bløde paneler på dens blade (se figur) begyndte at blive lavet med fremkomsten af ​​højstyrke, slidstærke syntetiske stoffer og film. Flerbladede vindmøller med stive sejl bruges i vid udstrækning over hele verden som drivkraft til automatiske vandpumper med lav effekt, men deres tekniske specifikationer er endda lavere end karrusellers.

Men et blødt sejl som en vindmøllevinge, ser det ud til, viste sig ikke at være så simpelt. Pointen handler ikke om vindmodstand (producenterne begrænser ikke den maksimalt tilladte vindhastighed): Sejlbådssejlere ved allerede, at det er næsten umuligt for vinden at rive panelet på et Bermuda-sejl i stykker. Mest sandsynligt vil arket blive revet ud, eller masten vil blive knækket, eller hele fartøjet vil lave en "overkill-drejning". Det handler om energi.

Desværre kan nøjagtige testdata ikke findes. Baseret på brugeranmeldelser var det muligt at skabe "syntetiske" afhængigheder til installation af en Taganrog-fremstillet vindmølle-4.380/220.50 med en vindhjulsdiameter på 5 m, en vindhovedvægt på 160 kg og en rotationshastighed på op til 40 l/min; de er vist i fig.

Selvfølgelig kan der ikke være garantier for 100 % pålidelighed, men det er klart, at der ikke lugter af en fladmekanistisk model her. Der er ingen måde, et 5-meters hjul i en flad vind på 3 m/s kan producere omkring 1 kW, ved 7 m/s nå et plateau i kraft og derefter opretholde det indtil en kraftig storm. Producenter angiver i øvrigt, at de nominelle 4 kW kan opnås ved 3 m/s, men når de installeres af kræfter baseret på resultaterne af undersøgelser af lokal aerologi.

Der er heller ingen kvantitativ teori at finde; Udviklernes forklaringer er uklare. Men da folk køber Taganrog-vindmøller, og de virker, kan vi kun antage, at den erklærede koniske cirkulation og fremdriftseffekt ikke er en fiktion. Under alle omstændigheder er de mulige.

Så viser det sig, FORAN rotoren, ifølge loven om bevarelse af momentum, skulle der også opstå en konisk hvirvel, men udvidende og langsom. Og sådan en tragt vil drive vinden mod rotoren, dens effektive overflade vil blive mere fejet, og KIEV vil være mere end enhed.

Feltmålinger af trykfeltet foran rotoren, selv med en husstandsaneroid, kunne kaste lys over dette problem. Hvis det viser sig at være højere end på siderne, så fungerer de sejlende APU'er som en billefluer.

Hjemmelavet generator

Ud fra det, der er blevet sagt ovenfor, er det klart, at det er bedre for hjemmelavede håndværkere at tage på enten vertikale eller sejlbåde. Men begge er meget langsomme, og transmission til en højhastighedsgenerator er ekstra arbejde, ekstra omkostninger og tab. Er det muligt selv at lave en effektiv lavhastigheds-elgenerator?

Ja, det kan du på magneter lavet af niobium legering, den såkaldte. supermagneter. Fremstillingsprocessen for hoveddelene er vist i fig. Spoler - hver af 55 vindinger af 1 mm kobbertråd i varmebestandig højstyrke emaljeisolering, PEMM, PETV mv. Højden på viklingerne er 9 mm.

Vær opmærksom på rillerne til nøglerne i rotorhalvdelene. De skal placeres således, at magneterne (de er limet til magnetkernen med epoxy eller akryl) konvergerer med modsatte poler efter samling. "Pandekager" (magnetiske kerner) skal være lavet af en blød magnetisk ferromagnet; Almindelig konstruktionsstål vil gøre det. Tykkelsen af ​​"pandekagerne" er mindst 6 mm.

Generelt er det bedre at købe magneter med et aksialt hul og stramme dem med skruer; supermagneter tiltrækker med frygtelig kraft. Af samme grund placeres et cylindrisk afstandsstykke 12 mm højt på skaftet mellem "pandekagerne".

Vindingerne, der udgør statorsektionerne, er forbundet i henhold til diagrammerne også vist i fig. De loddede ender skal ikke strækkes, men skal danne løkker, ellers kan epoxyen, som statoren skal fyldes med, hærde og knække ledningerne.

Statoren hældes i formen til en tykkelse på 10 mm. Der er ingen grund til at centrere eller balancere, statoren roterer ikke. Mellemrummet mellem rotoren og statoren er 1 mm på hver side. Statoren i generatorhuset skal sikres sikkert ikke kun mod forskydning langs aksen, men også mod rotation; et stærkt magnetfelt med strøm i lasten vil trække den med sig.

Video: DIY vindmøllegenerator

Konklusion

Og hvad har vi i sidste ende? Interessen for "klingeblade" forklares mere af deres spektakulære udseende end af faktiske ydeevnekvaliteter i et hjemmelavet design og ved lav effekt. En hjemmelavet karrusel APU vil give "standby" strøm til opladning af et bilbatteri eller strøm til et lille hus.

Men med sejlende APU'er er det værd at eksperimentere med håndværkere med en kreativ streak, især i miniversionen, med et hjul på 1-2 m i diameter. Hvis udviklernes antagelser er korrekte, vil det være muligt at fjerne alle 200-300 W fra denne ved hjælp af den kinesiske motorgenerator beskrevet ovenfor.

    Et sejl er ikke en almindelig klud. Dacron tjener på sportsyachts i omkring 5 år og ændres kun på grund af "øget potbelliness" den kan også bruges til sejlads på en yacht i en ubegrænset periode.

Jeg forstår ikke, hvorfor dagen i videoen "Windmill + solar panel" er solrig og blæsende, men controlleren viser lidt, for beskyttelsen virker endda på vindmøllen.

Ja, jeg argumenterer ikke for, at det er dyrt. Engang var priserne ikke, som de er nu. Jeg købte magneterne for 2 år siden. så kostede 1 300-400 rubler, og de gav en rabat. Nu ville jeg gøre det samme med en slags generator. men omdrejninger er nødvendige. For at det gen kan producere 100 ampere skal du bruge 1300-1500 omdrejninger og så... Jeg har et 190Ah batteri derhjemme. med en vind på 3 meter i sekundet. vil ikke oplade. Genet skal spoles tilbage.

Jeg gjorde det for mig selv, men vinden forsvandt, der er ingen vind.
Hvordan man laver et gen. 30 spoler af 35 vindinger tråd 1,02 i 4 tråde spundet 2 cm høje Jeg loddede den cirka, fyldte den med epoxy, pressede ferritpulver med støbejernsspåner ind i spolernes huller 1 til 1.
magneter 50-30-10. længde bredde højde. Magneten dækker spolen fuldstændig cirka. disk med magneter 48 cm Der sidder fast, men hvis armen er mere end en meter lang støder den sammen med din finger. 20 magneter.
Sådan et gen producerer 600 watt på omkring 3 omdrejninger i sekundet. ved 20 volt 30 ampere

Tak for din gratis konsultation... Og priserne "fra firmaer" er ikke rigtig dyre, og jeg tror, ​​at håndværkere fra outback vil kunne lave generatorer, der ligner dine, og Li-po batterier kan bestilles fra Kina. Invertere i Chelyabinsk er meget gode (med glat sinus) og sejl, vinger eller rotorer er en anden grund til vores praktiske russiske mænds tankeflugt.

spørgsmål:
For vindmøller med lodret akse (position 1) og Lenz-muligheden er det muligt at tilføje yderligere detaljer- et pumpehjul, der peger mod vinden og dækker den ubrugelige side fra den (går mod vinden). Det vil sige, at vinden ikke vil bremse bladet, men denne "skærm". Positionering modvind med "halen" placeret bag selve vindmøllen under og over vingerne (ryggene). Jeg læste artiklen og en idé blev født.

Ved at klikke på knappen "Tilføj kommentar" accepterer jeg siden.