Wiatrowy generator kinetyczny: urządzenie, zasada działania, zastosowanie

Urządzenie turbiny wiatrowej

Generatory wiatrowe są całkowicie przyjazne dla środowiska i są w stanie zapewnić konsumentom darmową energię przez nieograniczony czas. Generatory wiatrowe – farmy wiatrowe mają różne moce, co umożliwia ich wykorzystanie na różnych obszarach.

Maksymalną wydajność farmy wiatrowej można osiągnąć instalując ją w miejscach o stałych czynnych prądach powietrza. Zwykle stosuje się do tego góry i wzgórza, wybrzeża mórz i oceanów oraz inne podobne warunki. Główną częścią instalacji jest wirnik, który pełni rolę turbiny. W większości przypadków stosuje się trójłopatowe konstrukcje farm wiatrowych w postaci śmigła, instalowane na dużej wysokości od powierzchni ziemi.
Aby uzyskać jak największy efekt, łopaty wraz z wirnikiem ustawiane są w optymalnej pozycji za pomocą specjalnych mechanizmów, w zależności od kierunku i siły wiatru. Istnieją inne konstrukcje - bęben, które nie zależą od powyższych czynników i nie wymagają żadnych regulacji. Jeżeli jednak sprawność instalacji śmigłowych jest na poziomie 50%, to dla urządzeń bębnowych jest znacznie niższa.

Każda elektrownia powietrzna, niezależnie od konstrukcji, jest całkowicie związana z działaniem prądów powietrznych, które często zmieniają ich wydajność. To z kolei prowadzi do zmian liczby obrotów wirnika i wytwarzanej mocy elektrycznej. Ta sytuacja wymaga sparowania generatora i sieci elektrycznej za pomocą dodatkowego sprzętu.

Z reguły stosuje się do tego baterie wraz z falownikami. Najpierw akumulator jest ładowany z generatora, dla którego równomierność prądu nie ma znaczenia. Następnie ładunek akumulatora, przetworzony w falowniku, jest przesyłany do sieci.

W razie potrzeby można kontrolować konstrukcje śmigła WPP. Jeśli prędkość wiatru jest zbyt duża, zmienia się kąt natarcia łopat, do minimum.Prowadzi to do zmniejszenia obciążenia wiatrem turbiny. Jednak pod wpływem huraganów wirniki farm wiatrowych często ulegają deformacji, a cała instalacja domowa psuje się. Nie da się całkowicie uniknąć negatywnych oddziaływań, gdyż generatory elektryczne znajdują się na średniej wysokości 50 m. Dzięki temu możliwe jest zastosowanie silniejszych i stabilniejszych wiatrów panujących na dużych wysokościach.

Jak wybrać generator wiatrowy

Aby wybrać generator wiatrowy, musisz:

1. Oblicz zainstalowaną moc urządzeń elektrycznych, które mają być podłączone do tego źródła energii.
2. Na podstawie uzyskanych wartości mocy oraz średniej rocznej prędkości wiatru, w rejonie instalacji jednostki, określa się moc generatora. Moc należy brać z uwzględnieniem współczynnika bezpieczeństwa, opartego na wzroście obciążeń i tak, aby nie przeciążać urządzenia podczas obciążeń szczytowych.
3. Należy zwrócić uwagę na klimat w miejscu zainstalowania urządzenia, ponieważ opady wpływają niekorzystnie na wydajność generatora. Weź pod uwagę cechy klimatyczne miejsca zamieszkania.
4. Jednym z najważniejszych wskaźników jest określenie sprawności instalacji.
5. Sprawdź wydajność generatora w stosunku do hałasu wytwarzanego podczas pracy.
6. Przeprowadź analizę porównawczą różnych typów generatorów dla wszystkich cech i parametrów.
7. Przeczytaj recenzje użytkowników o podobnych instalacjach.
8. Dokonaj analizy producentów krajowych i zagranicznych, zbadaj recenzje tych przedsiębiorstw.

Umieszczenie generatora wiatrowego o niskiej prędkości

Na kawałku ziemi, w którym zamocowany jest maszt, umieszcza się mały fundament. Przy wieży, u podnóża, znajduje się szafka zasilająca.U góry zamontowany jest mechanizm obrotowy, na nim zamontowana jest gondola. Wewnątrz tych ostatnich znajduje się anemometr, prądnica, skrzynia biegów i hamulce. Do gondoli przymocowana jest nasadka wirnika, w którą wbijane są łopatki. Każde skrzydło jest połączone z systemem, który automatycznie dostosowuje skok.

Montaż wolnoobrotowej turbiny wiatrowej rozpoczyna się od posadowienia i montażu masztu

Po zakończeniu montażu generatora montują systemy ochrony odgromowej i przekazywania informacji o pracy, a także owiewkę i mechanizm gaśniczy.

Generator wiatrowy o niskiej prędkości to urządzenie, które może dostarczać energię elektryczną do obszaru podmiejskiego. Stosowanie jest uzasadnione na obszarach o słabym wietrze.

Specyfikacje

W momencie zakupu kontroler ładowania turbiny wiatrowej, musisz dokładnie przestudiować jego arkusz danych. Przy wyborze ważne są cechy:

• moc - musi odpowiadać mocy turbiny wiatrowej;
• napięcie - musi odpowiadać napięciu akumulatorów zainstalowanych na wiatraku;
• Maks. moc - wskazuje maksymalną dopuszczalną moc dla modelu kontrolera;
• Maks. prąd - wskazuje z jakimi maksymalnymi mocami generatora wiatrowego może pracować sterownik;
• zakres napięcia - wskaźniki max. i min. napięcie baterii zapewniające prawidłową pracę urządzenia;
• możliwości wyświetlania - jakie dane o urządzeniu i jego działaniu wyświetlają się na wyświetlaczu konkretnego modelu;
• warunki pracy - w jakich temperaturach, poziomie wilgotności może pracować wybrane urządzenie.

Jeśli nie możesz samodzielnie wybrać urządzenia sterującego ładowaniem, skontaktuj się z konsultantem i pokaż mu kartę katalogową swojego wiatraka. Urządzenie dobierane jest zgodnie z możliwościami instalacji wiatrowej.Nieprawidłowe warunki pracy i odchylenia od zakresu napięć wpłyną niekorzystnie na pracę całego systemu wiatrowego.

Generator turbin wiatrowych

Do działania wiatraków wymagane są konwencjonalne generatory trójfazowe. Konstrukcja takich urządzeń jest podobna do modeli stosowanych w samochodach, ale ma większe parametry.

Urządzenia turbin wiatrowych posiadają trójfazowe uzwojenie stojana (połączenie w gwiazdę), z którego wychodzą trzy przewody, idąc do sterownika, gdzie napięcie AC jest zamieniane na DC.

Wirnik generatora turbiny wiatrowej jest wykonany na magnesach neodymowych: w takich konstrukcjach nie zaleca się stosowania wzbudzenia elektrycznego, ponieważ cewka zużywa dużo energii

Aby zwiększyć prędkość, często używany jest mnożnik. Takie urządzenie pozwala na zwiększenie mocy istniejącego generatora lub zastosowanie mniejszego urządzenia, co zmniejsza koszt instalacji.

Mnożniki częściej stosuje się w pionowych turbinach wiatrowych, w których proces obrotu koła wiatrowego jest wolniejszy. W przypadku urządzeń poziomych o dużej prędkości obrotowej łopatek mnożniki nie są wymagane, co upraszcza i obniża koszty budowy.

Jak samodzielnie wykonać obliczenia generatora wiatrowego

Wzory służą do obliczania parametrów mocy sprzętu, który będzie używany na określonym obszarze. Przede wszystkim obliczana jest ilość energii, jaką generator wiatrowy może generować przez cały rok.

Obliczanie całkowitej mocy sprzętu

Aby wykonać zadanie, wykonywane są następujące czynności:

1. Najpierw wykonywane są obliczenia.Zgodnie z uzyskanymi wynikami dobiera się długość elementów obrotu, a także wysokość wieży.
2. Przeprowadzana jest analiza średniej prędkości przepływu powietrza charakterystycznego dla danego obszaru. Będzie to wymagało specjalnego sprzętu. Dzięki niemu musisz monitorować siłę przepływu powietrza przez kilka miesięcy. Jeśli nie ma przyrządu, wyniki można uzyskać od przedstawicieli lokalnej stacji meteorologicznej.

Obliczanie mocy generator wiatrowy wykonywany jest według wzoru P=krV 3S/2.

Oznaczenia symboli:

• r jest parametrem gęstości przepływu powietrza, w normalnych warunkach wartość ta wynosi 1,225 kg/m3;
• V to średnia prędkość wiatru mierzona w metrach na sekundę;
• S to całkowita powierzchnia przepływu powietrza mierzona w metrach;
• k jest parametrem sprawności turbiny zainstalowanej w urządzeniu;

Korzystając z tych obliczeń, można dokładnie określić ilość mocy wymaganej dla agregatu prądotwórczego na określonym obszarze. W przypadku zakupu markowego sprzętu, jego opakowanie powinno wskazywać, przy jakiej sile przepływu powietrza działanie urządzenia będzie najbardziej wydajne. Średnio wartość ta będzie mieścić się w zakresie od siedmiu do jedenastu metrów na sekundę.

Inżynier użytkownika Odessa opowiedział szczegółowo o procedurze montażu urządzenia generatora, a także o wykonywaniu obliczeń.

Obliczanie śmigieł turbiny wiatrowej

Procedurę obliczeniową wykonuje się według wzoru Z=LW/60/V, notacja symboliczna:

• Z jest wartością niskiej prędkości jednego śmigła;
• L to rozmiar okręgu, który będą opisywać elementy obrotu;
• W to prędkość obracania jednej śruby;
• V jest parametrem prędkości nawiewu powietrza.

Na podstawie tego wzoru obliczana jest liczba obrotów. Ale do obliczeń należy wziąć pod uwagę skok jednej śruby urządzenia. Oblicza się go ze wzoru H=2pR* tga.

Opis symboli:

• 2n to stała wartość 6,28;
• R jest wartością promienia opisującego elementy obrotu sprzętu;
• tg a jest kątem przekroju.

Obliczanie falownika dla generatora wiatrowego

Przed wykonaniem tych obliczeń należy wziąć pod uwagę następujący punkt. Jeśli w sieci domowej jest używany tylko jeden akumulator 12 V, nie ma sensu instalować falownika. Średnia moc domku letniskowego lub prywatnego gospodarstwa domowego wynosi około 4 kW, przy maksymalnym obciążeniu. W przypadku takiej sieci liczba akumulatorów wyniesie co najmniej dziesięć, każda z nich jest zaprojektowana na 24 wolty. Przy tak dużej liczbie akumulatorów wskazane jest użycie falownika.

Ale w takich warunkach, gdy używa się dziesięciu akumulatorów 24-woltowych, potrzebny będzie generator wiatrowy o mocy co najmniej 3 kW. Słabszy sprzęt nie będzie w stanie zapewnić energii dla takiej ilości akumulatorów. W przypadku sprzętu AGD ta moc może być zbyt wysoka.

Obliczenie parametru mocy urządzenia inwerterowego odbywa się w następujący sposób:

1. Najpierw należy podsumować charakterystykę mocy wszystkich odbiorców energii.
2. Następnie określany jest czas spożycia.
3. Obliczany jest parametr obciążenia szczytowego.

Alexander Kapustin pokazał procedurę uruchamiania generatora wiatrowego za pomocą falownika.

Efektywność

Bardzo łatwo jest ocenić efektywność energetyczną jednostki określonego typu i konstrukcji oraz porównać ją z osiągami podobnych silników.Konieczne jest określenie współczynnika wykorzystania energii wiatru (KIJÓW). Oblicza się ją jako stosunek mocy odbieranej na wale turbiny wiatrowej do mocy strumienia wiatru działającego na powierzchnię koła wiatrowego.

Współczynnik wykorzystania energii wiatru dla różnych instalacji waha się od 5 do 40%. Wycena będzie niepełna bez uwzględnienia kosztów zaprojektowania i budowy obiektu, ilości i kosztu wytworzonej energii elektrycznej. W energetyce alternatywnej ważnym czynnikiem jest okres zwrotu inwestycji dla turbiny wiatrowej, ale konieczne jest również uwzględnienie wynikającego z tego efektu środowiskowego.

Co to jest generator wiatrowy?

Generator wiatrowy to urządzenie, które wykorzystuje energię wiatru do wytwarzania energii elektrycznej. Prądy powietrzne, swobodnie poruszające się w atmosferze, mają gigantyczną energię, a ponadto są całkowicie wolne. Energia wiatru jest próbą jej wydobycia i dobrego wykorzystania.

Generator wiatrowy to zespół urządzeń odbierających, przetwarzających i przygotowujących energię do wykorzystania. Prądy wiatru oddziałują z wirnikiem wiatraka, powodując jego obrót. Wirnik jest przesterowany (lub bezpośrednio) podłączony do generatora, który ładuje akumulatory. Ładunek przez falownik jest przetwarzany do postaci standardowej (220 V, 50 Hz) i dostarczany do urządzeń konsumenckich.

Na pierwszy rzut oka kompleks jest dość skomplikowany. Istnieją również prostsze konstrukcje, takie jak wiatraki zasilające pompy. Jednak złożone urządzenia wymagają kompletnego zestawu sprzętu, który może zapewnić stabilne i wysokiej jakości zasilanie.

Odmiany turbin wiatrowych

Istnieje kilka rodzajów generatorów wiatrowych.W zależności od liczby łopat wiatraki są trzy-, dwu-, jedno-, wielołopatowe. Urządzenia są również produkowane w ogóle bez łopat, gdzie „żagiel”, przypominający dużą płytę, służy jako część chwytająca wiatr. Taki sprzęt ma wyższą wydajność niż inne urządzenia, ale wciąż nie jest powszechnie stosowany. Co ciekawe, im mniej ostrzy ma wiatrak, tym więcej wytwarza energii.

Przykłady płaskich turbin wiatrowych

W zależności od użytego materiału ostrza są sztywne (wykonane z metalu lub włókna szklanego) i tkaniny. Drugi typ to tak zwane turbiny wiatrowe żaglowe, są tańsze, ale przegrywają z mocniejszymi pod względem praktyczności i wydajności.

Inną ważną cechą jest skok śruby, który umożliwia zmianę prędkości obrotowej łopatek. Urządzenia o zmiennym nachyleniu pozwalają zachować wydajność przy różnych prędkościach wiatru. Ale jednocześnie wzrasta koszt systemu, a niezawodność spada ze względu na złożoność projektu. Dlatego w większości przypadków stosuje się urządzenia o stałym skoku, które są łatwe w utrzymaniu i niezawodne.

Rodzaje turbin wiatrowych w zależności od położenia osi roboczej

Robocza oś obrotu turbiny wiatrowej może być usytuowana zarówno w pionie, jak i w poziomie

W obu przypadkach istnieją zalety i wady, na które należy zwrócić uwagę przy wyborze.

Istnieje kilka rodzajów pionowych turbin wiatrowych:

1. Generatory wiatrowe Savonius, których konstrukcja składa się z kilku półcylindrów, które są zamocowane na osi w pozycji pionowej. Siłą takiego urządzenia jest możliwość pracy w dowolnym kierunku wiatru. Ale jest też poważna wada – energia wiatru jest wykorzystywana tylko w 25 – 30%.
2. W wirniku Darrieus jako łopaty stosuje się elastyczne taśmy, mocowane na belkach bez użycia ramy. Wydajność modelu jest taka sama jak poprzedniej odmiany, ale do uruchomienia systemu wymagana jest dodatkowa instalacja.
3. Wiatraki wielołopatowe są najbardziej wydajne spośród urządzeń pionowych.
4. Najrzadszą opcją są urządzenia z wirnikiem helikoidalnym. Specjalnie skręcone łopatki zapewniają równomierny obrót wiatraka, jednak złożoność konstrukcji sprawia, że ​​cena jest zbyt wysoka, co ogranicza stosowanie tego typu mechanizmów.

Wiatraki o osi poziomej są bardziej powszechne niż wiatraki o osi pionowej, ponieważ są bardziej wydajne, ale droższe.

Rodzaje turbin wiatrowych wzdłuż osi roboczej

Wady to zależność wydajności od kierunku wiatru oraz konieczność dostosowania położenia konstrukcji za pomocą wiatrowskazu. Wskazane jest instalowanie tego typu turbiny wiatrowej na otwartej przestrzeni, gdzie nie będzie ona zakryta drzewami i budynkami, a lepiej trzymać się z dala od stałego miejsca zamieszkania ludzi. Jest dość głośny i stanowi zagrożenie dla przelatujących ptaków.

Producenci turbin wiatrowych

Rynek obejmuje zarówno urządzenia pochodzenia zagranicznego (głównie Ameryka Północna, Europa i Chiny) jak i instalacje krajowe. Cena zależy od mocy i konfiguracji - na przykład od obecności baterii słonecznych i waha się od dziesiątek do setek tysięcy rubli.

Główne cechy techniczne

Modele sterowników stosowanych w ramach danej turbiny wiatrowej różnią się charakterystyką techniczną, odzwierciedloną w paszporcie produktu, są to:

• Moc znamionowa, która jest głównym wskaźnikiem urządzenia, musi odpowiadać mocy generatora wiatrowego;
• Napięcie znamionowe, również główny wskaźnik, musi odpowiadać napięciu akumulatorów tworzących turbinę wiatrową;
• Moc maksymalna, określa maksymalną dopuszczalną wartość dla określonego modelu urządzenia;
• Maksymalny prąd charakteryzuje zdolność urządzenia do pracy przy najwyższej wydajności generatora wiatrowego;
• Maksymalna i minimalna wartość napięcia na akumulatorze określa zakres napięcia, w którym pracuje urządzenie;
• Jeśli model może pracować jednocześnie z turbiną wiatrową i elektrownią słoneczną - maksymalny prąd ładowania generowany przez panele słoneczne;
• rodzaj wyświetlacza i wyświetlane na nim parametry pracy;
• Charakterystyki operacyjne - temperatura i wilgotność otoczenia;
• Wymiary gabarytowe i waga.

Czy wszystkie turbiny wiatrowe są takie same?

wiele klasyfikacji do produkcji ostrzy, do powierzchni ziemi,

Większość obecnie istniejących turbin wiatrowych (elektrownia wiatrowa) można sklasyfikować jako jedno-, dwu-, trzy- lub wielołopatowe. Niewielka część najnowocześniejszych urządzeń w ogóle nie zawiera ostrzy, a wiatr w nich łapie tak zwany „żagiel”, który wygląda jak spodek. Za nim tłoki, które uruchamiają układ hydrauliczny, a już generuje prąd elektryczny. Sprawność takich instalacji jest wyższa niż wszystkich innych. W odniesieniu do systemów łopatkowych trend jest następujący: im mniej łopatek, tym więcej energii wytwarza generator.

Odmiany turbin wiatrowych

może być tańszy,

Jeśli porównamy turbiny wiatrowe według skoku śmigła, to urządzenia o stałym skoku są bardziej niezawodne. Istnieją wiatraki o zmiennym skoku, które mogą zmieniać prędkość obrotową, ale ich nieporęczna konstrukcja pociąga za sobą dodatkowe koszty instalacji i konserwacji takiego systemu.

Najbardziej różnorodne konstrukcje wiatraków, jeśli rozpatrzymy je z punktu widzenia kierunku osi obrotu względem podłoża.

Urządzenia, których ostrza obracają się wokół osi pionowej, można z kolei podzielić na kilka typów.

1. Generatory wiatru Savonius to kilka połówek pustych cylindrów wewnątrz, posadzonych na pionowej osi. Ich główną zaletą jest możliwość obracania się niezależnie od prędkości i kierunku wiatru. Istotną wadą jest możliwość wykorzystania energii wiatru zaledwie o jedną trzecią.
2. Wirnik Dariera to system dwóch lub więcej łopatek, które są płaskimi płytami. Takie urządzenie jest łatwe do wykonania, ale nie będzie działać, aby uzyskać za jego pomocą dużo energii. Ponadto potrzebny jest dodatkowy mechanizm do uruchomienia takiego wirnika.
3. Wirnik helikoidalny, dzięki specjalnie skręconym łopatkom, ma równomierny obrót. Urządzenie jest trwałe, ale ze względu na złożoność konstrukcji jest drogie.
4. Wielołopatowe turbiny wiatrowe z pionową osią obrotu są najbardziej wydajną opcją w swojej grupie.

Wiatraki z poziomą osią obrotu mają również swoje zalety i wady. Ich główną zaletą jest wysoka wydajność.Wśród wad takich konstrukcji warto zwrócić uwagę na konieczność uchwycenia kierunku wiatru wiatrowskazem oraz zmiany wydajności w zależności od kierunku wiatru. Pod tym względem instalacje poziome są najbardziej odpowiednie na otwartych przestrzeniach. W tym samym miejscu, gdzie łopaty będą osłonięte od wiatru przez budynki, drzewa lub np. wzgórza, lepiej zamontować turbinę wiatrową o innej konstrukcji.

Dodatkowo taka turbina wiatrowa jest droga, a jej pojawienie się w pobliżu na pewno nie sprawi wielkiej radości sąsiadom. Jego ostrza mogą z łatwością powalić latającego ptaka i narobić dużo hałasu.

Jakie są inne rodzaje turbin wiatrowych? No oczywiście nasze, krajowe i importowane. Wśród tych ostatnich prym wiodą jednostki europejskie, chińskie i północnoamerykańskie. Jednocześnie obecność na rynku krajowych turbin wiatrowych może się nie cieszyć.

nowe wpisy
Piła łańcuchowa czy elektryczna - co wybrać do ogrodu 4 błędy przy uprawie pomidorów w doniczkach, które robią prawie wszystkie gospodynie domowe Sekrety uprawy sadzonek od Japończyków, którzy są bardzo wrażliwi na ziemię

Cena takich urządzeń zależy przede wszystkim od ich mocy i obecności dodatkowych elementów, na przykład paneli słonecznych, i waha się w bardzo szerokim zakresie - od kilkudziesięciu do kilkuset tysięcy rubli.

Robienie wiatraka własnymi rękami

Główną pracą do wykonania jest produkcja i montaż wirującego wirnika. Przede wszystkim należy wybrać rodzaj konstrukcji i jej wymiary. Znajomość wymaganej mocy urządzenia i możliwości produkcyjnych pomoże to ustalić.

Większość węzłów (jeśli nie wszystkie) trzeba będzie wykonać samodzielnie, więc na wybór zależeć będzie od tego, jaką wiedzę posiada twórca projektu, z jakimi urządzeniami i urządzeniami jest najlepiej zaznajomiony. Zwykle najpierw wykonuje się próbny wiatrak, za pomocą którego sprawdza się wydajność i określa parametry konstrukcji, po czym przystępuje się do produkcji działającej turbiny wiatrowej.

Zasada działania

Ponadto siła obrotowa jest przekształcana w energię elektryczną, która jest magazynowana w akumulatorze. Im silniejszy przepływ powietrza, tym szybciej obracają się łopatki, wytwarzając więcej energii. Ponieważ działanie generatora wiatrowego opiera się na maksymalnym wykorzystaniu alternatywnego źródła energii, jedna strona łopat ma kształt zaokrąglony, druga jest stosunkowo płaska. Kiedy przepływ powietrza przechodzi przez zaokrągloną stronę, powstaje obszar podciśnienia. To zasysa ostrze, ciągnąc je na bok. To wytwarza energię, która powoduje, że ostrza się obracają.

Schemat działania generatora wiatrowego: pokazano zasadę przetwarzania energii wiatru i działanie mechanizmów wewnętrznych

Podczas swoich obrotów śruby obracają również oś połączoną z wirnikiem generatora. Kiedy dwanaście magnesów przymocowanych do wirnika obraca się w stojanie, powstaje przemienny prąd elektryczny, który ma tę samą częstotliwość, co w zwykłych gniazdkach pokojowych. To podstawowa zasada działania turbiny wiatrowej. Prąd przemienny jest łatwy do generowania i przesyłania na duże odległości, ale niemożliwy do przechowywania.

Schemat ideowy generatora wiatrowego

Aby to zrobić, należy go przekonwertować na prąd stały. Ta praca jest wykonywana przez obwód elektroniczny wewnątrz turbiny.Aby uzyskać dużą ilość energii elektrycznej, produkowane są zakłady przemysłowe. Park wiatrowy składa się zwykle z kilkudziesięciu instalacji. Dzięki zastosowaniu takiego urządzenia w domu można uzyskać znaczną redukcję kosztów energii. Zasada działania turbin wiatrowych pozwala na ich zastosowanie w następujących wariantach:

• do samodzielnej pracy;
• równolegle z baterią podtrzymującą;
• wraz z panelami słonecznymi;
• równolegle z generatorem na olej napędowy lub benzynę.

Jeśli strumień powietrza porusza się z prędkością 45 km/h, turbina generuje 400 watów energii elektrycznej. To wystarczy do oświetlenia strefy podmiejskiej. Tę moc można gromadzić, zbierając ją w baterii.

Specjalne urządzenie kontroluje ładowanie baterii. W miarę zmniejszania się ładunku następuje spowolnienie obrotu ostrzy. Gdy akumulator jest całkowicie rozładowany, ostrza zaczynają się ponownie obracać. W ten sposób ładowanie jest utrzymywane na określonym poziomie. Im silniejszy przepływ powietrza, tym więcej energii elektrycznej może wytworzyć turbina.

Jak turbina wiatrowa jest zasilana z alternatywnego źródła

Wiatraki nie „żywią się” masą powietrza, są dostrojone do zużywania prędkości wiatru. Innymi słowy: wiatr zbliża się do turbiny z dużą prędkością i opuszcza ją z mniejszą prędkością. Różnica prędkości wiatru przed i za generatorem wiatrowym określa, ile energii zostało pochłonięte przez to urządzenie.

Niektóre typy turbin wiatrowych robią to lepiej, inne gorzej. Ale to jest główna funkcja generatora wiatrowego - spowolnienie wiatru.

Granica między wydajnością a ograniczeniem

Nigdy nie wierz w twierdzenia, że ​​pewna turbina wiatrowa działa ze 100% wydajnością.Oznacza to, że wiatr za łopatami wiatraka musi całkowicie ustać. Absurdalny dowód wyraźnie pokazuje fałszywe stwierdzenie.

Turbina wiatrowa o idealnej wydajności musi znaleźć równowagę, w której wiatr emituje wystarczającą ilość energii, aby tylko opuścić okno apertury urządzenia, aby móc dalej poruszać się. Sprawność w tym przypadku określa różnicę prędkości wiatru przed i za turbiną, bezpośrednio wpływając na współczynnik mocy wiatraka, który przyjmuje następujący wzór: P_Wyjście= 1/2 × r × S × V3 × sprawność.

Maksymalną wydajność turbiny wiatrowej, ponad 100 lat temu, potwierdził niemiecki naukowiec Betz w swojej fundamentalnej pracy naukowej. Biorąc za podstawę powyższy wzór, Niemcy niezmiernie konsekwentnie udowadniali, że z wiatru można wydobyć maksymalnie 16/27 energii. Następnie jego obliczenia zostały nieco skorygowane przez włoskiego Loregio i okazało się, że maksymalna sprawność generatora wiatrowego wynosi 59%.

Widać to wyraźnie w różnicy w zasadach działania turbin Savonius i Darier. W końcu wiatraki Savonius przyjmują tylko siłę pchania wiatru, a projekty Dariera wykorzystują również windę aerodynamiczną, która zwiększa prędkość obrotu łopat.

Zasada działania turbiny wiatrowej

W przypadku braku lub częstych przerw w dostawie prądu lepiej własnoręcznie wykonać mini generator wiatrowy lub kilka turbin wiatrowych (turbin wiatrowych) do indywidualnego zasilania. Domowe urządzenie przekształca energię kinetyczną wiatru w energię mechaniczną dzięki obrotowi wiatraka.

Początkowo energia mechaniczna, która obraca wirnik, jest przekształcana w trójfazowy prąd przemienny.Energia przepływająca przez regulator jest magazynowana w baterii DC. Wreszcie falownik napięcia modyfikuje prąd, aby dostarczać energię elektryczną do urządzeń i oświetlenia.

Zasada działania wiatraka jest prosta i polega na działaniu na łopaty trzech rodzajów siły. Impuls i podnoszenie pokonują układ siły hamowania i uruchamiają koło zamachowe w ruchu. Po wytworzeniu pola magnetycznego przez wirnik na nieruchomej części generatora prąd przepływa przez przewody.

Obszary zastosowania urządzenia

W rzeczywistości turbiny wiatrowe są w stanie dostarczać energię do obiektów do różnych celów. Turbiny wiatrowe o dużych mocach nadają się do zasilania na skalę przemysłową. Odpowiednio zaprojektowane urządzenia domowej roboty dają właścicielowi witryny nieprzerwane zasilanie. Możesz zrobić generator wiatrowy do prywatnego domu własnymi rękami przy minimalnych kosztach pracy i gotówce.

Zalety urządzenia

Główną zaletą domowej turbiny wiatrowej jest oszczędność na rachunkach za prąd. Pieniądze wydane na części i montaż zwracane są darmowymi dostawami energii elektrycznej.

Dodatkowe zalety domowej turbiny wiatrowej:

• model fabryczny jest wielokrotnie droższy;
• przyjazna dla środowiska konstrukcja, która działa bez paliwa;
• nieograniczona żywotność (w przypadku awarii komponenty są łatwe do wymiany);
• przydatność w odpowiednich warunkach klimatycznych przy średniej rocznej prędkości metra od 4 m/s.

Wady

Negatywna strona pojedynczego wiatraka obejmuje:

• zależność od pogody;
• burze i huragany często wyłączają mechanizm;
• wymagane są środki zapobiegawcze;
• wysokie maszty wymagają uziemienia;
• niektóre modele przekraczają dopuszczalny poziom hałasu.

Generator turbin wiatrowych

Do działania wiatraków wymagane są konwencjonalne generatory trójfazowe. Konstrukcja takich urządzeń jest podobna do modeli stosowanych w samochodach, ale ma większe parametry.

Urządzenia turbin wiatrowych posiadają trójfazowe uzwojenie stojana (połączenie w gwiazdę), z którego wychodzą trzy przewody, idąc do sterownika, gdzie napięcie AC jest zamieniane na DC.

Wirnik generatora turbiny wiatrowej jest wykonany na magnesach neodymowych: w takich konstrukcjach nie zaleca się stosowania wzbudzenia elektrycznego, ponieważ cewka zużywa dużo energii

Aby zwiększyć prędkość, często używany jest mnożnik. Takie urządzenie pozwala na zwiększenie mocy istniejącego generatora lub zastosowanie mniejszego urządzenia, co zmniejsza koszt instalacji.

Mnożniki częściej stosuje się w pionowych turbinach wiatrowych, w których proces obrotu koła wiatrowego jest wolniejszy. W przypadku urządzeń poziomych o dużej prędkości obrotowej łopatek mnożniki nie są wymagane, co upraszcza i obniża koszty budowy.

Specyfikę montażu i instalacji turbiny wiatrowej z pralki oraz turbiny wiatrowej z generatora samochodowego szczegółowo opisujemy w rekomendowanych przez nas artykułach.

Ustawić

• Wirnik łopatkowy. W zależności od modelu mogą to być: jeden, dwa, trzy lub więcej;
• Reduktor lub innymi słowy skrzynia biegów przeznaczona do regulacji prędkości między generatorem a wirnikiem;
• Obudowa jest ochronna. Jego cel wynika z nazwy: chroni wszystkie elementy konstrukcji przed wpływami zewnętrznymi;
• Ogon odpowiada za skręcanie w kierunku wiejącego wiatru;
• Akumulator można ładować.Jego zadaniem jest akumulacja energii, czyli m.in. Zbiory. Ponieważ pogoda nie zawsze sprzyja elektrowni, zawsze pomoże to w przypadku złej pogody;
• instalacja falownika. Służy do przekształcania prądu stałego w prąd przemienny, który zasila urządzenia elektryczne używane w życiu codziennym.

Obliczanie rozmiaru i rozmieszczenia

Aby obliczyć wymaganą liczbę generatorów dla elektrowni wiatrowej, weź pod uwagę:

• wymagana moc;
• liczba dni wietrznych;
• cechy lokalizacji.

Aby więc montaż turbiny wiatrowej był uzasadniony kosztami, konieczne jest określenie liczby dni wietrznych w roku, a także ich dominującego kierunku. Obszary nadmorskie i tereny w górach mają najkorzystniejszą lokalizację, ponieważ tutaj siła wiatru przekracza 60-70 m / s, a to wystarczy, aby zrezygnować z lokalnej elektryczności.

Na płaskim terenie wiatr charakteryzuje się równomiernym przepływem, ale jego siła czasami nie wystarcza, aby w pełni zapewnić prywatny dom. Instalacja w pobliżu plantacji i lasów jest w ogóle nieopłacalna, ponieważ energia wiatru jest zużywana i w większym stopniu zalega na drzewach.

Przepływ wiatru ma wzrost mocy wprost proporcjonalnie do odległości od powierzchni ziemi. W związku z tym im wyższy maszt wiatraka, tym większy może on uchwycić pęd. Jednak im dalej jest odsunięty od podłoża, tym więcej wymaga wzmocnienia. Podpory pomocnicze nie zawsze mogą całkowicie utrzymać wiatrak. Przy silnym porywistym wietrze prawdopodobieństwo upadku wysokiego masztu jest znacznie większe niż masztu postawionego na poziomie 5-7 metrów.

Najbardziej optymalne oderwanie masztu od ziemi to 10-15 metrów. Jego mocowanie odbywa się dwoma metodami:

1. Betonowanie fundamentów - wykopują cztery głębokie, ale nieduże doły o średnicy, w których zanurza się i betonuje przedłużenia turbin wiatrowych. Proces jest czasochłonny i kosztowny, ale najbardziej niezawodny. Przy silnym wietrze maszt pozostanie nieruchomy, a jedynym jego uszkodzeniem może być wykruszenie łopat.
2. Rozstępy metalowe - za pomocą metalowego kabla wiatrak mocuje się prostopadle do powierzchni ziemi, natomiast kabel jest dobrze naciągnięty, mocując jego końce do ziemi.

Czas pracy elektrowni jako całości zależy od wyboru sposobu mocowania masztu.

Obecność specjalistycznego sprzętu, a także doświadczenie w wykonywaniu takich prac, uchroni farmę wiatrową przed przedwczesnymi awariami.

Żeglarski generator wiatrowy

Jeśli łopaty tradycyjnych wiatraków wykonane są z materiałów twardych, to w żeglarstwie wręcz przeciwnie, z materiałów miękkich. Nadaje się do każdej gęstej tkaniny, takiej jak plandeka. Często w takich konstrukcjach stosuje się laminaty włókninowe. Na zewnątrz żeglarski generator wiatrowy wygląda jak duży gramofon dla dzieci.

Z założenia wiatraki żaglowe dzielą się na dwa typy.

• Okrągły z trójkątnymi łopatami żagla
• Z kołem żaglowym, również okrągłym

Żeglarski generator wiatrowy z trójkątnymi łopatami

Trójkątne łopaty żagla są zwykle wykonane jako równoramienne, ale w wielu przypadkach ich kształt dobierany jest indywidualnie – w zależności od obciążenia wiatrem obszaru, w którym są montowane. Wiatrak żaglowy zaczyna pracować przy prędkości wiatru 5 m/s. Jego wydajność jest wyższa niż większości wiatraków łopatowych, ale jednocześnie nie jest pozbawiona wielu wad. Kiedy więc wiatr się zmienia, „żaglówka” zatrzymuje się i potrzebuje czasu na obrót w nowym kierunku wiatru.

Kolejną wadą jest kruchość samych „żagli”. Często się rozrywają, zawodzą i wymagają całkowitej wymiany.
Uważa się, że okrągły generator żagli jest pozbawiony tych niedociągnięć. Jego wydajność jest dwukrotnie większa niż generatora z łopatami żagla. Zewnętrznie wygląda jak antena satelitarna i różni się od zwykłych generatorów tym, że nie ma żadnych obracających się ostrzy, cylindrów ani wirników. Generator ten wibruje pod naciskiem lub podmuchami wiatru, przenosząc energię mechaniczną do generatora swoimi wibracjami.