Vjetrenjača je okomita i učinkovita. Vjetrogenerator s okomitom osi rotacije Dijagram i konstrukcija rotacijskih vertikalnih vjetrogeneratora

Pitanja energetske neovisnosti zabrinjavaju umove ne samo čelnika država i poduzeća, već i pojedinačnih građana i vlasnika privatnih kuća. S povećanjem monopola i tarifa proizvođača električne energije, ljudi traže učinkovite alternativne izvore energije. Jedan takav izvor je vjetrogenerator.

Glavni elementi u sustavu vjetrogeneratora

Postoji mnogo modela, opcija od različitih proizvođača, ali kao što iskustvo iz prakse pokazuje, oni nisu uvijek pristupačni i kvalitetni za širok krug potrošača. Ako imate informacije, određeno znanje o elektrotehnici i praktične vještine, možete sami napraviti generator vjetra.

Princip rada i glavni elementi

Rad domaćeg generatora vjetra ne razlikuje se od industrijskih modela; principi rada su isti. Energija vjetra pretvara se u mehaničku energiju rotacijom rotora generatora, koji proizvodi električnu energiju.

Glavni elementi dizajna (Slika gore):

propeler s lopaticama;
rotacijska osovina kroz koju se okretni moment prenosi na rotor generatora;
generator;
dizajn za ugradnju generatora na mjesto ugradnje;
ako je potrebno, za povećanje brzine rotora, između osovine s propelerom i osovine generatora može se ugraditi mjenjač ili remenski pogon;
za pretvaranje izmjenične struje generatora u istosmjernu struju koristi se pretvarač, ispravljački diodni most, struja iz koje se dovodi za ponovno punjenje baterije;
baterija iz koje se struja dovodi preko pretvarača do opterećenja;
Inverter pretvara 12 V ili 24 V DC baterijsku struju u 220 V AC.

Dizajn propelera, generatora, mjenjača i drugih elemenata može se razlikovati i imati razne karakteristike, dodatni uređaji, ali u središtu sustava uvijek su prisutne navedene komponente.

Uradi sam odabir i izrada

Po oblikovati Postoje dvije vrste osi koje rotiraju rotor generatora:

generatori s vodoravnom osi rotacije;

Generator s horizontalnom osi rotacije

generatori s okomitom osi rotacije.

Rotacijski vjetrogenerator s okomitom osi rotacije

Horizontalne osi rotacije

Svaki dizajn ima svoje prednosti i nedostatke. Najčešća opcija je s vodoravnom osi. Ovi modeli imaju visoku učinkovitost pretvaranja energije vjetra u rotacijska kretanja osi, ali postoje određene poteškoće u izračunavanju i izradi lopatica sami. Uobičajeni ravni oblik oštrice, koji se koristio na drevnim vjetrenjače, neučinkovito.

Za maksimalno korištenje energije vjetra pri rotaciji osi, lopatice moraju imati oblik krila. Kod zrakoplova oblik krila, zbog sile čeonog vjetra, osigurava uzgonske tokove. U slučaju koji se razmatra, sile tih tokova bit će usmjerene na rotaciju osovine generatora. Propeleri mogu biti s dva, tri ili veliki iznos oštrice, najčešći dizajni su oni s tri oštrice. To je sasvim dovoljno da se osigura potrebna brzina rotacije.

Vjetrogeneratori s vodoravnom osi rotacije moraju biti stalno okrenuti ravninom propelera prema prednjem dijelu nadolazećeg toka vjetra. Da biste to učinili, morate koristiti repna jedinica tipa vjetrokaz, koji pod utjecajem vjetra, poput jedra, okreće cijelu konstrukciju s propelerom prema čeonom vjetru.

Vertikalne osi rotacije

Glavni nedostatak ove opcije je niska učinkovitost, ali to se nadoknađuje jednostavnijim dizajnom koji ne zahtijeva proizvodnju dodatni elementi da okrene lopatice prema vjetru. Okomiti raspored osi i lopatica omogućuje korištenje energije vjetra za rotaciju iz bilo kojeg smjera; ovaj dizajn je lakše napraviti vlastitim rukama. Osovina se okreće stabilnije, bez naglih skokova u brzini.

Prosječne godišnje brzine vjetra na području Rusije nisu iste. Najviše povoljni uvjeti za rad vjetrogeneratora – 6-10 m/s. Malo je takvih područja, uglavnom prevladavaju vjetrovi 4-6 m/s. Za povećanje brzine vrtnje potrebno je koristiti mjenjače i uzeti u obzir visinu i ružu vjetrova u području gdje je generator instaliran.

Primjer proizvodnje vjetrogeneratora

Razmatra se varijanta s okomitom osi rotacije.

DIY vjetroturbina

Najlakša opcija za proizvodnju oštrica je korištenje metalne bačve od 50-200 litara. Ovisno o broju potrebnih noževa, bačva se pili brusilicom odozgo prema dolje na 4 ili 3 jednaka dijela.

Okomite oštrice iz metalne bačve

Možete jednostavno koristiti listove pocinčanog krovnog željeza, koji se lako mogu izrezati u željeni oblik vlastitim rukama pomoću metalnih škara.

Vertikalne oštrice od željeznog lima

Nakon toga, lopatice su pričvršćene na vrh osi rotacije. Osnova za njihovo pričvršćivanje mogu biti drveni diskovi od šestoslojne šperploče.

Sigurnije je koristiti metalni okvir izrađen od pravokutnog profila, na koji su pričvršćene oštrice.

Primjer postavljanja okomitih lopatica

Primjer pričvršćivanja lopatica na platformu

Okvir ili diskovi su kruto pričvršćeni na os rotacije; sama os je umetnuta u spojke s ležajevima, koji su sigurno ugrađeni u okvir tornja ili krova zgrade na kojoj se nalazi generator.

Postavljanje osovine s lopaticama na toranj

Vizualni prikaz postavljanja okomite osi rotacije na krov zgrade

Turbina s okomitim lopaticama.
Platforma za stabilizaciju osovine s dvorednim kugličnim ležajem.
Stege za čelične sajle Ø 5 mm.
Okomita os, čelična cijevØ 40-50 mm, debljina stijenke ne manja od 2 mm.
Poluga za kontrolu brzine vrtnje.
Lopatice aerodinamičkog regulatora izrađene su od šperploče ili plastike debljine 3-4 mm.
Šipke koje reguliraju brzinu vrtnje i broj okretaja.
Teret čija težina određuje brzinu vrtnje.
Kolotur s okomitom osovinom za remenski pogon, široko korišteni obruč kotača bicikla, bez zračnice i gume.

Potporni ležaj.
Kolotura na osi rotora generatora.

Na donjem kraju osovine pričvršćena je remenica za remenski prijenos ili zupčanici za mjenjač; to je potrebno za povećanje brzine vrtnje rotora. Praksa pokazuje da pri brzini vjetra od 5 m / s, rotacija osovine s vodoravnim lopaticama iz cijevi neće biti veća od 100 o / min. Pri brzini vjetra od 8-10 m/s rotacija doseže do 200 m/s. To je vrlo malo da generator proizvede potrebnu snagu za punjenje baterije.

Mjenjač omjera 1:10 omogućuje postizanje potrebne brzine vrtnje.

Ugradnja remenica

Generator niske brzine

Najlakši način pretvaranja mehaničke rotacijske energije u električnu je korištenje automobilskih generatora. Ali obični generatori iz osobni automobili Ne preporučuju se za vjetrenjače zbog prisutnosti četkica u njihovom dizajnu. Grafitne četkice uklanjaju struju induciranu na rotoru tijekom rada, troše se i zahtijevaju zamjenu. Osim toga, takvi generatori su brzi; generiraju napon od 14 V sa strujom do 50 A, potrebno je 2000 ili više okretaja.

Učinkovitiji generatori za vjetroturbine iz traktora i autobusa G.964.3701 s magnetskom pobudom namota. Nemaju četke i rade na manjim brzinama. Generator G288A.3701 je trofazni i služi za napajanje Vozilo zajedno s baterijom. Ima dobre karakteristike za korištenje u sustavima vjetroturbina:

proizvodi napon od 28 V;
ugrađeni ispravljač proizvodi istosmjernu struju do 47 A;
izlazna snaga do 1,3 kW;
na prazan hod rotacija 1200 o/min;
sa strujnim opterećenjem od 30A potrebno je 2100 o/min.

Generator ima odgovarajuće dimenzije i težinu:

ukupna težina 10 kg;
promjer 174 mm;
duljina 230 mm.

Generator iz MAZ - 24V

Generatori ove vrste koriste se u vozilima KAMAZ, Ural, KRAZ, MAZ s motorima iz tvornice Yaroslavl YaMZ 236, 238, 841, 842 i ZMZ 73. Kako biste uštedjeli novac, možete kupiti rabljeni generator na mjestima za demontažu. Da biste proizveli više električne energije pri malim brzinama, možete napraviti generator vlastitim rukama pomoću neodimskih magneta, ali to je zasebna tema i zahtijeva detaljniji opis.

Redoslijed montaže

Prije svega, na krovu zgrade postavlja se konstrukcija za montažu tornja ili generatora. Vertikalna os je pričvršćena na čahure s ležajevima, a lopatice su ugrađene.

Nakon ugradnje osi s lopaticama, na donjem dijelu je fiksirana remenica za remenski pogon.
U razini osovinske remenice na posebno pripremljenu platformu pričvršćen je generator s remenicom za remen na osovini rotora. Koloturnice generatora i osovine s lopaticama moraju biti postavljene na istoj razini.

Promjer remenice na osovini trebao bi biti približno 10 puta veći promjer remenica na osovini generatora. Pod uvjetom da je procijenjena brzina vjetra cca 10 m/s, brzina rotacije osi bit će do 200 okretaja u minuti.

Korištena formula je:

Wr = Wos x Dosd, gdje je

Wr – brzina vrtnje remenice generatora;
Dos – promjer remenice na okomitoj osi;
d – promjer remenice na osovini rotora generatora;
Wos je brzina rotacije remenice okomite osi.

Wr = 200 o/min x 500mm/50 mm = 2000 o/min - dovoljna brzina vrtnje da generator odabranog tipa proizvede potrebnu snagu.

Remen je zategnut; u platformi za montažu generatora moraju postojati prorezi, kao na nosaču automobila.
Izlazne žice generatora spojene su na stezaljke akumulatora.

Ovi generatori imaju ugrađene ispravljače, izlaz je istosmjerna struja, tako da se pozitivna crvena žica spaja na “+” terminal, a negativna žica na “minus” terminal.

Ulaz pretvarača 24V/220V spojen je na bateriju, također poštivajući polaritet.
Izlaz pretvarača spojen je na krug s opterećenjem.

Video. DIY generator vjetra.

Imajući potrebne materijale, praktične vodoinstalaterske vještine, koristeći gotove automobilske generatore s magnetskom pobudom namota, lako je instalirati generator vjetra vlastitim rukama. Za proizvodnju generatora veće snage pomoću neodimskih magneta bit će potrebno dublje znanje u elektrotehnici i vještine sastavljanja električne opreme. Ovo je jedan od naj jednostavnih načina sastavite generator vjetra vlastitim rukama.

Takvi uređaji imaju neke prednosti u odnosu na vjetrogeneratore s vodoravnom osi. Nemaju komponente za orijentaciju prema vjetru, što pojednostavljuje dizajn i smanjuje žiroskopska opterećenja. Razvijen veliki broj razni vjetrogeneratori s okomitom osi rotacije (Sl. 6.1),
Riža. 6.1. s okomitom osi rotacije: u kojoj
Za stvaranje momenta koriste se sile otpora i sila podizanja radnih noževa.
To su uređaji s pločastim, zdjelastim ili turbinskim elementima, kao i Savoniusovi rotori s lopaticama u obliku slova S.
Vjetrogeneratori ovog tipa imaju veliki početni okretni moment, ali manju brzinu i snagu u usporedbi s rotorom Francuza, koji je ovaj dizajn predložio 1920. Ovaj rotor od 1970. godine intenzivno su razvijali stručnjaci u mnogim zemljama. Trenutno se može smatrati glavnim konkurentom prstenastih vjetrogeneratora.
Rotor dizajna Daria odnosi se na vjetrogenerator s okomitom osi rotacije, koristeći silu podizanja koja se javlja na zakrivljenim lopaticama koje imaju profil krila u presjeku. Nedostatak mu je mali početni moment, prednost velika brzina i zbog toga relativno velika specifična snaga u odnosu na masu. Kako bi se uklonio glavni nedostatak i povećao početni zakretni moment, kombinira se Darrieusov rotor različite vrste starteri, na primjer sa Savoniusovim rotorom.

1- ; 2 — Savonius rotor s više lopatica; 3 — pločasti rotor; 4 — čašičasti rotor: 5 — Darrieusov rotor Ø-oblika; 7 - rotor s ravnim lopaticama u obliku krila (Giromill) 8 - s zakrivljenim lamelarnim lopaticama; 9 — Darrieus Ø-oblik i Savonius rotori; 10 — Savoniusov prorezni rotor; 11- rotor koji koristi Magnusov efekt; 12 - rotor s potpornim ravninama jedara; 13 - s refleksnim uređajem; 15 - s Venturijevom cijevi; 16 - od
vrtložni uređaj.
Drugi tip rotora s okomitom osi rotacije koristi Magnusov efekt; Takvi rotori s rotirajućim cilindrima uključuju dizajne Madarasa i Fletschera. Kada se tok vjetra približi rotirajućem cilindru, u skladu s Magnusovim efektom, sila djeluje okomito na smjer toka. Ovi uređaji mogu pokretati brodove ili kopnena vozila. Raspodjela sile prikazana je na sl. 6.2 i 6.3.

U nekim slučajevima, vjetrogenerator poboljšava izlaznu snagu uz prisutnost deflektora vodilice (vidi sliku 6.1) i ejektora u obliku Venturijeve cijevi (vidi sliku 6.1: 15).
Poznat i kao vjetrogeneratori s rotorom vertikalne aksijalne rotacije, koji se nalazi na cijevi (ili tornju), unutar kojeg se generiraju rastući vrtlozi (vidi sl. 6.1: 14). Istodobno, takav toranj omogućuje zagrijavanje zraka izravnim korištenjem solarno zračenje ili izgaranje goriva s naknadnim širenjem zraka, što stvara učinak plinske turbine, koja je zajedno s vjetrogeneratorom instalirana na izlazu iz tornja. Kako bi se povećala učinkovitost s takvim tornjevima i vjetroturbinama koje rade pomoću uzgona u struji vjetra, potonji bi trebao biti, ako je moguće, visoka snaga, visoki napon: od 1000 do 20000 kW.
U isto vrijeme, dimenzije vjetrogeneratora ograničene su naprezanjima koja nastaju u strukturi nosača, lopatica i drugih opterećenih elemenata.
Zato vjetrogeneratori treba imati najmanju moguću masu, a uzgonsku silu kao pogonsku silu, kako bi imao veću brzinu pri visokim vrijednostima faktora iskorištenja energije vjetra.

Prednosti vjetroturbina s okomitom osi rotacije,

koji proizvode jače i stabilnije vjetrove, može se ostvariti postavljanjem vjetrogeneratora na obalno područje akumulacija ili u obalnim vodama. Vjetroturbine tipa tornja dizajnirane za formiranje i korištenje vrtloga kako bi se povećala brzina protoka i gradijent tlaka u području uređaja za generiranje vjetra mogu se koristiti nakon proučavanja zakona brzina tijekom formiranja vrtloga.

Projektni dijagrami vjetrogeneratora s okomitom osi rotacije

Zbog okomitog smjera djelovanja vjetra na vjetrogeneratore s horizontalnom osi vrtnje bilo je potrebno koristiti orijentacijski sustav i usporedno komplicirane načine uklanjanje snage. To ih je smanjilo i zakompliciralo dizajn vjetroturbina.
Vjetrogenerator s okomitom osi rotacije Zbog svoje geometrije nalaze se u proizvoljnom položaju u bilo kojem smjeru vjetra. Osim toga, ova shema omogućuje, produljenjem osovine, postavljanje mjenjača s generatorom na podnožje tornja (slika 6.5).

riža. 6.5. Strukturni dijagram vjetrogeneratora s vertikalnom osi rotacije tipa Darrieus: 1- starter (rotor
Savonije); 2 - osovina; 3; 4 — uređaj za kočenje; 5 - raditi da stignemo tamo; b - strije; 7 - okvir; K pretvarač napona; 9 - baterija

Najčešći tipovi kotača vjetra s okomitom osi uključuju Darrieusov rotor.

U njemu se zakretni moment stvara silom podizanja koja nastaje na dvije ili tri tanke zakrivljene nosive površine koje imaju aerodinamički profil. Sila podizanja je najveća u trenutku kada lopatica velikom brzinom prelazi nadolazeći protok zraka. Darrieusov rotor se ne može sam okretati, pa se za njegovo pokretanje obično koristi generator koji radi u motornom načinu rada ili starter, nazvan Savoniusov rotor. Ovaj kotač također pokreće otpor.
Njegove su oštrice izrađene od tankih zakrivljenih pravokutnih ploča te su jednostavne i jeftine. Moment se stvara zbog različitog otpora koji konkavne i zakrivljene lopatice rotora pružaju protoku zraka. Zbog velikog geometrijskog punjenja, ovaj vjetrobran ima veliki okretni moment i koristi se za crpljenje vode.

Razvijen je značajan broj krugova vjetrogeneratora s okomitom osi rotacije.

Prema nizu značajki dizajna, neke od njih su poželjnije čak iu usporedbi s propelerskim instalacijama, posebno za rad u regijama s visokim potencijalom vjetra. Na primjer, vrlo obećavajuće dijagrami generatora vjetra, prikazano na sl. 6.6 - 6.11.

Riža. 6.6. Vjetroelektrični vjetrokaz za planetne kotače Sl. 6.7. Mogućnost ugradnje jedinice (opći pogled)

Riža. 6.8. Kinematički dijagram uređaja za okretanje lopatica vjetrogeneratora s okomitom osi

Jedinica za generiranje vjetra sadrži okomito vratilo -1, kotač za vjetar postavljen na njega s rotirajućim lopaticama - 2 i horizontalnim ležajnim poprečnim gredama - 3, generator uređaja za okretanje, uključujući
šipke 2. Uređaj za okretanje opremljen je koljenastim mehanizmima, od kojih je klipnjača 6 spojena na druge krajeve šipki 4 i 5 svakog para pomoću poluga 7 i šarki. Kod izrade vjetrobranskog kotača s lopaticom 8, uređaj za rotaciju ima planetarni zupčanik, planetarni kotači 9 koji su povezani s ručicama 10 mehanizama, a 11. središnji kotač povezan je s lopaticom 8. Prilikom izrade vjetrobran s različitim pričvršćivanjem lopatice 8, uređaj je opremljen diferencijalnim zupčanikom koji se sastoji od dva koaksijalna središnja kotača 12 i 13, s vanjskim i unutarnjim zupčanicima i planetarnim kotačima 14 koji su povezani s njima, i središnjim kotačem 11 vanjskog zupčanika spojen je na poluge 10 mehanizama, a planetni kotači 14 povezani su s
vjetrokaz 8.

Vjetrogenerator ili, obično rečeno, vjetrenjača je jednostavan uređaj koji svom vlasniku omogućuje značajne uštede zahvaljujući proizvodnji besplatna struja. Takva instalacija je san svakog vlasnika mjesta odsječenog od centraliziranih mreža ili ljetnog stanovnika nezadovoljnog novoprimljenim računom za potrošnju električne energije.

Nakon što ste razumjeli dizajn vjetrogeneratora, princip njegovog rada i proučavajući crteže, možete sami napraviti i instalirati vjetroturbinu, pružajući svom domu neograničenu alternativnu energiju.

Je li legalno koristiti vjetar?

Stvaranje vlastite, iako kompaktne, elektrane ozbiljna je stvar, pa je logično da se nehotice postavlja pitanje: je li njihova uporaba legalna? Da, ako snaga vjetropokretane instalacije ne prelazi 1 kW, što je sasvim dovoljno za osiguranje elektro šok prosječna seoska kuća.

Činjenica je da se s ovim pokazateljem snage uređaj smatra kućanstvom i ne zahtijeva obveznu registraciju, certifikaciju, odobrenje, registraciju i, štoviše, ne podliježe nikakvom porezu.

Međutim, prije nego što napravite generator vjetra za svoj dom, bolje je zaštititi se i uzeti u obzir nekoliko točaka:

Postoje li neka posebna ograničenja za korištenje u vašoj regiji prebivališta? alternativni izvori energije?
Koja je lokalno dopuštena visina jarbola?
Hoće li buka iz mjenjača i noževa premašiti utvrđene standarde?
Treba li postojati zaštita od generiranih smetnji u zraku?
Hoće li jarbol ometati migraciju ptica ili uzrokovati druge ekološke probleme?

Ako unaprijed razmislite o svim nijansama, tada ni porez, ni ekološke službe, ni susjedi neće moći podnijeti zahtjeve i spriječiti primanje besplatne električne energije.

Kako radi vjetroturbina?

Na fotografiji su gotovi domaći generatori vjetra predstavljeni izduženim metalnim konstrukcijama na tri ili četiri nosača, s lopaticama koje se kreću od vjetra. Kao rezultat toga, kinetička energija koju prima strujanje vjetra pretvara se u mehaničku energiju, koja zauzvrat pokreće rotor i postaje električna struja.

Ovaj proces rezultat je dobro uhodanog rada nekoliko obveznih komponenti vjetroelektrane (VE):

Propeler s dvije ili više lopatica;
Rotor turbine;
mjenjač;
Kontrolor;
Osovina i generator električnog generatora;
Inverter;
Baterija.

Također je potrebno osigurati kočni blok, gondolu, jarbol, lopaticu, osovinu za male i velike brzine. Uređaj također određuje princip rada vjetrogeneratora: rotirajući rotor proizvodi trofaznu izmjeničnu struju, koja prolazi kroz upravljački sustav i puni istosmjernu bateriju.

Konačne ampere pretvara pretvarač i šalje kroz spojeno ožičenje do izlaznih točaka: utičnica, rasvjeta, kućanskih aparata i električnih uređaja.

Kako to učiniti sami?

Najpouzdaniji i najjednostavniji dizajn smatra se rotacijska vjetroturbina, koja je instalacija s okomitom osi rotacije. Spreman domaći generator ovaj tip je sposoban u potpunosti osigurati potrošnju energije dače, uključujući opremanje stambenih prostorija, gospodarskih zgrada i ulična rasvjeta(iako ne previše svijetlo).

Ako nabavite inverter od 100 volti i bateriju od 75 ampera, vjetrenjača će biti mnogo snažnija i učinkovitija: bit će dovoljno struje i za videonadzor i za alarmne sustave.

Za izradu generatora vjetra trebat će vam strukturni dijelovi, Potrošni materijal i alata. Prvi korak je pronaći odgovarajuće sastavni elementi vjetroturbine, od kojih se mnoge mogu pronaći među starim zalihama:

Generator iz automobila snage oko 12 V;
Punjiva baterija 12 V;
Poluhermetički prekidač s tipkama;
Izumitelj;
Automobilski relej koji se koristi za punjenje baterije.

Trebat će vam i potrošni materijal:

Pričvršćivači (vijci, matice, izolacijska traka);
Spremnik od čelika ili aluminija;
Ožičenje s presjekom od 4 četvorna metra. mm (dva metra) i 2,5 sq. mm (jedan metar);
Jarbol, tronožac i drugi elementi za povećanje stabilnosti;
Jako uže.

Preporučljivo je pronaći, proučiti i ispisati crteže vjetrogeneratora vlastitim rukama. Trebat će vam i alati, uključujući kutnu brusilicu, metar, kliješta, bušilicu, oštar nož, električnu bušilicu, odvijače (Phillips, minus, indikator) i ključeve.

Nakon što ste pripremili sve što vam je potrebno, možete započeti montažu, fokusirajući se na upute korak po korak koji vam govori kako napraviti generator vjetra vlastitim rukama:

Iz metalna posuda izrežite oštrice iste veličine, ostavljajući netaknutu metalnu traku od nekoliko centimetara u podnožju.
Bušilicom simetrično napravite rupe za postojeće vijke na dnu postolja spremnika i remenici generatora.
Savijte oštrice.
Pričvrstite oštricu na remenicu.
Postavite i pričvrstite generator na jarbol stezaljkama ili užetom, odmaknuvši se desetak centimetara od vrha.
Postavite ožičenje (za spajanje baterije dovoljna je žica duljine metra s presjekom od 4 četvornih mm, za opterećenje s rasvjetom i električnim uređajima - 2,5 četvornih mm).
Označite dijagram spajanja, boje i slovne oznake za buduće popravke.
Ugradite pretvarač pomoću žice četvrtastog promjera.
Ako je potrebno, ukrasite strukturu lopaticom i obojite je.
Učvrstite žice omotavanjem instalacijskog jarbola.

Vjetrogeneratori od 220 volti "uradi sam" prilika su da osigurate dachu ili Kuća za odmor besplatna struja u čim prije. Čak i početnik može postaviti takvu instalaciju, a većina dijelova konstrukcije dugo je ležala besposlena u garaži.

Fotografije vjetrogeneratora vlastitim rukama

Možda se niti jedan ljetni stanovnik neće raspravljati s činjenicom da je danas potrebno imati nekakav alternativni izvor električne energije, jer se svjetlo može ugasiti u bilo kojem trenutku. Domaći generatori vjetra danas su postali vrlo popularni kao izvor besplatne energije. Na tržištu se nude razni modeli takvih uređaja, a na internetu možete vidjeti dijagrame, crteže i video zapise koji vam omogućuju da ih sami sastavite.

Vrijedno je napomenuti da domaći generator vjetra bit će vrlo koristan čak i sa svojom malom snagom. Sama činjenica da će u mrklom mraku dacha biti osvijetljena, a vi možete bez problema gledati TV ili puniti mobilni uređaj, zaštitit će vas od nevolja i podići vaš ugled pred susjedima.

Tri male tajne

Prva tajna je na kojoj će visini biti instaliran domaći generator vjetra. Jasno je da ga je lakše montirati na visinu od nekoliko metara od tla, ali tada neće biti od velike koristi. Treba imati na umu da što je vjetrogenerator viši, to je vjetar jači, njegove lopatice se brže okreću i više energije možete dobiti iz domaće elektrane.

Druga tajna je izbor baterije. Na internetu savjetuju da ne cjepidlačite i ugradite akumulator. Da, jednostavnije je i na prvi pogled jeftinije. No, morate znati da se akumulatori za automobile moraju postavljati u dobro prozračenom prostoru, zahtijevaju njegu, a vijek trajanja im ne prelazi 3 godine. Bilo bi bolje kupiti posebnu bateriju. Iako košta više, isplatit će se.

Treća tajna je koji je generator vjetra bolji za izradu - vodoravni ili okomiti? Svaka opcija ima svoje prednosti i nedostatke. Razmotrit ćemo vertikalne generatore vjetra, čiji je princip rada prikazan na slici 2.

Prvo, o nedostacima: vertikalni generator vjetra ima nisku učinkovitost u usporedbi s horizontalni modeli, njegova montaža zahtijeva više materijala, što, prema tome, dovodi do povećanja troškova strukture. S druge strane, mogu raditi i pri slabijim vjetrovima nego njihovi horizontalni parnjaci, što kompenzira njihovu nisku učinkovitost. Ne treba ih podizati previsoko i lakše ih je i jeftinije instalirati i instalirati, negirajući razliku u materijalnim troškovima.

Važan čimbenik je da je vertikalni generator vjetra pouzdaniji tijekom iznenadnih udara vjetra i uragana, jer se njegova stabilnost povećava s povećanjem brzine vrtnje. Osim, vertikalne strukture Oni su praktički nečujni, što im omogućuje ugradnju bilo gdje, sve do krova stambene zgrade. Sve navedeno dovodi do činjenice da su ove instalacije sve traženije i proizvode se u različitim modifikacijama, u odnosu na potrebnu snagu i vjetrove koji vladaju u pojedinim regijama, što se, usput, može vidjeti u videu ispod.

Najjednostavniji dizajn

Nije teško sastaviti vertikalni vjetrogenerator male snage vlastitim rukama od, bez pretjerivanja, otpadni materijali: velik plastična boca ili limenka, čelična osovina i stari elektromotor. Dovoljno je staklenku ili bocu prerezati na pola i pričvrstiti te polovice na os rotacije spojenu na generator (slika 3). Lako je napraviti takvu okomitu vjetrenjaču sklopivom i ponijeti je sa sobom na ribolov ili planinarenje, gdje ne samo da će osvijetliti vaš prostor za spavanje, već će vam također omogućiti da napunite svoj telefon ili drugi mobilni uređaj.

Vlastita elektrana za ljetnu rezidenciju

Ali s većom zaradom morat ćete početi s kupnjom kante i to nije šala. Da, za početak, morat ćete kupiti običnu pocinčanu kantu. To je, naravno, slučaj ako takva propusna kanta ne leži negdje u staji. Označimo ga na četiri dijela i napravimo proreze metalnim škarama, kao što je prikazano na sl. 4.

Kanta je pričvršćena na dnu na remenicu generatora. Treba ga pričvrstiti s četiri vijka, postavljajući ih strogo simetrično i na istoj udaljenosti od osi rotacije, što će izbjeći neravnotežu.

Dakle, gotovo je sve spremno, preostaje samo izvršiti sljedeće korake:

Savijte metal na utorima kako biste dobili oštrice. Ako najčešće prevladava jak vjetar, dovoljno je malo saviti stranice. Ako je vjetar slab, možete ga dodatno saviti. U svakom slučaju, količina savijanja može se kasnije prilagoditi;
Povežite sve potrebna oprema(osim generatora) kao što je prikazano na slici 5;
Osigurajte generator žicama koje dolaze iz njega na jarbol;
Osigurajte jarbol;
Spojite žice koje dolaze iz generatora na regulator.

Svi. Samostalni generator vjetra spreman je za upotrebu.

Električni dijagram

Pogledajmo pobliže električni dijagram. Jasno je da vjetar može stati svakog trenutka. Stoga se vjetrogeneratori ne spajaju izravno na kućanske aparate, već se prvo iz njih pune na baterije, za čiju sigurnost se koristi regulator punjenja. Nadalje, s obzirom na to da baterije daju istosmjernu struju niskog napona, dok gotovo svi kućanski aparati troše izmjeničnu struju od 220 volti, ugrađuje se pretvarač napona ili kako ga još zovu inverter i tek tada se spajaju svi potrošači.

Kako bi vjetrogenerator osigurao rad osobnog računala, TV-a, alarmnog sustava i nekoliko štednih lampi, dovoljno je ugraditi bateriju kapaciteta 75 ampera / sat, pretvarač napona (inverter) s snage 1,0 kW, plus generator odgovarajuće snage. Što vam još treba kada se opuštate na dači?

Sažmimo to

Vertikalni generator vjetra, koji se može izraditi prema gore navedenim uputama, može raditi u prilično slabom vjetru i bez obzira na njegov smjer. Njegov dizajn je pojednostavljen zbog činjenice da nema lopaticu koja okreće propeler horizontalnog vjetrogeneratora u vjetru.

Glavni nedostatak vjetroturbina s okomitom osi je njihova niska učinkovitost, ali to je kompenzirano nizom drugih prednosti:

Brzina i jednostavnost montaže;
Odsutnost ultrazvučnih vibracija tipičnih za horizontalne generatore vjetra;
Niski zahtjevi za održavanjem;
Dovoljno tihi rad koji vam omogućuje postavljanje okomite vjetrenjače gotovo bilo gdje.

Naravno, vjetrenjača koju sami napravite možda neće moći izdržati pretjerano jak vjetar, koji bi mogao otkinuti kantu. Ali to nije problem, samo morate kupiti novi ili stari spremiti negdje u staju.

U videu ispod možete vidjeti kako se napajaju kućanski aparati u zemlji. Istina, generator vjetra ovdje nije napravljen od kante, već je također napravljen vlastitim rukama.

U U zadnje vrijeme Došlo je do brzog porasta popularnosti alternativnih izvora energije. Korištenje vjetra jedno je od najpopularnijih područja u energetskom sektoru, pa mnogi ljudi razmišljaju o kupnji vertikalnog vjetrogeneratora za svoj dom. Obrtnici pokušavaju izgraditi takvu instalaciju vlastitim rukama, što je sasvim moguće.

opće informacije

Zadaća moderne vertikalne vjetroturbine je pretvaranje sile vjetra u električna energija. Prvi prototipovi takvog izuma pojavili su se davno, ali u to vrijeme ljudi im nisu pridavali istu važnost kao sada. O moderne instalacije, onda se odlikuju puno prednosti i pružaju stabilnu opskrbu električnom energijom, što je sasvim dovoljno za domaće potrebe. U nekim europskim zemljama udio potrošene energije koju generiraju vjetroelektrane iznosi 25%. Među njima je i Danska.

Vertikalni vjetrogeneratori su u nekim aspektima bolji od klasičnih horizontalne vrste, što je zbog specifičnog dizajna i principa rada. Oni, za razliku od modela s vodoravnom osi, praktički nemaju komponente i mehanizme koji su usmjereni prema strujanju vjetra. Zbog ove značajke značajno se smanjuju hidroskopska opterećenja, a konstrukcija zauzima proizvoljan položaj bez obzira na smjer strujanja vjetra. Štoviše, takve vjetroturbine imaju više jednostavna izvedba, što vam omogućuje da ih izgradite kod kuće.

Među ključnim vrstama instalacija s okomitom osi rotacije su:

ortogonalni dizajn;
Darrieusov mehanizam;
Savoniusov mehanizam;
vjetroturbina s helikoidnim dizajnom.

Glavne prednosti

Glavna prednost vertikalne vjetroturbine je njena sposobnost rada na malim visinama, proizvodeći visoku razinu učinkovitosti. Iako je horizontalni generator vjetra produktivniji, vertikalni generator vjetra ne mora koristiti složene mehanizme ili skupu opremu tijekom održavanja sustava, a dizajn je vrlo pouzdan i ima dug vijek trajanja.

Zbog posebnog profila lopatica i specifičnog oblika rotora, jedinica pruža najbolje pokazatelje performansi koji se ne mijenjaju ovisno o kretanju vjetra. Kompaktni modeli za kućanstvo opremljeni su s tri (ili više) rotirajućih elemenata koji mogu odmah uhvatiti nalet vjetra i započeti proces pretvaranja u električnu energiju. Rade pri snazi vjetra od 1,5 m/s, što znatno povećava njihovu učinkovitost i učinkovitost.

Tijekom rada, instalacija ne proizvodi buku ili zvuk karakterističan za velike vjetrenjača, što se smatra neospornom prednošću. Ona također ne baca štetne tvari u atmosferu, ne treba često održavanje i nastavlja opskrbljivati prostoriju visokokvalitetnom energijom dulje vrijeme. Ako napravite popis prednosti vertikalni vjetrogeneratori, tada će se sastojati od sljedećih točaka:

Maksimalna ekološka prihvatljivost.
Mogućnost rada bez dodatnog goriva.
Ekonomičan.
Nedostatak složenog i čestog održavanja.
Rad na temelju neiscrpne energije.

Ako je vjetroturbina pravilno projektirana, može privatni prostor pretvoriti u autonomni objekt za proizvodnju električne energije, postajući dodatni izvor prihoda. Međutim, osim prednosti, takve jedinice imaju i nedostatke:

Skup. Tvornički modeli stranih marki prilično su skupi, ali vjetrogeneratori s vertikalnom osi ruske proizvodnje prilično su pristupačni.
Pristojna razina buke. Ovaj nedostatak prisutan je u velikim industrijskim vjetroturbinama, budući da su domaći razvoji gotovo tihi.
Nestabilna snaga.

Posljednja značajka vjetroturbina smatra se najznačajnijom, ali stručnjaci je se rješavaju ugradnjom nekoliko baterija. Također je važno napomenuti da na učinak vjetroelektrane mogu utjecati vremenski uvjeti, koji su često nepredvidivi. Postoji mnogo više prednosti takvog generatora energije nego nedostataka, pa pitanje njegove ugradnje u privatnoj kući postaje sve relevantnije.

Princip rada i klasifikacija

Rad vertikalne vjetrenjače temelji se na principu magnetske levitacije. Kada se turbine okreću, stvaraju se impulsne i uzgonske sile, kao i stvarne sile kočenja. Zbog toga se prve dvije lopatice instalacije počinju pomicati, što uzrokuje aktivaciju rotora i dovodi do stvaranja magnetsko polje. Sustav radi samostalno i ne zahtijeva sudjelovanje vlasnika.

Bez obzira na opći princip rada, uređaji za hvatanje vjetra mogu se razlikovati po dizajnu. I premda to praktički nema utjecaja na učinkovitost i produktivnost, pomaže u pronalaženju najbolja opcija za specifične zadatke u određenom području.

Ako govorimo o ortogonalnim sustavima, oni su izgrađeni na temelju snažne okomite osi rotacije i nekoliko lopatica koje se nalaze na udaljenosti od središnje baze. Sustav ne zahtijeva ugradnju dodatnih jedinica za vođenje i potpuno radi pri svakom vjetru. Okomiti položaj glavne osovine omogućuje ugradnju pogona u razini tla, što uvelike pojednostavljuje daljnji rad ili popravke.

Jedina slaba točka u ortogonalnim generatorima su potporni čvorovi. Nemaju jako dug vijek trajanja, što se objašnjava potrebom za radom ispod velika opterećenja, koje rotor vrši. Kako bi se spriječilo brzo oštećenje sustava, potporni dijelovi moraju se održavati na vrijeme, zamjenjujući pokvarene elemente novima.

Među nedostacima uređaja ove vrste su impresivna težina lopatica, kao i niži pokazatelj učinkovitosti u usporedbi s uređajima s vodoravnom osi. Ali za domaće potrebe takvi vjetrogeneratori su sasvim dovoljni. Svoje radne obveze nose na najbolji mogući način.

Modeli s Darrieus i Savonius rotorima

Uređaji koji se temelje na Darrieusovom rotoru opremljeni su vertikalnom osi rotacije i dva ili tri sustava ravnih lopatica koji nemaju karakterističan aerodinamički profil i nalaze se u podnožju i na vrhu. Princip rada instalacije temelji se na snazi ili smjeru vjetra. Prednosti takve vjetrenjače uključuju:

Maksimalna brzina rotacije.
Mogućnost montaže pogonskog sustava direktno na tlo.
Jednostavan za pregled i održavanje.

Modeli s dvije lopatice komuniciraju s vjetrom samo kada postoje jaki udari. Ako strujanje vjetra nije dovoljno intenzivno ili ravnomjerno teče, ostaju nepomične. Nedostaci vjetroturbina s Daria generatorom uključuju osjetljivost na dinamička opterećenja i relativno nizak indeks učinkovitosti.

O uređaji za vjetar, opremljeni Savoniusovim rotorom, imaju polucilindrične lopatice i daju veliki okretni moment čak i kada vjetar nije dovoljno jak. Maksimalna snaga vjetrogeneratora ove vrste doseže 5 kW, tako da se praktički ne koriste kao neovisni radna stanica. Umjesto toga, uređaji su se počeli koristiti kao alat za ubrzavanje modela Darrieusovih rotora. Zbog značajnih nedostataka, masovna proizvodnja takve opreme smatra se neopravdanom.

Ostale vrste

Vjetroturbine opremljene rotorom s više lopatica kvalitetna su modernizacija klasičnih ortogonalnih modela. Njihov rad temelji se na rotorskom kompleksu od nekoliko lopatica raspoređenih u dva reda. Vanjski sloj je statičan i djeluje kao mehanizam za vođenje, hvatajući strujanje vjetra i sabijajući ga. Zahvaljujući ovoj tehnologiji, stvarna brzina vjetra značajno se povećava.

Drugi sloj se sastoji od pokretnih elemenata koji percipiraju protok zraka iz vanjskih lopatica pod određenim kutom. Ova konfiguracija čini uređaj visoko produktivnim i značajno povećava njegovu učinkovitost. No sustavi s višekrakim rotorom nisu jeftini pa se prosječni potrošači odlučuju za jednostavnije i dostupna rješenja. Međutim, energetski stručnjaci kažu da ova instalacija pokazuje najbolja učinkovitost u svojoj klasi i može raditi čak iu uvjetima slabog vjetra.

Na tržištu su raširene i helikoidne vjetroturbine koje su poboljšana verzija ortogonalnih uređaja. U ovim uređajima, lopatice su upletene u luku, što osigurava učinkovito hvatanje struje vjetra i stabilnu rotaciju. Primjena Napredna tehnologija rotacija smanjuje dinamičko opterećenje na glavnim radnim elementima, što pozitivno utječe na životni vijek instalacije.

Uređaji s helikoidnim rotorom imaju maksimalnu pouzdanost i mogu se nositi s velikim opterećenjima. Ali tijekom rada mogu proizvesti buku i dodatne zvučne valove.

Nažalost, ova vrsta vjetroagregata nije stekla široku popularnost zbog visoke cijene. To se objašnjava činjenicom da je proizvodnja helikoidnih uređaja vrlo radno intenzivan i dugotrajan proces, koji uključuje korištenje složene tehnologije.

Uređaji s okomitom osi

Što se tiče generatora s vertikalnom osi, oni se razlikuju od prethodnih tipova u položaju sustava lopatica. U okomitoj konfiguraciji nalikuje krilu zrakoplova s osi paralelnom s okomitom osovinom. Prema vlastitom značajke dizajna Izum je pomalo sličan Darrieusovom rotoru, ali ima puno prednosti i jedinstvenih značajki.

Ovaj generator radi mnogo brže od ostalih modela, pa su njegovi pokazatelji učinkovitosti osjetno viši. Instalacija u kratkom vremenskom roku proizvodi potreban energent i zadovoljava potrebe potrošnje energije potrošača.

Također, prednosti sustava uključuju maksimalnu pouzdanost i izdržljivost, sposobnost da se nosi s impresivnim opterećenjima i relativnu jeftinost. Zbog ovih karakteristika generatori s okomitom osi vrlo su popularni i vodeći su na tržištu.

DIY izrada

Čak i najviše jednostavni modeli Vjetrogeneratori su prilično skupi, tako da si ne može svatko priuštiti kupnju takvog uređaja. Zbog toga su narodni obrtnici i talentirani izumitelji počeli izrađivati proizvodne mehanizme vlastitim rukama.

Nije teško napraviti vjetrogenerator tipa vertikalne osi. Da biste to učinili, morate pronaći odgovarajuće komponente, nacrtati crteže i slijediti upute. Uz minimalne udare vjetra, takva će vjetrenjača početi raditi, oduševljavajući svoje vlasnike pristupačnom i kvalitetnom električnom energijom. Za izradu budućeg generatora morate pripremiti:

rotor - pomična jedinica;
sustav oštrica;
aksijalni jarbol;
stator;
baterije;
inverter;
kontrolor.

Na samoproizvodnja Preporuča se koristiti laganu plastiku za oštrice, koja ima dobru elastičnost. Ostatak sirovina se boji svih vrsta utjecaja i brzo se deformira, pa je bolje usredotočiti se na plastične strukture.

Prije početka proizvodnje morate uzeti u obzir da takav uređaj nije dovoljno snažan i da je znatno inferioran u odnosu na tvorničke uzorke u pogledu performansi. Kako se ne biste razočarali u domaći dizajn, bolje ga je unaprijed učiniti 2 puta snažnijim nego što je navedeno u uputama.

Bez sumnje, vjetrogenerator je jedan od najkorisnijih izuma našeg stoljeća. I ne morate biti oligarh da nabavite takav sustav, jer uz minimalan trud možete ga sami napraviti.