Originaltag og designertage: Vetrogenerator. Sådan laver du en vindgenerator, vindmølle, kraftværk selv eller lettere en vindmølle med egne hænder af skrotmaterialer derhjemme

Generelt arbejdsprincip

Vindgeneratorens hovedarbejde er knivene, der roteres af vinden. Afhængigt af placeringen af ​​rotationsaksen er vindgeneratorer opdelt i vandret og lodret:

• Vandrette vindmøller mest udbredt. Deres knive har et design, der ligner en flypropel: i den første tilnærmelse er det plader, der er skråt i forhold til rotationsplanet, som omdanner en del af lasten fra vindtryk til rotation. Et vigtigt træk ved en vandret vindgenerator er behovet for at sikre klingenhedens rotation i overensstemmelse med vindens retning, da den maksimale effektivitet sikres, når vindretningen er vinkelret på rotationsplanet.
• Knive lodret vindmølle har en konveks-konkav form. Da strømliningen af ​​den konvekse side er større end den på den konkave side, roterer en sådan vindmølle altid i en retning, uanset vindens retning, hvilket gør drejemekanismen unødvendig i modsætning til vandrette vindmøller. På samme tid, på grund af det faktum, at til enhver tid kun udfører en del af bladene nyttigt arbejde, og resten kun modsætter sig rotation, Effektiviteten af ​​en lodret vindmølle er meget lavere end for en vandret: Hvis dette tal for en vandret vindgenerator med tre blade når 45%, vil det for en lodret ikke overstige 25%.

Da den gennemsnitlige vindhastighed i Rusland ikke er høj, vil selv en stor vindmølle rotere ret langsomt det meste af tiden. For at sikre tilstrækkelig strøm skal strømforsyningen tilsluttes generatoren via en trin-op-reducering, rem eller gear. I en vandret vindmølle er blad-reduktionsgeneratorenheden monteret på et drejeligt hoved, som gør det muligt for dem at følge vindens retning. Det er vigtigt at tage højde for, at det drejelige hoved skal have en begrænser, der forhindrer det i at dreje fuldt ud, da ledningerne fra generatoren ellers vil blive afbrudt (muligheden ved hjælp af kontaktskiver, der tillader hovedet at rotere frit, er mere kompliceret). For at sikre rotation suppleres vindgeneratoren med en arbejdsvejrskovl rettet langs rotationsaksen.

Det mest almindelige bladmateriale er PVC -rør med stor diameter, der skæres på langs. Langs kanten er metalplader nittet til dem, svejset til knivenhedens nav. Tegninger af denne slags vinger er de mest udbredte på Internettet.

Videoen fortæller om en selvfremstillet vindgenerator

Beregning af en blæsende vindgenerator

Da vi allerede har fundet ud af, at en vandret vindmølle er meget mere effektiv, vil vi overveje beregningen af ​​dens design.

Vindenergi kan bestemmes ved hjælp af formlen
P = 0,6 * S * V³, hvor S er arealet af cirklen beskrevet af rotorbladernes spidser (kasteareal), udtrykt i kvadratmeter, og V er den beregnede vindhastighed i meter pr. Sekund. Du skal også tage højde for effektiviteten af ​​selve vindmøllen, som for et tre-bladet vandret kredsløb vil have et gennemsnit på 40%, såvel som effektiviteten af ​​generatoren, som ved toppen af ​​karakteristikken for strømhastighed er 80% for en generator med permanent magnet excitation og 60% for en generator med en excitationsvikling. I gennemsnit vil yderligere 20% af strømforbruget blive brugt af step-up gearet (multiplikator). Den endelige beregning af vindmøllens radius (det vil sige bladets længde) for en given effekt i den permanente magnetgenerator ser således således ud:
R = √ (P / (0,483 * V³))

Eksempel: Lad os antage, at den nødvendige effekt af vindmølleparken er 500 W, og den gennemsnitlige vindhastighed er 2 m / s. Derefter skal vi ifølge vores formel bruge knive med en længde på mindst 11 meter. Som du kan se, vil selv sådan en lille effekt kræve oprettelse af en vindgenerator med kolossale dimensioner. For mere eller mindre rationelle strukturer med en knivlængde på ikke mere end halvanden meter under betingelserne for gør-det-selv-fremstilling, vil vindgeneratoren kun kunne producere 80-90 watt strøm, selv i hård vind.

Ikke nok strøm? Faktisk er alt noget anderledes, da vindgeneratorens belastning faktisk fødes af batterierne, oplader vindmøllen dem kun efter bedste evne. Følgelig bestemmer en vindmølles effekt den frekvens, hvormed den kan levere energi.

Efter endt mastermaling installerede jeg knivene på motorgeneratoren og hævede hele vindmøllen til "kamp" -positionen. Vindgeneratoren blev straks levende og begyndte at rotere fra en lille spole.

For nemheds skyld har jeg lagt al elektronikken sammen med batterierne i en plastikæske som denne. Indeni er der et batteri, som fødes parallelt af en generator og et solbatteri. Jeg har lige fat i to 12 volts batterier brugt på både, som du kan finde i ethvert bilbatteri. På kassens sider lavede jeg to huller til 12 volt blæsere taget fra gamle Mac G4s-computere (ikke vist).

For at generatoren ikke skal gå i motortilstand, sætter jeg en diode, der spærrer for et sådant forbrug af motorgeneratoren, strømmen i dette tilfælde flyder kun fra generatoren til batterierne, og feedbacken blokeres af dioden indbygget i strømforsyningskablet, der kommer fra masten.

Derefter begyndte jeg at eksperimentere med poter, prøvede forskellige muligheder. Jeg satte endda to sæt vinger, men vindmøllen fungerede ved meget lave hastigheder og producerede ikke noget. Da denne motor trods alt ikke er designet til at fungere som en generator, ønskede den ikke at generere strøm ved lave hastigheder, og jeg fortsatte videre.

Efter at have ledt efter oplysninger om disse spørgsmål fandt jeg ud af, at smalle vinger er mere ressourcestærke, og jeg forsøgte at sende et sæt hvide klinger, der var længere, og det gav sine resultater, nu får vindgeneratoren meget mere fart og begynder at give en god nok spænding til at oplade batterierne.

Det eneste negative er, at det ikke virker i lav vind. Sandsynligvis skal du indstille en multiplikator for at tilpasse den.

Nedenfor er en liste over alle materialer, der bruges til at bygge en vindmølle

Stålplade størrelse 254? 356 mm
Stålrør 6,3 mm i diameter, 254 mm i længden
Flange 1-1 / 4 ″ Rektangulært stålrør 25 mm, længde 910 mm
Cirkelsavklinge med 12,7 mm indvendigt hul
Tønde 15,9 mm? 12,7 mm til tilslutning af skiven til motorakslen
To metal bilklemmer
Et stykke PVC -rør med en diameter på 100 mm, en længde på 200 mm
Et stykke PVC -rør med en diameter på 200 mm, en længde på 760 mm (et rør med en diameter på 160 mm er også egnet)
Permanent magnet DC -motor (helst 30V eller 260V, 5A løbebåndsmotor)
Otte 6 mm bolte med kroge og skiver
To selvskærende skruer til metal med en diameter på 6,3 mm
Ensretterdiode til 10 ... 40 A (jo mere kraftfuld, jo bedre)

De fleste af de ovennævnte dele (med undtagelse af motoren) kan købes på én gang fra hjemmeartikler. Hvad angår motorer, er de mest populære typer de ældre motorer fra Ametek. Dog vil næsten enhver DC børstet motor klare. Det eneste, der skal kræves, er, at det ikke er mindre end 1 volt for hver 25 omdr./min.

Således vil motoren ved 300 omdr./min. Kunne levere mere end 12 volt og oplade batteriet. Det er også muligt at øge generatorens rotationshastighed ved at indstille multiplikatoren til 1: 3 eller 1: 4, men dette vil komplicere fremstillingsprocessen og føre til en betydelig stigning i knivernes diameter. Normalt bruges sådanne multiplikatorer færdige gearkasser fra skæremaskiner.

Strømmen fra en hjemmelavet vindgenerator vil være nok til at oplade batterier til forskelligt udstyr, levere belysning og generelt driften af ​​husholdningsapparater. Ved at installere en vindmølle sparer du dig selv for strømomkostningerne. Hvis det ønskes, kan den pågældende enhed samles i hånden. Du skal bare beslutte vindparameterens hovedparametre og gøre alt i overensstemmelse med instruktionerne.

Vindgeneratorens design omfatter flere vinger, der roterer under påvirkning af vindstrømme. Som et resultat af denne effekt genereres rotationsenergi. Den genererede energi tilføres af rotoren til multiplikatoren, som igen overfører energien til den elektriske generator.

Der findes også designs af vindgeneratorer uden multiplikatorer. Fraværet af en multiplikator kan øge installationens produktivitet betydeligt.

Vindmøller kan installeres både individuelt og i grupper forenet i en vindmøllepark. Vindmøller kan også kombineres med dieselgeneratorer, hvilket vil spare brændstof og sikre den mest effektive drift af det elektriske forsyningssystem derhjemme.

Hvad skal du vide, før du samler en vindmølle?

Inden du begynder at samle en vindgenerator, skal du tage stilling til en række hovedpunkter.

Første skridt. Vælg en passende type vindmølledesign. Installation kan være lodret eller vandret. I tilfælde af selvmontering er det bedre at give valget til fordel for lodrette modeller, fordi de er lettere at fremstille og afbalancere.

Andet trin. Bestem den passende effekt. I dette øjeblik er alt individuelt - fokus på dine egne behov. For at opnå mere effekt er det nødvendigt at øge diameteren og massen af ​​skovlhjulet.

En stigning i disse egenskaber vil føre til fremkomsten af ​​visse vanskeligheder på stadiet med at fastsætte og afbalancere vindmøllehjulet. Overvej dette øjeblik og vurder objektivt dine evner. Hvis du er nybegynder, kan du overveje at installere flere mellemstore vindmøller i stedet for en meget effektiv enhed.

Tredje trin. Tænk over, om du selv kan lave alle elementerne i vindgeneratoren. Hver detalje skal beregnes nøjagtigt og udføres i fuld overensstemmelse med fabrikken. I mangel af de nødvendige færdigheder er det bedre at købe færdige elementer.

Fjerde trin. Vælg passende batterier. Det er bedre at nægte bilbatterier, fordi de er kortvarige, eksplosive og krævende inden for pleje og vedligeholdelse.

Forseglede batterier er den foretrukne mulighed. De koster et par gange mere, men de tjener flere gange længere og har generelt en højere ydeevne.

Vær særlig opmærksom på valg af et passende antal blade. De mest populære er vindmøller med 2 og 3 vinger. Sådanne installationer har imidlertid en række ulemper.

Når en generator med 2 eller 3 vinger er i drift, finder kraftfulde centrifugale og gyroskopiske kræfter sted. Under påvirkning af disse kræfter øges belastningen på vindelementets hovedelementer betydeligt. Desuden virker kræfterne i nogle øjeblikke i modsætning til hinanden.

For at udjævne de indgående belastninger og holde vindmøllens struktur intakt, skal du udføre kompetent aerodynamisk beregning af knivene og foretag dem i nøjagtig overensstemmelse med de beregnede data. Selv minimale fejl reducerer effektiviteten af ​​installationen flere gange og øger sandsynligheden for en tidlig nedbrydning af vindgeneratoren.

Højhastighedsvindmøller skaber meget støj, især når det kommer til selvfremstillede installationer. Jo større vingerne er, desto højere vil støjen være. Dette øjeblik pålægger en række begrænsninger. For eksempel vil det ikke fungere at installere en sådan støjende struktur på taget af et hus, medmindre ejeren selvfølgelig ikke kan lide følelsen af ​​liv på en flyveplads.

Husk, at når antallet af knive stiger, vil vibrationsniveauet, der genereres under driften af ​​vindgeneratoren, stige. Sæt med to blade er vanskeligere at afbalancere, især for den uerfarne bruger. Følgelig vil der være meget støj og vibrationer fra vindmøller med to vinger.

Giv et valg til fordel for en vindgenerator med 5-6 blade. Praksis viser, at sådanne modeller er de mest optimale til egenproduktion og brug derhjemme.

Skruen anbefales udført med en diameter på ca. 2 m. Næsten alle kan klare arbejdet med at samle og afbalancere det. Med mere erfaring kan du prøve at samle og installere et hjul med 12 blade. Samlingen af ​​en sådan enhed vil kræve mere indsats. Materialeforbrug og tidsomkostninger vil også stige. Men 12 blade vil tillade, selv med en svag vind på 6-8 m / s, at modtage strøm i niveauet 450-500 W.

Husk, at med 12 knive vil hjulet være ret langsomt i bevægelse, og det kan føre til forskellige problemer. For eksempel skal du samle en særlig gearkasse, som er mere kompliceret og dyrere at fremstille.

Således er den bedste mulighed for en nybegynder hjemmelavet en vindgenerator med et hjul med en diameter på 200 cm, udstyret med mellemlange vinger i mængden af ​​6 stykker.

Tilbehør og værktøj til montering

Montering af en vindmølle kræver mange forskellige komponenter og tilbehør. Saml og køb alt, hvad du har brug for på forhånd, så du ikke skal blive distraheret af det i fremtiden.

Afhængigt af betingelserne i en bestemt situation kan listen over nødvendige værktøjer variere en smule. I dette øjeblik vil du uafhængigt orientere dig i løbet af arbejdet.

En trin-for-trin guide til montering af en vindmølle

Montering og installation af en hjemmelavet vindgenerator udføres i flere faser.

Første skridt. Forbered en trepunkts betonbase. Bestem fundamentets dybde og samlede styrke i overensstemmelse med jordtypen og klimaforholdene på byggepladsen. Lad betonen hærde i 1 til 2 uger og sæt masten op. For at gøre dette skal du begrave støttemasten omkring 50-60 cm i jorden og reparere den med fyrtov.

Anden fase. Forbered rotoren og remskiven. Remskiven er et friktionshjul. En rille eller kant er placeret omkring omkredsen af ​​et sådant hjul. Når du vælger en rotordiameter, skal du styres af den gennemsnitlige årlige vindhastighed. Så ved en gennemsnitshastighed på 6-8 m / s vil en rotor med en diameter på 5 m være mere effektiv end en rotor på 4 m.

Trin tre. Lav vingerne til den fremtidige vindmølle. For at gøre dette skal du tage en tønde og opdele den i flere lige store dele i overensstemmelse med det valgte antal blade. Markér knivene med en markør, og skær derefter elementerne ud. En kværn er perfekt til skæring, du kan også bruge metalsaks.

Fase fire. Fastgør bunden af ​​tromlen til generatorskiven. Brug bolte til fastgørelse. Derefter skal du bøje knivene på tønden. Overdriv ikke det, ellers vil den færdige installation være ustabil. Indstil vindmøllens passende rotationshastighed ved at ændre vingenes krumning.

Femte etape. Tilslut ledningerne til generatoren og saml dem i en kæde i en dosis. Fastgør generatoren til masten. Tilslut ledningerne til generatoren og masten. Saml generatoren til en kæde. Tilslut også batteriet til kredsløbet. Bemærk, at den maksimalt tilladte ledningslængde for denne installation er 100 cm. Tilslut lasten med ledninger.

Det tager i gennemsnit 3-6 timer at samle en generator, afhængigt af de tilgængelige færdigheder og generelt effektiviteten og mesteren.

Vindmøllen kræver regelmæssig pleje og vedligeholdelse.

1. 2-3 uger efter installation af en ny generator, skal du adskille enheden, og sørg for, at de eksisterende fastgørelseselementer er sikre... Af hensyn til din egen sikkerhed, skal du kun kontrollere beslagene i let vind.
2. Smør lejerne mindst en gang hver 6. måned. Når de første tegn på ubalance vises på hjulet, skal du straks fjerne det og fjerne de eksisterende funktionsfejl. Det mest almindelige tegn på ubalance er unormal knivrystning.
3. Kontroller strømaftagerbørster mindst hver 6. måned... Hvert 2-6 år male metalelementer installation. Regelmæssig maling beskytter metallet mod korrosionsskader.
4. Overvåg generatorens status... Kontroller regelmæssigt, at generatoren ikke overophedes under drift. Hvis enhedens overflade bliver så varm, at det bliver meget svært at holde din hånd på den, skal du tage generatoren med til et værksted.
5. Overvåg opsamlerens tilstand... Enhver forurening skal fjernes fra kontakterne hurtigst muligt. de reducerer installationens effektivitet betydeligt. Vær opmærksom på kontaktens mekaniske tilstand. Overophedning af enheden, udbrændte viklinger og andre lignende defekter - alt dette skal straks elimineres.

Der er således ikke noget kompliceret i at samle en vindmølle. Det er nok bare at forberede alle de nødvendige elementer, montere installationen i henhold til instruktionerne og tilslutte den færdige enhed til lysnettet. En korrekt samlet vindgenerator til dit hjem bliver en pålidelig kilde til gratis elektricitet. Følg vejledningen, og du vil have det godt.

Godt arbejde!

Video - DIY vindmøller til hjemmet

Rusland har en todelt position i forhold til vindenergiressourcer. På den ene side, på grund af det enorme samlede areal og overflod af flade områder, er der generelt meget vind, og det er for det meste fladt. På den anden side er vores vinde for det meste lavgradige, langsomme, se fig. På den tredje er vindene voldsomme i tyndt befolkede områder. Ud fra dette er opgaven med at starte en vindgenerator på gården ganske relevant. Men for at beslutte, om du vil købe en temmelig dyr enhed eller lave den selv, skal du tænke grundigt over hvilken type (og der er mange af dem) til hvilket formål du skal vælge.

Basale koncepter

1. KIEV - brugskoefficient for vindenergi. Hvis den bruges til beregning af en mekanistisk model af en plan vind (se nedenfor), er den lig med effektiviteten af ​​rotoren på et vindkraftværk (APU).
2. Effektivitet-ende-til-ende-effektivitet for APU'en, fra den modgående vind til terminalerne på den elektriske generator eller til den mængde vand, der pumpes ind i tanken.
3. Den minimale driftshastighed (MWS) er dens hastighed, hvormed vindmøllen begynder at levere strøm til belastningen.
4. Den maksimalt tilladte vindhastighed (MDS) er dens hastighed, hvormed energiproduktionen stopper: automatisering slukker enten generatoren, eller sætter rotoren i en vejrskovl, eller folder den og skjuler den, eller rotoren stopper sig selv, eller APU bryder simpelthen sammen.
5. Startvindhastighed (SWV) - ved denne hastighed kan rotoren dreje uden belastning, dreje op og gå ind i driftstilstanden, hvorefter generatoren kan tændes.
6. Negativ starthastighed (OSS) - det betyder, at APU (eller vindmølle - vindkraftværk eller VEA, vindkraftenhed) for at starte ved enhver vindhastighed kræver obligatorisk spin -up fra en ekstern energikilde.
7. Start (indledende) drejningsmoment - en rotors evne, der tvangsbremses i luftstrømmen, til at skabe et drejningsmoment på akslen.
8. En vindmølle (VD) er en del af APU'en fra rotoren til akslen på en generator eller pumpe eller en anden energiforbruger.
9. Roterende vindgenerator - APU, hvor vindenergi omdannes til moment på kraftudtagsakslen ved at rotere rotoren i luftstrømmen.
10. Rotorens driftshastighedsområde er forskellen mellem MDS og MPC, når den kører ved nominel belastning.
11. Vindmølle med langsom hastighed - heri overstiger den lineære hastighed for rotordelene i strømmen ikke væsentligt vindhastigheden eller under den. Det dynamiske flowhoved omdannes direkte til bladstød.
12. Højhastigheds vindmølle - vingenes lineære hastighed er betydeligt (op til 20 eller flere gange) højere end vindhastigheden, og rotoren danner sin egen luftcirkulation. Cyklussen med at omdanne strømningsenergien til tryk er kompleks.

Bemærkninger:

1. Lavhastigheds-APU'er har som regel KIEV lavere end højhastighedsmotorer, men har et tilstrækkeligt startmoment til at dreje generatoren op uden at afbryde belastningen og nul TCO, dvs. helt selvstartende og anvendelig i de letteste vinde.
2. Langsomhed og hastighed er relative begreber. En husstands vindmølle med 300 omdr./min. Kan være lavhastigheds- og kraftige APU'er af typen EuroWind, hvorfra vindmøllernes vindmølleparker, vindmølleparker (se fig.) Og hvis rotorer foretager ca. fordi med en sådan diameter er vingenes lineære hastighed og deres aerodynamik over størstedelen af ​​deres spændvidde ret "flylignende", se nedenfor.

Hvilken slags generator har du brug for?

En elektrisk generator til en husstands vindmølle skal generere elektricitet i en lang række rotationshastigheder og have evnen til at starte selv uden automatisering og eksterne strømkilder. Ved brug af en APU med OSS (vindmøller med spinning), som som regel har høj KIEV og effektivitet, skal den også være reversibel, dvs. kunne arbejde som motor. Ved effekt op til 5 kW opfyldes denne betingelse af elektriske maskiner med permanente magneter baseret på niob (supermagneter); på stål- eller ferritmagneter kan du ikke regne med mere end 0,5-0,7 kW.

Bemærk: asynkrone generatorer eller kollektorgeneratorer med en ikke-magnetiseret stator er slet ikke egnede. Når vindstyrken falder, "går de ud" længe før hastigheden falder til MPC, og så starter de ikke selv.

Et fremragende "hjerte" i APU'en med en kapacitet på 0,3 til 1-2 kW fås fra en vekselstrøms autogenerator med en indbygget ensretter; disse er nu flertallet. For det første bevarer de udgangsspændingen på 11,6-14,7 V i et temmelig stort område uden hastigheder uden eksterne elektroniske stabilisatorer. For det andet åbner siliciumventilerne, når spændingen over viklingen når omkring 1,4 V, og før det “ser generatoren” ikke belastningen. For at gøre dette skal generatoren spindes ret godt.

I de fleste tilfælde kan autogeneratoren direkte, uden gear- eller remdrev, forbindes til højhastigheds-HP-akslen ved at vælge hastigheden ved at vælge antallet af knive, se nedenfor. "Hurtige vandrere" har et lille eller nul startmoment, men rotoren vil have tid nok til at dreje nok op uden at afbryde belastningen, før ventilerne åbnes, og generatoren vil give strøm.

Valg efter vinden

Inden vi beslutter, hvilken vindgenerator der skal laves, lad os tage stilling til den lokale aerologi. I grågrønne(vindstille) områder af vindkortet vil i det mindste en vis forstand kun komme fra en sejlende vindmølle(og vi vil tale mere om dem). Hvis du har brug for en konstant strømforsyning, skal du tilføje en booster (en ensretter med en spændingsstabilisator), en oplader, et kraftfuldt batteri, en inverter 12/24/36/48 V DC til 220/380 V 50 Hz AC . En sådan økonomi vil koste ikke mindre end $ 20.000, og det er usandsynligt, at det vil være muligt at fjerne en langsigtet effekt på mere end 3-4 kW. Generelt er det bedre med en fastholdende stræben efter alternativ energi, at det er bedre at lede efter en anden kilde til det.

På gulgrønne, svagt blæsende steder, hvis behovet for elektricitet er op til 2-3 kW, kan du selv tage på en lodret vindhastighed med langsom hastighed... De er blevet udviklet utallige, og der er designs, der med hensyn til KIEV og effektivitet næsten ikke er ringere end industrifremstillede "klinger".

Hvis der skal købes en vindmølle til et hus, så er det bedre at fokusere på en vindmølle med en sejlrotor. Der er mange tvister, og i teorien er alt endnu ikke klart, men de virker. I Den Russiske Føderation produceres "sejlbåde" i Taganrog med en kapacitet på 1-100 kW.

I røde, blæsende områder afhænger valget af den krævede effekt. I området 0,5-1,5 kW er selvfremstillede "lodrette" berettigede; 1,5-5 kW - indkøbte "sejlbåde". "Vertikal" kan også købes, men det vil koste mere end en vandret APU. Og endelig, hvis en vindmølle med en effekt på 5 kW eller mere er påkrævet, skal du vælge mellem vandret købte "klinger" eller "sejlbåde".

Bemærk: mange producenter, især den anden række, tilbyder kits med dele, hvorfra du selv kan samle en vindmølle med en kapacitet på op til 10 kW. Et sådant sæt vil koste 20-50% billigere end et færdiglavet med installation. Men før du køber, skal du omhyggeligt studere aerologien for det foreslåede installationssted, og derefter vælge den passende type og model i henhold til specifikationerne.

Om sikkerhed

Dele af en husstands vindmølle i drift kan have en lineær hastighed på over 120 eller endda 150 m / s, og et stykke af ethvert fast materiale, der vejer 20 g, flyver med en hastighed på 100 m / s, med et "vellykket" hit, dræber en rask mand på stedet. Et stål eller hård plast, 2 mm tyk plade, der bevæger sig med en hastighed på 20 m / s, skærer det i halve.

Derudover er de fleste vindmøller over 100 W ret støjende. Mange genererer ultralave (mindre end 16 Hz) udsving i lufttrykket - infralyd. Infralyd er ikke hørbare, men ødelæggende for sundheden og spredes meget langt.

Bemærk: i slutningen af ​​1980'erne var der en skandale i USA - den største vindmøllepark i landet på det tidspunkt måtte lukkes. Indianerne fra reservationen 200 km fra APU -feltet beviste i retten, at de sundhedsforstyrrelser, der var kraftigt steget i dem, efter at WPP blev taget i brug, skyldes dets infralyd.

Af ovennævnte grunde er installation af APU tilladt i en afstand på mindst 5 af deres højder fra de nærmeste boligbygninger. I gårdene i private husstande kan du installere industrifremstillede vindmøller, der er passende certificeret. Det er generelt umuligt at installere en APU på tagene - under deres drift, selv med laveffekt, opstår der vekslende mekaniske belastninger, der kan forårsage resonans af bygningskonstruktionen og dens ødelæggelse.

Bemærk: APU -højden er det højeste punkt på den fejede skive (til knivrotorer) eller geomerisk figur (til lodret APU med en rotor på akslen). Hvis APU -masten eller rotoraksen stikker endnu højere opad, beregnes højden fra deres top - toppen.

Vind, aerodynamik, KIEV

En hjemmelavet vindgenerator overholder de samme naturlove som en fabrik, beregnet på en computer. Og husbyggeren har brug for at forstå det grundlæggende i sit arbejde meget godt-oftest har han ikke rådighed over dyre supermoderne materialer og teknologisk udstyr. Aerodynamikken i APU er, åh, hvor svært det er ...

Vind og KIEV

For at beregne den serielle fabriks APU blev den såkaldte. flad mekanistisk vindmodel. Det er baseret på følgende forudsætninger:

• Vindhastighed og retning er konstant inden for den effektive rotoroverflade.
• Luft er et kontinuerligt medium.
• Rotorens effektive overflade er lig med det fejede område.
• Energien i luftstrømmen er rent kinetisk.

Under sådanne forhold beregnes den maksimale energi pr. Luftenhedsvolumen i henhold til skolens formel, forudsat at lufttætheden under normale forhold er 1,29 kg * kubikmeter. m. Ved en vindhastighed på 10 m / s bærer en luftterning 65 J, og 650 watt kan fjernes fra en firkant af den effektive rotoroverflade ved 100% effektivitet af hele APU'en. Dette er en meget forenklet tilgang - alle ved, at vinden aldrig er helt flad. Men dette skal gøres for at sikre gentagelsen af ​​produkter - en almindelig praksis inden for teknologi.

Den flade model skal ikke ignoreres; den giver et klart minimum af tilgængelig vindkraft. Men luften er for det første komprimeret, og for det andet er den meget flydende (dynamisk viskositet er kun 17,2 μPa * s). Dette betyder, at strømmen kan flyde rundt i det fejede område, hvilket reducerer den effektive overflade og KIEV, som oftest observeres. Men i princippet er den modsatte situation også mulig: vinden strømmer til rotoren, og det effektive overfladeareal vil derefter være større end den fejede overflade, og KIEV vil være større end 1 i forhold til den samme for en flad vind.

Her er to eksempler. Den første er en lystbåd, temmelig tung, yachten kan gå ikke kun mod vinden, men også hurtigere end den. Vind menes udenfor; den tilsyneladende vind skal stadig være hurtigere, ellers hvordan vil den trække skibet?

Den anden er en klassiker af luftfartshistorien. Under testen af ​​MIG-19 viste det sig, at interceptoren, som var et ton tungere end frontlinjefighteren, accelererede hurtigere i hastighed. Med de samme motorer i samme svævefly.

Teoretikere vidste ikke, hvad de skulle tænke, og tvivlede alvorligt på loven om bevarelse af energi. Til sidst viste det sig, at det var radarkåben, der stak ud af luftindtaget. Fra næsen til skallen dukkede en lufttætning op, som om den ragede den fra siderne til motorkompressorerne. Siden da er chokbølger blevet teoretisk etableret som nyttige, og moderne flys fantastiske flypræstationer skyldes ikke mindst deres dygtige brug.

Aerodynamik

Udviklingen af ​​aerodynamik er normalt opdelt i to epoker - før N. G. Zhukovsky og efter. Hans rapport "Om de vedhæftede hvirvler" af 15. november 1905 markerede begyndelsen på en ny æra inden for luftfart.

Før Zhukovsky fløj de på sejl, der var fladt: Det blev antaget, at partiklerne i den indgående strøm giver hele deres momentum til vingens forkant. Dette gjorde det muligt straks at slippe af med vektormængden - vinkelmomentet - som gav anledning til rasende og oftest ikke -analytisk matematik, til at flytte til meget mere bekvem skalar rent energiforhold og som et resultat opnå det beregnede trykfelt på lejeplanet, mere eller mindre ligner nutiden.

En sådan mekanistisk tilgang gjorde det muligt at skabe køretøjer, der i det mindste kan lette og flyve fra et sted til et andet og ikke nødvendigvis styrter til jorden et sted undervejs. Men ønsket om at øge hastigheden, bæreevnen og andre flyveegenskaber mere og mere afslørede ufuldkommenheden i den originale aerodynamiske teori.

Zhukovskys idé var denne: langs vingens øvre og nedre overflader bevæger luften sig en anden vej. Af betingelsen for mediets kontinuitet (vakuumbobler dannes ikke i luften af ​​sig selv) følger det, at hastighederne for de øvre og nedre strømme, der falder ned fra bagkanten, skal være forskellige. På grund af luftens lille, men begrænsede viskositet, skulle der dannes en hvirvel der på grund af forskellen i hastigheder.

Hvirvelen roterer, og loven om bevarelse af momentum, lige så uforanderlig som lov om bevarelse af energi, er også gældende for vektormængder, dvs. skal tage hensyn til bevægelsesretningen. Derfor skal der lige ved bagkanten dannes en modsat roterende hvirvel med samme drejningsmoment. Med hvilke midler? På grund af energien genereret af motoren.

For luftfarten betød dette en revolution: ved at vælge den passende vingeprofil var det muligt at lade den vedhæftede hvirvel rundt om vingen i form af en cirkulation Г, hvilket øgede dens løft. Det vil sige at have brugt en del, og for høje hastigheder og vingebelastninger - en stor del, motorkraften, er det muligt at skabe en luftstrøm omkring enheden, som gør det muligt at opnå de bedste flyveegenskaber.

Dette gjorde luftfarten til en luftfart og ikke en del af luftfart: nu kunne flyet skabe sig det miljø, der var nødvendigt for flyvning og ikke længere være et stykke legetøj til luftstrømme. Alt du behøver er en mere kraftfuld motor og mere og mere kraftfuld ...

KIEV igen

Men vindmøllen har ingen motor. Tværtimod skal den tage energi fra vinden og give den til forbrugerne. Og her kommer det frem - han trak benene ud, halen sad fast. For lidt vindenergi blev tilladt på rotorens egen cirkulation - den vil være svag, bladernes kraft vil være lav, og KIEV og effekten vil være lav. Lad os give meget til cirkulation - i en svag vind vil rotoren rotere som gal i tomgang, men forbrugerne får igen lidt: de gav lidt belastning, rotoren bremsede, vinden blæste af cirkulationen, og rotoren blev.

Loven om bevarelse af energi giver et "gyldent middelvej" lige i midten: vi giver 50% af energien til belastningen, og for de resterende 50% vrider vi strømmen til det optimale. Praksis bekræfter antagelserne: hvis effektiviteten af ​​en god trækpropel er 75-80%, så når KIEV, lige så omhyggeligt beregnet og blæst i en vindtunnel, knivrotoren op på 38-40%, dvs. op til halvdelen af ​​det, der kan opnås med et overskud af energi.

Modernitet

I dag bevæger aerodynamik, bevæbnet med moderne matematik og computere, sig i stigende grad væk fra uundgåeligt noget og forenkler modeller til en nøjagtig beskrivelse af en reel krops adfærd i et reelt flow. Og her, ud over den generelle linje - magt, magt og mere magt! - sidestier findes, men lovende bare med en begrænset mængde energi, der kommer ind i systemet.

Den berømte alternative flyver Paul McCready skabte et fly tilbage i 80'erne med to motorer fra en motorsav med en effekt på 16 hk. viser 360 km / t. Desuden var chassiset trehjulet ikke-indtrækbart, og hjulene var uden fairings. Ingen af ​​McCready's køretøjer gik online og gik i alarmberedskab, men to - den ene med stempelmotorer og propeller og den anden jet - fløj jorden rundt for første gang i historien uden at lande på den ene tankstation.

Teoriens udvikling påvirkede også sejlene, der fødte den oprindelige fløj meget markant. "Live" aerodynamik tillod lystbåde i vind på 8 knob. stå på hydrofoiler (se fig.); for at accelerere en sådan hel til den krævede hastighed med en propel, kræves en motor på mindst 100 hk. Racerkatamaraner sejler i cirka 30 knob i samme vind. (55 km / t).

Der findes også helt ikke-trivielle fund. Fans af den sjældneste og mest ekstreme sport - basehoppning - iført en speciel vingedragt, vingedragt, flyve uden motor, manøvrere med en hastighed på mere end 200 km / t (billede til højre) og derefter jævnt lande i en på forhånd valgt sted. I hvilket eventyr flyver folk af sig selv?

Mange naturmysterier er også blevet løst; især - en billes flyvning. Ifølge klassisk aerodynamik er den ikke i stand til at flyve. På samme måde som forfaderen til "stealth" F-117 med dens diamantformede vinge, er den heller ikke i stand til at stige op i luften. Og MiG-29 og Su-27, der i nogen tid kan flyve med halen fremad, passer slet ikke ind i nogen ideer.

Og hvorfor er det så nødvendigt at arbejde med vindmøller, ikke sjovt og ikke et redskab til at ødelægge deres egen slags, men en kilde til en vital ressource, er det nødvendigt at danse uden fejl fra teorien om svage vandløb med sin flade vindmodel? Er der virkelig ingen måde at komme videre?

Hvad kan man forvente af en klassiker?

Dog skal man under ingen omstændigheder opgive klassikerne. Det giver et fundament, uden at læne sig op ad, som man ikke kan stige højere. På samme måde som sætteori ikke annullerer multiplikationstabellen, og kvantekromodynamik får ikke æbler til at flyve op fra træer.

Så hvad kan du forvente med den klassiske tilgang? Lad os se på billedet. Venstre - typer rotorer; de vises betinget. 1 - lodret karrusel, 2 - lodret ortogonal (vindmølle); 2-5 - bladede rotorer med et andet antal vinger med optimerede profiler.

Til højre langs den vandrette akse er den relative rotorhastighed afbildet, dvs. forholdet mellem bladets lineære hastighed og vindhastigheden. Lodret opad - KIEV. Og ned - igen, det relative drejningsmoment. Et enkelt (100%) drejningsmoment anses for at være et, der skaber en rotor, der tvangsbremses i strømningen med 100% KIEV, dvs. når al strømmen af ​​energi omdannes til en roterende kraft.

Denne fremgangsmåde giver mulighed for vidtgående konklusioner. For eksempel skal antallet af vinger vælges ikke kun og ikke så meget i henhold til den ønskede rotationshastighed: 3- og 4-knive mister straks meget i forhold til KIEV og drejningsmoment i forhold til 2- og 6-blade, der fungerer godt i omtrent samme hastighedsområde. Og udadtil lignende karrusel og ortogonal har fundamentalt forskellige egenskaber.

Generelt bør skovrotorer foretrækkes, undtagen i tilfælde, hvor den største billighed, enkelhed, vedligeholdelsesfri selvstart er påkrævet, og det er umuligt at løfte til masten.

Bemærk: lad os især tale om sejlrotorer - de ser ikke ud til at passe ind i klassikerne.

Lodret

APU'er med en lodret rotationsakse har en ubestridelig fordel i hverdagen: deres enheder, der kræver vedligeholdelse, er koncentreret i bunden, og det er ikke nødvendigt at løfte dem op. Der er stadig, og selv da ikke altid, et selvjusterende trykbærer, men det er stærkt og holdbart. Derfor, når man designer en simpel vindmølle, bør valget af muligheder startes med lodrette enheder. Deres hovedtyper er vist i fig.

Sol

I den første position - den enkleste, oftest kaldet Savonius -rotoren. Faktisk blev den opfundet i 1924 i Sovjetunionen af ​​Ya. A. og A. A. Voronin, og den finske industrimand Sigurd Savonius tilegnede sig skamløst opfindelsen, ignorerede det sovjetiske ophavsretscertifikat og begyndte serieproduktion. Men indførelsen i opfindelsens skæbne betyder meget, derfor vil vi, for ikke at vække fortiden og ikke forstyrre asken af ​​de døde, kalde denne vindmølle Voronin-Savonius-rotoren, eller kort sagt VS .

Flyet er godt for alle, bortset fra "lokomotivet" KIEV i 10-18%. Men i Sovjetunionen arbejdede de meget på det, og der er nogle udviklinger. Nedenfor vil vi overveje et forbedret design, som ikke er meget mere komplekst, men ifølge KIEV giver et forspring til vingerne.

Bemærk: flyet med to blade drejer ikke, men rykker; 4-bladet er kun lidt glattere, men taber meget i KIEV. For forbedring føres 4 -trug oftest over to etager - et par knive i bunden og et andet par, der roteres 90 grader vandret over dem. KIEV bevares, og de laterale belastninger på mekanikken svækkes, men de bøjede øges lidt, og med en vind på mere end 25 m / s, sådan en APU på skaftet, dvs. uden lejet over rotoren strakt af ligklæderne, "river tårnet ned".

Daria

Den næste er Darrieus -rotoren; KIEV - op til 20%. Det er endnu enklere: knivene er lavet af et enkelt elastikbånd uden nogen profil. Darrieus rotorteori er endnu ikke udviklet tilstrækkeligt. Det er kun klart, at det begynder at slappe af på grund af forskellen i pukkelens aerodynamiske modstand og båndets lomme, og derefter bliver det lidt hurtigt og danner sin egen cirkulation.

Drejningsmomentet er lille, og i rotorens startpositioner er der slet ingen parallel eller vinkelret på vinden, så selvspinding er kun mulig med et ulige antal vinger (vinger?). Under alle omstændigheder er belastningen fra generatoren skal afbrydes under spin-up.

Darrieus -rotoren har yderligere to dårlige kvaliteter. Først under rotation beskriver bladets trykvektor en fuldstændig omdrejning i forhold til dets aerodynamiske fokus, og ikke glat, men i ryk. Derfor bryder Darrieus -rotoren hurtigt sin mekanik selv i en jævn vind.

For det andet larmer Daria ikke bare, men skriger og hviner til det punkt, at båndet går i stykker. Dette skyldes dens vibration. Og jo flere knive, jo stærkere brøl. Så hvis Daria er lavet, er det tobladet, lavet af dyre højstyrke lydabsorberende materialer (kulfiber, mylar), og et lille fly er tilpasset til at snurre midt på mastestangen.

Ortogonal

På pos. 3 - ortogonal lodret rotor med profilerede klinger. Ortogonal, fordi vingerne stikker lodret ud. Overgangen fra VS til den ortogonale er illustreret i fig. venstre.

Vinklenes installation af knivene i forhold til tangenten til cirklen, der berører vingernes aerodynamiske foci, kan enten være positiv (i figuren) eller negativ i overensstemmelse med vindens styrke. Nogle gange er knivene svingbare, og vejrbiler placeres på dem, der automatisk holder "alfa", men sådanne strukturer går ofte i stykker.

Den centrale krop (blå i figuren) giver dig mulighed for at bringe KIEV til næsten 50%. Men teorien for den ortogonale giver det optimale antal vinger entydigt: der skal være præcis 3 af dem.

Orthogonal refererer til højhastighedsvindmøller med OSS, dvs. nødvendigvis kræver forfremmelse under idriftsættelse og efter ro. Serielle uden opsyn APU'er med en kapacitet på op til 20 kW produceres i henhold til den ortogonale ordning.

Helicoid

Helicoidrotor eller Gorlovs rotor (pos. 4) - en slags ortogonal, der giver ensartet rotation; den ortogonale med lige vinger "river" kun lidt svagere end det tobladede f.Kr. Bøjningen af ​​knivene langs helikoidet gør det muligt at undgå tab af KIEV på grund af deres krumning. Selvom det buede blad afviser en del af strømmen uden at bruge det, river det også en del af det ind i zonen med den højeste lineære hastighed, hvilket kompenserer for tabene. Helicoider bruges sjældnere end andre vindmøller, fordi på grund af kompleksiteten i fremstillingen viser de sig at være dyrere end deres kolleger af samme kvalitet.

Tønde-zagrebka

5 pos. - BC -type rotor omgivet af en styreskovl; dets diagram er vist i fig. til højre. Det findes sjældent i industrielt design, fordi dyre arealerhverv kompenserer ikke for kapacitetsforøgelsen, og materialeforbruget og produktionens kompleksitet er stor. Men en hjemmebygger, der er bange for arbejde, er ikke længere en mester, men en forbruger, og hvis der ikke er brug for mere end 0,5-1,5 kW, så en godbid til ham:

• En rotor af denne type er helt sikker, lydløs, skaber ikke vibrationer og kan installeres hvor som helst, selv på en legeplads.
• At bøje galvaniserede trug og svejse en ramme fra rør er et nonsensjob.
• Rotationen er absolut ensartet, mekanikens dele kan tages fra den billigste eller fra skraldespanden.
• Ikke bange for orkaner - for stærk vind kan ikke skubbe ind i "tønden"; der vises en strømlinet hvirvelkokon omkring den (vi vil støde på denne effekt senere).
• Og vigtigst af alt, da overfladen af ​​"grab" er flere gange større end rotoren indeni, kan KIEV være overenhed, og drejningsmomentet allerede ved 3 m / s ved "tønden" på tre meters diameter er sådan, at en 1 kW generator med en maksimal belastning siges, at det er bedre ikke at rykke.

Video: Lenz vindmølle

I 60'erne i USSR patenterede E.S.Biryukov en karrusel APU med 46% KIEV. Lidt senere opnåede V. Blinov 58% af designet baseret på det samme princip i KIEV, men der er ingen data om dets test. Og tests i fuld skala af de væbnede styrker i Biryukov blev udført af personalet i magasinet Inventor and Rationalizer. En to-etagers rotor med en diameter på 0,75 m og en højde på 2 m i en frisk vind snurrede en asynkron generator på 1,2 kW ved fuld effekt og modstod 30 m / s uden at bryde. Biryukovs APU -tegninger er vist i fig.

1. galvaniseret tagrotor;
2. selvjusterende kugleleje i dobbelt række;
3. kabler - 5 mm stålkabel;
4. akselakse - stålrør med en vægtykkelse på 1,5-2,5 mm;
5. aerodynamiske hastighedsreguleringshåndtag;
6. hastighedsstyringsblade - 3-4 mm krydsfiner eller plastark;
7. hastigheder regulator stænger;
8. hastighedsregulatorens belastning, dens vægt bestemmer hastigheden;
9. drivhjul - et cykelhjul uden et dæk med et rør;
10. trykbærende - trykbærende;
11. drevet remskive - standard generator remskive;
12. generator.

Biryukov modtog flere copyright -certifikater til sin APU. Læg først mærke til rotorens cutaway. Ved acceleration fungerer det som et fly, hvilket skaber et stort startmoment. Efterhånden som centrifugeringen skrider frem, dannes der en hvirvelpude i vingernes yderlommer. Fra vindens synspunkt bliver vingerne profileret, og rotoren bliver til en højhastigheds ortogonal, hvor den virtuelle profil ændres i henhold til vindstyrken.

For det andet fungerer den profilerede kanal mellem knivene i arbejdshastighedsområdet som et centralt organ. Hvis vinden stiger, skabes der også en hvirvelpude i den, der strækker sig ud over rotoren. Den samme hvirvelkokon vises som omkring APU'en med styreskovlene. Energien til dens oprettelse er taget fra vinden, og det er ikke længere nok til nedbrydning af vindmøllen.

For det tredje er hastighedsregulatoren primært designet til møllen. Han holder hendes omsætning optimal fra KIEVs synspunkt. Og den optimale generatorhastighed sikres ved valget af mekanikens gearforhold.

Bemærk: efter publikationer i IR for 1965, vækkede styrker i Ukraine, sank Biryukova i glemmebogen. Forfatteren modtog ikke et svar fra myndighederne. Skæbnen for mange sovjetiske opfindelser. De siger, at nogle japanere blev milliardær, regelmæssigt læste sovjetiske populære tekniske blade og patenterede alt, hvad der fortjener opmærksomhed.

Knive

Som nævnt ovenfor er en vandret vindmølle med rotorblad den bedste i klassikerne. Men for det første har han brug for en stabil, i det mindste mellemstærk vind. For det andet er konstruktionen til gør -det -selv -bygningen fyldt med mange faldgruber, hvorfor ofte frugten af ​​langt hårdt arbejde i bedste fald lyser op på toilettet, gangen eller verandaen eller endda viser sig kun at kunne afvikle sig selv.

Ifølge diagrammerne i fig. lad os se nærmere på; stillinger:

• FIG. EN:

1. rotorblade;
2. generator;
3. generator seng;
4. beskyttende vejrskovl (orkanskovl);
5. nuværende samler;
6. chassis;
7. drejelig knude;
8. arbejdsvejrhane;
9. mast;
10. klemme til kabler.

• FIG. B, set ovenfra:

1. beskyttende vejrvinge;
2. arbejdsvejrhane;
3. fjederspændingsregulator på beskyttelsesvinget.

• FIG. G, slipring:

1. en samler med kontinuerlige kobberringskinner;
2. fjederbelastede kobber-grafitbørster.

Bemærk: orkanbeskyttelse for en vandret skovl med en diameter på mere end 1 m er absolut nødvendig, fordi han er ikke i stand til at skabe en hvirvelkokon omkring sig selv. Med mindre dimensioner kan rotorens udholdenhed på op til 30 m / s opnås med propylenblade.

Så hvor er snublesten?

Knive

Forvent at opnå en effekt på generatorakslen på mere end 150-200 W på vinger af enhver størrelse, skåret fra et tykvægget plastrør, som det ofte anbefales, er håbet om en håbløs amatør. En vinge lavet af et rør (medmindre det er så tykt, at det simpelthen bruges som et emne) vil have en segmenteret profil, dvs. dens top eller begge dele vil være cirkelbuer.

De segmenterede profiler er velegnede til et inkomprimerbart medium, såsom hydrofoiler eller propelblade. For gasser er der brug for et blad med variabel profil og stigning, f.eks. Se fig .; spændvidde-2 m. Det vil være et komplekst og tidskrævende produkt, der kræver omhyggelig beregning fuldt bevæbnet med teori, blæsning i et rør og test i fuld skala.

Generator

Når rotoren er monteret direkte på sin aksel, vil standardlejet snart gå i stykker - den samme belastning på alle vinger i vindmøller sker ikke. Du har brug for en mellemaksel med et specielt bæreleje og en mekanisk transmission fra den til generatoren. For store vindmøller tages et selvjusterende dobbeltrækket leje; i de bedste modeller - tredelt, Fig. D i fig. over. Dette gør det muligt for rotorakslen ikke kun at bøje let, men også at bevæge sig lidt fra side til side eller op og ned.

Bemærk: det tog omkring 30 år at udvikle et trykbærer til EuroWind APU.

Nødvejrshane

Princippet for dets funktion er vist i fig. C. Vinden, der øges, presser på skovlen, fjederen strækker sig, rotoren vrider sig, dens omdrejninger falder, og til sidst bliver den parallel med strømmen. Alt ser ud til at være fint, men det var glat på papir ...

På en blæsende dag kan du prøve at holde et kogelåg eller en stor gryde ved håndtaget parallelt med vinden. Kun forsigtigt - et uroligt stykke jern kan ramme ansigtet på en sådan måde, at det gnider næsen, skærer læben eller endda slår øjet ud.

Flad vind forekommer kun i teoretiske beregninger og med tilstrækkelig nøjagtighed til praksis i vindtunneler. I virkeligheden mangler en orkan vindmøller med en orkan skovl mere end fuldstændig forsvarsløse. Det er trods alt bedre at skifte de skæve knive end at gøre alt igen. I industrielle installationer er det en anden sag. Der overvåges og justeres bladernes stigning, hver for sig, ved hjælp af automatisering under kontrol af en kørecomputer. Og de er lavet af kraftige kompositter, ikke af vandrør.

Nuværende samler

Dette er et websted med regelmæssig service. Enhver elektrotekniker ved, at en opsamler med børster skal rengøres, smøres og reguleres. Og masten er lavet af et vandrør. Du kommer ikke ind, en gang om måneden eller to skal du smide hele vindmøllen på jorden og derefter hæve den igen. Hvor lang tid vil det vare fra sådan "forebyggelse"?

Video: blæsende vindgenerator + solpanel til strømforsyning af sommerhuset

Mini og mikro

Men med et fald i vingens størrelse falder vanskelighederne langs kvadratet af hjulets diameter. Det er allerede muligt at fremstille en vandret APE alene med en effekt på op til 100 W. En 6-bladet ville være optimal. Med flere knive vil rotordiameteren for den samme effekt være mindre, men det vil være svært at fastgøre dem fast på navet. Rotorer på mindre end 6 blade kan ignoreres: en 100 W 2-blade har brug for en 6,34 m rotor, og en 4-blade med samme effekt har brug for 4,5 m. For en 6-blade udtrykkes forholdet mellem effekt og diameter som følger :

• 10 W - 1,16 m.
• 20 W - 1,64 m.
• 30 W - 2 m.
• 40 W - 2,32 m.
• 50 W - 2,6 m.
• 60 W - 2,84 m.
• 70 W - 3,08 m.
• 80 W - 3,28 m.
• 90 W - 3,48 m.
• 100 W - 3,68 m
• 300 W - 6,34 m.

Det bedste vil være at regne med en effekt på 10-20 watt. For det første vil et plastblad med et spænd på mere end 0,8 m ikke modstå vind over 20 m / s uden yderligere beskyttelsesforanstaltninger. For det andet vil den lineære hastighed for dens ender med et bladspænd på op til de samme 0,8 m ikke overstige vindhastigheden mere end tre gange, og kravene til profilering med twist reduceres med størrelsesordener; her et "trug" med en segmenteret profil fra et rør, pos. B i fig. Og 10-20 W vil levere strøm til tabletten, genoplade smartphonen eller tænde husholdningslyset.

Vælg derefter generatoren. En kinesisk motor er perfekt - et hjulnav til elektriske cykler, pos. 1 i fig. Dens effekt som motor er 200-300 W, men i generator-tilstand vil den give omkring 100 W. Men vil det passe os i forhold til omsætning?

Hastighedsindeks z for 6 blade er 3. Formlen til beregning af rotationshastigheden under belastning er N = v / l * z * 60, hvor N er rotationshastigheden, 1 / min, v er vindhastigheden, og l er rotorens omkreds. Med et bladspænd på 0,8 m og en vind på 5 m / s får vi 72 omdr./min. ved 20 m / s - 288 omdr./min. Cykelhjulet roterer med omtrent samme hastighed, så vi fjerner vores 10-20 W fra generatoren, der er i stand til at give 100. Du kan montere rotoren direkte på akslen.

Men så opstår følgende problem: vi, efter at have brugt meget arbejde og penge, i hvert fald til en motor, fik ... et stykke legetøj! Hvad er 10-20, godt, 50 watt? Og du kan ikke lave en vindmølle med blad, der kan drive mindst et tv derhjemme. Er det muligt at købe en færdiglavet mini-vindgenerator, og vil det koste mindre? Så meget som muligt og endda så billigere, se pos. 4 og 5. Derudover bliver den også mobil. Læg den på en træstub - og brug den.

Den anden mulighed er, hvis en trinmotor ligger et sted fra et gammelt 5- eller 8-tommer drev, eller fra et papirdrev eller en vogn fra en ubrugelig inkjet- eller prikmatrixprinter. Det kan fungere som en generator, og det er lettere at fastgøre en karruselrotor fra dåser (pos. 6) til det end at samle en struktur som den, der er vist i pos. 3.

Generelt er konklusionen om "bladene" entydig: hjemmelavet-mere sandsynligt for at tilpasse sig dit hjertes indhold, men ikke for reel langsigtet energiproduktion.

Video: den enkleste vindgenerator til tænding af et sommerhus

Sejlbåde

En sejlvindgenerator har været kendt i lang tid, men bladenes bløde paneler (se fig.) Begyndte at blive fremstillet med fremkomsten af ​​højstyrke, slidstærke syntetiske stoffer og film. Flerbladede vindmøller med stive sejl er bredt fordelt rundt om i verden som en drivkraft for automatiske vandpumper med lav effekt, men deres tekniske data er lavere end for karruseller.

Et blødt sejl som vingen på en vindmølle, ser det imidlertid ud til at være ikke så enkelt. Det handler ikke om vindmodstand (producenter begrænser ikke den maksimalt tilladte vindhastighed): sejlbåde ved allerede, at det er næsten umuligt for vinden at bryde bermuda -sejlene. Snarere vil arket rive ud, eller masten vil gå i stykker, eller hele fartøjet vil gøre en "turn overkill". Det handler om energi.

Desværre kan der ikke findes nogen præcise testdata. Ifølge brugeranmeldelser var det muligt at tegne "syntetiske" afhængigheder til installation af en vindmølle-4.380 / 220.50 produceret i Taganrog med en vindhjulsdiameter på 5 m, en vindhovedvægt på 160 kg og en rotationshastighed på op til 40 omdr./min. de er vist i fig.

Selvfølgelig kan der ikke være nogen garantier for 100% pålidelighed, men alligevel er det klart, at der ikke er tegn på en fladmekanistisk model her. På ingen måde kan et 5-meters hjul på en flad vind på 3 m / s give omkring 1 kW, ved 7 m / s nå et plateau med magt og derefter holde det indtil en kraftig storm. Fabrikanter erklærer i øvrigt, at nominelle 4 kW kan opnås ved 3 m / s, men når de installeres af deres kræfter i henhold til resultaterne af lokale aerologi -undersøgelser.

Der findes heller ingen kvantitativ teori; udviklernes forklaringer er uklare. Men da folket køber Taganrog -vindmøllerne, og de fungerer, er det stadig en antagelse, at den erklærede koniske cirkulation og fremdriftseffekten ikke er fiktion. Under alle omstændigheder er de mulige.

Så viser det sig, FØR rotoren, ifølge loven om bevarelse af momentum, skulle der også være en konisk hvirvel, men ekspanderende og langsom. Og en sådan tragt vil drive vinden til rotoren, dens effektive overflade viser sig at være mere fejet, og KIEV - over -enhed.

Lys over dette spørgsmål kunne blive kastet ved feltmålinger af trykfeltet foran rotoren, i det mindste med en husholdnings aneroid. Hvis det viser sig at være højere end fra siderne til siden, fungerer de sejlende APU'er faktisk som en bille flyver.

Hjemmelavet generator

Af det, der er blevet sagt ovenfor, er det klart, at det er bedre for husbyggere at antage enten lodrette eller sejlbåde. Men begge er meget langsomme, og overførsel til en højhastighedsgenerator er unødvendigt arbejde, unødvendige omkostninger og tab. Kan du selv lave en effektiv lavhastigheds elektrisk generator?

Ja, du kan med magneter lavet af niob-legering den såkaldte. super magneter. Fremstillingsprocessen for hoveddelene er vist i fig. Spoler-hver af 55 omdrejninger af kobber 1 mm tråd i varmebestandig højstyrke emaljeisolering, FEMM, PETV osv. Højden på viklingerne er 9 mm.

Vær opmærksom på nøglerne i rotorhalvdelene. De skal placeres, så magneterne (de limes til magnetkredsløbet med epoxy eller akryl) efter samling kommer sammen med modsatte poler. "Pandekager" (magnetiske kerner) skal være fremstillet af en blød magnetisk ferromagnet; almindeligt konstruktionsstål vil gøre. Tykkelsen af ​​"pandekagerne" er mindst 6 mm.

Generelt er det bedre at købe magneter med et aksialt hul og stramme dem med skruer; supermagneter tiltrækker med frygtelig kraft. Af samme grund sættes et cylindrisk afstandsstykke 12 mm højt på skaftet mellem "pandekagerne".

De viklinger, der udgør statorsektionerne, er forbundet i henhold til diagrammerne, der også er vist i fig. De loddede ender bør ikke strækkes, men skal danne sløjfer, ellers kan den epoxy, der vil fylde statoren, hærde, ødelægge ledningerne.

Statoren hældes i formen til en tykkelse på 10 mm. Det er ikke nødvendigt at centrere og balancere, statoren roterer ikke. Gabet mellem rotoren og statoren er 1 mm på hver side. Statoren i generatorhuset skal være sikkert fastgjort ikke kun mod aksial forskydning, men også mod drejning; et stærkt magnetfelt med en strøm i belastningen vil trække det med.

Video: DIY vindmøllegenerator

Produktion

Og hvad har vi i sidste ende? Interessen for "klinger" forklares snarere af deres spektakulære udseende end af den faktiske ydeevne i et hjemmelavet design og ved lav effekt. En selvfremstillet karrusel APU vil give "standby" strøm til opladning af et bilbatteri eller strømforsyning til et lille hus.

Men med den sejlende APU er det værd at eksperimentere med mestre med en kreativ streak, især i en mini-version, med et hjul på 1-2 m i diameter. Hvis udviklernes antagelser er korrekte, vil det være muligt at fjerne alle disse 200-300 watt ved hjælp af den ovenfor beskrevne kinesiske motorgenerator.

Andrey sagde:

Tak for din gratis konsultation ... Og priserne "fra firmaer" er ikke rigtig dyre, og jeg tror, ​​at håndværkere fra provinserne vil kunne lave generatorer, der ligner dine. Og Li-po-batterier kan bestilles fra Kina, invertere i Chelyabinsk gør meget god sinus) .Og sejl, vinger eller rotorer - dette er en anden grund til tankegangen for vores praktiske russiske mænd.

Ivan sagde:

spørgsmål:
For vindmøller med en lodret akse (position 1) og "Lenz" -versionen er det muligt at tilføje en yderligere detalje - et løbehjul, der udsættes for vinden og lukker den ubrugelige side fra den (går til vindsiden). Det vil sige, vinden vil ikke bremse bladet, men denne "skærm". Indstilling i vinden med "halen" placeret bag selve vindmøllen under og over vingerne (kamme). Jeg læste artiklen, og en idé blev født.

Ved at klikke på knappen "Tilføj kommentar" accepterer jeg webstedet.

Hjemmelavet vindmølle

Da perestroika skete, var mange nødt til at skifte erhverv og smertefuldt søge efter en ny applikation til deres hænder og sind. Blandt mange andre forsøg har jeg og vindturbine.

Jeg har brugt mere end et år på dette i god tro. Jeg indså hurtigt, at der ikke ville komme noget værd, uden grundig undersøgelse. Der var meget, der var uforståeligt, men efterhånden blev det klart. Endelig har den syvende kopi tjent mere eller mindre i overensstemmelse med de beregnede egenskaber.

Vindmøllen blev opfattet som en energikilde til en sommerbolig med et besøg i en ufuldstændig uge. Opfattet som et kommercielt produkt. Derfor størrelsen.

DIY vindgenerator

Turbinediameter 1,15 - 1,17 m, trebladet. Det mest debatterede spørgsmål om antallet af klinger blev besluttet mellem to og tre til fordel for tre på grund af det faktum, at vi ønskede turbine arbejdet mere selvsikkert i let vind. Designhastighed 600 - 700 omdr./min.

Generator - samler motor 36V med permanente magneter fremstillet i Bulgarien. Det ser ud til, at disse motorer blev massivt brugt i computere af EF -familien.

Motordiameter 80 mm, længde ca 140 mm?

Jeg tog flittigt sine egenskaber på stativet ved hjælp af et omdrejningstæller, kalibrerede belastninger og så videre. Jeg fik afhængigheden af ​​spænding på hastighed (2.22V * omdr / s), intern modstand (2.5 Ohm) og ventilatortab (mekanisk til friktion og luftblanding).

Det optimale gearforhold for multiplikatoren var planlagt til at være 4, men på grund af ønsket om at udføre det kompakt i et trin, stoppede det ved 3,33. (Selvom 4 prøvede det). Gearene er spiralformede, de larmer mindre. Carter lykkedes ikke, selv om det for serien sandsynligvis er nødvendigt. At smøre et par gange om måneden med fast olie er uværdigt.

Drejemekanisme - fri bevægelse på gevindet. Rotationsvinklen efter 2 - 3 omdrejninger var begrænset af kablets elasticitet. Dette viste sig at være den enkleste og mest pålidelige løsning. Hovedet roterer på en lang tråd på et halvtommers rør gennem en kobling. Selvfølgelig er der en lille modreaktion på dette sted. Oprindeligt blev koblingen gjort længere (60 - 70 mm), og for at lette bevægelsen blev der lavet en rille på tråden, kun de øvre og nedre sving var tilbage (2 - 2,5 tråde hver). Så viste det sig, at tilbageslaget ikke var så forfærdeligt, og enheden blev forenklet.

Kablet fra generatoren blev ført ind i en sektion af et lodret rør (noget omkring 500 mm) og forladt gennem en tee på det punkt, hvor hovedet var fastgjort til masten. Elasticiteten af ​​et halvt meter tykt stykke kabel var nok til at forhindre hovedet i at dreje i vandret plan med mere end 1,5 - 2 omdrejninger.

Jeg prøvede også den halefrie version med et flow bag på turbinen, men fastholdt mig stadig på klassikeren-med en halevinge på cirka 200x400 mm, udført på en 70 centimeter sektion af et halvtommers rør. Halerøret balancerer transmitterhovedet vandret. Hele strukturen lukkes med et plastkloakrør 100 (106) mm. Bag generatoren er et lodret drejepunkt og et 400 mm stykke halvtommers rør til fastgørelse til masten med en standardkobling. Generatorudgangsterminalerne er også placeret der. Droptråden går længere langs masten udefra, selvom det er muligt at føre det i røret helt til jorden.

Et stykke af et kloakplastrør på 100 (106?) Mm fungerede perfekt som et hus. Stoppede med en selvskærende skrue nedenfra. Dækslet var åbent foran og bagpå. I en afstand på cirka 8 - 10 mm mellem kabinettet og den forreste kåbe kom der luft ind for at køle generatoren bagved kabinettet, der hang over halebommen, med 20 - 25 mm, så vand ikke dryp ned på gevindene.

Halen på et halvt tommer plastrør med haleblad (ca. 200x400 mm) går tabt. Docket med en lille vægt og justeret i længden for at balancere hovedet på masten som helhed.

Med en generatormasse på 2,5 kg har hele hovedet uden en turbine en masse på omkring 5 kg. Det forekom mig, at dette er et godt resultat.

Møllen er især værd at nævne. Måske den mest teknologisk vanskelige enhed. Al den litteratur, der kom til hånden, blev skrevet af mennesker helt langt fra aerodynamik. De fleste af rådgiverne citerede de populære luftfartsprofiler CLARK Y, BC2 og andre. Metoderne til beregning af flypropeller og store møller var fuldstændig uegnede til en lille, lavhastighedsmølle, orienteret til arbejde i svag og middel vind (3-6 m / s). Standardteknologien til fremstilling af vinger var også ret besværlig og vigtigst af alt garanterede ikke høj nøjagtighed og repeterbarhed af profilen.

Med hensyn til profilen, med de givne Reynolds -tal 40.000 - 60.000, viste Kupfer -profilprofilen, Götingen 420 og lignende sig at være den bedste. Modelflybyggere ved dette. Groft sagt er dette bare en sløjfe, profilen af ​​Farman eller Nyuport -fløjen under Første Verdenskrig. I let vind giver det et øjeblik, næsten 1,5 gange mere end traditionelle, dråbeformede. Ved høje hastigheder begynder strømmen at gå i stå, og møllen er delvist selvregulerende.

Profilen trak også teknologi.

Et emne med overfladen af ​​den nederste del af bladet blev skåret ud i henhold til den teoretiske tegning og skabeloner. Derefter blev lag af egetræsfiner påført et lim gennem et lag af polyethylen. Ved numsen op til 10, i slutningen - 3 - 4 lag. Hele kagen blev omhyggeligt pakket ind med et gummibånd og lad den stå i et par dage.

Efter at limen var hærdet, blev det halvfabrikata af bladet fjernet fra emnet og relativt enkelt forfinet ved slutdelen og langs kanterne ved slibning. I sidste ende, hvis holdbarhed var påkrævet, kan alt dette stadig indsættes med et lag glasfiber på epoxy.

Billedet til højre viser et emne til limning af knivene. En limet pakke med egetræsfiner er tæt fastgjort til den med et gummibånd. Ved numsen er der 8 - 10 lag, helt i enden af ​​bladet 3 - 4. Derefter fjernes de trinvise lag ved slibning og kanterne formales. Nå, formen i planen justeres i henhold til skabelonen. Bladene er lette, stive og temmelig ensartede, lette at balancere. Egen er dog for alvorlig. Det er ganske muligt og noget lettere. Generelt er jeg vild med lind ... Jamen, det skader ikke at lime over det med glasfiber, hvis du har brug for holdbarhed.

Til venstre er der to glasfiberlimede, afrundede lindeblade fra en anden, tidligere model med limede knaster på mekanismen til ændring af propellens stigning. For al uhøjtideligheden formåede de på en eller anden måde at modstå 2000 o / min.

Et stykke træ, omhyggeligt grundet og malet med PF115, tåler en sæson. Efter vinteropbevaring i et uopvarmet rum blev der ikke noteret nogen særlig skævhed. Men møllen skal opbevares hængende ved akslen. Du kan ikke lægge klingen mod væggen.

Møllen blev gevindskåret på akslen og skruet på sig selv til stop.

Alt dette samlet blev installeret i en højde af 5 meter på en mast lavet af halvtommers, tre fjerdedele, tommerørsektioner forbundet med adapterkoblinger. Masten havde et drejeligt beslag nær jorden og et firekabels system med strækmærker i fire niveauer lavet af en 5 mm nylonsnor. Dette design gør det muligt for en person at hæve / sænke masten.

Belastningen var et 12-volts 55Ah alkalisk batteri, der blot var forbundet via en 10A-diode. Plus voltmeter og ammeter ..

En indviklet controller blev udviklet som en udvikling og tilføjelse. Generatorens driftsspænding skal varieres for at fjerne den maksimale effekt. Den mest fordelagtige tilstand i denne forstand er en fast strøm med en varierende spænding. Arbejde gennem en diode giver simpelthen batteriet det modsatte - en relativt konstant spænding med en varierende ladestrøm.

Og mens controlleren periodisk blev bragt ind, prøvet og taget hjem, viste det sig, at uden en controller har møllen nogle interessante kvaliteter.

Lanceringen er meget let, med mindre end 3m / s. Endvidere tager møllen hurtigt fart, inden den oplades (ca. 13-14V). Derefter er hastighedsforøgelsen meget langsom, kun momentet på turbineakslen og ladestrømmen øges. Selvfølgelig vokser tabene i selve generatoren og i faldtrådene også. Men generatoren i en stærk vind afkøles effektivt af vinden selv gennem specielt tilvejebragte kanaler. Det er karakteristisk, at møllen larmer under acceleration, så snart ladestrømmen viser sig, falder støjen kraftigt. Generelt er støjen temmelig svag. Når du sover på landet i en stærk vind, er det fuldstændig maskeret af støj fra træer, hvis du ikke ved, at møllen er installeret.

Jeg var meget bange for, at generatoren simpelthen ville brænde ud under en eller anden uvejr. Derefter tællede han alle de mulige tab og kom til den konklusion, at i betragtning af konstruktionens varmekapacitet kræver det fyrre minutter at opvarme simpelthen som et emne til 70 - 80 grader.

Vindmøllen arbejdede under opsyn hele sommeren. det var umuligt at forlade ham på grund af vores folks adfærd og en ting mere: igen var jeg bange for en storm, en storm. En gang steg vinden til 30-35 m / s. Der var ikke noget præcist vindmåler ved hånden, men så var jeg allerede perfekt orienteret af selve møllen. Det er nok en gang at foretage 2 - 3 spændingsmålinger på referencebelastningen ved hjælp af vindmåleren og lave et bord - vindmøllen er sit eget vindmåler. Møllen gav 900 omdr./min., Generatoren afgav omkring 150 - 170 W ved 5 - 7A (halvdelen af ​​strømmen gik tabt i for tynde ledninger med et fald på cirka 20 m) masten og vinden svajede mig i vindstød. Jeg var bange for, at alt dette ville blive sprængt i grus, men forsøg er prøvelser.

Ti gange stoppede jeg selvsikkert turbinen "ved fuld galop" og kortsluttede generatorens output. På samme tid faldt strømmen til 2 - 3A og omdrejningerne til 1 - 2 i s. Men alligevel et eller andet sted blev splinten afskåret, og det hele fløjtede til siden, masten måtte sænkes hurtigt.

Hovedkonklusionen fra dette eksperiment er, at en laveffektsmølle pålideligt kan blokeres af en generator i stærk vind. Yderligere bremser er ikke nødvendige. Dette forklares derefter let i teorien.

Jeg har udeladt mange eksperimenter her. Han arbejdede tæt i to sæsoner. Jeg prøvede både Savonius og lodrette vinger og et par andre designs. Møller fra 2 til 12 vinger, automatisk evakuering fra vinden og mere. Han lavede også en permanent magnetgenerator, lavede et servodrev med en variabel stigning af turbinebladene og så videre. Jeg havde ikke tid til at bygge kun et-blad.

Kan jeg sige med tillid

1. En vindmølle er en meget dyr fornøjelse, hvis vi ikke taler om et stykke legetøj. I mit tilfælde er dette kun belysning, et lille elværktøj (8 - 12 kW * t pr. Måned). For dem, der er vant til at stryge deres sweatshirts i landet, er benzinenheden meget billigere.

2. Der er ikke noget bedre end en klassisk propelturbine, beregnet i 1920'erne, i vindenergi og ikke kan være det. Opfindelser foretages her af hensyn til selve opfindelserne.

3. En vindmølle er ikke en ensom forretning. Vindmølle - SYSTEM. Uden en dyb forståelse af alle processer, uden kendskab til det grundlæggende inden for mekanik, aerodynamik, elektroteknik, er det bedre ikke at blive involveret i arbejde af en sådan kompleksitet. Dette er ikke for amatører, hvis du vil få noget virkelig til at fungere i sidste ende.

Der blev forsøgt at lave en langsommere turbine med en totrinsmultiplikator et sted omkring 1 til 5. Og en halefri version med en orientering på grund af vindmøllen i selve møllen ("tilbage til vinden", der balancerer røret fremad) .

Men multiplikatoren viste sig at være vanskelig, og møllen ville ikke vende om i en svag vind. Jeg implementerede også en propeller med variabel pitch med et servodrev (et sted tidligere på billedet af bladet fra det). Men servoen viste sig at være for langsom til hurtigt at reagere på vindstød. Og nynnede uendeligt. Da jeg skred frem, indså jeg, at for sådan en loppe er dette overflødigt.

Værket var interessant, men jeg var nødt til at gå til virkeligheden. Det kommercielle projekt for en sådan vindmøllepark havde stadig brug for revision, dets egne ressourcer begyndte at smelte, og så dukkede noget op, som jeg kendte - impulskilder. Det er det, jeg allerede har gjort for femte år.

For i dag ser det ud til mig, at drømme om en vindmølle, der varmer gulvet og driver strygejern med en vandvarmer, skal sættes til side for nu. Det er teknisk muligt, men det koster så meget, at lægmandens fantasi ikke tåler det.

Men sådanne små dachas kunne have en vis succes. Dette er heller ikke billigt, men hvem har brug for et lys, et lille tv, en mobiltelefon og en bærbar computer - helt.

Dette er cirka 10-15 kWh om måneden.

Vindenergi, DIY vindmølle, alternativ energi, vindmølle, DIY vindmølle, hjemmelavet vindmølle, vindmøllekraft