„Pasidaryk pats“ elektros generatoriai namams. Kaip savo rankomis pasidaryti vėjo generatorių

Ar norėtumėte pigiai gauti elektros energijos naudodami vėjo energiją? Esu tikras, kad taip. Tada kyla klausimas, kaip savo rankomis pasidaryti elektros generatorių. Norėdami atlikti užduotį, turėtumėte sudaryti jos plėtros planą, būtent:

• paruošti medžiagas, iš kurių bus gaminamos generatoriaus dalys;
• sudaryti brėžinį, pagal kurį galite pagaminti elektros generatorių;
• perskaitykite fizikos vadovėlius, kad įtvirtintumėte kai kurias žinias apie elektriką apskritai.

Tokie tikslai atitinka vėjo „malūno“ - elektros tiekimo per vėją sistemos - įrengimą. Šio mažo galingumo mechanizmo pakanka, pavyzdžiui, apšviesti patalpą mažame pastate ar palaistyti sodą. Sutaupoma kilovatvalandžių akivaizdi.

Vėjo generatoriaus komponentai

Šio „malūno“ mechanizmą sudaro keturios tuščiavidurio cilindro pusės, paslinktos į šoną bendra ašis. Vienoje pusėje pastebimas aerodinaminis iškraipymas. Oro srautas, cirkuliuojantis per ašį, linkęs tarsi slysti žemyn. Tai įvyksta vieno iš cilindrų išgaubtoje dalyje. Kitas yra nukreiptas į vėją su įgaubtu tarpu ir suteikia tam tikrą pasipriešinimą orui. Kai vėjas juda, abi pusės siūbuoja, keičiasi vietomis. Taip sukuriamas mechanizmo pagreitis, o minėtas cilindrinis būgnas sukasi gana greitai.

Kuo ši grandinė skiriasi nuo patefono sraigto?

Savarankiškai pagamintas propelerio formos elektros generatorius turi būti pagamintas labai tiksliai. Aukščiau pateikta diagrama yra labai patogi projektuojant ir montuojant. Be to, tokios sistemos galia yra tokia pati, kaip ir sraigto su trimis ašmenimis iki 2,5 m skersmens. Cilindrai užtikrina pakankamą sukimo momentą. Kitas malūno privalumas – srovės surinkimo mechanizmo nebuvimas.

„Pasidaryk pats“ elektros generatorius.Išsami įrenginio informacija

Prietaisas yra keturių ašmenų būgnas, kuris buvo minėtas aukščiau. Būgno pusėms gaminti tinka fanera, lakštinis plastikas arba plastikiniai lakštai. Gaminant ruošinius, į tai neturėtų būti atkreiptas dėmesys. Kuo lengvesnės sienos, tuo mažiau trinsis guoliai, tai yra, oro pasipriešinimas sukimosi metu bus nereikšmingas.

Prieš naudojant medžiagas...

Stogo geležies vertikalę reikia sustiprinti. Tam tikslui į būgno šonus įdedamas sutvirtintas piršto storio strypas.

Jei vėjo generatoriaus dalys pagamintos iš faneros, tuomet svarbu jas impregnuoti karšta džiovinimo alyva. Išgaubtos ašmenų pusės gali būti pagamintos iš lengvo plastiko arba metalo. Pastaruoju atveju visos jungtys turi būti kruopščiai nudažytos storu sluoksniu aliejiniai dažai. Mediena tinka ir statybai.

Iš ko daryti kryžius, jungiančius ašmenis

Norėdami sujungti ašmenis į rotorių, jums reikia kryžiaus. Geriau gaminti iš geležinių juostų, kurių skerspjūvis yra 5x60 mm arba nuo mediniai ruošiniai apie 25 mm storio ir 80 mm pločio. Ašmenų kraštuose su nedideliu įdubimu reikia išgręžti tvirtinimo skylutes, kad jos būtų pritvirtintos. Visa konstrukcija turi būti sumontuota ant ašies.

Iš ko padaryti ašį

Savadarbį elektros generatorių reikia pritvirtinti prie kažkokio pagrindo. Šis pagrindas yra plieninė ašis, kurios skersmuo 30 mm. Prieš montuodami ašį, turite rasti rutulinius guolius, tinkamus ašies skersmeniui. Tada į jį suvirinamas plieninis kryžius, o jei ašmenų tvirtinimo detalės pagamintos iš medžio, jis priklijuojamas prie ašies ir tuo pačiu metu M12 plieniniais varžtais įspaudžiamas į kryžiuje ir vamzdyje išgręžtas skylutes. Stebėkite visų ašmenų atstumą nuo ašies, jo apytikslė vertė yra 150 mm. Atstumas visur turi būti vienodas.

Paskutinė įrenginio dalis yra rėmas. Kaip daryti

Tinka kelių suvirinimui metaliniai kampai arba medis. Paklojus lovą galima sumontuoti guolius. Svarbiausia, kad jie stovėtų tiesiai, be iškraipymų. Į apatinę ašies dalį jos gale įsukite skirtingo skersmens jungiamuosius diržus, užkabindami juos ant skriemulio. Belieka diržo galus sujungti kokiu nors srovės generatoriumi, pavyzdžiui, iš automobilio. Struktūra paruošta.

Šiais laikais gaminti savo elektrą nėra taip neįprastas dalykas. Elektros tinklai yra nutrūkę, ypač už didžiųjų miestų ribų. Ir norėdami išvengti su tuo susijusių problemų, daugelis naudojasi elektros generatoriais. Norėdami įsigyti ar pagaminti, turite sužinoti apie geriausius elektros generatorius, kuriuos galite pasigaminti savo rankomis.

Kas tai yra

Elektros generatorius yra specialus prietaisas, skirtas konvertuoti ir kaupti elektros energiją. Ir dažniausiai jis išgaunamas iš neįprastų šaltinių – nuo ​​benzino ir dujų iki ekologiškų, tokių kaip vėjas, saulė ir vanduo. Toks generatorius gali būti brangus. Netgi mažos galios gali kainuoti nuo 15 000 rublių.

Todėl, norėdami sutaupyti kelias dešimtis tūkstančių, daugelis juos kuria patys. Gerai, kad dabar yra gana daug idėjų, kaip savo rankomis pasigaminti elektros generatorių.

Veikimo principas

Elektromagnetinė indukcija yra elektros generatoriaus veikimo principo pagrindas.

Sukuriamas dirbtinis magnetinis laukas. Per jį praeina laidininkas, sukuriantis impulsą. Tuo tarpu impulsas tampa nuolatine srove.

Pats generatorius turi variklį, kuris gali generuoti elektros energiją deginant tam tikros rūšies kurą. Tai gali būti dyzelinas, benzinas, dujos.

Šiuo metu kuras, patenkantis į degimo zoną, degimo metu gamina dujas. O dujos priverčia alkūninį veleną suktis. Tai savo ruožtu suteikia impulsą varomam velenui. Pastarasis tam tikrais kiekiais suteikia išėjimo energiją.

Elektros generatoriai iš esmės turi du privalomus mechanizmus – rotorių ir statorių. Jų prieinamumas nepriklauso nuo degalų ir galios.

Rotorius reikalingas tam pačiam elektromagnetiniam laukui sukurti. Jis pagrįstas magnetais, esančiais tuo pačiu atstumu nuo šerdies.

Statorius nejuda. Tai leidžia rotoriui judėti, o statorius reguliuoja elektromagnetinį lauką. Pasiekta dėl jo struktūroje esančių plieninių blokelių.

Asinchroninis

Elektros generatorių įrenginių tipai nesibaigia skirstymu pagal kuro naudojimą. Be to, priklausomai nuo rotoriaus sukimosi tipo, generatoriai gali būti:

• Sinchroninis - sudėtingesnis jų dizainas. Įtampos svyravimai sukelia gedimus. Tai turi įtakos darbui ir produktyvumui.
• Asinchroninis - su lengvu veikimo principu ir kitomis techninėmis charakteristikomis.

Magnetinės ritės ant sinchroninio generatoriaus rotoriaus apsunkina rotoriaus judėjimą. Asinchroninio generatoriaus rotorius yra labiau panašus į smagratį.

Dizaino ypatybės turi didelę įtaką efektyvumui. Sinchroninių nuostoliai siekia iki 11%. Asinchroniniams nuostoliai siekia ne daugiau kaip 5%. Tokie rodikliai daro asinchroniniai įrenginiai populiarus ne tik kasdieniame gyvenime, bet ir gamyboje.

Asinchroniniai generatoriai turi kitų privalumų:

• Dažnas remontas nėra būtinas, nes paprastas korpusas patikimai apsaugo variklį nuo panaudoto kuro ir drėgmės pertekliaus.
• Išėjimo lygintuvas apsaugos elektros prietaisus, maitinamus generatoriaus.
• Atsparus įtampos šuoliais.
• Visos konstrukcijos dalys yra gana patikimos ir patvarios, todėl eksploatacija be remonto gali trukti daugiau nei 15 metų.
• Dėl savo atsparumo viršįtampiams ir galimybės maitinti įrenginius su ominėmis apkrovomis, kiekis įvairių įrenginių jungiamumas auga – nuo ​​kompiuterių iki suvirinimo aparatai ir lempos.
• Didelis efektyvumas.

Kokių medžiagų reikia

Norint surinkti nedidelį asinchroninį generatorių, bus naudingos šios dalys:

• Variklis. Lengviausia jį paimti iš sugedusių elektros prietaisų, nes pasigaminti patiems yra sunku ir atima daug laiko. Ypač gerai veikia skalbimo mašinų varikliai.
• Statorius. Reikia paimti jau paruoštą, su apvija.
• Transformatorius arba lygintuvas. Naudinga, jei išėjimo elektros galia skiriasi.
• Elektros laidai.
• Izoliacinė juosta.

Žinoma, norint savo rankomis pagaminti vėjo ir saulės energijos generatorius, jums reikės sudėtingesnių grandinių ir daugiau medžiagų, tačiau jei norite, galite jas rasti ir jų instrukcijas.

Pastaba!

Surinkimas

Surinkimo procesas gali būti sudėtingas dėl įvairių priežasčių. Pavyzdžiui, darbui nėra specifinių įgūdžių. Tokių įrenginių kūrimo patirties nėra. Nėra reikalingų dalių ir atsarginių dalių. Tačiau jei visa tai ir didelis noras yra, tuomet galite pabandyti.

Tačiau prieš pradėdami dirbti, turite įvykdyti keletą sąlygų - gauti medžiagas ir instrukcijas elektros generatoriaus gamybai. Ir perskaitykite juos. Ir taip pat pasirūpinkite saugos priemonėmis.

Prieš pradedant darbą, prasminga pasirūpinti surinkimo schemomis ir brėžiniais. Tai labai palengvins ir pagreitins procesą.

Dujiniai ir benzininiai elektros generatoriai dažniausiai surenkami rankomis. Bet ir juos surenkant, ir kitus renkant reikia pasirengti ir paskaičiuoti. Pavyzdžiui, svarbu žinoti reikiamo generatoriaus galią.

Norint nustatyti sukimosi greitį, variklis turi būti prijungtas prie tinklo. Norėdami nustatyti, jums reikės tachometro. Iš matavimų gauta vertė turi būti pridėta prie kompensacinės 10 proc. Ši vertė padeda apsaugoti variklį nuo perkaitimo.

Pastaba!

Atsižvelgiant į galią, reikia pasirinkti kondensatorius.

Svarbu atsiminti apie įžeminimą, nes mes susiduriame su elektra. Ir tai ne tik įrenginio nusidėvėjimo, bet ir saugos klausimas.

Pats surinkimas paprastas – kondensatoriai po vieną jungiami prie variklio pagal schemą (ją galima rasti internete). Tai viskas, ko jums reikia norint sukurti mažos galios generatorių.

Ši parinktis yra patogiausia ir lengviausia. Tačiau verta atkreipti dėmesį į šiuos dalykus:

• Reikia stebėti variklio temperatūrą, kad jis neperkaistų.
• Kartais generatoriui reikės leisti atvėsti iki 40 laipsnių.
• Priklausomai nuo veikimo laiko, efektyvumas gali sumažėti. Tai yra gerai.
• Vartotojas turės savarankiškai stebėti generatoriaus būklę ir prijungti prie jo matavimo priemones.

Surinkę mechaninę dalį, turėtumėte dirbti su elektrine puse. Pradėti reikėtų sumontavus diržu sujungtus skriemulius.

• Elektros variklio apvijos yra sujungtos pagal žvaigždės grandinę.
• Kondensatoriai, prijungti prie apvijos, turi sudaryti trikampį.
• Įtampa bus pašalinta tarp apvijos galo ir vidurio taško. Tada gaunama srovė, kurios įtampa yra 220 voltų, o tarp apvijų - 380 voltų.

Pastaba!

Ekspertai pateikia dar keletą naudingų patarimų kurie padės surenkant generatorių:

• Elektros variklis gali labai įkaisti. Kad taip neatsitiktų, reikia pakeisti kondensatorius mažesnės talpos.
• Naminiams elektros generatoriams paprastai reikia 400 voltų ar didesnės įtampos kondensatorių. Dėl tinkamas veikimas Užtenka vieno.
• Tinklui reikalingas trifazis transformatorius, jei namo maitinimui reikalingos visos variklio fazės.

Greičiausiai net ir savadarbis elektros generatorius, kaip gražiose nuotraukose, negalės konkuruoti su pirktais modeliais.

Tačiau, jei suvokiate tai kaip papildomą, atsarginį elektros energijos šaltinį, tuomet jį pasigaminti ir panaudoti visiškai įmanoma. Be to, kaip rodo praktika, pačiam pasidaryti generatorių nėra taip sunku. Reikia tik pasistengti ir viskas susitvarkys.

„Pasidaryk pats“ elektros generatorių nuotrauka

Norėdami sukurti galingą naminis generatorius Reikės seno be aštuoniukės ant galinio rato elektrai. Kuo didesnis maksimalus perdavimo skaičius, tuo geriau. Dėl tinkamumo pirmenybė teikiama moteriškiems dviračiams, tačiau juos sunkiau rasti. Tiktų 28 colių ratas ir 52T žvaigždutė, bet mano pirmasis naminis pedalo maitinimo generatorius buvo 26 colių ratas ir 46T žvaigždutė ir jis veikė be problemų. Bus įjungta tik aukščiausia pavara, todėl galite atsikratyti pavarų perjungiklio. Išimkite visas kitas nereikalingas detales - stabdžius, priekinį ratą ir pan., galima sutaupyti, kad turėtumėte už ką prikibti ir kur pritvirtinti jungiklį ir voltmetrą. Kadangi atsikratėme priekinio rato, dviračiui montuoti reikės padaryti stovą iš metalo, medžio ar dar kažko, kad galinis ratas neliestų žemės.

Jei naudojate K1 generatorių (naudojamą tokiuose automobiliuose kaip Ford Fiesta, Escort, Granada, Vauxhall, Opel), jis dažnai būna su dviejų dydžių skriemuliu. Reikėtų vengti Lucas generatorių, nes jie nėra tokie veiksmingi kaip Bosch ir Motorola generatoriai. Atkreipkite dėmesį į transporto priemones su didesniais varikliais, kurių generatoriai skirti veikti esant mažam greičiui. „Ford“ / „Bosch“ N1 generatorių galima rasti „Sierra“ ir „Volvo“ automobiliuose. Jie yra aukštos kokybės, bet šiek tiek didesni ir sunkesni nei K1. Įsitikinkite, kad įsigyjate atskirą generatorių, kurio nereikia išorinis vienetas valdymas, nes kai kurie japoniški generatoriai tiekiami be jo. Geriau pirkti generatorių su dviem dideliais gnybtais ir vienu mažu. Du dideli gnybtai sujungiami kartu ir tarnauja kaip teigiamas gnybtas, mažasis jungiamas prie indikatoriaus lemputės, o 5 mm įžeminimo gnybtas jungiasi prie važiuoklės ir tarnauja kaip neigiamas gnybtas. Įsigijus pravartu atlikti pagrindinį generatoriaus testą. Norėdami patikrinti, ar generatorius veikia, galite naudoti nedidelę lemputę, kuri tada veiks kaip įkrovos indikatorius. Vien todėl, kad generatorius išlaiko testą, dar nereiškia, kad jis gali gaminti elektros energiją. Tačiau tokiu būdu galite nustatyti dažniausiai pasitaikančius trūkumus: saugiklio problemos, diodų blokas, susidėvėję šepečiai. Šiuos gedimus galima pašalinti pasiskolinant dalis iš kitų sugedusių generatorių su nepažeistu diodu ir valdymo blokais ir pan. Neišmeskite surūdijusių ar nešvarių generatorių. Jei jie išlaiko testus, greičiausiai jie veikia.

Išvalykite generatorių, pirmiausia išimdami aušinimo ventiliatorių (jis yra triukšmingas ir nereikalingas). Pritvirtinkite generatorių prie laikiklio už sėdynės taip, kad jo ašis būtų 10–12 cm į išorę nuo ratlankio, kaip parodyta paveikslėlyje žemiau.

Naudodami juostą arba laidą, išmatuokite reikiamą diržo perimetrą. Jis yra maždaug 82 colių. Pirkite A82 "V" diržą automobilių parduotuvėje. Jie gaminami vieno colio žingsniais, kainuoja apie 500 rublių, taip pat naudojami žemės ūkio technikoje. 26 colių ratai gali naudoti A78 diržus, o 27 colių ratai gali naudoti A80 diržus. Dar geriau įsigyti paskirstymo diržą, pavyzdžiui, Goodyear Extraflex.

Tokie diržai lengviau lenkia aplink mažus skriemulius, o tai žymiai sumažina mechaninius nuostolius, lyginant su kietu diržu. Automobilyje sumontuoto kintamosios srovės generatoriaus įtempimas reguliuojamas specialia plokštele su plyšiu. Vietoje to naudosime spyruoklinį įtempiklį, skirtą ratų nelygumams išlyginti. Kadangi reikalingas labai mažas sukimo momentas, diržo per daug veržti nereikia. Tvirtai priveržtas diržas padidina trinties nuostolius. Jei turite skriemulį iš K1, tada, kai jo judėjimas stabilizavosi, suskaičiuokite generatoriaus apsisukimų skaičių vienam rato apsisukimui - daugiau nei 45 yra gerai, o 60 paprastai yra idealu. Jei įsigijote K1 skriemulį, išardykite jį ir tarp dviejų plokščių padėkite tarpiklį, kad diržas tilptų toliau. Tai padidins greitį.

Baigus mechaninius darbus, jei generatorius naudojamas viešose vietose, visos judančios dalys turi būti apsaugotos. Mažus vaikus traukia blizgantys judantys objektai – ratas ir ratlankis, tačiau už generatoriaus sėdintis žmogus nemato, kas vyksta už jų! Nors pavarų nereikia, neskubėkite atsikratyti pavarų perjungiklio. Jis įtempia grandinę, o jei pirštas įstrigo tarp grandinės ir žvaigždutės, galite išsisukti tik su nežymia mėlyne, o be jungiklio gali būti amputuota.

Aukščiau aprašyta galingo pedalo generatoriaus „stačiojo dviračio ant koki“ versija yra lengviausias ir akivaizdžiausias būdas sukurti naminį generatorių, tačiau taip pat nesunku sukurti kėdės pagrindu sukurtą versiją. Papildomai tereikia pigios plastikinės kėdės, kažkokios atramos kojoms, dalies senos palapinės karkaso, dviejų didelio skersmens vamzdžių (įkištų vienas į kitą) arba aukščio reguliatoriaus iš pasukamos kėdės. Jei pjaunate ofiso kedė, tuomet imkite tik senas mechanines kėdes be pneumatinių spyruoklių, kurios gali būti pavojingos pjaunant ir gręžiant! Generatorius lengviau transportuoti, jei jie yra sulankstomi viduryje. Taip pat galite atsikratyti spyruoklės, kuri įtempia diržą, prijungę generatorių taip, kad diržas būtų įtemptas pagal savo svorį.

Palyginti su stacionariu dviračio generatoriumi, plento dviračio generatoriaus trūkumas yra silpnas smagračio efektas. Ši problema išspręsta papildomo svorio pagalba, kuris prie ratlankio tvirtinamas 4 mm skersmens varžtais. Suteikite kroviniui U formą (išsipūtę į išorę). Įsitikinkite, kad krovinys negali nukristi. Neperkraukite krovinio! Kartą mačiau, kaip subyrėjo švino prikrautas ratlankis!

Straipsnio tęsinyje apžvelgsime.

Rusija vėjo energijos išteklių atžvilgiu užima dvejopą poziciją. Viena vertus, dėka didžiulio bendro ploto o dėl plokščių vietovių gausos apskritai pučia stiprus vėjas, dažniausiai jis būna lygus. Kita vertus, mūsų vėjai dažniausiai yra mažo potencialo ir lėti, žr. Trečia, retai apgyvendintose vietovėse pučia stiprūs vėjai. Remiantis tuo, užduotis įrengti vėjo generatorių ūkyje yra gana aktuali. Tačiau norint apsispręsti, ar pirkti gana brangų įrenginį, ar pasigaminti jį patiems, reikia gerai apgalvoti, kokį tipą (o jų yra labai daug) kokiam tikslui pasirinkti.

Pagrindinės sąvokos

1. KIEV – vėjo energijos panaudojimo koeficientas. Jei skaičiavimams naudojamas mechaninis plokščio vėjo modelis (žr. toliau), jis prilygsta vėjo jėgainės rotoriaus naudingumo koeficientui (WPU).
2. Efektyvumas – APU efektyvumas nuo galo iki galo, nuo atvažiuojančio vėjo iki elektros generatoriaus gnybtų arba į baką pumpuojamo vandens kiekio.
3. Minimalus darbinis vėjo greitis (MRS) – tai greitis, kuriuo vėjo malūnas pradeda tiekti srovę apkrovai.
4. Didžiausias leistinas vėjo greitis (MAS) – tai greitis, kai sustoja energijos gamyba: automatika arba išjungia generatorių, arba įkiša rotorių į vėtrungę, arba sulenkia ir paslepia, arba sustoja pats rotorius, arba APU. yra tiesiog sunaikintas.
5. Pradinis vėjo greitis (SW) - tokiu greičiu rotorius gali suktis be apkrovos, suktis ir pereiti į darbo režimą, po kurio galima įjungti generatorių.
6. Neigiamas paleidimo greitis (OSS) – tai reiškia, kad APU (arba vėjo turbina – vėjo jėgainė, arba WEA, vėjo jėgainė), norint paleisti bet kokiu vėjo greičiu, reikalingas privalomas išorinio energijos šaltinio pasukimas.
7. Pradinis (pradinis) sukimo momentas yra rotoriaus, priverstinai stabdomo oro sraute, gebėjimas sukurti sukimo momentą ant veleno.
8. Vėjo turbina (WM) yra APU dalis nuo rotoriaus iki generatoriaus, siurblio ar kito energijos vartotojo veleno.
9. Rotorinis vėjo generatorius – APU, kuriame vėjo energija paverčiama sukimo momentu ant galios kilimo veleno, sukant rotorių oro sraute.
10. Rotoriaus darbinių greičių diapazonas yra skirtumas tarp MMF ir MRS, kai dirbama vardine apkrova.
11. Mažo greičio vėjo malūnas – jame linijinis greitis dalis rotoriaus sraute neviršija vėjo greičio arba yra mažesnis už jį. Dinaminis srauto slėgis tiesiogiai paverčiamas ašmenų trauka.
12. Didelio greičio vėjo malūnas – linijinis menčių greitis yra žymiai (iki 20 ir daugiau kartų) didesnis už vėjo greitį, o rotorius formuoja savo oro cirkuliaciją. Srauto energijos pavertimo trauka ciklas yra sudėtingas.

Pastabos:

1. Mažo greičio APU, kaip taisyklė, KIEV yra mažesnis nei greitųjų, tačiau jų paleidimo sukimo momentas yra pakankamas generatoriui sukti aukštyn neatjungiant apkrovos ir nulinis TAC, t.y. Visiškai savaime paleidžiamas ir tinkamas naudoti esant silpniausiam vėjui.
2. Lėtumas ir greitis yra santykinės sąvokos. Buitinis vėjo malūnas, esantis 300 aps./min., gali būti mažo greičio, tačiau galingi „EuroWind“ tipo APU, iš kurių surenkami vėjo jėgainių ir vėjo jėgainių laukai (žr. pav.) ir kurių rotoriai siekia apie 10 aps./min., yra didelės spartos, nes Esant tokiam skersmeniui, linijinis menčių greitis ir jų aerodinamika didžiojoje tarpo dalyje yra gana „panašūs į lėktuvą“, žr. toliau.

Kokio generatoriaus reikia?

Elektrinis generatorius vėjo malūnui buitiniam naudojimui turi generuoti elektros energiją plačiu sukimosi greičių diapazonu ir turėti galimybę savarankiškai įsijungti be automatikos ar išorinių maitinimo šaltinių. Naudojant APU su OSS (spin-up wind turbines), kurios, kaip taisyklė, turi aukštą KIEV ir efektyvumą, jis taip pat turi būti grįžtamasis, t.y. mokėti dirbti varikliu. Esant galiai iki 5 kW, šią sąlygą tenkina elektrinės mašinos su nuolatiniai magnetai niobio pagrindu (supermagnetai); ant plieno arba ferito magnetų galite tikėtis ne daugiau kaip 0,5–0,7 kW.

Pastaba: asinchroniniai kintamosios srovės generatoriai arba kolektoriniai su neįmagnetintu statoriumi visiškai netinka. Sumažėjus vėjo jėgai, jie „užges“ gerokai anksčiau nei jo greitis nukris iki MPC, o tada patys neužsives.

Puiki 0,3–1–2 kW galios APU „širdis“ gaunama iš kintamosios srovės savaiminio generatoriaus su įmontuotu lygintuvu; dabar tokių yra dauguma. Pirma, jie palaiko 11,6-14,7 V išėjimo įtampą gana plačiame greičio diapazone be išorinių elektroninių stabilizatorių. Antra, silicio vožtuvai atsidaro, kai įtampa ant apvijos pasiekia maždaug 1,4 V, o prieš tai generatorius „nemato“ apkrovos. Norėdami tai padaryti, generatorius turi būti gana padoriai sukamas.

Daugeliu atvejų savaiminis generatorius gali būti tiesiogiai, be krumpliaračio ar diržinės pavaros prijungtas prie greitaeigio aukšto slėgio variklio veleno, pasirenkant greitį pasirenkant menčių skaičių, žr. žemiau. „Greitieji traukiniai“ turi mažą arba nulinį paleidimo momentą, tačiau rotorius, net ir neatjungęs apkrovos, turės laiko pakankamai suktis, kol vožtuvai atsidarys ir generatorius gamins srovę.

Renkantis pagal vėją

Prieš nuspręsdami, kokio tipo vėjo generatorių gaminti, apsispręskime dėl vietos aerologijos. Pilkai žalsvos spalvos(bevėjo) vėjo žemėlapio plotai, bus naudingas tik burinis vėjo variklis(apie juos kalbėsime vėliau). Jei reikia nuolatinio maitinimo, teks pridėti stiprintuvą (lygintuvą su įtampos stabilizatoriumi), įkroviklį, galingą bateriją, keitiklį 12/24/36/48 V DC iki 220/380 V 50 Hz AC. Toks įrenginys kainuos ne mažiau nei 20 000 USD, ir vargu ar pavyks pašalinti ilgalaikę, didesnę nei 3-4 kW galią. Apskritai, turint nepajudinamą alternatyvios energijos troškimą, geriau ieškoti kito šaltinio.

Geltonai žaliose, silpno vėjo vietose, kur elektros poreikis iki 2-3 kW, galite patys pasiimti mažo greičio. vertikalus vėjo generatorius . Jų sukurta begalė, ir yra konstrukcijų, kurios KIEV ir efektyvumo požiūriu yra beveik tokios pat geros kaip ir „blade“. pramoninės gamybos.

Jei planuojate pirkti vėjo turbiną savo namams, tuomet geriau sutelkti dėmesį į vėjo turbiną su burės rotoriumi. Yra daug ginčų, o teoriškai viskas dar neaišku, bet jie veikia. Rusijos Federacijoje Taganroge gaminami „burlaiviai“, kurių galia yra 1–100 kW.

Raudonuose, vėjuotuose regionuose pasirinkimas priklauso nuo reikiamos galios. 0,5–1,5 kW diapazone pateisinamos savadarbės „vertikalės“; 1,5-5 kW – perkami „burlaiviai“. „Vertikalus“ taip pat galima įsigyti, bet kainuos daugiau nei horizontalus APU. Ir galiausiai, jei jums reikia 5 kW ar didesnės galios vėjo turbinos, tuomet turite pasirinkti tarp horizontalių įsigytų „menčių“ arba „burlaivių“.

Pastaba: Daugelis gamintojų, ypač antrosios pakopos, siūlo detalių rinkinius, iš kurių galite patys surinkti iki 10 kW galios vėjo generatorių. Toks rinkinys kainuos 20-50% pigiau nei paruoštas komplektas su montavimu. Tačiau prieš perkant reikia atidžiai išstudijuoti siūlomos įrengimo vietos aerologiją, o tada pagal specifikacijas pasirinkti tinkamą tipą ir modelį.

Apie saugumą

Veikiančių buitinės vėjo jėgainės dalių tiesinis greitis gali viršyti 120 ir net 150 m/s, o bet kokios kietos medžiagos gabalas, sveriantis 20 g, skrendantis 100 m/s greičiu, su „sėkmingai “ pataikė, nužudys sveiką žmogų. Plieninė arba kieto plastiko 2 mm storio plokštė, judanti 20 m/s greičiu, perpjauna ją per pusę.

Be to, dauguma vėjo jėgainių, kurių galia didesnė nei 100 W, yra gana triukšmingos. Daugelis generuoja itin žemų (mažiau nei 16 Hz) dažnių oro slėgio svyravimus – infragarsus. Infragarsai negirdimi, tačiau kenkia sveikatai ir nukeliauja labai toli.

Pastaba: devintojo dešimtmečio pabaigoje JAV kilo skandalas – teko uždaryti didžiausią tuo metu šalyje vėjo jėgainių parką. Indėnai iš rezervato, esančio už 200 km nuo jo vėjo jėgainių parko lauko, teisme įrodė, kad jų sveikatos sutrikimus, kurie smarkiai išaugo pradėjus eksploatuoti vėjo jėgainių parką, sukėlė jo infragarsai.

Dėl minėtų priežasčių APU leidžiama montuoti ne mažesniu kaip 5 jų aukščių atstumu nuo artimiausių gyvenamųjų pastatų. Privačių namų kiemuose galima įrengti pramoninės gamybos vėjo malūnus, kurie yra atitinkamai sertifikuoti. APU montuoti ant stogų paprastai neįmanoma - jų veikimo metu, net ir mažos galios, atsiranda kintamos mechaninės apkrovos, galinčios sukelti rezonansą. pastato konstrukcija ir jo sunaikinimas.

Pastaba: APU aukščiu laikomas aukščiausias nubraukiamo disko taškas (su ašmenimis) arba geometrinė figūra (vertikaliuose APU su rotoriumi ant veleno). Jei APU stiebas ar rotoriaus ašis išsikiša dar aukščiau, aukštis skaičiuojamas pagal jų viršų – viršų.

Vėjas, aerodinamika, KIEV

Naminis vėjo generatorius paklūsta tiems patiems gamtos dėsniams kaip ir gamyklinis, apskaičiuotas kompiuteriu. O naminis darbininkas turi labai gerai perprasti savo darbo pagrindus – dažniausiai jis nedisponuoja brangiomis, pažangiausiomis medžiagomis ir technologine įranga. APU aerodinamika yra tokia sudėtinga...

Vėjas ir Kijevas

Norint apskaičiuoti serijinius gamyklinius APU, vadinamasis. plokščias mechaninis vėjo modelis. Jis pagrįstas šiomis prielaidomis:

• Vėjo greitis ir kryptis efektyviame rotoriaus paviršiuje yra pastovūs.
• Oras yra nuolatinė terpė.
• Efektyvusis rotoriaus paviršius yra lygus nubraukiamam plotui.
• Oro srauto energija yra grynai kinetinė.

Tokiomis sąlygomis didžiausia oro tūrio vieneto energija apskaičiuojama pagal mokyklos formulę, darant prielaidą, kad oro tankis normaliomis sąlygomis yra 1,29 kg*kub. m Esant 10 m/s vėjo greičiui, vienas kubas oro neša 65 J, o iš vieno kvadratinio rotoriaus efektyvaus paviršiaus, esant 100% viso APU efektyvumui, galima pašalinti 650 W. Tai labai supaprastintas požiūris – visi žino, kad vėjas niekada nebūna idealiai tolygus. Tačiau tai turi būti padaryta siekiant užtikrinti produktų pakartojamumą – tai įprastas dalykas technikoje.

Nereikėtų ignoruoti plokščio modelio, kuris suteikia aiškų vėjo energijos minimumą. Bet oras, pirma, yra suspaudžiamas, antra, labai skystas (dinaminis klampumas yra tik 17,2 μPa * s). Tai reiškia, kad srautas gali tekėti aplink nušluotą plotą, sumažindamas efektyvų paviršių ir KIEV, kuris dažniausiai stebimas. Tačiau iš principo galima ir priešinga situacija: vėjas teka link rotoriaus ir tuomet efektyvus paviršiaus plotas bus didesnis už nuplaunamą paviršių, o KIEV bus didesnis nei 1 jo atžvilgiu esant plokščiam vėjui.

Pateiksime du pavyzdžius. Pirmoji – pramoginė jachta, gana sunki jachta gali plaukti ne tik prieš vėją, bet ir greičiau už ją. Vėjas reiškia išorinį; regimasis vėjas vis tiek turi būti greitesnis, kitaip kaip jis trauks laivą?

Antrasis – aviacijos istorijos klasika. MIG-19 bandymų metu paaiškėjo, kad perėmėjas, kuris buvo tonomis sunkesnis už fronto linijos naikintuvą, įsibėgėja greičiau. Su tais pačiais varikliais tame pačiame lėktuvo korpuse.

Teoretikai nežinojo, ką galvoti, ir rimtai abejojo ​​energijos tvermės dėsniu. Galų gale paaiškėjo, kad problema buvo radaro radomo kūgis, išsikišęs iš oro įleidimo angos. Nuo kojos piršto iki apvalkalo atsirado oro sutankinimas, tarsi grėbdamas jį iš šonų į variklio kompresorius. Nuo tada smūginės bangos teoriškai tvirtai įsitvirtino kaip naudingos, o fantastiškas šiuolaikinių orlaivių skrydžio charakteristikas didžiąja dalimi nulėmė sumanus jų panaudojimas.

Aerodinamika

Aerodinamikos raida paprastai skirstoma į dvi eras – iki N. G. Žukovskio ir po jos. Jo 1905 m. lapkričio 15 d. ataskaita „Apie prisirišusius sūkurius“ buvo pradžia nauja era aviacijoje.

Prieš Žukovskį jie skrido plokščiomis burėmis: buvo manoma, kad artėjančio srauto dalelės visą savo pagreitį atidavė priekiniam sparno kraštui. Tai leido iš karto atsikratyti vektorinio kiekio – kampinio momento – dėl kurio atsirado dantis laužanti ir dažniausiai neanalitinė matematika, pereiti prie daug patogesnių skaliarinių grynai energijos santykių ir galiausiai gauti apskaičiuotą slėgio lauką laikančiąja plokštuma, daugiau ar mažiau panaši į tikrąją.

Šis mechaninis požiūris leido sukurti įrenginius, kurie bent jau galėtų pakilti į orą ir skristi iš vienos vietos į kitą, nebūtinai kur nors pakeliui atsitrenkę į žemę. Tačiau noras padidinti greitį, keliamąją galią ir kitas skrydžio savybes vis labiau atskleidė pirminės aerodinaminės teorijos trūkumus.

Žukovskio idėja buvo tokia: išilgai viršutinės ir apatiniai paviršiai Oras sparnu keliauja kitu keliu. Iš terpės tęstinumo sąlygos (vakuuminiai burbuliukai ore nesusidaro) išplaukia, kad viršutinio ir apatinio srauto, besileidžiančio nuo galinio krašto, greičiai turi būti skirtingi. Dėl mažo, bet baigtinio oro klampumo ten dėl greičių skirtumo turėtų susidaryti sūkurys.

Sūkurys sukasi, o impulso tvermės dėsnis, toks pat nekintantis kaip ir energijos tvermės dėsnis, galioja ir vektoriniams dydžiams, t.y. taip pat reikia atsižvelgti į judėjimo kryptį. Todėl čia pat, užpakalinėje briaunoje, turėtų susidaryti priešingai besisukantis sūkurys su tokiu pat sukimo momentu. Dėl ko? Dėl variklio generuojamos energijos.

Aviacijos praktikai tai reiškė revoliuciją: pasirinkus atitinkamą sparno profilį, aplink sparną buvo galima pasiųsti pritvirtintą sūkurį cirkuliacijos G pavidalu, padidinant jo keliamąją galią. Tai yra, išleisdami dalį, o esant dideliam greičiui ir apkrovai ant sparno – didžiąją variklio galios dalį, galite sukurti oro srautą aplink įrenginį, leidžiantį pasiekti geresnes skrydžio savybes.

Tai padarė aviaciją, o ne aeronautikos dalimi: dabar orlaivis gali sukurti skrydžiui reikalingą aplinką ir nebebūti oro srovių žaislu. Tereikia galingesnio variklio ir vis galingesnio...

vėl KIEVAS

Tačiau vėjo malūnas neturi variklio. Priešingai, ji turi paimti energiją iš vėjo ir atiduoti ją vartotojams. Ir štai pasirodo – kojos buvo ištrauktos, uodega įstrigo. Pačio rotoriaus cirkuliacijai panaudojome per mažai vėjo energijos - ji bus silpna, menčių trauka maža, o KIEV ir galia maža. Labai daug atiduodame cirkuliacijai - esant silpnam vėjui, rotorius suksis kaip pašėlęs tuščiąja eiga, bet vartotojai vėl gauna mažai: tiesiog apkrovė, rotorius sulėtėjo, vėjas nunešė cirkuliaciją, o rotorius. nustojo veikti.

Energijos tvermės dėsnis suteikia „aukso vidurį“ pačiame viduryje: 50% energijos atiduodame apkrovai, o likusiems 50% padidiname srautą iki optimalaus. Praktika patvirtina prielaidas: jei gerai traukiančio sraigto efektyvumas yra 75-80%, tai taip pat kruopščiai apskaičiuoto ir vėjo tunelyje pučiamo mentinio rotoriaus efektyvumas siekia 38-40%, t.y. iki pusės to, ką galima pasiekti naudojant energijos perteklių.

Modernumas

Šiais laikais aerodinamika, apsiginklavusi modernia matematika ir kompiuteriais, vis labiau tolsta nuo neišvengiamai supaprastinančių modelių prie tikslaus tikro kūno elgesio tikroje tėkmėje aprašymo. Ir čia, be bendros linijos - galia, galia ir dar kartą galia! – atrandami šalutiniai keliai, tačiau perspektyvūs būtent tada, kai į sistemą patenkančios energijos kiekis yra ribotas.

Garsusis alternatyvus aviatorius Paul McCready dar devintajame dešimtmetyje sukūrė lėktuvą su dviem grandininio pjūklo varikliais, kurių galia siekė 16 AG. rodantis 360 km/val. Be to, jo važiuoklė buvo triratė, neįtraukiama, o ratai be gaubtų. Nė vienas McCready prietaisas neprisijungė prie interneto ir neatliko kovinių pareigų, tačiau du – vienas su stūmokliniais varikliais ir sraigtais, o kitas – reaktyvinis – pirmą kartą istorijoje apskrido Žemės rutulį nenusileidę toje pačioje degalinėje.

Teorijos raida gana smarkiai paveikė ir bures, kurios pagimdė originalų sparną. „Gyvoji“ aerodinamika leido jachtoms plaukti pučiant 8 mazgų vėjui. stovėti ant povandeninių sparnų (žr. pav.); norint pagreitinti tokį monstrą iki reikiamo greičio su propeleriu, reikalingas ne mažesnis kaip 100 AG variklis. Lenktyniniai katamaranai tuo pačiu vėju plaukia maždaug 30 mazgų greičiu. (55 km/val.).

Taip pat yra radinių, kurie yra visiškai nebanalūs. Rečiausios ir ekstremaliausios sporto šakos – šokinėjimo iš pagrindo – mėgėjai, vilkintys specialų sparnų kostiumą, wingsuit, skrenda be variklio, manevruoja didesniu nei 200 km/h greičiu (paveikslėlis dešinėje), o po to sklandžiai nusileidžia į priešakinį. - pasirinkta vieta. Kurioje pasakoje žmonės skrenda patys?

Daugelis gamtos paslapčių taip pat buvo išspręstos; ypač vabalo skrydis. Pagal klasikinę aerodinamiką jis negali skristi. Kaip ir slaptojo lėktuvo įkūrėjas, F-117 su rombo formos sparnu taip pat negali pakilti. O MIG-29 ir Su-27, kurie kurį laiką gali skristi pirma uodega, visiškai netelpa į jokią idėją.

Ir kodėl tada, kai dirbate su vėjo turbinomis, kurios yra ne smagus dalykas ir ne jų pačių naikinimo įrankis, o gyvybiškai svarbių išteklių šaltinis, jums reikia šokti nuo silpnų srautų teorijos su jos plokščio vėjo modeliu? Ar tikrai nėra būdo judėti į priekį?

Ko tikėtis iš klasikos?

Tačiau jokiu būdu nereikėtų atsisakyti klasikos. Tai suteikia pagrindą, be kurio nepasikliaujant negalima pakilti aukščiau. Kaip aibių teorija nepanaikina daugybos lentelės, o kvantinė chromodinamika neprivers obuolių pakilti nuo medžių.

Taigi, ko galite tikėtis kada klasikinis požiūris? Pažiūrėkime į paveikslėlį. Kairėje pusėje yra rotorių tipai; jie vaizduojami sąlyginai. 1 – vertikali karuselė, 2 – vertikali ortogonali (vėjo turbina); 2-5 – menčių rotoriai su skirtingu menčių skaičiumi su optimizuotais profiliais.

Dešinėje išilgai horizontalios ašies yra santykinis rotoriaus greitis, ty ašmenų linijinio greičio ir vėjo greičio santykis. Vertikaliai aukštyn – KIEV. Ir žemyn - vėl santykinis sukimo momentas. Vieninteliu (100%) sukimo momentu laikomas tas, kurį sukuria rotorius, priverstinai stabdomas sraute su 100% KIEV, t.y. kai visa srauto energija paverčiama sukimosi jėga.

Šis požiūris leidžia daryti toli siekiančias išvadas. Pavyzdžiui, ašmenų skaičius turi būti parenkamas ne tik ir ne tiek pagal norimą sukimosi greitį: 3 ir 4 peiliai iš karto praranda daug KIEV ir sukimo momento, palyginti su gerai veikiančiais 2 ir 6 peiliais. maždaug tame pačiame greičio diapazone. O išoriškai panaši karuselė ir stačiakampė turi iš esmės skirtingas savybes.

Apskritai pirmenybė turėtų būti teikiama ašmeniniams rotoriams, išskyrus tuos atvejus, kai reikalinga itin maža kaina, paprastumas, nereikalaujantis priežiūros savaiminio užvedimo be automatikos, o kėlimas ant stiebo neįmanomas.

Pastaba: Konkrečiai pakalbėkime apie burinius rotorius – atrodo, kad jie netelpa į klasiką.

Vertikalės

APU su vertikalia sukimosi ašimi turi neabejotiną pranašumą kasdieniame gyvenime: jų priežiūros reikalaujantys komponentai yra sutelkti apačioje ir nereikia kelti. Lieka, ir net tada ne visada, traukos atramos savaime išsilyginantis guolis, tačiau jis yra tvirtas ir patvarus. Todėl, projektuojant paprastą vėjo generatorių, parinkčių pasirinkimas turėtų prasidėti nuo vertikalių. Pagrindiniai jų tipai pateikti fig.

Saulė

Pirmoje pozicijoje yra pats paprasčiausias, dažniausiai vadinamas Savonius rotoriumi. Tiesą sakant, jį 1924 metais SSRS išrado J. A. ir A. A. Voroninai, o suomių pramonininkas Sigurdas Savonius begėdiškai pasisavino išradimą, nepaisydamas sovietinio autorių teisių sertifikato, ir pradėjo serijinę gamybą. Bet išradimo pristatymas ateityje reiškia labai daug, tad kad nejuodintume praeities ir netrikdytume velionio pelenų, šį vėjo malūną pavadinsime Voronino-Savoniaus rotoriumi arba trumpiau VS.

Lėktuvas tinka naminiam žmogui, išskyrus „lokomotyvą“ KIEV 10–18 proc. Tačiau SSRS jie daug dirbo, ir yra pokyčių. Žemiau pažvelgsime į patobulintą dizainą, kuris nėra daug sudėtingesnis, tačiau, pasak KIEV, jis suteikia peiliams pranašumą.

Pastaba: dviejų ašmenų lėktuvas nesisuka, o trūkčioja; Keturių ašmenų yra tik šiek tiek glotnesnis, bet daug praranda Kijeve. Siekiant pagerinti, 4 lovio mentės dažniausiai skirstomos į du aukštus – pora menčių apačioje ir kita pora, pasukta 90 laipsnių horizontaliai, virš jų. Kijevas yra išsaugotas ir šoninės apkrovos ant mechanikos susilpnėja, bet lenkimo kažkiek padidėja, o esant didesniam nei 25 m/s vėjui toks APU yra ant veleno, t.y. be guolio, ištempto trosais virš rotoriaus, jis „nugriauna bokštą“.

Daria

Kitas yra Daria rotorius; KIEVAS – iki 20 proc. Tai dar paprasčiau: peiliukai pagaminti iš paprastos elastinės juostos be jokio profilio. Darrieuso rotoriaus teorija dar nėra pakankamai išvystyta. Aišku tik tai, kad jis pradeda išsivynioti dėl kupros ir juostos kišenės aerodinaminio pasipriešinimo skirtumo, o tada tampa tarsi greitas, suformuodamas savo cirkuliaciją.

Sukimo momentas mažas, o pradinėse rotoriaus padėtyse lygiagrečiai ir statmenai vėjui jo visiškai nėra, todėl savaiminis sukimasis galimas tik esant nelyginiam menčių (sparnų?) skaičiui. Bet kokiu atveju apkrova iš generatoriaus turi būti atjungtas sukimo metu.

Daria rotorius turi dar dvi blogas savybes. Pirma, kai sukasi, ašmenų traukos vektorius apibūdina visą sukimąsi, palyginti su jo aerodinaminiu židiniu, ir ne sklandžiai, o trūkčiojančiai. Todėl Darrieus rotorius greitai sugenda savo mechaniką net pučiant pastoviam vėjui.

Antra, Daria ne tik triukšmauja, bet ir rėkia bei cypia, kad nutrūksta juosta. Taip atsitinka dėl jo vibracijos. Ir kuo daugiau ašmenų, tuo stipresnis riaumojimas. Taigi, jei jie gamina Daria, tai su dviem ašmenimis, iš brangių didelio stiprumo garsą sugeriančių medžiagų (anglies, mylar), o stiebo stiebo viduryje naudojamas mažas orlaivis.

Stačiakampis

Esant poz. 3 – stačiakampis vertikalus rotorius su profiliuotomis mentėmis. Stačiakampis, nes sparnai išsikiša vertikaliai. Perėjimas iš BC į stačiakampį parodytas Fig. paliko.

Ašmenų montavimo kampas, palyginti su apskritimo liestine, liečiančia sparnų aerodinaminius židinius, gali būti teigiamas (paveikslėlyje) arba neigiamas, priklausomai nuo vėjo jėgos. Kartais mentės daromos besisukančios ir ant jų uždedamos vėtrungės, automatiškai laikančios „alfą“, tačiau tokios konstrukcijos dažnai lūžta.

Centrinis korpusas (paveikslėlyje mėlynas) leidžia padidinti KIEV iki beveik 50%. Trijų ašmenų stačiakampio formos skerspjūvis turėtų būti trikampio formos su šiek tiek išgaubtais kampais ir suapvalintais kampais. didesnis peilių skaičius, pakanka paprasto cilindro. Tačiau stačiakampio teorija pateikia nedviprasmišką optimalų ašmenų skaičių: jų turėtų būti tiksliai 3.

Stačiakampis reiškia greitaeigias vėjo jėgaines su OSS, t.y. būtinai reikalauja paaukštinimo paleidimo metu ir po ramybės. Pagal stačiakampę schemą gaminami serijiniai priežiūros nereikalaujantys APU, kurių galia iki 20 kW.

Helicoid

Sraigtinis rotorius arba Gorlovo rotorius (4 punktas) yra stačiakampio tipas, užtikrinantis tolygų sukimąsi; stačiakampis su tiesiais sparnais „plyšta“ tik šiek tiek silpniau nei dviejų ašmenų lėktuvas. Ašmenų lenkimas išilgai spiralės leidžia išvengti CIEV nuostolių dėl jų kreivumo. Nors lenkta mentė dalį srauto atmeta jo nenaudodama, dalį ji taip pat nusviedžia į didžiausio linijinio greičio zoną, kompensuodama nuostolius. Helicoidai naudojami rečiau nei kitos vėjo jėgainės, nes Dėl gamybos sudėtingumo jie yra brangesni nei vienodos kokybės analogai.

Statinės grėbimas

Už 5 poz. – BC tipo rotorius, apsuptas kreipiančiosios mentelės; jo diagrama parodyta fig. Dešinėje. Jis retai randamas pramonėje, nes brangus žemės įsigijimas nekompensuoja pajėgumų padidėjimo, o medžiagų sąnaudos ir gamybos sudėtingumas yra dideli. Tačiau darbo bijantis „pasidaryk pats“ yra jau ne meistras, o vartotojas, o jei reikia ne daugiau 0,5–1,5 kW, tada jam „statinės grėbimas“ yra smulkmena:

• Šio tipo rotorius yra visiškai saugus, tylus, nekelia vibracijos ir gali būti montuojamas bet kur, net žaidimų aikštelėje.
• Cinkuoto „lovio“ lankstymas ir vamzdžių karkaso suvirinimas – nesąmonė darbas.
• Sukimosi absoliučiai vienoda, mechanines dalis galima paimti iš pigiausių arba iš šiukšlių.
• Nebijoti uraganų – per daug stiprus vėjas negali įstumti į „statinę“; aplink jį atsiranda supaprastintas sūkurinis kokonas (su šiuo efektu susidursime vėliau).
• Ir svarbiausia tai, kad kadangi „statinės“ paviršius kelis kartus didesnis nei viduje esančio rotoriaus, KIEV gali būti virš bloko, o sukimosi momentas jau 3 m/s „statinei“ trijų metrų skersmuo yra toks, kad 1 kW generatorius su maksimalia apkrova Sakoma, kad geriau netrūkčioti.

Vaizdo įrašas: Lenz vėjo generatorius

60-aisiais SSRS E. S. Biriukovas užpatentavo karuselinę APU, kurios KIEV buvo 46%. Kiek vėliau V. Blinovas iš projektavimo pagal tą patį principą pasiekė 58% KIEV, tačiau duomenų apie jo testavimą nėra. O visapusiškus Biryukovo APU bandymus atliko žurnalo „Išradėjas ir novatorius“ darbuotojai. Dviejų aukštų 0,75 m skersmens ir 2 m aukščio rotorius pučiant gaiviam vėjui suko 1,2 kW asinchroninį generatorių iki galo ir be gedimo atlaikė 30 m/s. Biryukovo APU brėžiniai parodyti fig.

1. rotorius pagamintas iš cinkuotos stogo dangos;
2. savaime išsilyginantis dviejų eilių rutulinis guolis;
3. gaubtai – 5 mm plieninis trosas;
4. ašis-velenas - Plieninis vamzdis kurių sienelių storis 1,5-2,5 mm;
5. aerodinaminės greičio reguliavimo svirtys;
6. greičio reguliavimo mentės – 3-4 mm fanera arba lakštinis plastikas;
7. greičio reguliavimo strypai;
8. greičio reguliatoriaus apkrova, jo svoris lemia sukimosi greitį;
9. pavaros skriemulys - dviračio ratas be padangos su vamzdeliu;
10. thrust bearing – traukos guolis;
11. varomas skriemulys – standartinis generatoriaus skriemulys;
12. generatorius.

Biriukovas gavo keletą autorių teisių sertifikatų savo APU. Pirmiausia atkreipkite dėmesį į rotoriaus pjūvį. Įsibėgėjant jis veikia kaip orlaivis, sukurdamas didelį pradinį sukimo momentą. Jai besisukant, išorinėse ašmenų kišenėse susidaro sūkurinė pagalvė. Vėjo požiūriu mentės tampa profiliuotos, o rotorius tampa greitaeigiu statmenu, o virtualus profilis kinta priklausomai nuo vėjo stiprumo.

Antra, profiliuotas kanalas tarp ašmenų veikia kaip centrinis korpusas veikimo greičio diapazone. Jei vėjas sustiprėja, tada joje taip pat susidaro sūkurinė pagalvė, besitęsianti už rotoriaus. Atsiranda toks pat sūkurio kokonas, kaip ir aplink APU su kreipiančiąja mente. Energija jo sukūrimui paimama iš vėjo, o malūnui sulaužyti jos nebeužtenka.

Trečia, greičio reguliatorius visų pirma skirtas turbinai. Jis išlaiko optimalų greitį KIEV požiūriu. O optimalų generatoriaus sukimosi greitį užtikrina mechaninio perdavimo koeficiento pasirinkimas.

Pastaba: po publikacijų IR už 1965 m., Ukrainos ginkluotosios pajėgos Biryukova nugrimzdo į užmarštį. Autorius niekada negavo atsakymo iš valdžios. Daugelio sovietinių išradimų likimas. Jie sako, kad kai kurie japonai tapo milijardieriais nuolat skaitydami sovietinius populiarius techninius žurnalus ir patentuodami viską, kas verta dėmesio.

Lopastniki

Kaip teigiama, pagal klasiką geriausiai tinka horizontalus vėjo generatorius su mentiniu rotoriumi. Bet, pirma, jam reikia stabilaus bent vidutinio stiprumo vėjo. Antra, „pasidaryk pats“ dizainas yra kupinas daugybės spąstų, todėl ilgo sunkaus darbo vaisius geriausiu atveju apšviečia tualetą, prieškambarį ar prieangį, ar net pasirodo, kad gali tik reklamuotis.

Pagal diagramas pav. Pažvelkime atidžiau; pozicijos:

• Fig. A:

1. rotoriaus mentės;
2. generatorius;
3. generatoriaus rėmas;
4. apsauginė vėtrungė (uragano kastuvas);
5. srovės kolektorius;
6. važiuoklė;
7. pasukamas blokas;
8. veikianti vėtrungė;
9. stiebas;
10. spaustukas drobulėms.

• Fig. B, vaizdas iš viršaus:

1. apsauginė vėtrungė;
2. veikianti vėtrungė;
3. apsauginis vėtrungės spyruoklės įtempimo reguliatorius.

• Fig. G, srovės kolektorius:

1. kolektorius su varinėmis ištisinėmis žiedinėmis šynomis;
2. spyruokliniai vario-grafito šepečiai.

Pastaba: Apsauga nuo uragano horizontaliam peiliui, kurio skersmuo didesnis nei 1 m, yra būtinas, nes jis nepajėgus aplink save sukurti sūkurio kokono. Esant mažesniems dydžiams, su propileno mentėmis galima pasiekti rotoriaus ištvermę iki 30 m/s.

Taigi, kur mes suklupame?

Ašmenys

Tikimasi, kad generatoriaus veleno galia bus didesnė nei 150–200 W, naudojant bet kokio dydžio peilius, nupjautus iš storasienių plastikinis vamzdis, kaip dažnai patariama, yra beviltiško mėgėjo viltys. Vamzdžio mentė (nebent ji tokia stora, kad būtų tiesiog naudojama kaip ruošinys) turės segmentuotą profilį, t.y. jo viršus arba abu paviršiai bus apskritimo lankai.

Segmentiniai profiliai tinka nesuspaudžiamoms terpėms, tokioms kaip povandeniniai sparnai arba sraigtų mentės. Dujoms reikia kintamo profilio ir žingsnio mentės, pavyzdžiui, žr. pav.; atstumas - 2 m Tai bus sudėtingas ir daug darbo reikalaujantis gaminys, reikalaujantis kruopštaus teorijos skaičiavimų, pūtimo vamzdyje ir pilno masto bandymų.

Generatorius

Jei rotorius montuojamas tiesiai ant jo veleno, standartinis guolis greitai nutrūks – vėjo malūnuose nėra vienodos apkrovos visoms mentėms. Jums reikia tarpinio veleno su specialiu atraminiu guoliu ir mechanine transmisija nuo jo iki generatoriaus. Dideliems vėjo malūnams atraminis guolis yra savaime išsilyginantis dvieilis; V geriausi modeliai– trijų pakopų, pav. D pav. aukštesnė. Tai leidžia rotoriaus velenui ne tik šiek tiek sulenkti, bet ir šiek tiek judėti iš vienos pusės į kitą arba aukštyn ir žemyn.

Pastaba: „EuroWind“ APU atraminiam guoliui sukurti prireikė maždaug 30 metų.

Avarinė vėtrungė

Jo veikimo principas parodytas fig. B. Vėjas, stiprėdamas, spaudžia kastuvą, spyruoklė įsitempia, rotorius deformuojasi, jo greitis krenta ir ilgainiui tampa lygiagretus tekėjimui. Viskas lyg ir gerai, bet popieriuje viskas buvo sklandu...

Vėjuotą dieną pabandykite už rankenos laikyti katilo dangtį arba didelį puodą lygiagrečiai vėjui. Tik būkite atsargūs – neramus geležies gabalas gali taip stipriai trenkti jums į veidą, kad sumuš nosį, perpjauti lūpą ar net išmušti akį.

Plokščias vėjas pasitaiko tik atliekant teorinius skaičiavimus ir, pakankamai tiksliai praktikai, vėjo tuneliuose. Iš tikrųjų uraganas vėjo malūnus sugadina uragano kastuvu labiau nei visiškai neapsaugotus. Geriau pakeisti pažeistus peilius, nei viską daryti iš naujo. Pramoniniuose įrenginiuose viskas yra kitaip. Ten menčių žingsnis, kiekvienas atskirai, yra stebimas ir reguliuojamas automatika, valdoma borto kompiuterio. Ir jie pagaminti iš tvirtų kompozitų, o ne iš vandens vamzdžių.

Dabartinis kolektorius

Tai reguliariai aptarnaujamas įrenginys. Bet kuris energetikos inžinierius žino, kad komutatorių su šepečiais reikia išvalyti, sutepti ir sureguliuoti. O stiebas yra iš vandens vamzdis. Jei negalite lipti, kartą per mėnesį ar du turėsite numesti visą vėjo malūną ant žemės ir vėl jį pakelti. Kiek jis ištvers nuo tokios „prevencijos“?

Vaizdo įrašas: ašmeninis vėjo generatorius + saulės kolektorius maitinimui vasarnamiui

Mini ir mikro

Tačiau mažėjant irklo dydžiui, sunkumai krenta pagal rato skersmens kvadratą. Jau dabar galima savarankiškai pasigaminti iki 100 W galios horizontalųjį APU. Optimalus būtų 6 ašmenų. Esant daugiau menčių, tai pačiai galiai skirto rotoriaus skersmuo bus mažesnis, tačiau jas bus sunku tvirtai pritvirtinti prie stebulės. Nereikia atsižvelgti į rotorius su mažiau nei 6 ašmenimis: 2 menčių 100 W rotoriui reikia 6,34 m skersmens, o 4 menčių, kurių galia yra 4,5 m galios ir skersmens santykis išreiškiamas taip:

• 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.

Optimalu būtų skaičiuoti 10-20 W galią. Pirma, plastikinė geležtė, kurios tarpatramis didesnis nei 0,8 m, be papildomų apsaugos priemonių neatlaikys didesnio nei 20 m/s vėjo. Antra, kai ašmenų tarpatramis yra iki 0,8 m, jo ​​galų linijinis greitis neviršys vėjo greičio daugiau nei tris kartus, o profiliavimo su sukimu reikalavimai sumažėja eilėmis; čia „lovys“ su segmentiniu vamzdžio profiliu, poz. B pav. O 10-20 W tieks maitinimą planšetiniam kompiuteriui, įkraus išmanųjį telefoną ar apšvies namą taupančią lemputę.

Tada pasirinkite generatorių. Puikiai tinka kiniškas variklis - rato stebulė elektriniams dviračiams, poz. 1 pav. Jo, kaip variklio, galia yra 200-300 W, tačiau generatoriaus režimu jis atiduos apie 100 W. Bet ar jis mums tiks greičio atžvilgiu?

Greičio indeksas z 6 mentėms yra 3. Apkrovos sukimosi greičio apskaičiavimo formulė yra N = v/l*z*60, kur N – sukimosi greitis, 1/min, v – vėjo greitis, l – rotoriaus perimetras. Esant 0,8 m ašmenų tarpui ir 5 m/s vėjui, gauname 72 aps./min.; esant 20 m/s – 288 aps./min. Dviračio ratas taip pat sukasi maždaug tokiu pat greičiu, todėl savo 10-20 W išimsime iš generatoriaus, galinčio pagaminti 100. Rotorių galite pastatyti tiesiai ant jo veleno.

Bet čia iškyla tokia problema: išleidę daug darbo ir pinigų, bent jau varikliui, gavome... žaislą! Kas yra 10-20, gerai, 50 W? Bet jūs negalite namuose pagaminti ašmenų vėjo malūno, galinčio maitinti net televizorių. Ar galima nusipirkti jau paruoštą mini vėjo generatorių, ir ar nebūtų pigiau? Kiek įmanoma ir kuo pigiau, žiūrėkite poz. 4 ir 5. Be to, jis taip pat bus mobilus. Padėkite jį ant kelmo ir naudokite.

Antrasis variantas – jei kažkur guli žingsninis variklis iš seno 5 ar 8 colių diskelių įrenginio arba iš popieriaus įrenginio arba netinkamo rašalinio ar taškinio spausdintuvo vežimėlio. Jis gali veikti kaip generatorius ir prie jo pritvirtinti karuselės rotorių skardinės(6 poz.) yra lengviau nei surinkti tokią konstrukciją, kaip parodyta poz. 3.

Apskritai, išvada dėl „ašmenų peiliukų“ yra aiški: naminiai peiliai labiau tinka jūsų širdžiai, bet ne tikros ilgalaikės energijos išeiga.

Vaizdo įrašas: paprasčiausias vėjo generatorius vasarnamiui apšviesti

Burlaiviai

Buriuojantis vėjo generatorius buvo žinomas jau seniai, tačiau minkštos plokštės ant jo menčių (žr. pav.) pradėtos gaminti, kai atsirado itin tvirti, dilimui atsparūs sintetiniai audiniai ir plėvelės. Daugiaašmeniai vėjo malūnai su standžiomis burėmis plačiai naudojami visame pasaulyje kaip mažos galios automatinių vandens siurblių pavara, tačiau jų techninės charakteristikos yra žemesnės net nei karuselių.

Tačiau minkšta burė kaip vėjo malūno sparnas, regis, pasirodė ne tokia paprasta. Esmė ne apie vėjo pasipriešinimą (maksimalaus leistino vėjo greičio gamintojai neriboja): burlaivių buriuotojai jau žino, kad vėjui beveik neįmanoma suplėšyti Bermudų burės skydo. Labiausiai tikėtina, kad lapas bus išplėštas arba stiebas, arba visas laivas padarys „perlenktą posūkį“. Tai apie energiją.

Deja, tikslių bandymų duomenų rasti nepavyksta. Remiantis vartotojų atsiliepimais, buvo galima sukurti „sintetines“ priklausomybes, kad būtų galima montuoti Taganrogo vėjo turbiną-4.380/220.50, kurios vėjo rato skersmuo 5 m, vėjo galvutės svoris 160 kg ir sukimosi greitis didesnis. iki 40 1/min; jie pateikti pav.

Žinoma, 100% patikimumo garantijų negali būti, tačiau aišku, kad plokščio mechaninio modelio čia nė kvapo. Jokiu būdu 5 metrų ratas esant plokščiam 3 m/s vėjui gali pagaminti apie 1 kW, 7 m/s greičiu pasiekti galios plynaukštę ir išlaikyti ją iki stiprios audros. Gamintojai, beje, teigia, kad vardinę 4 kW galima gauti esant 3 m/s greičiui, tačiau įrengus jėgomis, remiantis vietinės aerologijos tyrimų rezultatais.

Taip pat nėra jokios kiekybinės teorijos; Kūrėjų paaiškinimai neaiškūs. Tačiau kadangi žmonės perka Taganrog vėjo jėgaines ir jos veikia, galime tik manyti, kad deklaruojama kūginė cirkuliacija ir varomasis efektas nėra fikcija. Bet kokiu atveju jie yra įmanomi.

Tada, pasirodo, PRIEŠ rotorių, pagal impulso išsaugojimo dėsnį, taip pat turėtų kilti kūginis sūkurys, tačiau besiplečiantis ir lėtas. Ir toks piltuvas varys vėją link rotoriaus, tai efektyvus paviršius jis pasirodys labiau iššluotas, o KIEV bus per vienetą.

Slėgio lauko prieš rotorių matavimai, net naudojant buitinį aneroidą, galėtų atskleisti šią problemą. Jei paaiškėja, kad jis yra aukštesnis nei šonuose, tada iš tikrųjų plaukiojantys APU veikia kaip vabalas.

Naminis generatorius

Iš to, kas pasakyta aukščiau, aišku, kad naminiai meistrai geriau renkasi vertikalius arba burlaivius. Tačiau abu yra labai lėti, o perdavimas greitaeigiam generatoriui yra papildomas darbas, papildomos išlaidos ir nuostoliai. Ar galima patiems pasigaminti efektyvų mažo greičio elektros generatorių?

Taip, galite ant magnetų, pagamintų iš niobio lydinio, vadinamųjų. supermagnetai. Pagrindinių dalių gamybos procesas parodytas fig. Ritės – kiekvienas iš 55 vijų 1 mm varinės vielos karščiui atsparioje didelio stiprumo emalio izoliacijoje, PEMM, PETV ir kt. Apvijų aukštis 9 mm.

Atkreipkite dėmesį į raktų griovelius rotoriaus pusėse. Jie turi būti išdėstyti taip, kad magnetai (jie yra priklijuoti prie magnetinės šerdies epoksidu arba akrilu) po surinkimo susilietų su priešingais poliais. „Blynai“ (magnetinės šerdys) turi būti pagaminti iš minkšto magnetinio feromagneto; Tiks įprastas konstrukcinis plienas. „Blynų“ storis yra ne mažesnis kaip 6 mm.

Apskritai geriau pirkti magnetus su ašine anga ir priveržti varžtais; supermagnetai traukia baisia ​​jėga. Dėl tos pačios priežasties ant veleno tarp „blynų“ uždedamas 12 mm aukščio cilindrinis tarpiklis.

Apvijos, sudarančios statoriaus sekcijas, sujungiamos pagal schemas, taip pat parodytas fig. Lituojami galai turi būti ne ištempti, o formuoti kilpas, kitaip epoksidinė derva, kuria bus užpildytas statorius, gali sukietėti ir nulaužti laidus.

Statorius pilamas į formą iki 10 mm storio. Nereikia centruoti ar balansuoti, statorius nesisuka. Tarpas tarp rotoriaus ir statoriaus yra 1 mm iš abiejų pusių. Statorius generatoriaus korpuse turi būti patikimai pritvirtintas ne tik nuo poslinkio išilgai ašies, bet ir nuo sukimosi; stiprus magnetinis laukas su srove apkrovoje trauks jį kartu su savimi.

Vaizdo įrašas: „pasidaryk pats“ vėjo malūno generatorius

Išvada

Ir ką mes galiausiai turime? Susidomėjimas „ašmenų ašmenimis“ greičiau paaiškinamas jų įspūdingumu išvaizda, nei faktinis našumas namuose pagamintoje versijoje ir naudojant mažą galią. Naminė karuselė APU suteiks „budėjimo“ galią įkrauti automobilio akumuliatorių ar maitinti mažą namą.

Tačiau su buriavimo APU verta eksperimentuoti su meistrais, turinčiais kūrybinį potraukį, ypač mini versijoje su 1-2 m skersmens ratu. Jei kūrėjų prielaidos yra teisingos, tada iš šio bus galima pašalinti visus 200–300 W naudojant aukščiau aprašytą kinišką variklį-generatorių.

Andrejus pasakė:

Dėkoju už nemokamą konsultaciją... O kainos “iš firmų” tikrai nėra brangios, ir manau, kad meistrai iš užmiesčio sugebės pagaminti panašius į jūsų generatorius O Li-po baterijas galima užsakyti iš Kinijos, inverteriai Čeliabinske daro labai gerus (su lygiu sinusu), o burės, mentės ar rotoriai yra dar viena mūsų parankių rusų vyrų minties skrydžio priežastis.

Ivanas pasakė:

klausimas:
Vėjo malūnams su vertikalia ašimi (1 padėtis) ir „Lenz“ parinktimi galima pridėti papildomą dalį - sparnuotė, kuri nukreipta į vėjo kryptį ir dengia nuo jos nenaudingą pusę (einančią link vėjo) . Tai yra, vėjas sulėtins ne ašmenis, o šį „ekraną“. Padėtis pavėjui, kai „uodega“ yra už paties vėjo malūno žemiau ir virš menčių (kraigų). Perskaičiau straipsnį ir gimė mintis.

Spustelėdamas mygtuką „Pridėti komentarą“, sutinku su svetaine.

Privataus gyvenamojo namo ar kotedžo statybos poreikiams namų meistras gali prireikti atskiras šaltinis elektros energijos, kurią galite nusipirkti parduotuvėje arba surinkti savo rankomis iš turimų dalių.

Naminis generatorius gali veikti benzinu, dujomis arba dyzelinis kuras. Norėdami tai padaryti, jis turi būti prijungtas prie variklio per amortizacinę movą, kuri užtikrina sklandų rotoriaus sukimąsi.

Jei vietiniai leidžia gamtinės sąlygos, pavyzdžiui, jei dažnai pučia vėjai arba šalia yra tekančio vandens šaltinis, tuomet galite sukurti vėjo ar hidraulinę turbiną ir prijungti ją prie asinchroninio trifazio variklio, kad gamintumėte elektrą.

Tokio įrenginio dėka turėsite nuolat veikiantį alternatyvų elektros energijos šaltinį. Tai sumažins energijos suvartojimą iš viešųjų tinklų ir leis jums sutaupyti mokėjimų.

Kai kuriais atvejais leidžiama naudoti vienfazę įtampą elektros varikliui sukti ir sukimo momentą perduoti naminiam generatoriui, kad būtų sukurtas jūsų trifazis simetriškas tinklas.

Kaip pasirinkti asinchroninį generatoriaus variklį pagal dizainą ir charakteristikas

Technologinės savybės

Naminio generatoriaus pagrindas yra asinchroninis trifazis elektros variklis su:

• fazė;
• arba voverės narvelio rotorius.

Statoriaus įtaisas

Statoriaus ir rotoriaus magnetinės šerdys pagamintos iš izoliuotų elektrotechninio plieno plokščių, kuriose suformuoti grioveliai apvijų laidams sutalpinti.

Gamykloje galima prijungti tris atskiras statoriaus apvijas pagal šią schemą:

• žvaigždės;
• arba trikampis.

Jų gnybtai yra sujungti gnybtų dėžutės viduje ir sujungti trumpikliais. Čia taip pat sumontuotas maitinimo laidas.

Kai kuriais atvejais laidai ir kabeliai gali būti prijungti kitais būdais.

Kiekvienai fazei asinchroninis variklis taikomi simetriški įtempiai, paslinkti išilgai kampo trečdaliu apskritimo. Jie generuoja sroves apvijose.

Šiuos kiekius patogu išreikšti vektorine forma.

Rotoriaus konstrukcijos ypatybės

Apvyniotų rotorių varikliai

Juose yra apvija, pagaminta kaip statoriaus apvija, o kiekvieno iš jų laidai yra prijungti prie slydimo žiedų, kurie per slėgio šepečius užtikrina elektrinį kontaktą su paleidimo ir reguliavimo grandine.

Šį dizainą gana sunku pagaminti ir brangu. Ji reikalauja periodinis stebėjimas už darbą ir kvalifikuotą aptarnavimą. Dėl šių priežasčių nėra prasmės jo naudoti šiame naminio generatoriaus projekte.

Tačiau jei yra panašus variklis ir nėra jokios kitos paskirties, tai kiekvienos apvijos laidai (tie galai, kurie yra sujungti su žiedais) gali būti trumpai sujungti tarpusavyje. Tokiu būdu suvyniotas rotorius virs trumpuoju jungimu. Jį galima prijungti pagal bet kurią toliau aptartą schemą.

Varikliai su voverės narveliais

Aliuminis pilamas į rotoriaus magnetinės grandinės griovelius. Apvija pagaminta kaip besisukantis voverės narvelis (už kurį ji gavo tokį papildomą pavadinimą) su trumpais jungimo žiedais galuose.

Tai yra labiausiai paprasta grandinė variklis, kuriame nėra judančių kontaktų. Dėl šios priežasties jis ilgą laiką veikia be elektrikų įsikišimo ir pasižymi padidintu patikimumu. Jį rekomenduojama naudoti kuriant naminį generatorių.

Ženklai ant variklio korpuso

Kad naminis generatorius veiktų patikimai, reikia atkreipti dėmesį į:

• , apibūdinantis būsto apsaugos nuo aplinkos poveikio kokybę;
• energijos sąnaudos;
• greitis;
• apvijų prijungimo schema;
• leistinos apkrovos srovės;
• Efektyvumas ir kosinusas φ.

Asinchroninio variklio kaip generatoriaus veikimo principas

Jo įgyvendinimas pagrįstas elektros mašinos grįžtamumo metodu. Jei variklis, atjungtas nuo tinklo įtampos, pradeda priverstinai sukti rotorių projektiniu greičiu, dėl likusios magnetinio lauko energijos statoriaus apvijoje bus sukeltas EML.

Belieka prie apvijų prijungti atitinkamo nominalo kondensatorių banką ir jomis tekės talpinė pirmaujanti srovė, turinti magnetizuojantį pobūdį.

Kad įvyktų savaiminis generatoriaus sužadinimas, o ant apvijų susidarytų simetriška trifazių įtampų sistema, reikia parinkti kondensatorių talpą, didesnę už tam tikrą kritinę reikšmę. Be savo vertės, išėjimo galią natūraliai įtakoja variklio konstrukcija.

Normaliam 50 Hz dažnio trifazės energijos generavimui būtina išlaikyti rotoriaus greitį, viršijantį asinchroninį komponentą slydimo reikšme S, kuri yra intervale S=2÷10%. Jis turi būti palaikomas sinchroninio dažnio lygiu.

Sinusoido nukrypimas nuo standartinės dažnio vertės neigiamai paveiks įrangos veikimą elektros varikliai: pjūklai, plokštumos, įvairios staklės ir transformatoriai. Tai praktiškai neturi įtakos varžinėms apkrovoms su šildymo elementais ir kaitrinėmis lempomis.

Elektros pajungimo schemos

Praktikoje naudojami visi įprasti asinchroninio variklio statoriaus apvijų prijungimo būdai. Pasirinkę vieną iš jų jie sukuria įvairios sąlygosįrangos eksploatavimui ir generuoti tam tikros vertės įtampą.

Žvaigždžių grandinės

Populiarus kondensatorių prijungimo variantas

Asinchroninio variklio su žvaigždutėmis prijungtomis apvijomis, skirto veikti kaip trifazio tinklo generatorius, prijungimo schema turi standartinę formą.

Asinchroninio generatoriaus su kondensatoriais, prijungtais prie dviejų apvijų, schema

Ši parinktis yra gana populiari. Tai leidžia maitinti tris vartotojų grupes iš dviejų apvijų:

• dvi įtampa 220 voltų;
• vienas - 380.

Darbiniai ir paleidimo kondensatoriai prijungiami prie grandinės naudojant atskirus jungiklius.

Remdamiesi ta pačia grandine, galite sukurti naminį generatorių, prijungdami kondensatorius prie vienos asinchroninio variklio apvijos.

Trikampio diagrama

Surinkus statoriaus apvijas žvaigždutėje, generatorius sukurs 380 voltų trifazę įtampą. Jei perjungsite juos į trikampį, tada - 220.

Aukščiau pateiktose nuotraukose pateiktos trys schemos yra pagrindinės, bet ne vienintelės. Jų pagrindu galima sukurti kitus prisijungimo būdus.

Kaip apskaičiuoti generatoriaus charakteristikas pagal variklio galią ir kondensatoriaus talpą

Norint sukurti normalias elektros mašinos veikimo sąlygas, būtina išlaikyti vienodą jos vardinę įtampą ir galią generatoriaus ir elektros variklio režimuose.

Šiuo tikslu kondensatorių talpa parenkama atsižvelgiant į reaktyviąją galią Q, kurią jie sukuria esant įvairioms apkrovoms. Jo vertė apskaičiuojama pagal išraišką:

Q=2π∙f∙C∙U 2

Iš šios formulės, žinodami variklio galią, norėdami užtikrinti visą apkrovą, galite apskaičiuoti kondensatoriaus banko talpą:

С=Q/2π∙f∙U 2

Tačiau reikia atsižvelgti į generatoriaus darbo režimą. Tuščiąja eiga kondensatoriai be reikalo apkraus apvijas ir jas įkaitins. Tai lemia didelius energijos nuostolius ir konstrukcijos perkaitimą.

Siekiant pašalinti šį reiškinį, kondensatoriai jungiami etapais, nustatant jų skaičių, atsižvelgiant į taikomą apkrovą. Siekiant supaprastinti kondensatorių pasirinkimą asinchroniniam varikliui paleisti generatoriaus režimu, buvo sukurta speciali lentelė.

K78-17 serijos paleidimo kondensatoriai ir panašūs kondensatoriai, kurių darbinė įtampa yra 400 voltų ar didesnė, puikiai tinka naudoti kaip talpinės baterijos dalis. Visiškai priimtina juos pakeisti metalo-popieriaus atitikmenimis su atitinkamu nominalu. Jie turės būti surinkti lygiagrečiai.

Neverta naudoti elektrolitinių kondensatorių modelių veikti asinchroninio savadarbio generatoriaus grandinėse. Jie skirti grandinėlėms nuolatinė srovė, o praeinant pro kryptį keičiantį sinusoidą jie greitai sugenda.

Tokiems tikslams yra speciali jų prijungimo schema, kai kiekviena pusbanga diodais nukreipiama į savo mazgą. Bet tai gana sudėtinga.

Dizainas

Autonominis elektrinės įrenginys turi visiškai palaikyti veikiančią įrangą ir būti vykdomas kaip vienas modulis, įskaitant šarnyrinį elektros skydą su įrenginiais:

• matavimai - su voltmetru iki 500 voltų ir dažnio matuokliu;
• apkrovos perjungimas - trys jungikliai (vienas bendras tiekia įtampą iš generatoriaus į vartotojo grandinę, o kiti du jungia kondensatorius);
• apsauga – trumpųjų jungimų ar perkrovų padarinių pašalinimas ir) darbuotojų išsaugojimas nuo izoliacijos gedimo ir fazinio potencialo, pasiekiančio korpusą.

Pagrindinio maitinimo šaltinio perteklius

Kuriant savadarbį generatorių būtina užtikrinti jo suderinamumą su darbo įrangos įžeminimo grandine, o veikiant autonomiškai – turi būti patikimai prijungtas.

Jeigu yra sukurta elektrinė atsarginiam įrenginių, veikiančių iš valstybinio tinklo, maitinimui, tuomet ji turėtų būti naudojama atjungus įtampą nuo linijos, o atstačius – sustabdyti. Tam pakanka sumontuoti jungiklį, kuris vienu metu valdo visas fazes, arba prijungti sudėtingą automatinę atsarginio maitinimo įjungimo sistemą.

Įtampos pasirinkimas

380 voltų grandinė padidina žmonių sužalojimo riziką. Jis naudojamas ekstremaliais atvejais, kai neįmanoma išsiversti su 220 fazės verte.

Generatoriaus perkrova

Tokie režimai sukelia pernelyg didelį apvijų šildymą, o vėliau sunaikina izoliaciją. Jie atsiranda, kai srovės, einančios per apvijas, viršijamos dėl:

1. neteisingas kondensatoriaus talpos pasirinkimas;
2. jungiantis didelės galios vartotojus.

Pirmuoju atveju būtina atidžiai stebėti šilumines sąlygas tuščiosios eigos metu. Jei įvyksta per didelis įkaitimas, reikia sureguliuoti kondensatorių talpą.

Vartotojų prijungimo ypatybės

Bendra trifazio generatoriaus galia susideda iš trijų dalių, generuojamų kiekvienoje fazėje, tai yra 1/3 visos. Srovė, einanti per vieną apviją, neturėtų viršyti vardinės vertės. Į tai reikia atsižvelgti jungiant vartotojus, tolygiai paskirstant juos tarp fazių.

Kai savadarbis generatorius skirtas veikti dviem fazėmis, jis negali saugiai generuoti elektros daugiau nei 2/3 visos vertės, o jei dalyvauja tik viena fazė, tai tik 1/3.

Dažnio valdymas

Dažnio matuoklis leidžia stebėti šį indikatorių. Kai jis neįdiegtas naminio generatoriaus konstrukcijoje, galite naudoti netiesioginį metodą: tuščiąja eiga išėjimo įtampa viršija vardinę 380/220 4–6%, esant 50 Hz dažniui.

Kanalo savininkai Maria ir Aleksandras Kostenko vaizdo įraše rodo vieną iš variantų, kaip pasigaminti naminį generatorių iš asinchroninio variklio ir jo galimybes.

Prekės