Függőleges forgástengelyű forgó szélturbinák. A függőleges szélturbinák előnyei és hátrányai, típusai és jellemzői

A szélturbina, amelyre az emberek leggyakrabban és első sorban gondolnak, egy légcsavar formájú szélturbina. Sokan nem is sejtik, hogy vannak még mások. Valójában vannak más típusú szélgenerátorok is. Egyesek forgó oszlopra, mások láncos körhintara hasonlítanak, mint egy vidámparkban. A függőlegesen elhelyezett pengék csak a láncok helyén helyezkednek el. Az ilyen szélturbinákat függőlegesnek nevezik. Miért függőleges? - Mert a forgó generátor tengelye felfelé néz, vagyis függőlegesen helyezkedik el.

Mi volt a függőleges szélturbina fogalma?

A függőleges forgástengelyű szélturbinák bonyolultabb kialakításúak. Végül is a függőlegesen felszerelt pengéket ebben a helyzetben kell tartani, és biztonságosan a forgástengelytől távol kell tartani. Akkor miért fejlesztettek ki és valósítottak meg egy ilyen egységet?

A fő ötletek, amelyek szerint a szél-axiális szélgenerátort létrehozták, a következők voltak. Az első, hogy mivel a függőleges szerkezet lapátjainak nem mindegy, hogy melyik oldalról fúj rájuk a szél, nem kell az egész szerkezetet a szél felé fordítani, mint a szélkakast. Emiatt a szélmalomnak nem kell alkalmazkodnia a változó szélirányhoz, amely során az energia egy része elvész.

A második az alacsony sebesség, és ennek következtében a telepítés alacsony zajszintje. Mivel a magas fordulatszám itt elfogadhatatlan, a forgó alkatrészek zaja észrevehetően alacsonyabb. Ez azt jelenti, hogy egy ilyen szélturbina félelem nélkül telepíthető a városban és a lakott területeken.

A harmadik ötlet a függőleges szélturbina viharos széllel szembeni nagyobb ellenállása. Ezt elősegíti a felső hatása is, ami megnehezíti a rotor eltérítését a forgástengelytől. És az a tény, hogy a pengék folyamatosan távolodnak a széltől. Fékezett állapotban pedig a lapátok széllel való frontális ütközésének síkja alacsonyabb, mint a vízszintesé.

A forgó szélturbinák legújabb modelljeinek műszaki jellemzői

Mindenekelőtt megjegyezzük, hogy a legelterjedtebb és sorozatban gyártott forgó ortogonális szélgenerátorok. Megjelenése a képen látható.

A következő újításokat vezették be a legújabb üzemmodellekbe. Először is, ez egy háromszintű rotor. Egy ilyen rotor lapátjai könnyebbek lettek, rögzítésük megbízhatóbb és egyenletesebben oszlanak el a sugár mentén.

Egy másik újítás a szélmalom vázkialakítása. Itt a rotor alsó és felső része támogatott. Ennek megfelelően a forgása egyenletesebb és maga is megbízhatóbb. A keret lehetővé teszi a függőleges szélturbina akár árboc nélkül is egyszerűen sík felületre vagy akár a talajra történő felszerelését. Állványra szerelve pedig kifejezetten jó lapostetős felszerelésre. Az állványra napelemek is rögzíthetők.

Ha pontosabban szeretne választani, és keresse fel katalógusunkat.

A szélenergia villamosenergia-termelésre való felhasználása nem új ötlet. Vannak olyan régiók, ahol ezt a bányászati ​​módszert tartják a legjövedelmezőbbnek és elsőbbséget élvezőnek - természetesen ezeken a helyeken folyamatosan fújnak a szelek. Dánia kiváló példa, ahol a szélenergia az országban fogyasztott villamos energia 25%-át teszi ki.

Ma elmondjuk, mi a függőleges típusú szélturbina, mik a fő jellemzői, előnyei és hátrányai, valamint megosztjuk az információkat arról, hogyan lehet egy ilyen eszközt saját kezűleg összeállítani, csak a rendelkezésre álló anyagok felhasználásával.

A függőleges szélgenerátor előnyei meglehetősen jelentősek:

• Ennek a készüléknek az a fő jellemzője, hogy a szélirány abszolút nem fontos számára.
• Megfelelően alacsony magasságban van felszerelve, amely nem igényel speciális karbantartást, és maga a folyamat biztonságos.
• A függőleges szélgenerátoroknak csak egy forgástengelye van átviteli mechanizmusok nélkül, ami azt jelenti, hogy sokkal megbízhatóbbak lesznek a működésben, mint a vízszintes társaik.
• Ezek az eszközök a forgórész és a lapátok alakja miatt szilárd hatékonysággal rendelkeznek.

Tanács! A kis háztartási modelleket nagyon gyenge széllökés hajtja - 1,5 méter / másodperctől, ami tovább növeli a telepítés hatékonyságát.

• A generátor nem bocsát ki hangot, így nem zavarja a környező emberek életét. Ráadásul az eszköz semmilyen módon nem hat a környezetre anélkül, hogy a légkörbe bocsátana kibocsátást.
• A készülék sok évig fog szolgálni, csak a fő mechanikai egységek időszakos felülvizsgálatát igényli (különösen fontos a csapágyak állapotának ellenőrzése). A készülék javítása is meglehetősen egyszerű.

Hogyan működik a szélgenerátor és hogyan csatlakozik a hálózathoz

A szinkrophasotron ... bocsánat, a szélgenerátor működése a mágneses levitáció elvén alapul. Lényege abban rejlik, hogy forgás közben emelő- és impulzuserő keletkezik, melynek hatására a rotor forogni kezd, plusz a tényleges fékezőerő.

A forgórész forgásának hatására mágneses tér képződik, amely a generátor armatúra tekercsében EMF-et indukál, aminek következtében áram jelenik meg.

• A kialakítás teljesen mechanikus és autonóm, ezért nem igényel emberi beavatkozást a munkája során. Természetesen maga a generátor is fel van szerelve további eszközökkel, amelyeknek köszönhetően a kapott energiát alkalmassá teszik az otthoni hálózatokban való felhasználásra.

• Az elektromos készülékeket semmi esetre sem szabad közvetlenül a generátor kapcsaihoz csatlakoztatni, mivel ez az eszköz különböző üzemmódokban eltérő erősségű és frekvenciájú áramot termel.
• Maga a generátor után egy vezérlő van az áramkörben, amely szabályozza (elnézést a tautológiáért) az akkumulátor töltöttségi szintjét. A fenti képen egy ilyen típusú készülék látható. Mint látható, a házon 4 kivezetés található, amelyekhez a generátor, az akkumulátor és az előtét kimenetei csatlakoznak.
• Mi az a ballaszt? Azt hisszük, sokan tisztában vannak azzal, hogy az akkumulátorok használata erősen ellenjavallt, ellenkező esetben az elektrolit forrni kezd, nyomás megnő a belsejében, és a készülék meghibásodhat egy látványos tűzijáték alatt. Ezért, amint az akkumulátor feszültsége 14-15 V-ra emelkedik, ami a teljes töltöttséget jelzi, az áramellátás leáll.
• Az akku le van kötve, nincs hova menni az energia, na, mondjuk nincs otthon senki, és egy készülék sem fogyaszt áramot, de az utcán jó szél fújt, a generátor pedig tovább forog intenzíven. Mi fog történni?

• Ha nincs terhelés a szélturbinán, akkor a forgása nem tapasztal ellenállást. A lapátok túlságosan pörögnek, ami növeli a szélterhelést és kellemetlen zajt kelt. Bizonyos helyzetekben előfordulhat, hogy a szerkezet egyszerűen nem bírja, és a fogantyújával intve elrepül anélkül, hogy ígéretet tenne a visszatérésre.
• A következő pont az, hogy a generátor feszültsége terhelés nélkül ilyen intenzív forgás mellett elérheti a 60-80 V-ot is, 12 névleges érték mellett. A vezérlőtranzisztorokat átlagosan 40 V feszültségre tervezték - mint tudod , egy ilyen ugrás azonnali kimenetük szolgáltatáson kívül helyezéséhez vezet.
• Ennek elkerülése érdekében előtétet használnak - egy ellenállás, lámpák vagy fűtőelem által létrehozott tartalék terhelést.

Tanács! Ha tenget használ, akkor az energia nem megy kárba - elképzelhető egy olyan kialakítás, amelyben például a vizet melegítik.

• Az előtét energiafogyasztásának meg kell felelnie a szélgenerátor által leadni képes maximális mutatónak.
• Ha az Ön által vásárolt vezérlő nem rendelkezik előtétterhelés csatlakoztatására szolgáló terminálokkal, akkor ez az eszköz más elv szerint fog működni. Amint az akkumulátor teljesen feltöltődött, a vezérlő lezárja a szélgenerátor fázisait, ami ennek következtében leállítja a forgását. A blokkolást addig tartjuk, amíg az akkumulátor feszültsége 13,5 V-ra nem csökken, majd a ciklus megismétlődik.
• Ezeket az eszközöket csak kis teljesítményű generátorokra telepítik.
• Az áramkörben a vezérlő előtt diódahidat kell elhelyezni - ez a négy félvezető legegyszerűbb eszköze, amely egyenirányítja a bejövő áramot. Sok eszköznek van egy egyenirányítója a házon belül, ezért a csatlakoztatáskor tanulmányozni kell az utasításokat.

• Tehát a láncban tovább van az akkumulátor. Bármilyen 12 voltos feszültség megteszi, így el lehet menni egy autóalkatrész boltba vásárolni.
• Elképzelhető, hogy a szélgenerátorok használata nem jelenti azt, hogy az áram ingyenes lesz. Először is vegye figyelembe magának az eszköznek és a hozzá tartozó felszerelésnek a költségét - ha nem rádiótechnikus, akkor mindenképpen pénzt kell költenie. Másodszor, minden akkumulátornak van egy bizonyos élettartama - átlagosan 4-5 év intenzív használat mellett.
• Egy jó kapacitású akkumulátor körülbelül 5-10 ezer rubelbe kerül (2018-as ár). Vagyis még akkor is, ha kiküszöböli a berendezések telepítésének és indításának költségeit, havonta 80-160 rubelt kell fizetnie, nem számítva a lehetséges berendezések javításának költségeit.
• Ugyanakkor annak a régiónak, ahol élsz, nagyon szelesnek kell lennie, hogy minden költség megtérüljön. Általában Ön dönti el, hogy célszerű-e egy ilyen beszerzés, mi csak a tényekkel ismertetjük meg.

• Ha a szokásos 220 V-ról működő háztartási elektromos készülékeket szélgenerátorról kívánja táplálni, akkor szüksége lesz egy inverterre, amely az egyenáramot váltakozó árammá alakítja.
• A kiegészítő felszerelések közül kiemelném az ATS-t (automata tápkapcsoló). Ez az eszköz automatikusan áramot kapcsol, amikor a szélturbinát kikapcsolják a nyilvános hálózatra vagy a vészhelyzeti áramforrásra.

A függőleges szélturbinák típusai

A függőleges szélturbinák megjelenése és jellemzői nagymértékben függenek ezen eszközök szerkezeti felépítésétől. Nézzük a főbbeket.

Ortogonális rendszerek

Az ortogonális típusú függőleges szélturbinák műszaki jellemzői a vízszintes tengelyű eszközökhöz képest nem túl magas hatásfokot jelentenek nagy méreteknél, azonban a szél irányától való függetlenség ezt előtérbe helyezi.

• A tervezés középpontjában ezek a generátorok egy központi forgástengellyel (függőlegesen) és több, vele párhuzamosan elhelyezett lapos lapáttal rendelkeznek.
• Az összes pengét egy bizonyos távolságban eltávolítják a forgásközéppontból.
• Egy ilyen eszközzel a hajtómechanizmus talajszinten helyezhető el, ami nagyban megkönnyíti a karbantartási és javítási tevékenységeket.

Ebben a cikkben közelebbről megvizsgáljuk, hogyan készítsünk szélgenerátort saját kezűleg. Végül is nehéz elképzelni egy modern ember életét áram nélkül. És még az áramellátás kis megszakítása is néha "bénító pillanattá" válik a saját otthonában való normális élethez. És el kell ismernünk, hogy az ilyen problémák egyes külvárosi falvakban vagy vidéki településeken – sajnos – nem ritkák. Ez azt jelenti, hogy valahogy meg kell védenie magát a bajoktól, tartalék energiaforrást kell szereznie. És ha figyelembe vesszük a folyamatosan növekvő tarifákat, akkor sok lakástulajdonos dédelgetett álmává válik a saját forrás, sőt szinte „ingyenes” munkavégzés.

A "szabadenergia" fejlesztésének egyik iránya korunkban a szélenergia felhasználása. Valószínűleg sokan láthattak lenyűgöző képeket egyes európai országokban sikeresen használt hatalmas szélturbinákról – egyes helyeken a szélenergia részaránya már eléri a teljes energia több tíz százalékát. Felmerül tehát a kísértés – ne próbáljak meg saját kezemmel szélgenerátort készíteni, hogy végleg függetlenedjek az elektromos hálózattól?

A kérdés jogos, de az "álmodó" lelkesedését némileg le kell hűteni. Egy igazán jó minőségű, hatékony erőmű létrehozásához sok mechanikai és elektrotechnikai tudásra van szükség. Nagyon tapasztalt mesternek kell lennie minden szakmában – nagyon összetett műveletek egész sora létezik, amelyek precíz tervezést és szakképzett megközelítést igényelnek a végrehajtás során. Ezen okok összessége miatt, amint a fórumokon zajló vitákból is megállapítható, elég sok "pályázó" vagy nem kapta meg a várt eredményt, vagy teljesen feladta a tervezett projektet.

Ezért ez a cikk áttekintést nyújt a szélturbinák létrehozásának folyamatában előforduló gyakori problémákról és azok megoldásáról. Lehetőség lesz hozzávetőlegesen megbecsülni a munka mértékét, és józanul mérlegelni képességeit - megéri-e saját kezűleg elvállalni.

Mi az a szélturbina? A rendszer általános felépítése

Számos módja van az elektromos energia beszerzésének - fotonáramnak való kitettség (fény, például napelemek), bizonyos kémiai reakciók miatt (széles körben használják akkumulátorokban), hőmérséklet-különbségek miatt. A kinetikus energia elektromos energiává alakítását azonban jelenleg a legszélesebb körben alkalmazzák. Ez az átalakítás speciális eszközökben történik, amelyeket generátoroknak neveznek.

A kinetikus energiát elektromos energiává átalakító generátor működési elvét Faraday tárta fel és írta le még a 19. században.

A legegyszerűbb elektromos generátor készülékének elve

Abból áll, hogy ha a vezető keretet változó mágneses térbe helyezik, akkor elektromotoros erő indukálódik benne, amely az áramkör zárásakor elektromos áram megjelenéséhez vezet. A mágneses fluxus változását pedig úgy érhetjük el, hogy ezt a keretet mágneses térben forgatjuk, akár állandó mágnesek által létrehozott, akár a gerjesztő tekercsekben megjelenő mágneses térben. Amikor a keret helyzete megváltozik, megváltozik a rajta keresztező mágneses fluxus értéke. És minél nagyobb a változás mértéke, annál nagyobbak a mutatók és az indukált EMF. Így minél több fordulat kerül át a rotorra (a generátor forgó része), annál nagyobb feszültség érhető el a kimeneten.

A diagram természetesen nagy leegyszerűsítésekkel látható, csak az elv tisztázása érdekében.

A forgás átvitele a generátor forgórészére különböző módokon hajtható végre. És az egyik módja annak, hogy szabad energiaforrást találjunk, amely mozgásba hozza az eszköz kinematikai részét, ha „elkapjuk” a szél erejét. Vagyis nagyjából úgy, ahogy egykor a szélmalmok alkotóinak sikerült.

Így a szélgenerátor eszköze magában foglalja a generátor és a forgási mozgásának az állórészre, azaz a szélturbinára történő átvitelére szolgáló mechanizmus jelenlétét. Ezen túlmenően a rendszer megbízható telepítését biztosító kialakítás előfeltételé válik, mivel gyakran jelentős magasságban kell elhelyezni, hogy a természetes vagy mesterséges akadályok ne zavarják a teljes "szélfogást". Egyes esetekben kinematikus sebességváltót is használnak, amelyet a rotor fordulatszámának növelésére terveztek.

Egy példa a szélturbina és a generátor közötti túlhajtásra

De ez még nem minden. A szél jelenléte és sebessége gyakran rendkívül változó értékek. A megtermelt energia fogyasztását pedig az "időjárás szeszélyeitől" függővé tenni ésszerűtlen. Ezért a szélturbina általában egy energiatároló rendszerrel együtt működik.

A keletkezett áramot egyenirányítják, stabilizálják, és egy speciális vezérlőeszközön keresztül vagy közvetlenül továbbítják a fogyasztást, vagy átirányítják az áramkörben lévő nagy teljesítményű akkumulátorok töltésére. Az akkumulátorokból egy inverteren keresztül, amely az egyenáramot a kívánt feszültségű és frekvenciájú váltakozó árammá alakítja, áramot kapnak a fogyasztási pontok. Az akkumulátorok egyfajta pufferkapcsolattá válnak: ha az áramterhelés kisebb, mint a generátor aktuális (nagyon szélerősségtől függő) teljesítménye, vagy ha egy ideig egyáltalán nincsenek csatlakoztatva a fogyasztási eszközök, akkor az akkumulátorok töltődnek. Ha a terhelés nagyobb, mint a generált teljesítmény, az akkumulátorok lemerülnek.

Érdekes pont - a szélerőmű ezen tulajdonsága lehetővé teszi magának a generátornak a teljesítményének megtervezését, nem a csúcsterhelési mutatók alapján (az inverter felelősebb lesz ezért), hanem az előre jelzett energiafogyasztás alapján. egy bizonyos időszakon keresztül (például egy hónapig).

Természetesen az egyszerűbb sémák a mindennapi életben is használhatók. Például egy szélturbina egyszerűen valamilyen alacsony feszültségű világítóberendezést szolgál ki, stb.

A szélerőművek előnyei és hátrányai

Például először nézzük meg a szélgenerátor legegyszerűbb kialakítását, amelyet akár egy középiskolás diák is össze tud szerelni. Egy ilyen "erőmű" gyakorlati alkalmazása nem túl széles, de csak az ismerete bővítésére és bizonyos ismeretek megszerzésére - miért ne?

Ki van a függőleges mögött? Ki ellenzi?

Ha egy szakértői értekezleten azon vitatkoznánk, hogy mely szélturbinákat jövedelmezőbb vidéki ház vagy nyaralófalu közelében telepíteni - függőleges forgástengelyű vagy vízszintes szélgenerátorokat, akkor olyan légkör jelenne meg, amely megadja az előnyöket és Az ilyen típusú szélturbinák hátrányai. Először is a függőleges szélturbina előnyeiről:

• szinte néma a legerősebb széllökésekben;
• optimális hatékonyságot biztosít bármilyen szélszeszélyhez;
• felfogja a légmozgás bármely irányát;
• egyszerű;
• a kollektorkefék hiánya nem igényli azok cseréjét;
• minimum 1 m/s szellővel indul;
• a tengelylebegtetés miatt csak egy csapágyat használnak a kialakításában;
• a ház közelében vagy a tetőn is elhelyezhető;
• nem igényel további eszközöket az indításhoz;
• teljesen ártalmatlan a madarakra, méhekre, a környezetre;
• nem fél a nedves hóeséstől és a jegesedéstől.

A vízszintes szélturbinákat kedvelők pedig a függőlegesek néhány, de jelentős hátrányának egyikére hívják fel a figyelmet:

• nem használják fel hatékonyan a szélenergiát a vízszintes vonalakhoz képest;
• több anyagot költenek összeszerelésükre;
• észrevehető árkülönbség a túlzás irányába.

Ellenfeleik nem adják fel: a függőleges forgástengelyű szélturbinák állításuk szerint igénytelenek bármilyen irányú széllökésekre (örvényre), ami lehetővé teszi, hogy kis terű helyekre telepítsék őket. Ezenkívül közömbösek a pusztító hurrikánokkal szemben, mivel a forgási sebesség növekedésével növekszik a tengely stabilitása a járókerékkel. A függőleges egységek előnyei a hagyományos vízszintes szélturbinákkal szemben, hogy bárhol használhatók: házak tetején, peronokon, tornyokon, tajgakabinokon, pótkocsikon.

Bár bárhogyan is vitatkoznak ennek vagy annak a telepítésnek az előnyeiről és hátrányairól, ezek felülmúlják a gyakorlat érveit. Lehetővé teszik bármely szélturbina előnyeinek és hátrányainak felmérését meghatározott működési feltételek mellett.

Igen, a vízszintes szélturbina olcsóbb, de a függőleges nem igényel sok pénzt a telepítés és a telepítés során. Igen, a vízszintes szélgenerátornak nagyobb a hatásfoka, de a forgó szélgenerátornál nem kell nagy magasságba emelni, ami leegyszerűsíti a működését. Igen, egy vízszintes szélturbina kevesebb anyagot igényel járókerékenként, de társa jobban ellenáll a hurrikán szélnek.

A mondás szerint ki hova megy, én meg a takarékpénztárba. Egyesek mire valók, a legtöbb pedig függőleges szélmalmokhoz. Sőt, a feltalálók minden évben javítják ezt a telepítést, és hamarosan a kereslet egyik vezetőjévé válik.

Szél – pénzért!

Álljon meg! Nem tévedsz véletlenül a cím értelmében? Nem kellene felcserélni a szavakat? - kérdezheti egy kedves olvasó. Nem, ha arról van szó, hogy egy forgó szélturbina miként vonul át győzelmesen bolygónkon, és magabiztosan foglal helyet a nap alatt - egy ilyen kifejezés teljesen elfogadható.

Ezer lehetőség közül egy példa említhető ennek bizonyítására. Vegyük Alexander Szergejevics Abramov tervező hasonló ötletét. Oroszország hatalmas területén ő állt elő a forgó szélgenerátor jövedelmező használatának ötletével. Mivel ennek a telepítésnek a fő előnye, hogy a legkisebb levegővétellel, bármilyen irányban működjön, egy ilyen szélgenerátor tökéletesen alkalmas gyenge orosz szelekre.

Ki vitatkozna azzal a ténnyel, hogy jövedelmezőbb egy érzékenyebb szélturbina az otthona közelében, mint az, amelyik csak meglehetősen erős szélben működik. És hol lehet ilyet találni Oroszország végtelen kiterjedésében?

Abramov volt az, aki Oroszországban először felvetette az ötletet, hogy váltson át a termelésre, valamint az ilyen szélgenerátorok bevezetésére. Ami ebben az ötletben a legértékesebb - a szélmalom építéséhez való örökös anyaghiány és az orosz nép híres találmánya miatt - még a leglustább vidéki paraszt is tud ilyen installációt készíteni. Ne higgy nekem?

Egy ilyen szélgenerátor könnyen megépíthető a szó szerint láb alatt heverő legelérhetőbb anyagokból: nagyméretű, 3 literes műanyag palackokból, bádogdobozból, rétegelt lemezből vagy textolitból, acéltengelyből, hulladék villanymotorból. A legegyszerűbb függőleges szélturbina rajza konzervdobozból (lásd az ábrát).

Elég az üveget kettévágni, a homorú oldalakkal ellentétes irányban rögzíteni, és a közepén forgástengelyt készíteni, amit a generátorhoz kell kötni. Minden. A szélturbina indulásra kész. Viheti túrákra. Megvilágítja a tajgáját, kempingsátrát, tölti a telefon vagy laptop akkumulátorát.

Itt kell néhány szót ejteni magáról Abramovról. Alekszandr Szergejevics a kézművesség legrégebbi híve, egyetlen nap sem képzeli magát technikai kreativitás nélkül. Agyában, majd papíron is egyre több olyan motormodell jelent meg, amelyek felületes pillantással elképzelhetetlen energiaforrások rovására dolgoznak. Alekszandr Szergejevicset utolsó napjaiig (és 96 évig élt) a forgó szélgenerátorok érdekelték, amelyekkel nagy jövőt jósolt. A feltaláló mélyen meg volt győződve arról, hogy lehet pénzt keresni a szélből. Ráadásul könnyű.

Ismeretes, hogy a tervezők figyelmen kívül hagyják a forgó szélturbinákat. Állítólag a vízszintes szélturbinákhoz képest nem hatékonyak a szélenergia felhasználásában. Alekszandr Szergejevics Abramov nem bánta ellenfeleit. Csendben csinálta, több saját tervezésű, függőleges szélturbina modellt is kipróbált. Valamennyi kialakítása kifogástalan hatékonyságot mutatott a légáramlás bármely nyomása mellett, az enyhe ütéstől a hurrikánszélig. Ez a fő különbség köztük és vízszintes társai között sokat beszél. Hiába rázza a levegőt vitákkal, sikoltozással, jobb, ha megteszi. Előadás.

Itt van egy másik élénk példa egy önindító szélturbinára, amelynek függőleges tengelye 1 m / s-nál kisebb szélsebesség mellett van. Ez a videó egy kísérleti példát mutat be egy függőleges szélmalomra, amely nagyon kis légmozgás mellett forogni kezd. Még a fák ágai is mozdulatlanok, a szélmalom pedig lassan forgatja szárnyait, így tetszet a feltaláló szemében.

Végezetül hozzá kell tenni, hogy a forgó szélgenerátorok nem csak csendesek, de bármilyen szélben képesek működni. Ma két- és háromszintes rotorral gyártják az üzem teljesítményéhez és a környéken uralkodó szelekhez képest.

Kidolgoztunk egy függőleges forgástengelyű szélturbina kialakítását. Az alábbiakban részletes útmutató található a gyártáshoz, gondos elolvasása után saját maga is készíthet függőleges szélgenerátort.
A szélgenerátor meglehetősen megbízhatónak bizonyult, alacsony karbantartási költséggel, olcsónak és könnyen gyárthatónak. Nem szükséges követni az alább bemutatott részletlistát, saját maga is módosíthat, javíthat, használhat valamit, mert nem mindenhol találja meg pontosan azt, ami a listán van. Igyekeztünk olcsó és jó minőségű alkatrészeket használni.

Felhasznált anyagok és berendezések:

Név	Menny	jegyzet
A rotorhoz használt alkatrészek és anyagok listája:
Előre vágott fémlemez	1	Vágás 1/4"-os acélból vízsugárral, lézerrel stb.
Autóagy (Hub)	1	4 lyukat kell tartalmaznia, körülbelül 4 hüvelyk átmérőjű
2 "x 1" x 1/2" neodímium mágnes	26	Nagyon törékeny, jobb külön rendelni
1/2 "-13tpi x 3" hajtű	1	TPI – Szálak hüvelykenként
1/2 "dió	16
1/2" alátét	16
1/2" termesztő	16
1/2 ".- 13tpi sapka anya	16
1" alátét	4	A rotorok közötti hézag fenntartása érdekében
A turbinához használt alkatrészek és anyagok listája:
3 "x 60" horganyzott cső	6
ABS műanyag 3/8" (1,2x1,2 m)	1
Kiegyensúlyozó mágnesek	Ha szükséges	Ha a pengék nincsenek kiegyensúlyozva, akkor mágnesek vannak rögzítve a kiegyensúlyozáshoz.
1/4" csavar	48
1/4"-es alátét	48
1/4"-es termesztő	48
1/4 "dió	48
2 "x 5/8" sarok	24
1 "sarok	12 (nem kötelező)	Ha a pengék nem tartják meg alakjukat, akkor hozzáadhat továbbiakat. sarkok
csavarok, anyák, alátétek és beszúrók 1 "sarokhoz	12 (nem kötelező)
Az állórészhez használt alkatrészek és anyagok listája:
Epoxi keményítővel	2 l
1/4"-os rozsdamentes acél csavar	3
1/4 "alátét st.	3
1/4"-os rozsdamentes acél anya	3
1/4" gyűrűs fül	3	E-mailhez kapcsolatokat
1/2 "-13tpi x 3" hajtű st.	1	Utca. az acél nem ferromágneses, így a rotor nem "fékez"
1/2 "dió	6
Üveggyapot	Ha szükséges
0,51 mm zománc. a vezeték		24AWG
A beszereléshez használt alkatrészek és anyagok listája:
1/4 "x 3/4" csavar	6
1-1 / 4" csőkarima	1
1-1 / 4 "horganyzott cső L-18"	1
Eszközök és felszerelés:
1/2 "-13tpi x 36" hajtű	2	Emelésre használják
1/2" csavar	8
Szélmérő	Ha szükséged van
1" alumínium lap	1	Szükség esetén távtartók gyártásához
Zöld festék	1	Műanyag tartók festésére. A szín nem fontos
Kék festékgolyó.	1	A rotor és egyéb alkatrészek festéséhez. A szín nem fontos
Multiméter	1
Forrasztópáka és forrasztóanyag	1
Fúró	1
fémfűrész	1
Alávágás	1
Maszk	1
Védőszemüveg	1
Kesztyű	1

A függőleges forgástengelyű szélturbinák nem olyan hatékonyak, mint vízszintes társaik, de a függőleges szélturbinák kevésbé igényesek beépítésük helyére.

Turbina gyártás

1. Csatlakozó elem - a rotornak a szélgenerátor lapátjaihoz való csatlakoztatására szolgál.
2. A pengék elrendezése - két egymással szemben lévő egyenlő oldalú háromszög. Ennek a rajznak megfelelően ezután könnyebb lesz elrendezni a pengék rögzítésének sarkait.

Ha nem biztos valamiben, a karton sablonok segítenek elkerülni a hibákat és a további változtatásokat.

A turbina gyártásának lépései:

1. A pengék alsó és felső tartóinak (talpainak) gyártása. Jelölje meg és szúrófűrésszel vágjon ki egy kört az ABS műanyagból. Ezután karikázzuk fel, és vágjuk ki a második támasztékot. Két teljesen egyforma kört kell kapnia.
2. Vágjon egy 30 cm átmérőjű lyukat az egyik tartó közepébe, ez lesz a pengék felső támasza.
3. Fogja meg az agyat (autóagy), és jelölje meg és fúrjon négy lyukat az alsó támasztékon az agy felszereléséhez.
4. Készítsen sablont a kések elhelyezkedéséhez (fenti kép), és jelölje be az alsó támasztékon a sarkok rögzítési pontjait, amelyek összekötik a támasztékot és a késeket.
5. Rakja egymásra a pengéket, kösse meg szorosan és vágja le a kívánt hosszúságra. Ennél a kialakításnál a lapátok 116 cm hosszúak Minél hosszabbak a lapátok, annál több szélenergiát kapnak, de a hátránya az instabilitás erős szélben.
6. Jelölje meg a késeket a sarkok rögzítéséhez. Érintse meg, majd fúrjon lyukakat rajtuk.
7. A fenti képen látható pengemintát használva szögekkel rögzítse a pengéket a tartóhoz.

Rotorgyártás

A rotor gyártásának műveletsora:

1. Helyezze egymásra a két forgórész alapot, illessze sorba a lyukakat, és reszelővel vagy jelölővel húzzon egy kis jelölést az oldalakon. A jövőben ez segít abban, hogy helyesen tájékozódjanak egymáshoz képest.
2. Készítsen két papírmágnes mintát, és ragassza őket az alapokhoz.
3. Jelölje meg az összes mágnes polaritását egy markerrel. "Polaritásvizsgálóként" egy kendőbe vagy szalagba csomagolt kis mágnest használhat. Egy nagy mágnesen áthaladva jól látható lesz, hogy taszítja vagy vonzza.
4. Készítse elő az epoxit keményítő hozzáadásával. És egyenletesen vigye fel a mágnes aljáról.
5. Nagyon óvatosan vigye a mágnest a rotor talpának széléhez, és mozgassa a helyére. Ha a mágnes a forgórész tetejére van felszerelve, akkor a mágnes nagy teljesítménye élesen megmágnesezheti és eltörhet. És soha ne dugja ujjait vagy más testrészeit két mágnes vagy egy mágnes és egy vasaló közé. A neodímium mágnesek nagyon erősek!
6. Folytassa a mágnesek ragasztását a rotorra (ne felejtse el epoxival kenni), váltakozva a pólusok között. Ha a mágneseket mágneses erő húzza le, a biztonság kedvéért használjon köztük egy fadarabot.
7. Miután az egyik rotor elkészült, lépjen a másodikra. A korábban megjelölt jelzés segítségével helyezze el a mágneseket pontosan az első rotorral szemben, de eltérő polaritással.
8. Helyezze el egymástól távol a rotorokat (hogy ne legyenek mágnesesek, különben később nem távolítja el őket).

Az állórész gyártása nagyon munkaigényes folyamat. Természetesen vásárolhat kész állórészt (próbáljon megkeresni nálunk) vagy generátort, de nem azt a tényt, hogy egy adott szélturbinához alkalmasak a saját egyedi jellemzőivel.

A szélgenerátor állórésze egy elektromos alkatrész, amely 9 tekercsből áll. Az állórész tekercs a fenti képen látható. A tekercsek 3 csoportra vannak osztva, mindegyik csoportban 3 tekercs található. Mindegyik tekercs 24AWG (0,51 mm) huzallal van feltekerve, és 320 fordulatot tartalmaz. Több fordulat, de egy vékonyabb vezeték nagyobb feszültséget, de kisebb áramot ad. Ezért a tekercsek paraméterei megváltoztathatók, attól függően, hogy milyen feszültségre van szüksége a szélgenerátor kimenetén. Az alábbi táblázat segít eldönteni:
320 fordulat, 0,51 mm (24AWG) = 100 V @ 120 ford./perc.
160 fordulat, 0,0508 mm (16AWG) = 48V @ 140 ford./perc.
60 fordulat, 0,0571 mm (15AWG) = 24 V @ 120 ford./perc.

Az orsók kézi tekercselése unalmas és nehéz. Ezért a tekercselési folyamat megkönnyítése érdekében azt tanácsolom, hogy készítsen egy egyszerű eszközt - egy tekercselő gépet. Ráadásul a kialakítása meglehetősen egyszerű, és ócskavas anyagokból is elkészíthető.

Minden tekercs menetét ugyanúgy, ugyanabba az irányba kell feltekerni, és figyelni kell, vagy megjelölni, hol van a tekercs eleje és hol a vége. A tekercsek letekercselésének megakadályozása érdekében elektromos szalaggal vannak becsomagolva, és epoxigyanta bevonattal vannak ellátva.

A lámpatest két darab rétegelt lemezből, hajlított hajtűből, egy darab PVC-csőből és szögekből készül. A csap meghajlítása előtt égővel melegítse fel.

A deszkák közötti kis csődarab biztosítja a kívánt vastagságot, négy szög pedig a szükséges tekercsméreteket.

A tekercselőgépet kitalálhatja saját tervezésével, vagy esetleg már van készen.
Az összes tekercs feltekerése után ellenőrizni kell, hogy azonosak-e egymással. Ez megtehető egy mérleg segítségével, és meg kell mérni a tekercsek ellenállását egy multiméterrel.

Ne csatlakoztasson háztartási fogyasztókat közvetlenül a szélgenerátorra! Az elektromos áram kezelésekor is tartsa be a biztonsági óvintézkedéseket!

A tekercs csatlakoztatásának folyamata:

1. Csiszolja meg az egyes tekercsvezetékek végeit.
2. Csatlakoztassa a tekercseket a fenti képen látható módon. 3 csoportot kell kapnia, mindegyik csoportban 3 tekercset. Egy ilyen bekötési diagrammal háromfázisú váltakozó áramot kapunk. Forrassza le a tekercsek végeit, vagy használjon bilincseket.
3. Válasszon egyet a következő konfigurációk közül:
   A. Konfiguráció " csillag". Annak érdekében, hogy magas feszültséget kapjon a kimeneten, csatlakoztassa egymáshoz az X, Y és Z érintkezőket.
   B. Konfiguráció "háromszög". Nagy áramerősséghez csatlakoztassa X-et B-hez, Y-t C-hez, Z-t A-hoz.
   C. A jövőbeni újrakonfigurálás érdekében húzza ki mind a hat vezetéket, és húzza ki őket.
4. Egy nagy papírlapra rajzoljon egy diagramot a tekercsek helyéről és csatlakozásáról. Minden tekercsnek egyenletesen kell elhelyezkednie, és meg kell egyeznie a rotor mágneseinek helyzetével.
5. Rögzítse az orsókat szalaggal a papírra. Készítsen epoxit keményítővel az állórész cseréphez.
6. Ecsettel vigyen fel epoxit az üvegszálra. Adjon hozzá apró üvegszáldarabokat, ha szükséges. Ne töltse meg a tekercsek közepét, hogy biztosítsa a megfelelő hűtést működés közben. Próbálja meg elkerülni a buborékképződést. Ennek a műveletnek az a célja, hogy rögzítse a tekercseket a helyükön, és lelapítsa az állórészt, amely a két forgórész között lesz. Az állórész nem lesz terhelt egység és nem fog forogni.

Az érthetőség kedvéért nézzük meg képekben a teljes folyamatot:

A kész orsókat viaszos papírra helyezzük előre megrajzolt elrendezéssel. A fenti képen a sarkokban lévő három kis kör az állórész konzoljának rögzítéséhez szükséges furatok helye. A középső gyűrű megakadályozza, hogy az epoxi bejusson a középső körbe.

A tekercsek a helyükön vannak rögzítve. A tekercsek köré apró darabokban üvegszálat helyeznek. A tekercsvezetékek az állórész belsejébe vagy kívülre vezethetők. Ne felejtsen el elegendő mozgásteret hagyni. Mindenképpen ellenőrizze újra az összes csatlakozást és csengetést multiméterrel.

Az állórész majdnem kész. A konzol rögzítésére szolgáló lyukakat az állórészbe kell fúrni. Lyukak fúrásakor ügyeljen arra, hogy ne kerüljön a tekercsvezetékekbe. A művelet befejezése után vágja le a felesleges üvegszálat, és ha szükséges, csiszolja le az állórész felületét csiszolópapírral.

Állórész tartó

Az agytengely rögzítésére szolgáló csövet a szükséges méretre vágtuk. Lyukakat fúrtak bele és meneteket vágtak. A jövőben csavarokat csavarnak beléjük, amelyek a tengelyt tartják.

A fenti képen látható a konzol, amelyre az állórészt rögzíteni fogják, a két forgórész között.

A fenti képen egy csap látható anyákkal és perselyekkel. A csapok közül négy biztosítja a szükséges távolságot a rotorok között. Hüvely helyett használhat nagyobb anyákat, vagy saját kezűleg vághatja alumíniumból az alátéteket.

Generátor. Végső összeszerelés

Egy kis pontosítás: a rotor-állórész-rotor köteg közötti kis légrés (amelyet a perselyes csap állít be) nagyobb teljesítményt biztosít, de a tengely ferdesége esetén fennáll az állórész vagy a forgórész károsodásának veszélye, ami erős szélben előfordulhat, megnövekszik.

Az alábbi bal oldali képen egy forgórész látható, 4 csappal a hézag biztosítása érdekében, és két alumínium bordával (amit később eltávolítunk).
A jobb oldali ábrán az állórész összeszerelve és a helyére zöldre festve látható.

Építési folyamat:
1. Fúrjon 4 lyukat a felső rotorlemezbe, és csavarja be őket a csaphoz. Erre azért van szükség, hogy a rotor simán a helyére süllyessze. Nyomja a 4 csapot a korábban ragasztott alumíniumlemezekbe, és szerelje fel a felső rotort a csapokra.
A rotorok nagyon nagy erővel fognak egymáshoz vonzódni, ezért van szükség egy ilyen eszközre. A forgórészeket közvetlenül egymáshoz képest igazítsa a végükön korábban megjelölt jelölések segítségével.
2-4. A csapokat felváltva csavarkulccsal forgatva egyenletesen engedje le a rotort.
5. Miután a forgórész érintkezett a persellyel (hézagot biztosítva), csavarja ki a csapokat és távolítsa el az alumínium bordákat.
6. Szerelje fel az agyat (agyat), és csavarja fel.

A generátor készen áll!

A csapok (1) és a karima (2) felszerelése után a generátornak valahogy így kell kinéznie (lásd a fenti képet)

Az elektromos érintkezés biztosítására rozsdamentes acél csavarokat használnak. Kényelmes gyűrűs füleket használni a vezetékeken.

A csatlakozás rögzítésére kupakanyákat és alátéteket használnak. táblák és pengetámaszok a generátorhoz. Tehát a szélturbina teljesen össze van szerelve és készen áll a tesztelésre.

Kezdetben a legjobb, ha a szélmalmot kézzel forgatja, és megméri a paramétereket. Ha mindhárom kimeneti kapocs rövidre van zárva, akkor a szélturbinának nagyon szorosan kell forognia. Ez használható a szélturbina leállítására szerviz vagy biztonság kedvéért.

A szélgenerátor nem csak a ház áramellátására használható. Például ez a példány úgy készült, hogy az állórész magas feszültséget állít elő, amelyet ezután fűtésre használnak.
A fent vizsgált generátor 3-fázisú feszültséget állít elő különböző frekvenciákkal (a szél erősségétől függően), és például Oroszországban egyfázisú 220-230 V-os hálózatot használnak, 50 Hz-es fix hálózati frekvenciával. Ez nem jelenti azt, hogy ez a generátor nem alkalmas háztartási készülékek táplálására. Az ebből a generátorból származó váltakozó áram egyenárammá alakítható, fix feszültséggel. Az egyenárammal pedig már lehet lámpákat táplálni, vizet melegíteni, akkumulátorokat tölteni, vagy lehet vele egyenáramot váltóárammá alakítani. De ez már túlmutat ennek a cikknek a keretein.

A fenti ábra egy egyszerű 6 diódás híd egyenirányító áramkör. A váltakozó áramot egyenárammá alakítja.

A szélgenerátor telepítési helye

Az itt leírt szélturbina egy 4 méteres támaszra van felszerelve egy hegy szélén. A generátor aljára szerelt csőkarima biztosítja a szélgenerátor egyszerű és gyors beszerelését - csak 4 csavart kell csavarni. Bár a megbízhatóság érdekében jobb hegeszteni.

Általában a vízszintes szélturbinák "szeretik", ha egy irányból fúj a szél, ellentétben a függőleges szélturbinákkal, ahol a szélkakas miatt elfordulhatnak, és nem törődnek a szél irányával. Mivel Mivel ez a szélturbina egy szikla partjára van felszerelve, ott a szél turbulens áramlásokat hoz létre különböző irányokból, ami ennél a kialakításnál nem túl hatékony.

Egy másik szempont, amelyet figyelembe kell venni az elhelyezés kiválasztásakor, a szél erőssége. Az Ön területére vonatkozó szélerősségi adatok archívuma megtalálható az interneten, bár ez nagyon hozzávetőleges lesz, mivel minden a konkrét helytől függ.
Ezenkívül egy anemométer (a szél erősségének mérésére szolgáló eszköz) segít a szélgenerátor helyének kiválasztásában.

Egy kicsit a szélturbina mechanikájáról

Mint tudják, a szél a földfelszín közötti hőmérséklet-különbség miatt keletkezik. Amikor a szél forgatja a szélturbina turbináit, három erőt hoz létre: emelő, fékezés és impulzus. Az emelőerő általában domború felületen lép fel, és a nyomáskülönbség következménye. A szélturbina lapátjai mögött szélfékező erő keletkezik, amely nemkívánatos és lelassítja a szélturbinát. Az impulzuserő a pengék ívelt alakjából adódik. Amikor a levegőmolekulák hátulról lökdösik a pengéket, akkor nincs hova menniük, és mögéjük gyűlnek. Ennek eredményeként a szél irányába tolják a lapátokat. Minél nagyobbak az emelő- és impulzuserők, és minél kisebb a fékezőerő, annál gyorsabban forognak a kések. Ennek megfelelően a forgórész forog, ami mágneses mezőt hoz létre az állórészen. Ennek eredményeként elektromos energia keletkezik.