Вятърната турбина е вертикална и ефективна. Ветрогенератор с вертикална ос на въртене Схема и конструкция на ротационни вертикални вятърни генератори

Въпросите за енергийната независимост смущават умовете не само на държавните ръководители, предприятията, но и на отделни граждани, собственици на частни къщи. С увеличаването на монопола и тарифите на производителите на електроенергия хората търсят ефективни алтернативни източници на енергия. Един от тези източници е вятърният генератор.

Основните елементи в системата на вятърния генератор

Има много модели, опции от различни производители, но както показва практическият опит, те не винаги са достъпни по отношение на цена и качество за широк кръг от потребители. Ако имате информация, определени познания по електротехника и практически умения, е възможно да направите вятърен генератор със собствените си ръце.

Принцип на действие и основни елементи

Работата на домашно приготвен вятърен генератор не се различава от индустриалните модели, принципите на работа са същите. Вятърната енергия се превръща в механична чрез въртене на ротора на генератора, който генерира електричество.

Основните конструктивни елементи (фиг. по-горе):

витло с лопатки;
ротационен вал, през който въртящият момент се предава към ротора на генератора;
генератор;
дизайн на закрепване на генератора на мястото на монтаж;
ако е необходимо, за да се увеличи скоростта на въртене на ротора, между вала на витлото и вала на генератора може да се монтира скоростна кутия или ремъчно задвижване;
за преобразуване на променлив ток на генератора в постоянен ток се използва преобразувател, изправителен диоден мост, токът от който се подава за презареждане на батерията;
батерия, от която електричеството се подава през инвертора към товара;
Инверторът преобразува DC напрежението на батерията от 12V или 24V в AC 220V.

Конструкциите на витла, генератори, скоростни кутии и други елементи могат да се различават, да имат различни характеристики, допълнителни устройства, но изброените компоненти винаги присъстват в основата на системата.

Избор и изработка със собствени ръце

Според дизайна има два вида оси, които въртят ротора на генератора:

генератори с хоризонтална ос на въртене;

Генератор на хоризонтална ос

генератори с вертикална ос на въртене.

Ротационен вятърен генератор с вертикална ос на въртене

Хоризонтални оси на въртене

Всеки дизайн има своите предимства и недостатъци. Най-често срещаният вариант е с хоризонтална ос. Тези модели имат висока ефективност при преобразуване на вятърната енергия във въртеливи движения на оста, но има определени трудности при изчисляването и изработването на лопатките със собствените си ръце. Обичайната плоска форма на острието, която е била използвана в древните вятърни мелници, е неефективна.

За да се използва максималната енергия на вятъра, когато оста се върти, лопатките трябва да са с форма на крило. При самолетите формата на крилото, поради силата на челния вятър, осигурява повдигащи потоци. В разглеждания случай силите на тези потоци ще бъдат насочени към въртенето на вала на генератора. Пропелерите могат да бъдат с две, три или повече перки, най-често срещаните конструкции с три перки. Това е напълно достатъчно, за да осигури необходимата скорост на въртене.

Ветрогенераторите с хоризонтална ос на въртене трябва постоянно да се завъртат от равнината на витлото към предната част на насрещния вятърен поток. Това налага използването на опашка от типа лопатка, която под въздействието на вятъра, подобно на платно, разгръща цялата конструкция с витло към челния вятър.

Вертикални оси на въртене

Основният недостатък на тази опция е ниската ефективност, но това се компенсира от по-опростен дизайн, който не изисква производството на допълнителни елементи за обръщане на лопатките към вятъра. Вертикалното разположение на оста и лопатките ви позволява да използвате енергията на вятъра, за да се въртите от всяка посока, този дизайн е по-лесно да направите със собствените си ръце. Въртенето на вала е по-стабилно, без резки скокове в скоростта.

Средните годишни скорости на вятъра в Русия не са еднакви. Най-благоприятните условия за работа на вятърните турбини са 6-10 m/s. Такива райони са малко, преобладават предимно ветрове от 4-6 m/s. За да се увеличи скоростта на въртене, е необходимо да се използват скоростни кутии и да се вземе предвид височината, розата на вятъра в района, където е инсталиран генераторът.

Пример за производство на вятърен генератор

Разглежда се вариант с вертикална ос на въртене.

Направи си сам вятърна турбина

Най-лесният вариант за производство на остриета е използването на метална цев от 50-200 литра. В зависимост от необходимия брой остриета, цевта се реже от мелница отгоре надолу на 4 или 3 равни части.

Вертикални остриета от метална цев

Можете просто да използвате листове от поцинковано покривно желязо, които лесно се режат в желаната форма със собствените си ръце с метални ножици.

Вертикални остриета, изработени от ламарина

В бъдеще лопатките се монтират в горната част на оста на въртене. Основата за тяхното закрепване могат да бъдат дървени дискове, изработени от шестслоен шперплат.

По-надеждно е да се използва метална рамка, изработена от правоъгълен профил, към която остриетата са закрепени с болтове.

Пример за поставяне на вертикални остриета

Пример за закрепване на остриетата към платформата

Рамката или дисковете са здраво закрепени към оста на въртене, самата ос се вкарва в съединители с лагери, които са здраво монтирани в рамката на кулата или покрива на сградата, на която е разположен генераторът.

Монтиране на оста с остриета на кулата

Визуално представяне на монтажа на вертикална ос на въртене на покрива на сграда

Турбина с вертикални лопатки.
Платформа за стабилизиране на оста с двуредов сачмен лагер.
Разтягащ стоманен кабел Ø 5мм.
Вертикална ос, стоманена тръба Ø 40-50mm, дебелина на стената не по-малко от 2mm.
Лост за управление на скоростта.
Остриетата на аеродинамичния регулатор са изработени от шперплат или пластмаса с дебелина 3-4 мм.
Пръчки, които регулират скоростта на въртене, броя на оборотите.
Тегло, чието тегло определя скоростта на въртене.
Вертикална шайба за ремъчна трансмисия, широко използвана велосипедна джанта от колело, без гума и гума.

Поддържащ лагер.
Макара по оста на ротора на генератора.

В долния край на оста е прикрепена шайба за ремъчно задвижване или зъбно колело за скоростна кутия, това е необходимо за увеличаване на скоростта на въртене на ротора. Практиката показва, че при скорост на вятъра от 5 m / s, въртенето на вала с хоризонтални остриета от цевта ще бъде не повече от 100 об / мин. При скорост на вятъра 8-10 m/s въртенето достига до 200 m/s. Това е много малко, за да може генераторът да произведе необходимата мощност за зареждане на батерията.

Съотношение на редуктор 1:10 ви позволява да постигнете необходимата скорост.

Монтаж на ремъчни шайби

Генератор с ниска скорост

За да преобразувате механичната ротационна енергия в електричество, най-лесният начин е да използвате автомобилни генератори. Но обикновените генератори от автомобили за вятърни мелници не се препоръчват поради наличието на четки в техния дизайн. Графитните четки премахват тока, индуциран върху ротора, по време на работа те се изтриват и изискват подмяна. В допълнение, такива генератори са високоскоростни, 2000 или повече оборота са необходими за генериране на напрежение от 14 V с ток до 50A.

По-ефективни генератори за вятърни мелници от трактори и автобуси Г.964.3701 с възбуждане на магнитна намотка. Нямат четки, работят на по-ниски обороти. Генераторът G288A.3701 има три фази и се използва за захранване на превозни средства във връзка с батерия. Има добри характеристики за използване в системи за вятърни турбини:

генерира напрежение от 28 V;
вграден токоизправител доставя постоянен ток до 47 A;
изходна мощност до 1,3 kW;
въртене на празен ход 1200 rpm;
при токов товар 30A се изисква 2100 об/мин.

Генераторът има подходящи размери и тегло:

общо тегло 10 кг;
диаметър 174 мм;
дължина 230 мм.

Генератор с МАЗ - 24V

Генераторите от този тип се използват в превозни средства KAMAZ, Ural, KRAZ, MAZ с двигатели от ярославския завод YaMZ 236, 238, 841, 842 и ZMZ 73. За да спестите пари, можете да закупите употребяван генератор на места за демонтаж. За да генерирате повече мощност при ниски скорости, можете да направите генератор със собствените си ръце на неодимови магнити, но това е отделен въпрос и изисква по-подробно описание.

Последователност на сглобяване

На първо място, на покрива на сградата се монтира монтажна конструкция на кула или генератор. Вертикалната ос е прикрепена към втулките с лагери, лопатките са монтирани.

След монтиране на оста с остриета, в долната част е фиксирана шайба за ремъчно задвижване.
На нивото на ролката на оста, към специално подготвена платформа, е прикрепен генератор с шайба за колан на вала на ротора. Ролките на алтернатора и осите на лопатките трябва да бъдат монтирани на едно и също ниво.

Диаметърът на ролката на оста трябва да бъде приблизително 10 пъти диаметъра на ролката на вала на алтернатора. Въз основа на условията, при които изчислената скорост на вятъра е приблизително 10 m / s, тя ще даде скорост на въртене на оста до 200 rpm.

Използваната формула е:

Wr = Wos x Dosd, където

Wr е скоростта на въртене на шайбата на генератора;
Dos е диаметърът на макарата по вертикалната ос;
d е диаметърът на макарата на вала на ротора на генератора;
Wos е скоростта на въртене на ролката на вертикалната ос.

Wr \u003d 200 rpm x 500 mm / 50 mm \u003d 2000 rpm - достатъчна скорост на въртене за генератора от избрания тип, за да произведе необходимата мощност.

Коланът е опънат; за това трябва да има прорези в платформата за монтаж на генератора, както на стойка за кола.
Изходните проводници на генератора са свързани към клемите на акумулатора.

Тези генератори имат вградени токоизправители, изходът е постоянен ток, така че положителният червен проводник е прикрепен към клемата „+“, а отрицателният проводник е прикрепен към клемата „минус“.

Входът на инвертора 24V/220V е свързан към батерията, също с полярност.
Изходът на инвертора е свързан към веригата на натоварване.

Видео. Вятърен генератор със собствените си ръце.

Притежавайки необходимите материали, практически ключарски умения, използвайки готови автомобилни генератори с възбуждане на магнитна намотка, е лесно да инсталирате вятърен генератор със собствените си ръце. За производството на генератор с по-голяма мощност върху неодимови магнити ще са необходими по-задълбочени познания в електротехниката и умения за сглобяване на електрическо оборудване. Това е един от най-лесните начини да сглобите вятърен генератор със собствените си ръце.

Такива устройства имат някои предимства пред ветрогенераторните устройства с хоризонтална ос. Те нямат възли за ориентация към вятъра, което опростява конструкцията и намалява жироскопичните натоварвания. Разработени са голям брой различни вятърни турбини с вертикална ос на въртене (фиг. 6.1),
Ориз. 6.1. с вертикална ос на въртене: в която
за създаване на въртящ момент се използват съпротивителните сили и повдигащата сила на работните остриета.
Това са устройства с плочи, куповидни или турбинни елементи, както и ротори Savonius с S-образни лопатки.
Вятърните генератори от този тип имат голям начален момент, но по-ниска скорост и мощност в сравнение с френския ротор, който предложи този дизайн през 1920 г. Този ротор се разработва интензивно от 1970 г. от специалисти в много страни. Понастоящем може да се счита за основен конкурент на вятърните турбини тип пръстен.
Дизайнерският ротор на Darrieus се отнася до вятърен генератор с вертикална ос на въртене, като се използва подемната сила, която възниква върху извити лопатки с профил на крилото в напречно сечение. Недостатъкът му е малък начален момент, предимство е високата скорост и следователно относително голяма специфична мощност, свързана с масата му. За да се премахне основният недостатък и за да се увеличи първоначалният въртящ момент, роторът Darrieus се комбинира с различни видове стартери, например с ротора Savonius.

едно-; 2 - многолопатков ротор Savonius; 3 - пластинчат ротор; 4 - чашков ротор: 5 - Ø-образен ротор Darrieus 6 - Δ-образен ротор Darrieus; 7 - ротор с прави лопатки с форма на крило (Giromill) 8 - с извити ламелни лопатки; 9 - ротори на Дарие Ø и Савониус; 10 — прорезен ротор Savonius; 11- ротор, използващ ефекта на Магнус; 12 - ротор с носещи платна самолети; 13 - с рефлекторно устройство; 15 - с тръба на Вентури; 16 - от
вихрово устройство.
Друг тип ротор с вертикална ос използва ефекта на Магнус; такива ротори с въртящи се цилиндри включват дизайни на Madaras и Flettscher. Когато вятърният поток навлезе във въртящ се цилиндър, в съответствие с ефекта на Магнус, сила действа перпендикулярно на посоката на потока. Тези устройства са способни да задвижват кораби или сухопътни превозни средства. Разпределението на силата е показано на фиг. 6.2 и 6.3.

В някои случаи вятърният генератор подобрява мощността при наличието на направляващ дефлектор (виж фиг. 6.1) и ежектор под формата на тръба на Вентури (виж фиг. 6.1: 15).
Също известен вятърни турбини с ротор с вертикално аксиално въртенеразположен върху тръба (или кула), вътре в която се генерират възходящи вихри (виж фиг. 6.1: 14). В същото време такава кула осигурява загряване на въздуха чрез директно използване на слънчева радиация или изгаряне на гориво, последвано от разширение на въздуха, в резултат на което се създава ефект на газова турбина, която заедно с вятърен генератор е инсталиран на изхода на кулата. За да се подобри ефективността с такива кули и вятърни турбини, работещи с помощта на повдигащата сила във вятърния поток, последната трябва да бъде възможно най-висока: от 1000 до 20000 kW.
В същото време размерите на вятърните турбини са ограничени от напреженията, възникващи при проектирането на опори, лопатки и други натоварени елементи.
Така вятърни турбинитрябва да има възможно най-малка маса, а като движеща сила - повдигаща сила, за да има по-голяма скорост при големи стойности на коефициента на използване на вятърната енергия.

Предимства на вятърните мелници с вертикална ос

които дават по-силни и по-стабилни ветрове, могат да се реализират чрез поставяне на вятърни турбини на крайбрежната територия на водоемите или в крайбрежните води. Вятърни турбини тип кула, предназначени за образуване и използване на вихри с цел увеличаване на скоростта на потока и градиента на налягането в областта на вятърната турбина, могат да се използват след изучаване на законите на скоростите по време на образуването на вихри.

Структурни схеми на вятърни турбини с вертикална ос на въртене

Във връзка с перпендикулярната посока на вятъра върху вятърни турбини с хоризонтална ос на въртене, беше необходимо да се използва система за ориентация и сравнително сложни методи за отстраняване на мощността. Това ги намали и усложни дизайна на вятърните турбини.
Вятърна турбина с вертикална оспоради своята геометрия те са в произволно положение във всяка посока на вятъра. В допълнение, такава схема позволява, поради удължаването на вала, да се постави скоростната кутия с генератора в основата на кулата (фиг. 6.5).

ориз. 6.5. Структурна схема на вятърна турбина с вертикална ос на въртене тип Darrieus: 1- стартер (ротор
Савоний); 2 - вал; 3; 4 - спирачно устройство; 5 - работа за получаване; б - стрии; 7 - рамка; K преобразувател на напрежение; 9 - батерия

Най-разпространеният тип вертикално-аксиални вятърни турбини е роторът Darrieus.

При него въртящият момент се създава от повдигаща сила, която възниква върху две или три тънки извити носещи повърхности с аеродинамичен профил. Подемната сила е максимална в момента, когато острието пресича насрещния въздушен поток с висока скорост. Роторът Darrieus не може да се върти сам, следователно, за да го стартира, обикновено се използва генератор, работещ в режим на двигател или стартер, наречен ротор Savonius. Това колело също се задвижва от силата на съпротивление.
Остриетата му са изработени от тънки извити правоъгълни листове, прости са и евтини. Въртящият момент ще се създаде поради различното съпротивление, осигурено от въздушния поток на вдлъбнатите и извитите лопатки на ротора. Поради големия геометричен пълнеж, това вятърно колело има голям въртящ момент и се използва за изпомпване на вода.

Разработени са значителен брой схеми на вятърни турбини с вертикална ос на въртене.

Според редица конструктивни характеристики някои от тях са дори по-предпочитани от витлови инсталации, особено за работа в региони с висок вятърен потенциал. Например, много обещаващо диаграми на вятърни генератори,показано на фиг. 6.6 - 6.11.

Ориз. 6.6. Вятърен електрически флюгер към планетарни колела Фиг. 6.7. Опция за монтаж на модул (общ изглед)

Ориз. 6.8. Кинематична схема на устройството за завъртане на лопатките на вятърна турбина с вертикална ос

Ветрогенераторният блок съдържа вертикален вал -1, монтирано върху него вятърно колело с въртящи се лопатки - 2 и хоризонтални лагерни траверси -3, генератор на въртящото устройство, вкл.
тяга - 2. Въртящото устройство е оборудвано с манилови механизми, свързващият прът 6 на всеки от които е свързан с другите краища на прътите 4 и 5 на всяка двойка посредством лостове 7 и панти. При изпълнение на вятърно колело с флюгер 8, въртящото устройство има планетарна предавка, планетарните колела 9 на която са свързани с манивелата на 10 механизма, а централното колело 11 е свързано с флюгер 8. При извършване на вятърно колело с различно монтиране на ветропоказател 8, устройството е оборудвано с диференциална предавка, състояща се от две коаксиални централни колела 12 и 13, съответно, с външна и вътрешна предавка и планетарни колела 14, захванати с тях, и централната предавка 11 на външното зъбно колело е свързано с манивелата 10 на механизмите, а планетарните колела 14 - с
флюгер 8.

Вятърен генератор или, в обикновените хора, вятърна мелница е просто устройство, което осигурява на собственика си значителни спестявания поради генерирането на безплатно електричество. Такава инсталация е мечтата на всеки собственик на парцел, откъснат от централизирани мрежи, или летен жител, който е недоволен от новополучената разписка за консумация на електроенергия.

След като сте разбрали дизайна на вятърния генератор, принципа на неговата работа, след като сте проучили чертежите, можете самостоятелно да направите и инсталирате вятърна мелница, осигурявайки дома си с неограничена алтернативна енергия.

Законно ли е да се използва вятър?

Създаването на собствена, макар и компактна, но електроцентрала е сериозно нещо, така че е логично неволно да възниква въпросът: законно ли е тяхното използване? Да, ако мощността на вятърната инсталация не надвишава 1 kW, което е напълно достатъчно, за да осигури средна селска къща с електрически ток.

Факт е, че именно с този индикатор за мощност устройството се счита за домакинско и не изисква задължителна регистрация, сертифициране, одобрение, регистрация и освен това не се облага с данък.

Въпреки това, преди да направите вятърна турбина за вашия дом, по-добре е да се предпазите и да вземете предвид няколко точки:

Има ли специални ограничения за използването на алтернативни енергийни източници в региона на пребиваване?
Каква е допустимата височина на мачтата на земята?
Шумът от скоростната кутия и лопатките ще надхвърли ли установените стандарти?
Възможно ли е да се осигури защита срещу генерирани радиосмущения?
Ще пречи ли мачтата на миграцията на птиците или ще причини други екологични проблеми?

Ако обмислите всички нюанси предварително, тогава нито данъкът, нито екологичните служби, нито съседите ще могат да предявят претенции и да предотвратят получаването на безплатно електричество.

Как работи вятърната мелница?

На снимката завършените домашно изработени вятърни турбини са представени от удължени метални конструкции на три или четири опори, с лопатки, движещи се от вятъра. В резултат на това кинетичната енергия, получена от вятърния поток, се превръща в механична енергия, която от своя страна стартира ротора и се превръща в електрически ток.

Този процес е резултат от добре установената работа на няколко задължителни компонента на вятърна електроцентрала (ВЕЦ):

Пропелер с две или повече перки;
ротор на турбината;
Редуктор;
Контролер;
Ос и генератор на електрически генератор;
инвертор;
Батерия.

Необходимо е също така да се предвиди спирачен блок, гондола, мачта, флюгер, ниско и високоскоростен вал. Устройството също така определя принципа на работа на вятърния генератор: въртящ се ротор произвежда трифазен променлив ток, който преминава през системата на контролера и зарежда DC батерията.

Крайните усилватели се преобразуват от инвертора и се изпращат през свързаното окабеляване към изходните точки: контакти, осветление, домакински уреди и електрически уреди.

Как да го направите сами?

Най-надеждният и прост дизайн се счита за ротационна вятърна турбина, която е инсталация с вертикална ос на въртене. Готов домашен генератор от този тип е в състояние напълно да осигури консумацията на енергия на дачата, включително оборудване на жилищни помещения, стопански постройки и улично осветление (макар и не твърде ярко).

Ако получите инвертор с индикатори от 100 волта и батерия от 75 ампера, тогава вятърната мелница ще бъде много по-мощна и продуктивна: ще има достатъчно електричество както за видеонаблюдение, така и за аларма.

За да направите вятърен генератор, ще ви трябват конструктивни детайли, консумативи и инструменти. Първата стъпка е да се намерят подходящи компоненти за вятърна мелница, много от които могат да бъдат намерени сред старите запаси:

Генератор от автомобил с мощност около 12 V;
Акумулаторна батерия за 12 V;
Полухерметичен превключвател с бутони;
Складова наличност;
Автомобилно реле, използвано за зареждане на акумулатора.

Ще ви трябват и консумативи:

Крепежни елементи (болтове, гайки, изолационна лента);
Стоманен или алуминиев контейнер;
Окабеляване с напречно сечение 4 квадратни метра. мм (два метра) и 2,5 кв. мм (един метър);
Мачта, статив и други елементи за подобряване на стабилността;
Силно въже.

Препоръчително е да намерите, изучавате и отпечатвате чертежи на вятърни турбини със собствените си ръце. Ще ви трябват и инструменти, включително мелница, глюкомер, клещи, бормашина, остър нож, електрическа бормашина, отвертки (кръстова, минус, индикатор) и гаечни ключове.

След като сте подготвили всичко необходимо, можете да започнете да сглобявате, като се съсредоточите върху инструкциите стъпка по стъпка, които ви казват как да направите вятърен генератор със собствените си ръце:

Изрежете остриета със същия размер от метален контейнер, оставяйки недокосната метална лента на няколко сантиметра в основата.
Направете симетрично дупки с бормашина за съществуващите болтове в дъното на основата на резервоара и шайбата на генератора.
Огънете остриетата.
Фиксирайте върху шайбата на острието.
Инсталирайте и закрепете генератора на мачтата със скоби или въже, като се отдръпнете от върха на около десет сантиметра.
Установете окабеляване (за свързване на батерията е достатъчно ядро с дължина метър с напречно сечение 4 кв. мм, за натоварване с осветление и електрически уреди - 2,5 кв. мм).
Маркирайте схемата на свързване, цвета и буквената маркировка за бъдещи ремонти.
Инсталирайте предавателя с четвърт проводник.
Ако е необходимо, украсете конструкцията с флюгер и боя.
Закрепете проводниците чрез навиване на монтажната мачта.

Вятърни генератори за 220 волта, направени сами, са възможност да осигурите лятна къща или селска къща с безплатно електричество в най-кратки срокове. Дори начинаещ може да настрои такава инсталация, а повечето детайли за конструкцията отдавна не работят в гаража.

Направи си сам снимка на вятърни турбини

Може би нито един летен жител няма да спори с факта, че днес е необходимо да има някакъв алтернативен източник на електричество, защото светлината може да бъде изключена всеки момент. Домашните вятърни турбини днес придобиха голяма популярност като източник на безплатна енергия. На пазара се предлагат различни модели на такива устройства, а в интернет можете да видите диаграми, чертежи и видеоклипове, които ви позволяват да ги сглобите сами.

Струва си да се отбележи, че домашен вятърен генератор ще бъде много полезен дори с ниската си мощност. Самият факт, че в разгара на мрака вилата ще бъде осветена и ще може безпроблемно да се гледа телевизия или да се зарежда мобилно устройство, ще застрахова от неприятности и ще вдигне престижа пред съседите.

Три малки тайни

Първата тайна е на каква височина ще бъде монтиран домашният вятърен генератор. Ясно е, че е по-лесно да го монтирате на височина от няколко метра от земята, но тогава няма да има много смисъл от това. Трябва да се има предвид, че колкото по-висок е вятърният генератор, толкова по-силен е вятърът, толкова по-бързо се въртят лопатките му и толкова повече енергия можете да получите от електроцентрала, направена сам.

Втората тайна е изборът на батерия. В интернет се препоръчва да не бъдете умни и да инсталирате акумулатор на кола. Да, по-лесно е и на пръв поглед по-евтино. Но трябва да знаете, че автомобилните акумулатори трябва да се монтират в добре проветриво помещение, изискват поддръжка и експлоатационният им живот не надвишава 3 години. По-добре е да закупите специална батерия. Въпреки че струва повече, ще се оправдае.

Третата тайна е кой вятърен генератор е по-подходящ за направата на собствените си ръце - хоризонтален или вертикален? Всяка опция има своите предимства и недостатъци. Ще разгледаме вятърни турбини от вертикален тип, чийто принцип на действие е показан на фиг.2.

Първо, за недостатъците: вертикалният вятърен генератор има ниска ефективност в сравнение с хоризонталните модели, за сглобяването му са необходими повече материали, което съответно води до увеличаване на цената на конструкцията. От друга страна, те могат да работят при по-слаб вятър от хоризонталните си събратя, което компенсира ниската им ефективност. Не е необходимо да се повдигат твърде високо и са по-лесни и по-евтини за сглобяване и монтаж, което отрича разликата в разходите за материали.

Важен фактор е фактът, че вертикалният вятърен генератор е по-надежден при внезапни пориви на вятъра и урагани, тъй като неговата стабилност се увеличава с увеличаване на скоростта на въртене. В допълнение, вертикалните конструкции са почти безшумни, което им позволява да се монтират навсякъде, до покрива на жилищна сграда. Всичко по-горе води до факта, че тези агрегати са в нарастващото търсене и се предлагат в различни модификации, по отношение на необходимата мощност и ветровете, преобладаващи в определени региони, което, между другото, можете да намерите във видеото по-долу.

Най-простият дизайн

Не е трудно да сглобите вертикален вятърен генератор с ниска мощност със собствените си ръце от, без преувеличение, отпадъчни материали: голяма пластмасова бутилка или консервна кутия, стоманена ос и стар електродвигател. Достатъчно е да разрежете буркан или бутилка наполовина и да фиксирате тези половини върху оста на въртене, свързана с генератора (фиг. 3). Лесно е да направите такава вертикална вятърна мелница сгъваема и да я вземете със себе си на риболов или къмпинг, където не само ще осветява мястото за спане, но и ще ви позволи да презаредите телефона или друго мобилно устройство.

Собствена електроцентрала за лятна резиденция

Но производството на повече ще трябва да започне с покупката на кофа и това не е измама. Да, за начало трябва да си купите обикновена поцинкована кофа. Това, разбира се, в случай, че такава спукана кофа не лежеше някъде в плевнята. Маркираме го на четири части и правим разрези с ножици за метал, както е показано на фиг.4.

Кофата е прикрепена към дъното на шайбата на генератора. Трябва да се фиксира с четири болта, като се поставят стриктно симетрично и на същото разстояние от оста на въртене, което ще избегне дисбаланса.

И така, почти всичко е готово, остава да изпълните следните стъпки:

Огънете метала на процепите, за да получите остриетата. Ако най-често преобладава силен вятър, достатъчно е леко да огънете страните. Ако вятърът е слаб, можете да го огънете по-силно. Във всеки случай, размерът на огъване може да се регулира по-късно;
Свържете всички необходими устройства (с изключение на генератора), както е показано на фиг. 5;
Фиксирайте генератора с проводниците, идващи от него върху мачтата;
Осигурете мачта;
Свържете проводниците, идващи от генератора към контролера.

Всичко. Ръчно изработен вятърен генератор е готов за работа.

Електрическа схема

Нека разгледаме по-отблизо електрическата верига. Ясно е, че вятърът може да спре всеки момент. Следователно вятърните турбини не са свързани директно към домакински уреди, а първо зареждат батерии от тях, за да гарантират безопасността на които се използва контролер за зареждане. Освен това, като се има предвид, че батериите осигуряват постоянен ток с ниско напрежение, докато почти всички домакински уреди консумират 220 волта променлив ток, се инсталира преобразувател на напрежение или, както се нарича, инвертор и едва тогава всички консуматори се свързват.

За да може вятърният генератор да осигури работата на персонален компютър, телевизор, аларма и няколко енергоспестяващи лампи, достатъчно е да инсталирате батерия с капацитет 75 ампера / час, преобразувател на напрежение (инвертор) с мощност от 1,0 kW, плюс генератор със съответната мощност. Какво друго ви трябва, когато почивате в провинцията?

Обобщаване

Вертикален вятърен генератор, който може да бъде направен съгласно инструкциите по-горе, може да работи при сравнително слаб вятър и независимо от неговата посока. Дизайнът му е опростен поради факта, че няма ветропоказател, който върти витлото на хоризонтален вятърен генератор надолу по вятъра.

Основният недостатък на вятърните турбини с вертикална ос е ниската ефективност, но това се компенсира от редица други предимства:

Бързина и лекота на сглобяване;
Липса на ултразвукови вибрации, характерни за хоризонталните вятърни генератори;
Неизискващ към поддръжка;
Достатъчно тиха работа, която ви позволява да инсталирате вертикална вятърна мелница почти навсякъде.

Разбира се, самостоятелно изработена вятърна мелница може да не издържи на прекалено силен вятър, който ще може да счупи кофата. Но това не е проблем, просто трябва да купите нов или да запазите стария, който е отслужил времето си някъде в плевнята.

Във видеото по-долу можете да видите как се захранват домакински уреди в страната. Вярно е, че вятърният генератор тук не е направен от кофа, а и със собствените си ръце.

Напоследък се наблюдава бързо нарастване на популярността на алтернативните енергийни източници. Използването на вятъра е една от най-популярните области в енергийния сектор, така че много хора мислят да закупят вертикален вятърен генератор за дома си. Майсторите се опитват да изградят такава инсталация със собствените си ръце, което е доста реалистично.

Главна информация

Задачата на съвременната вертикална вятърна мелница е да преобразува силата на вятъра в електрическа енергия. Първите прототипи на такова изобретение се появиха много отдавна, но в онези дни хората не им придават такова значение, както сега. Що се отнася до съвременните инсталации, те се характеризират с много предимства и осигуряват стабилно снабдяване с електричество, което е напълно достатъчно за битови нужди. В някои европейски страни делът на консумираните енергийни ресурси, генерирани от вятърни паркове, е 25%. Дания е сред тях.

Вертикалните вятърни турбини превъзхождат по някои параметри класическите хоризонтални типове, поради специфичния дизайн и принципа на действие. Те, за разлика от моделите с хоризонтална ос, практически нямат възли и механизми, които се насочват от ветровия поток. Поради тази характеристика всякакви хидроскопични натоварвания са значително намалени и конструкцията заема произволно положение, независимо от посоката на ветровия поток. В същото време такива вятърни мелници имат по-опростен дизайн, което ви позволява да ги изграждате у дома.

Сред основните разновидности на инсталации с вертикална ос на въртене са:

ортогонално проектиране;
Дариер механизъм;
Механизъм Савониус;
вятърна мелница с хеликоиден дизайн.

Основни предимства

Основното предимство на вертикалната вятърна мелница е нейната способност да работи на малка надморска височина, което дава високо ниво на ефективност. И въпреки че хоризонталният вятърен генератор е по-продуктивен, вертикалният не трябва да използва сложни механизми или скъпо оборудване по време на поддръжката на системата, докато дизайнът има висока надеждност и дълъг експлоатационен живот.

Благодарение на специалния профил на лопатките и специфичната форма на ротора, уредът осигурява най-добри показатели за производителност, които не се променят в зависимост от движението на вятъра. Компактните домакински модели са оборудвани с три (или повече) въртящи се елемента, които могат незабавно да уловят порив на вятъра и да започнат процеса на превръщането му в електрическа енергия. Те работят със сила на вятъра от 1,5 m/s, което значително повишава тяхната ефективност и ефективност.

По време на работа инсталацията не издава шум или звук, характерни за големите вятърни мелници, което се счита за безспорен плюс. Освен това не отделя вредни вещества в атмосферата, не се нуждае от честа поддръжка и продължава да доставя висококачествена енергия на помещенията за дълъг период от време. Ако направите списък с предимствата на вертикалните вятърни турбини, тогава ще се състои от следните елементи:

Максимална екологичност.
Възможност за работа без допълнително гориво.
рентабилност.
Без сложна и честа поддръжка.
Работете на базата на неизчерпаема енергия.

Ако вятърната мелница е проектирана правилно, тогава тя може да превърне частна сграда в автономно съоръжение за производство на електроенергия, превръщайки се в допълнителен източник на доходи. Въпреки това, в допълнение към предимствата на такива единици, има и недостатъци:

Висока цена. Фабричните модели от чужди марки са доста скъпи, но руските вятърни турбини с вертикална ос са доста достъпни.
Прилично ниво на шум. Такъв минус присъства в големите промишлени вятърни мелници, тъй като вътрешните разработки са почти безшумни.
Нестабилна мощност.

Последната характеристика на вятърните мелници се счита за най-значима, но експертите се отърват от нея, като инсталират няколко батерии. Също така е важно да се отбележи, че работата на вятърния парк може да бъде повлияна от метеорологичните условия, които често са непредвидими. Предимствата на такъв генератор на енергия са много по-големи от недостатъците, така че въпросът за инсталирането му в частна къща става все по-актуален.

Принцип на работа и класификация

Работата на вертикална вятърна мелница се основава на принципа на магнитната левитация. Когато турбините се въртят, се генерират импулсни и повдигащи сили, както и действителната спирачна сила. Поради първите две лопатките на инсталацията започват да се движат, което предизвиква задействане на ротора и води до създаване на магнитно поле. Системата работи автономно и не изисква участието на собственика.

Въпреки общия принцип на работа, вятърните уловители могат да се различават по своя дизайн. И въпреки че това практически не се отразява на ефективността и производителността, това помага да се намери най-добрият вариант за конкретни задачи в определена област.

Ако говорим за ортогонални системи, тогава те са изградени на базата на силна ос на вертикално въртене и няколко остриета, които са разположени на разстояние от централната основа. Системата не изисква инсталиране на допълнителни направляващи елементи и работи напълно при всякакъв вятър. Вертикалното разположение на главния вал позволява задвижването да се монтира на нивото на земята и това значително опростява по-нататъшната работа или ремонтните дейности.

Единственото слабо място в ортогоналните генератори са референтните възли. Те имат не много дълъг експлоатационен живот, което се обяснява с необходимостта от работа при високи натоварвания, които има роторът. За да се предотврати бърза повреда на системата, поддържащите части трябва да се обслужват навреме, като се заменят повредените елементи с нови.

Сред недостатъците на устройствата от този тип се отличава впечатляващото тегло на лопатките, както и по-нисък индикатор за ефективност в сравнение с устройствата с хоризонтална ос. Но за домашни цели такива вятърни турбини са достатъчни. Те си вършат работата по възможно най-добрия начин.

Модели с ротор Darrieus и Savonius

Устройствата, базирани на ротора Darrieus, са оборудвани с вертикална ос на въртене и системи с две или три плоски лопатки, които нямат характерен аеродинамичен профил и са разположени в основата и в горната част. Принципът на работа на инсталацията се основава на силата или посоката на вятъра. Предимствата на такава вятърна мелница включват:

Максимална скорост на въртене.
Възможност за монтиране на задвижващата система директно на земята.
Лесна проверка и поддръжка.

Моделите с две остриета взаимодействат с вятъра само при силни пориви. Ако ветровият поток не е достатъчно интензивен или идва равномерно, те остават неподвижни. Сред недостатъците на вятърните мелници с генератор Daria се отличават уязвимостта към динамични натоварвания и относително нисък показател за ефективност.

Що се отнася до вятърните устройства, оборудвани с ротор Savonius, те имат полуцилиндрични остриета и осигуряват висок въртящ момент дори когато вятърът не е достатъчно силен. Максималната мощност на вятърните турбини от този тип достига 5 kW, така че те практически не се използват като независима работна станция. Вместо това инструментите започнаха да се използват като инструмент за овърклок на роторни модели Darrieus. Поради значителни недостатъци масовото производство на такова оборудване се счита за неоправдано.

Други видове

Вятърните мелници, оборудвани с ротор с много лопатки, са качествено надграждане на класическите ортогонални модели. Тяхната работа се основава на ротационен комплекс от няколко остриета, поставени в два реда. Външният слой е статичен и действа като направляващ механизъм, улавяйки ветровия поток и го компресира. Благодарение на тази технология действителната скорост на вятъра се увеличава значително.

Вторият слой се състои от подвижни елементи, които възприемат въздушния поток от външните лопатки под определен ъгъл. Тази конфигурация прави устройството високопроизводително и значително повишава неговата ефективност. Но системите с ротор с много лопатки не са евтини, така че средните потребители се спират на по-прости и по-достъпни решения. Енергийните експерти обаче твърдят, че тази инсталация демонстрира най-добрата ефективност в своя клас и може да работи дори при лек вятър.

Също така на пазара са широко разпространени хеликоидни вятърни турбини, които са подобрена версия на ортогонални устройства. При тези устройства лопатките са усукани в дъга, което осигурява ефективно улавяне на ветровия поток и стабилно въртене. Използването на усъвършенствана технология за въртене намалява динамичното натоварване на основните работни елементи, което има положителен ефект върху експлоатационния живот на инсталацията.

Устройствата с хеликоиден ротор имат максимална надеждност и са в състояние да се справят с тежки товари. Но по време на работа те могат да издават шум и допълнителни звукови вълни.

За съжаление този тип вятърни мелници не е придобил широка популярност поради високата цена. Това се обяснява с факта, че производството на хеликоидни устройства е много трудоемък и дълъг процес, който включва използването на сложна технология.

Устройства с вертикална ос

Що се отнася до генераторите с вертикална ос, те се различават от предишните типове по местоположението на системата на лопатките. Във вертикална конфигурация той прилича на крило на самолет с ос, успоредна на вертикалния вал. По отношение на своите конструктивни характеристики, изобретението е малко подобно на ротора Darrieus, но има много предимства и уникални характеристики.

Този генератор работи много по-бързоотколкото други модели, така че ефективността му е забележимо по-висока. За кратък период от време инсталацията произвежда необходимия енергиен ресурс и удовлетворява нуждите на потребителите от потребление на енергия.

Също така, предимствата на системата включват максимална надеждност и издръжливост, способността да се справя с впечатляващи натоварвания и относителна евтиност. Поради тези характеристики генераторите с вертикална ос са много популярни и са лидери на пазара.

Направи си сам производство

Дори най-простите модели вятърни турбини са доста скъпи, така че не всеки може да си позволи да закупи такова устройство. Поради това занаятчии и талантливи изобретатели започнаха да правят продуктивни механизми със собствените си ръце.

Не е трудно да се направи вятърен генератор с вертикална ос. За да направите това, трябва да намерите подходящи аксесоари, да съставите чертежи и да следвате инструкциите. С минимални пориви на вятъра, такава вятърна мелница ще започне да работи, зарадвайки собствениците си с достъпна и висококачествена електроенергия. За да създадете бъдещ генератор, трябва да подготвите:

ротор - подвижна единица;
система с гребло;
мачта на ос;
статор;
батерии;
инвертор;
контролер.

Когато правите остриетата сами, се препоръчва да използвате лека пластмаса, която има добра еластичност. Останалите суровини се страхуват от всякакви влияния и бързо се деформират, така че е по-добре да се спрем на пластмасови конструкции.

Преди да продължите с производството, трябва да се има предвид, че такова устройство не е достатъчно мощно и е значително по-ниско от фабричните модели по отношение на производителността. За да не се разочаровате от домашно приготвен дизайн, по-добре е да го направите 2 пъти по-мощен предварително, отколкото е посочено в инструкциите.

Без съмнение вятърният генератор е едно от най-полезните изобретения на нашия век. И не е задължително да си олигарх, за да придобиеш такава система, защото с минимални усилия можеш да си я направиш сам.