Domácí větrná elektrárna. Větrné generátory pro domácnost: typy, přibližné ceny, kutilská výroba

Obecný princip fungování

Hlavní pracovní částí větrného generátoru jsou lopatky, které jsou otáčeny větrem. V závislosti na umístění osy otáčení se větrné generátory dělí na horizontální a vertikální:

• Horizontální větrné generátory nejrozšířenější. Jejich listy mají podobnou konstrukci jako vrtule letadla: v první aproximaci jsou to desky nakloněné vůči rovině rotace, které převádějí část zatížení z tlaku větru na rotaci. Důležitá vlastnost horizontální větrný generátor je potřeba zajistit rotaci sestavy lopatek v souladu se směrem větru, protože maximální účinnost je zajištěno, když je směr větru kolmý k rovině otáčení.
• Čepele vertikální větrný generátor mají konvexně-konkávní tvar. Protože proudění na konvexní straně je větší než na konkávní straně, otáčí se takový větrný generátor vždy jedním směrem, bez ohledu na směr větru, což činí natáčecí mechanismus na rozdíl od horizontálních větrných turbín zbytečným. Současně, vzhledem k tomu, že v každém okamžiku pouze část lopatek vykonává užitečnou práci a zbytek pouze působí proti rotaci, Účinnost vertikální větrné turbíny je výrazně nižší než účinnost horizontální: pokud u třílistého horizontálního větrného generátoru toto číslo dosáhne 45 %, pak u vertikálního nepřekročí 25 %.

Vzhledem k tomu, že průměrná rychlost větru v Rusku je nízká, i velký větrný mlýn se bude většinu času otáčet docela pomalu. Pro zajištění dostatečného napájení musí být ke generátoru připojen přes stupňovitou převodovku, řemen nebo ozubené kolo. V horizontálním větrném mlýně je sestava lopatka-převodovka-generátor namontována na otočné hlavě, která jim umožňuje sledovat směr větru. Je důležité vzít v úvahu, že otočná hlava musí mít omezovač, který jí zabrání v plné rotaci, protože jinak dojde k přerušení kabeláže od generátoru (možnost použití kontaktních podložek, které umožňují volné otáčení hlavy, je více složitý). Pro zajištění rotace je větrný generátor doplněn o pracovní lopatku směřující podél osy rotace.

Nejběžnějším materiálem čepele je PVC trubka velkého průměru podélně řezaná. Po okrajích jsou přinýtovány kovovými destičkami přivařenými k náboji sestavy čepele. Výkresy tohoto druhu čepelí jsou nejrozšířenější na internetu.

Video vypráví o vlastním větrném generátoru

Výpočet větrného generátoru s lopatkami

Protože jsme již zjistili, že horizontální větrný generátor je mnohem efektivnější, zvážíme výpočet jeho návrhu.

Energii větru lze určit podle vzorce
P=0,6*S*V³, kde S je plocha kruhu popsaného konci listů vrtule (plocha zametání), vyjádřená v metrů čtverečních a V je odhadovaná rychlost větru v metrech za sekundu. Musíte také vzít v úvahu účinnost samotného větrného mlýna, která u třílistého horizontálního provedení bude v průměru 40%, stejně jako účinnost generátorová souprava, což je na vrcholu proudově-otáčkové charakteristiky 80 % u generátoru s buzením z permanentních magnetů a 60 % u generátoru s budícím vinutím. V průměru dalších 20 % výkonu spotřebuje stupňovaná převodovka (násobič). Výsledný výpočet poloměru větrného mlýna (tedy délky jeho lopatky) pro daný výkon generátoru s permanentními magnety tedy vypadá takto:
R=√(P/(0,483*V³))

Příklad: Vezměme požadovaný výkon větrné elektrárny 500 W a průměrnou rychlost větru 2 m/s. Pak podle našeho vzorce budeme muset použít lopatky dlouhé alespoň 11 metrů. Jak vidíte, i tak malý výkon bude vyžadovat vytvoření větrného generátoru kolosálních rozměrů. U konstrukcí, které jsou víceméně racionální, pokud jde o vlastní výrobu, s délkou čepele ne více než jeden a půl metru, bude větrný generátor schopen produkovat pouze 80-90 wattů energie i při silném větru.

Nemáte dostatek energie? Ve skutečnosti je vše poněkud jiné, protože zátěž větrného generátoru je ve skutečnosti napájena bateriemi, zatímco větrný mlýn je pouze nabíjí podle svých nejlepších možností. V důsledku toho výkon větrné turbíny určuje frekvenci, se kterou může dodávat energii.

Elektřina neustále zdražuje. Abyste se mimo město v horkém letním počasí a mrazivých zimních dnech cítili dobře, musíte buď utratit spoustu peněz, nebo hledat alternativní zdroje energie. Rusko je obrovská země s velkými rovinatými plochami. I když ve většině regionů převládají pomalé větry, řídce osídlené oblasti jsou rozfoukány silnými a prudkými vzdušnými proudy. Proto je přítomnost větrného generátoru na farmě vlastníka venkovského majetku nejčastěji odůvodněna. Vhodný model vybrané na základě oblasti použití a skutečných účelů použití.

Větrný mlýn #1 - konstrukce typu rotoru

Jednoduchý rotační větrný mlýn si můžete vyrobit vlastníma rukama. Samozřejmě je nepravděpodobné, že bude schopen dodávat elektřinu do velké chaty, ale je docela schopný poskytnout elektřinu skromnému zahradnímu domku. S jeho pomocí můžete poskytnout světlo hospodářským budovám ve večerních hodinách, osvětlit zahradní cesty a okolí.

Více o dalších typech alternativních zdrojů energie si můžete přečíst v tomto článku:

Takhle vypadá, nebo skoro takhle, DIY rotační větrný generátor. Jak vidíte, v konstrukci tohoto zařízení není nic přehnaně složitého.

Příprava dílů a spotřebního materiálu

K sestavení větrného generátoru, jehož výkon nepřesáhne 1,5 kW, budeme potřebovat:

• generátor z auta 12 V;
• kyselinová nebo gelová baterie 12 V;
• měnič 12V – 220V při 700 W – 1500 W;
• velká nádoba z hliníku nebo nerezové oceli: kbelík nebo velká pánev;
• relé nabíjení autobaterie a kontrolka nabíjení;
• polohermetický tlačítkový spínač 12 V;
• voltmetr z jakéhokoli nepotřebného měřícího zařízení, třeba automobilového;
• šrouby s podložkami a maticemi;
• dráty o průřezu 2,5 mm 2 a 4 mm 2;
• dvě svorky, kterými bude generátor připevněn ke stožáru.

K dokončení práce budeme potřebovat nůžky na kov nebo brusku, metr, fix nebo stavební tužku, šroubovák, klíče, vrtačku, vrták, nůžky na drát.

Většina majitelů soukromých domů neuznává využití geotermálního vytápění, ale takový systém má vyhlídky. Více o výhodách a nevýhodách tohoto komplexu si můžete přečíst v následujícím materiálu:

Průběh projekční práce

Vyrobíme rotor a předěláme řemenici generátoru. Pro začátek budeme potřebovat válcovou kovovou nádobu. Nejčastěji se pro tyto účely používá pánev nebo kbelík. Vezměte metr a fix nebo stavební tužku a rozdělte nádobu na čtyři stejné části. Pokud stříháme kov nůžkami, pak abychom je mohli vložit, musíme nejprve udělat otvory. Můžete také použít brusku, pokud kbelík není vyroben z lakovaného cínu nebo pozinkované oceli. V těchto případech se kov nevyhnutelně přehřeje. Čepele vyřízneme, aniž bychom je celé prořízli.

Abychom neudělali chybu s velikostmi lopatek, které do nádoby řežeme, je nutné pečlivě změřit a vše pečlivě přepočítat

Označíme a vyvrtáme otvory pro šrouby ve spodní části a v řemenici. V této fázi je důležité nespěchat a umístit otvory symetricky, aby nedošlo k nerovnováze během otáčení. Čepele by měly být ohnuté, ale ne příliš. Při provádění této části práce zohledňujeme směr otáčení generátoru. Obvykle se otáčí ve směru hodinových ručiček. V závislosti na úhlu ohybu se zvětšuje oblast vlivu proudění větru, a tím i rychlost otáčení.

Toto je další možnost čepele. V tomto případě každá část existuje samostatně a ne jako součást nádoby, ze které byla vyříznuta

Protože každá z lopatek větrného mlýna existuje samostatně, je třeba každou přišroubovat. Výhodou tohoto provedení je jeho zvýšená udržovatelnost

Lopata s hotovými lopatkami by měla být připevněna k řemenici pomocí šroubů. Generátor nainstalujeme na stožár pomocí svorek, poté připojíme vodiče a sestavíme obvod. Je lepší předem přepsat schéma, barvy vodičů a označení kontaktů. Dráty je také potřeba připevnit ke stožáru.

Pro připojení baterie používáme vodiče 4 mm 2, jejichž délka by neměla být větší než 1 metr. Zátěž (elektrické spotřebiče a osvětlení) připojíme pomocí vodičů o průřezu 2,5 mm2. Nezapomeňte nainstalovat převodník (střídač). Je připojen k síti na pinech 7,8 pomocí vodiče 4 mm2.

Konstrukce větrné turbíny se skládá z rezistoru (1), vinutí spouštěče generátoru (2), rotoru generátoru (3), regulátoru napětí (4), relé zpětného proudu (5), ampérmetru (6), baterie (7), pojistka (8), spínač (9)

Výhody a nevýhody tohoto modelu

Pokud je vše provedeno správně, bude tento větrný generátor fungovat bez problémů. S 75A baterií a 1000W měničem může napájet pouliční osvětlení, CCTV zařízení atd.

Schéma instalace jasně ukazuje, jak se větrná energie přeměňuje na elektřinu a jak je využívána k zamýšlenému účelu

Výhody tohoto modelu jsou zřejmé: jedná se o velmi ekonomický výrobek, lze jej snadno opravit, nevyžaduje zvláštní podmínky pro svůj provoz, funguje spolehlivě a nenarušuje vaši akustickou pohodu. Mezi nevýhody patří nízký výkon a značná závislost na silných poryvech větru: lopatky mohou být utrženy proudy vzduchu.

Větrný mlýn #2 - axiální provedení s magnety

Až donedávna se axiální větrné turbíny s bezželeznými statory na neodymových magnetech nevyráběly v Rusku kvůli jejich nedostupnosti. Nyní jsou ale dostupné i u nás a stojí méně než původně. Proto naši řemeslníci začali vyrábět větrné generátory tohoto typu.

Postupem času, kdy schopnosti rotačního větrného generátoru již nezabezpečují všechny potřeby ekonomiky, je možné vyrobit axiální model pomocí neodymových magnetů

Co je potřeba připravit?

Jako základ axiální generátor musíte vzít náboj z auta s brzdovými kotouči. Pokud byla tato část používána, je nutné ji rozebrat, ložiska zkontrolovat a promazat a očistit od rzi. Hotový generátor bude nalakován.

K důkladnému vyčištění náboje od rzi použijte kovový kartáč, který lze připevnit k elektrické vrtačce. Náboj bude opět vypadat skvěle

Distribuce a zajištění magnetů

Na rotorové disky musíme nalepit magnety. V tomto případě je použito 20 magnetů o rozměrech 25x8mm. Pokud se rozhodnete vyrobit jiný počet pólů, použijte pravidlo: v jednofázovém generátoru by mělo být tolik magnetů, kolik je pólů, a v třífázovém generátoru poměr 4/3 nebo 2/3 musí být dodrženy póly k cívkám. Magnety by měly být umístěny střídavě póly. Aby bylo zajištěno jejich správné umístění, použijte šablonu se sektory vytištěnými na papíře nebo na samotném disku.

Pokud je to možné, je lepší použít obdélníkové magnety spíše než kulaté, protože u kulatých je magnetické pole soustředěno ve středu a u obdélníkových - podél jejich délky. Protilehlé magnety musí mít různé póly. Aby nedošlo k záměně, označte jejich povrch pomocí značky „+“ nebo „-“. Chcete-li určit pól, vezměte jeden magnet a přiveďte k němu další. Dejte plus na přitahující povrchy a mínus na odpudivé povrchy. Póly na discích se musí střídat.

Magnety jsou správně umístěny. Před jejich upevněním epoxidovou pryskyřicí je nutné vyrobit boky z plastelíny, aby lepicí hmota mohla vytvrdnout a neklouzala na stůl nebo podlahu

K zajištění magnetů je třeba použít silné lepidlo, po kterém se pevnost spojení dále posílí epoxidovou pryskyřicí. Jsou jím naplněny magnety. Abyste zabránili šíření pryskyřice, můžete vytvořit okraje z plastelíny nebo jednoduše obalit kotouč páskou.

Třífázové a jednofázové generátory

Jednofázový stator je horší než třífázový, protože při zatížení vibruje. K tomu dochází v důsledku rozdílu v amplitudě proudu, který vzniká v důsledku jeho nekonzistentního výstupu v čase. Třífázový model touto nevýhodou netrpí. Výkon v něm je vždy konstantní, protože fáze se vzájemně kompenzují: pokud v jedné proud klesne, v druhé se zvýší.

V debatě mezi jednofázovou a třífázovou variantou vítězí ta druhá, protože další vibrace neprodlužují životnost zařízení a dráždí uši.

Výsledkem je, že výkon třífázového modelu je o 50 % vyšší než u jednofázového modelu. Další výhodou absence zbytečných vibrací je akustický komfort při provozu pod zátěží: generátor při provozu nebručí. Navíc vibrace vždy deaktivují větrný generátor před vypršením jeho životnosti.

Proces navíjení cívky

Každý odborník vám řekne, že před navíjením cívek musíte provést pečlivý výpočet. A každý praktik udělá vše intuitivně. Náš generátor nebude příliš rychlý. Potřebujeme, aby proces nabíjení 12voltové baterie začal při 100-150 otáčkách za minutu. S takovými prvotními údaji celkový počet otáčky ve všech cívkách by měly být 1000-1200ks. Zbývá vydělit tento údaj počtem cívek a zjistit, kolik závitů bude v každé z nich.

Aby byl větrný generátor výkonnější při nízkých rychlostech, musíte zvýšit počet pólů. Zároveň se zvýší frekvence kmitání proudu v cívkách. K navíjení cívek je lepší použít silný drát. Tím se sníží odpor, což znamená, že se zvýší proud. Je třeba vzít v úvahu, že při vysokém napětí může být proud „sežrán“ odporem vinutí. Jednoduchý domácí stroj vám pomůže rychle a přesně navinout kvalitní cívky.

Stator je označen, cívky jsou umístěny na svá místa. K jejich fixaci se používá epoxidová pryskyřice, jejímž stékání opět brání plastelínové boky

Vzhledem k počtu a tloušťce magnetů umístěných na discích se mohou generátory výrazně lišit ve svých provozních parametrech. Chcete-li zjistit, jaký výkon ve výsledku očekávat, můžete navinout jednu cívku a roztočit ji v generátoru. Pro určení budoucího výkonu by mělo být napětí měřeno při určitých rychlostech bez zatížení.

Například při 200 otáčkách za minutu produkuje 30 voltů s odporem 3 ohmy. Odečteme napětí baterie 12 voltů od 30 voltů a výsledných 18 voltů vydělíme 3 ohmy. Výsledkem je 6 ampér. Toto je objem, který půjde do baterie. I když prakticky to samozřejmě vychází méně kvůli ztrátám na diodovém můstku a ve vodičích.

Nejčastěji jsou cívky kulaté, ale je lepší je trochu prodloužit. Zároveň je v sektoru více mědi a závity cívek jsou rovnější. Průměr vnitřního otvoru cívky by měl odpovídat velikosti magnetu nebo být o něco větší.

Probíhají předběžné testy výsledného zařízení, které potvrzují jeho vynikající výkon. Postupem času lze tento model vylepšit

Při výrobě statoru mějte na paměti, že jeho tloušťka by měla odpovídat tloušťce magnetů. Zvětší-li se počet závitů v cívkách a stator bude tlustší, zvětší se mezidiskový prostor a zmenší se magnetický tok. Výsledkem může být stejné napětí, ale menší proud kvůli zvýšenému odporu cívek.

Jako forma pro stator se používá překližka, ale můžete označit sektory pro cívky na papíře a vytvořit okraje z plastelíny. Pevnost výrobku zvýší sklolaminát umístěný na dně formy a na vršku svitků. Epoxidová pryskyřice by neměla ulpívat na formě. Chcete-li to provést, namažte jej voskem nebo vazelínou. Pro stejné účely můžete použít film nebo pásku. Cívky jsou k sobě nehybně fixovány, konce fází jsou vyvedeny ven. Poté je všech šest vodičů spojeno do trojúhelníku nebo hvězdy.

Sestava generátoru je testována pomocí ruční rotace. Výsledné napětí je 40 voltů a proud je přibližně 10 ampérů.

Konečná fáze - stožár a vrtule

Skutečná výška hotového stožáru byla 6 metrů, ale bylo by lepší udělat 10-12 metrů. Podklad pro něj je třeba vybetonovat. Je nutné provést takové upevnění, aby bylo možné potrubí zvedat a spouštět pomocí ručního navijáku. K horní části trubky je připevněn šroub.

PVC trubka je spolehlivý a poměrně lehký materiál, který lze použít k výrobě vrtule větrného mlýna s předem určeným ohybem.

K výrobě šroubu potřebujete plastová trubka, jehož průměr je 160 mm. Bude se z něj muset vyříznout šestilistá dvoumetrová vrtule. Pro zvýšení točivého momentu při nízkých otáčkách má smysl experimentovat s tvarem lopatek. Z silný vítršroub je třeba odstranit. Tato funkce se provádí pomocí skládacího ocasu. Vyrobená energie se ukládá do baterií.

Stožár se musí zvedat a spouštět pomocí ručního navijáku. Dodatečnou stabilitu konstrukce lze dodat pomocí napínacích kabelů

Představujeme vám dvě možnosti pro větrné generátory, které nejčastěji používají letní obyvatelé a majitelé venkovských nemovitostí. Každý z nich je účinný svým vlastním způsobem. Výsledek použití takového zařízení je patrný zejména v oblastech se silným větrem. V každém případě takový pomocník v domácnosti nikdy neuškodí.

Doba čtení ≈ 4 minuty

Můžete výrazně snížit své účty za elektřinu a zajistit si záložní zdroj energie na chatě tím, že si vyrobíte větrný generátor sami.

Nákup hotového větrný generátor ekonomicky oprávněné pouze tehdy, není-li možnost připojení k elektrickým sítím. Náklady na vybavení a jeho Údržbačasto se ukáže, že je vyšší než cena kilowattů, které v příštích několika letech koupíte od energetické společnosti. I když při srovnání s používáním benzínu resp dieselové generátory nízký výkon, zde vítězí ekologický zdroj energie z hlediska nákladů na údržbu, hlučnosti a nepřítomnosti škodlivých emisí. Dočasný nedostatek větru lze kompenzovat použitím baterií s měničem napětí.

Větrný generátor sestavený pomocí některých dílů pro vlastní potřebu může být několikanásobně levnější než hotová sada. Pokud se vážně rozhodnete udělat svůj Rekreační dům energeticky nezávislý, ale nechcete nikomu přeplácet – domácí větrný generátor je tím správným řešením.

Výkon větrného generátoru

Než začnete pracovat, musíte se rozhodnout, zda je skutečná potřeba výkonného větrného generátoru, například pro vaření, používání elektrického nářadí, ohřev vody nebo vytápění. Možná vám postačí připojit osvětlení, malou ledničku, televizi a dobít telefon? V prvním případě potřebujete větrný mlýn o výkonu 2 až 6 kW a ve druhém se můžete omezit na 1-1,5 kW.

Existují také horizontální a vertikální větrné generátory. Se svislou osou můžete použít čepele široké škály tvarů, mohou to být ploché nebo zakřivené plechy rotující na nástavcích. Existuje možnost s jednou kroucenou čepelí. Samotný generátor je umístěn blízko země. Vzhledem k tomu, že otáčky lopatek jsou nízké, má motor velkou hmotnost, a tedy i náklady. Výhodou vertikálního provedení je jeho jednoduchost a schopnost pracovat při slabém větru.

Tato recenze se bude zabývat otázkou, jak vyrobit horizontální větrný generátor vlastníma rukama. Můžete jej použít pro Různé typy dostupné generátory a upravené elektromotory.

Konstrukce větrného generátoru 220V:

1. Elektrický generátor průmyslové výroby.
2. Listy pro větrný generátor a otočný mechanismus na stožáru.
3. Řídicí obvod nabíjení baterie.
4. Spojovací vodiče.
5. Instalační stožár.
6. Strie.

Použijeme motor stejnosměrný proud z „běžeckého pásu“, má parametry: 260V, 5A. Generátorový efekt získáme díky reverzibilitě magnetických polí tohoto typu elektromotoru.

Potřebné materiály a komponenty

Veškeré podrobnosti snadno najdete v železářstvích popř stavební obchody. Budeme potřebovat:

• závitové pouzdro požadované velikosti;
• diodový můstek, určený pro proud 30-50A;
• PVC trubice.

Ocas a tělo větrného mlýna mohou být vyrobeny z následujících materiálů:

• Ocel profilová trubka 25 mm;
• Maskovací příruba;
• Trubky;
• šrouby;
• Podložky;
• Samořezné šrouby;
• Skotská.

Sestavení větrného generátoru podle výkresů

Lopatky větrných mlýnů mohou být vyrobeny z duralu podle dodaných výkresů. Díl musí být kvalitně obroušen, s přední hranou zaoblenou a zadní hranou nabroušenou. Na stopku je vhodný kus cínu dostatečné tuhosti.

Připevníme pouzdro k elektromotoru a na jeho těle vyvrtáme tři otvory ve stejné vzdálenosti od sebe. Musí být opatřeny závitem pro šrouby.

PVC trubku podélně rozřízneme a použijeme jako těsnění mezi čtvercová trubka a skříň generátoru.

Diodový můstek v blízkosti motoru také zajistíme pomocí samořezných šroubů.

Černý vodič z motoru připojíme na plus diodového můstku a červený vodič na mínus.

Dřík přišroubujeme samořeznými šrouby na opačný konec trubky.

Lopatky připojujeme k pouzdru pomocí šroubů, nezapomeňte použít dvě podložky a šroub pro každý šroub.

Pouzdro našroubujeme na hřídel motoru proti směru hodinových ručiček, osu držíme kleštěmi.

Trubku přišroubujeme k maskovací přírubě pomocí plynového klíče.

Je bezpodmínečně nutné najít na trubce s připojeným motorem a stopkou rovnovážný bod. V tomto okamžiku připevníme konstrukci ke stožáru.

Všechny kovové části, které mohou podléhat korozi, je vhodné natřít kvalitním smaltem.

Větrný generátor pro soukromý dům by měl být instalován v určité vzdálenosti od hlavních budov, stožár musí být zajištěn kotevními dráty z ocelového lana. Výška závisí na možné síle větru, terénu a umělých překážkách obklopujících elektrárnu.

Elektrický proud za diodovým můstkem musí protékat kontrolním ampérmetrem do elektronický obvod nabíjení baterie. K takovému generátoru lze přímo připojit nízkoenergetické žárovky. Nabité baterie poskytují stabilní, konstantní napětí. Doporučuje se používat pro osvětlení (halogenové žárovky a LED pásky), nebo výstup do měniče pro získání 220V střídavý proud a připojte jakékoli domácí spotřebiče, jejichž výkon nepřekračuje parametry střídače.

Prezentované informace o fotografiích a videu vám poskytnou jasnější představu o sestavení větrného generátoru vlastníma rukama.

Video o výrobě větrného generátoru vlastníma rukama

Jednou z cenově nejdostupnějších možností využití obnovitelných zdrojů energie je využití větrné energie. Chcete-li se dozvědět, jak provádět výpočty, sestavovat a instalovat větrný mlýn sami, přečtěte si tento článek.

Klasifikace větrných generátorů

Zařízení jsou klasifikována na základě následujících kritérií větrných turbín:

• umístění osy otáčení;
• počet lopatek;
• materiál prvku;
• stoupání vrtule.

Větrné turbíny zpravidla mají design s horizontální a vertikální osou otáčení.

Verze s horizontální osou - provedení vrtule s jedním, dvěma, třemi nebo více listy. Jedná se o nejběžnější provedení vzduchových elektráren kvůli vysoké účinnosti.

Verze s vertikální osou - ortogonální a karuselové provedení na příkladu rotorů Darrieus a Savonius. Poslední dva koncepty by měly být objasněny, protože oba mají určitý význam v konstrukci větrných generátorů.

Rotor Darrieus je ortogonální konstrukce větrné turbíny, kde jsou aerodynamické lopatky (dvě nebo více) umístěny symetricky k sobě v určité vzdálenosti a namontované na radiálních nosnících. Dost obtížná varianta větrná turbína vyžadující pečlivý aerodynamický design lopatek.

Savonius rotor je konstrukce větrné turbíny karuselového typu, kde jsou dvě poloválcové lopatky umístěny jedna proti druhé a celkově tvoří sinusový tvar. Součinitel užitečná akce struktury jsou nízké (asi 15%), ale lze je téměř zdvojnásobit, pokud jsou lopatky umístěny ve směru vlny nikoli horizontálně, ale vertikálně a je použit vícevrstvý design s úhlovým posunutím každého páru lopatek vůči ostatním páry.

Výhody a nevýhody větrných turbín

Výhody těchto zařízení jsou zřejmé zejména ve vztahu k domácím provozním podmínkám. Uživatelé větrných turbín mají ve skutečnosti možnost vyrábět bezplatnou elektrickou energii, nepočítaje malé náklady na stavbu a údržbu. Nevýhody větrných elektráren jsou však také zřejmé.

Tedy za účelem dosažení efektivní práce instalace, musí být splněny podmínky stability proudění větru. Člověk nemůže vytvořit takové podmínky. To je čistě výsada přírody. Ještě jeden, ale už technická závada, poznamenal nízká kvalita vyrobená elektřina, v důsledku čehož je nutné systém doplnit drahými elektrickými moduly (násobiče, nabíječky baterie, měniče, stabilizátory).

Výhody a nevýhody, pokud jde o vlastnosti každé modifikace větrných turbín, jsou možná nulové. Pokud se horizontálně-axiální modifikace vyznačují vysokou hodnotou účinnosti, pak pro stabilní provoz vyžadují použití regulátorů směru proudění větru a ochranných zařízení proti hurikánových větrů. Vertikální modifikace mají nízkou účinnost, ale fungují stabilně bez mechanismu pro sledování směru větru. Současně se takové větrné turbíny vyznačují nízkou hladinou hluku, eliminují účinek „šíření“ v podmínkách silného větru a jsou poměrně kompaktní.

Domácí větrné generátory

Výroba "větrného mlýna" vlastníma rukama- problém je zcela řešitelný. Konstruktivní a racionální přístup k podnikání navíc pomůže minimalizovat nevyhnutelné finanční výdaje. Nejprve stojí za to načrtnout projekt a provést nezbytné výpočty vyvážení a výkonu. Tyto akce budou klíčem nejen k úspěšné výstavbě větrné elektrárny, ale také klíčem k zachování celistvosti veškerého nakupovaného zařízení.

Doporučuje se začít stavbou mikrovětrníku o výkonu několika desítek wattů. V budoucnu získané zkušenosti pomohou vytvořit výkonnější design. Při vytváření domácího větrného generátoru byste se neměli soustředit na získávání vysoce kvalitní elektřiny (220 V, 50 Hz), protože tato možnost bude vyžadovat značné finanční investice. Smysluplnější je omezit se na použití původně získané elektřiny, kterou lze bez přeměny úspěšně použít pro jiné účely, například pro podporu systémů vytápění a zásobování teplou vodou postavených na elektrických ohřívačích (TEH) - taková zařízení nevyžadují stabilní napětí a frekvence. To umožňuje tvořit jednoduché schéma, pracující přímo z generátoru.

S největší pravděpodobností nikdo nebude tvrdit, že vytápění a zásobování teplou vodou v domě jsou méně důležité domácí přístroje a osvětlovací zařízení, pro které mají často tendenci instalovat domácí větrné mlýny. Stavba větrných turbín je právě za účelem zásobování domu teplem a horká voda- Tento minimální náklady a jednoduchost designu.

Generalizovaný návrh domácí větrné turbíny

Strukturálně domácí projekt do značné míry kopíruje průmyslovou instalaci. Je pravda, že řešení pro domácnost jsou často založena na větrných turbínách s vertikální osou a jsou vybavena nízkonapěťovými stejnosměrnými generátory. Složení modulů větrných turbín pro domácnost, podléhajících vysoce kvalitní elektřině (220 V, 50 Hz):

• větrná turbína;
• zařízení pro orientaci větru;
• animátor;
• DC generátor (12 V, 24 V);
• modul nabíjení baterie;
• dobíjecí baterie (lithium-iontové, lithium-polymerové, olověné);
• konvertor DC napětí 12 V (24 V) AC napětí 220 V.

Větrný generátor PIC 8-6/2.5

Jak to funguje? Prostě. Vítr otáčí větrnou turbínu. Krouticí moment je přenášen přes násobič na hřídel stejnosměrného generátoru. Energie přijatá na výstupu generátoru se akumuluje v bateriích prostřednictvím nabíjecího modulu. Ze svorek baterie je přiváděno konstantní napětí 12 V (24 V, 48 V) do měniče, kde se transformuje na napětí vhodné pro napájení elektrických sítí domácností.

O generátorech pro domácí větrníky

Většina návrhů domácích větrných turbín je obvykle konstruována pomocí nízkorychlostních stejnosměrných motorů. Jedná se o nejjednodušší možnost generátoru, která nevyžaduje modernizaci. Optimálně - elektromotory s permanentními magnety, určené pro napájecí napětí asi 60-100 voltů. Existuje praxe používání automobilových generátorů, ale pro tento případ je vyžadováno zavedení multiplikátoru, protože automobilové generátory produkují požadované napětí pouze při vysokých (1800-2500) otáčkách. Jeden z možné možnosti- rekonstrukce asynchronní motor střídavý proud, ale také poměrně složitý, vyžadující přesné výpočty, provádění soustružnických operací, instalace neodymových magnetů v oblasti rotoru. Existuje možnost pro třífázový asynchronní motor s připojením kondenzátorů stejné kapacity mezi fázemi. Konečně je zde možnost vyrobit generátor od nuly vlastníma rukama. V této věci existuje mnoho návodů.

Domácí „větrný mlýn“ s vertikální osou

Na bázi Savoniova rotoru lze postavit poměrně účinný a hlavně levný větrný generátor. Zde je jako příklad uvažována mikroenergetická instalace, jejíž výkon nepřesahuje 20 W. Toto zařízení však zcela postačuje například k poskytování elektrické energie některým domácí přístroje pracující na 12 voltů.

Sada dílů:

1. Hliníkový plech tloušťky 1,5-2 mm.
2. Plastová trubka: průměr 125 mm, délka 3000 mm.
3. Hliníková trubka: průměr 32 mm, délka 500 mm.
4. Stejnosměrný motor (generátor potenciálu), 30-60V, 360-450 ot./min, např. elektromotor model PIK8-6/2,5.
5. Regulátor napětí.
6. Baterie.

Výroba rotoru Savonius

Z hliníkového plechu jsou vyříznuty tři „placky“ o průměru 285 mm. Ve středu každého z nich jsou vyvrtány otvory pro hliníkovou trubku o průměru 32 mm. Ukazuje se něco podobného jako u CD. Z plastové trubky se vyříznou dva kusy dlouhé 150 mm a podélně se rozpůlí. Výsledkem jsou čtyři půlkruhové čepele 125x150 mm. Všechny tři hliníkové „CD“ jsou umístěny na 32 mm trubce a upevněny ve vzdálenosti 320, 170, 20 mm od horního bodu přísně vodorovně a tvoří dvě vrstvy. Čepele jsou vloženy mezi disky, dvě na vrstvu, a pevně připevněny jeden k druhému a tvoří sinusoidu. V tomto případě jsou lopatky horní vrstvy posunuty vzhledem k lopatkám spodní vrstvy pod úhlem 90 stupňů. Výsledkem je čtyřlistý rotor Savonius. K upevnění prvků můžete použít nýty, samořezné šrouby, rohy nebo jiné metody.

Připojení k motoru a montáž na stožár

Hřídel stejnosměrných motorů s výše uvedenými parametry má obvykle průměr ne větší než 10-12 mm. Pro připojení hřídele motoru k trubce větrné turbíny je do spodní části trubky zalisována mosazná objímka s požadovaným vnitřním průměrem. Stěnou trubky a průchodky se vyvrtá otvor a vyřízne se závit pro zašroubování pojistného šroubu. Dále je trubka větrné turbíny nasazena na hřídel generátoru, načež je spojení pevně upevněno pojistným šroubem.

Zbývající část plastové trubky (2800 mm) je stožár větrné turbíny. Sestava generátoru s kolem Savonius je namontována nahoře na stožáru – jednoduše se zasune do trubky až na doraz. Jako doraz je použit kovový kryt kotouče namontovaný na předním konci motoru, jehož průměr je o něco větší než průměr stožáru. Na obvodu krytu jsou vyvrtány otvory pro připevnění kotevních drátů. Protože průměr skříně motoru je menší vnitřní průměr trubky, rozpěrky nebo zarážky se používají k vyrovnání generátoru ve středu. Kabel z generátoru prochází uvnitř potrubí a vystupuje oknem ve spodní části. Při instalaci je nutné počítat s ochranou generátoru před vlhkostí pomocí těsnících těsnění. Opět, za účelem ochrany před srážkami, může být nad spojením potrubí větrné turbíny s hřídelí generátoru instalována deštníková čepice.

Celá konstrukce je instalována v otevřeném, dobře větraném prostoru. Pod stožárem se vykope díra hluboká 0,5 metru, spodní část trubky se spustí do díry, konstrukce se vyrovná kotevními dráty, načež se díra zalije betonem.

Regulátor napětí (jednoduchá nabíječka)

Vyrobený větrný generátor zpravidla není schopen produkovat 12 voltů kvůli nízké rychlosti otáčení. Maximální rychlost otáčení větrné turbíny při rychlosti větru 6-8 m/sec. dosahuje hodnoty 200-250 ot./min. Na výstupu je možné získat napětí asi 5-7 voltů. K nabíjení baterie je zapotřebí napětí 13,5-15 voltů. Východiskem je použití jednoduchého pulzního měniče napětí sestaveného například na bázi regulátoru napětí LM2577ADJ. Přivedením 5 voltů stejnosměrného proudu na vstup měniče je výstup 12-15 voltů, což je docela dost pro nabíjení autobaterie.

Hotový měnič napětí založený na LM2577

Tento generátor mikrovětru lze jistě vylepšit. Zvyšte výkon turbíny, změňte materiál a výšku stožáru, přidejte stejnosměrný měnič na střídavý proud atd.

Větrná elektrárna s horizontální osou

Sada dílů:

1. Plastová trubka o průměru 150 mm, hliníkový plech tloušťky 1,5-2,5 mm, dřevěný blok 80x40 1 m dlouhý, vodovodní potrubí: příruba - 3, úhelník - 2, T - 1.
2. Stejnosměrný elektromotor (generátor) 30-60 V, 300-470 ot./min.
3. Řemenice pro motor o průměru 130-150 mm (hliník, mosaz, textolit atd.).
4. Ocelové trubky o průměru 25 mm a 32 mm a délce 35 mm, respektive 3000 mm.
5. Nabíjecí modul pro baterie.
6. Baterie.
7. Měnič napětí 12 V - 120 V (220 V).

Výroba „větrného mlýna“ s horizontální osou

K výrobě lopatek větrných turbín je potřeba plastová trubka. Část takové trubky o délce 600 mm se podélně rozřeže na čtyři stejné segmenty. Větrný mlýn vyžaduje tři lopatky, které jsou vyrobeny z výsledných segmentů řezáním části materiálu diagonálně po celé délce, ale ne přesně od rohu k rohu, ale od spodního rohu k hornímu rohu, s mírným odsazením od druhého . Zpracování spodní části segmentů se redukuje na vytvoření upevňovacího plátku na každém ze tří segmentů. K tomu se podél jednoho okraje odřízne čtverec o rozměrech přibližně 50x50 mm a zbývající část slouží jako upevňovací okvětní lístek.

Lopatky větrné turbíny jsou připevněny k řemenici pomocí šroubových spojů. Řemenice je uložena přímo na hřídeli stejnosměrného elektromotoru - generátoru. Jako podvozek větrné turbíny je použit jednoduchý dřevěný blok o průřezu 80x40 mm a délce 1 m. Na jednom konci dřevěného bloku je instalován generátor. Na druhém konci tyče je namontován „ocas“ vyrobený z hliníkového plechu. Ve spodní části lišty, připojeno kovová trubka 25 mm, navržený tak, aby fungoval jako hřídel otočný mechanismus. Jako stožár je použita třímetrová kovová trubka 32 mm. V horní části stožáru je pouzdro otočného mechanismu, do kterého se vkládá trubka větrné turbíny. Nosič stožáru je vyroben z plátu silné překližky. Na této podpěře v podobě kotouče o průměru 600 mm je z klempířských dílů sestavena konstrukce, díky které lze stožár snadno zvednout či spustit, případně namontovat či demontovat. K zajištění stožáru se používají chlapi.

Veškerá elektronika větrných turbín je namontována v samostatném modulu, jehož rozhraní umožňuje připojení baterií a spotřebičů. Modul obsahuje regulátor nabíjení baterie a měnič napětí. Taková zařízení lze sestavit samostatně, pokud máte odpovídající zkušenosti, nebo zakoupit na trhu. V prodeji je jich mnoho různá řešení, což vám umožní získat požadované výstupní hodnoty napětí a proudů.

Kombinované větrné turbíny

Kombinované větrné turbíny jsou vážnou možností pro domácí energetický modul. Ve skutečnosti kombinace zahrnuje kombinování do jednotný systém větrný generátor, solární baterie, dieselová nebo benzínová elektrárna. Kombinovat můžete všemožně, podle svých možností a potřeb. Přirozeně, když existuje možnost tři v jednom, je to nejúčinnější a nejspolehlivější řešení.

Také kombinace větrných turbín zahrnuje vytvoření větrných elektráren, které zahrnují dvě různé modifikace najednou. Například když rotor Savonius a tradiční třílistý stroj pracují v jedné kombinaci. První turbína pracuje při nízkých rychlostech větru a druhá pouze při jmenovitých. Tím se zachová účinnost instalace, eliminují se neodůvodněné energetické ztráty a v příp asynchronní generátory jalové proudy jsou kompenzovány.

Kombinované systémy jsou technicky složité a drahé možnosti pro domácí cvičení.

Výpočet výkonu větrné elektrárny

Pro výpočet výkonu horizontálně-axiálního větrného generátoru můžete použít standardní vzorec:

• N = pS V3/2
• N— instalační výkon, W
• p- hustota vzduchu (1,2 kg/m3)
• S— foukaná plocha, m2
• PROTI— rychlost proudění větru, m/sec

Například výkon instalace s maximálním rozpětím lopatek 1 metr při rychlosti větru 7 m/s bude:

• N= 1,2 1 343 / 2 = 205,8 W

Přibližný výpočet výkonu větrné turbíny vytvořené na základě Savoniova rotoru lze vypočítat pomocí vzorce:

• N = pRHV3
• N— instalační výkon, W
• R— poloměr oběžného kola, m
• PROTI— rychlost větru, m/sec

Například pro návrh větrné elektrárny s rotorem Savonius uvedeným v textu je hodnota výkonu při rychlosti větru 7 m/sec. bude:

• N= 1,2 · 0,142 · 0,3 · 343 = 17,5 W

Když jsem se podíval na zahraniční stránky, jak se vyrábějí větrné generátory obyčejní lidé, taky jsem chtěl udělat něco podobného. Na ruském internetu v té době nebyly žádné zvláštní informace o těchto větrných mlýnech, kolovaly pouze informace o větrných mlýnech Hugha Pigota a nejrůznější útržky informací. Ale přesto jsem si chtěl vyrobit takový jednoduchý větrný mlýn pro sebe.

Začalo to hledáním neodymových magnetů, ale ceny v internetových obchodech byly velmi vysoké a v běžných obchodech jsem je nenašel. Brzy se mi ale podařilo objednat levnější magnety. 25 kulatých magnetů o rozměrech 20*5mm stojí pouze 1030 rublů. Zatímco se magnety pohybovaly, začal jsem vyrábět čepele.

Dřevěné lopatky pro větrný generátor

>

Přebytečné dřevo jsem z čepelí nejprve odstranil obyčejným velkým nožem se širokou čepelí, protože jsem neměl sešívačku.

>

>

Poté byly hotové čepele broušeny brusným papírem do úplného hladka. Poté byly čepele třikrát namočené v sušícím oleji.

>

Z překližky jsem také vyřízl kruhy pro montáž lopatek. Čepele jsem řezal na zadku na 120 stupňů pomocí kotoučová pila. Průměr šroubu je přesně 2m.

>

Balíček s magnety dorazil, dokonce o něco dříve, než jsem čekal. Bylo to poprvé, co jsem takové magnety držel v ruce, jsou velmi silné, i když jsou tak malé a nedají se srovnávat s běžnými feritovými. Zde je samotný balíček, pečlivě zabalený, všechny magnety jsou na svém místě a neporušené.

>

Rotorové disky byly vyrobeny ze železa o tloušťce 4 mm. Nejprve byly vyříznuty dva polotovary vrtačka byly vyvrtány otvory pro čepy a pak dále soustruh Středové otvory byly vyříznuty a okraje byly opracovány.

>

Aby magnety na discích bezpečně držely, naplnil jsem je epoxidovou pryskyřicí. Na jeho vyplnění jsem vyrobil formu z překližky a přelepil ji krycí páskou. Na kotoučích jsem označil sektory pro magnety a rozmístil magnety střídavě s póly. Pro snazší kontrolu pólů jsem použil střelku kompasu. Zde je disk s magnety před naléváním.

>

Zde jsou hotové rotorové disky s plněnými magnety.

>

>

Celkem 9 cívek.

>

K plnění svitků vyrobil Starota nová uniforma. Nejprve jsem položil kus polyethylenový film, pak kousek skelného vlákna nahoře a pak forma na sklolaminátu a pak ve formě cívky. Dále jsem připravil pryskyřici a začal plnit stator.

>

Nalil jsem trochu více epoxidové pryskyřice, než bylo nutné, bylo to provedeno speciálně proto, aby byl druhý kus sklolaminátu, který pokrýval stator shora, nasycen. Pak jsem tuto věc přitlačil navrch kouskem překližky a položil na ni závaží a nechal jsem to tam, dokud pryskyřice neztvrdla.

>

Hotový stator.

>

Držák pro stator byl vyříznut ze stejné 4 mm oceli.

>

Obraceč mi vytočil i rotační osu. Poté bylo vše svařeno dohromady pomocí dostupných dílů, nebo spíše těch, které se povalovaly v šrotu. Větrný generátor je chráněn před silným větrem metodou skládacího ocasu.

>

Jako každý svářečské práce Výrobek byl dokončen, vyčištěn a připraven k lakování.

>

Po sestavení bylo zjištěno, že sto magnetů na discích je přitahováno ke kolíkům, které drží stator, kvůli tomu dochází k jakémusi přilepení a při otáčení je pozorováno mírné chvění. Protože jsem nenašel žádné nemagnetické čepy, musel jsem držáky prodloužit tak, aby byly čepy dále od disků s magnety.

>

Byla také vyrobena sestava kartáče. Prsteny jsou vyrobeny z epoxidová pryskyřice, nejprve se zalily čtvercové přířezy na kroužky, poté jsem je vložil do vrtačky a zabrousil na kulatý tvar. Vyřezal jsem proužky z hliníku a nalepil je na epoxid.

>

Základ jsem vylil a z ojnic vyrobil uchycení na stožár.

>

Po všem přípravné práce Udělal jsem zkušební zdvih stožáru, abych okamžitě utáhl všechny chlapy a zkontroloval vše, než zvednu větrný generátor.

>

Před zvednutím byl větrný generátor znovu nalakován.

>

Příprava na zvednutí větrného generátoru.

>

A nakonec se větrný generátor zvedne proti větru.

>

Tím se generátor neospravedlnil ve výrobě elektřiny, v průměru generuje jen 2-5 voltů a jen občas v poryvech do 10 voltů proud do 1A. Ale přesto bylo dosaženo hlavního cíle této práce; větrný generátor se ukázal jako levný a vyrobený převážně z volných odpadních materiálů. No, vypadá to dobře a lahodí oku. Fotografie a Stručný popis odtud >>zdroj