Wie man mit eigenen Händen einen Windpark baut. Ecowatt: Selbstgebaute Windmühle mit Generator aus einem Kollektormotor Leistungsstarker Multiplikator für eine Windmühle mit eigenen Händen

Die Leistung eines selbstgebauten Windgenerators reicht aus, um Batterien für verschiedene Geräte aufzuladen, Beleuchtung zu liefern und im Allgemeinen elektrische Haushaltsgeräte zu betreiben. Durch die Installation einer Windkraftanlage sparen Sie sich die Stromkosten. Auf Wunsch kann die jeweilige Einheit von Hand zusammengebaut werden. Sie müssen sich nur für die Hauptparameter des Windgenerators entscheiden und alles gemäß den Anweisungen tun.

Das Design des Windgenerators umfasst mehrere Rotorblätter, die sich unter dem Einfluss von Windströmungen drehen. Durch diesen Effekt wird Rotationsenergie erzeugt. Die erzeugte Energie wird vom Rotor dem Multiplikator zugeführt, der wiederum die Energie an den elektrischen Generator überträgt.

Es gibt auch Windturbinenkonstruktionen ohne Multiplikatoren. Das Fehlen eines Multiplikators kann die Produktivität der Anlage erheblich steigern.

Windenergieanlagen können sowohl einzeln als auch in Gruppen zusammengefasst in einem Windpark installiert werden. Außerdem können Windkraftanlagen mit Dieselgeneratoren kombiniert werden, was Kraftstoff spart und den effizientesten Betrieb des elektrischen Versorgungssystems zu Hause gewährleistet.

Was müssen Sie vor der Montage einer Windkraftanlage wissen?

Bevor Sie mit der Montage eines Windgenerators beginnen, müssen Sie einige Hauptpunkte festlegen.

Erster Schritt. Wählen Sie eine geeignete Bauart der Windkraftanlage. Die Installation kann vertikal oder horizontal erfolgen. Bei Selbstmontage ist es besser, die Wahl zugunsten von vertikalen Modellen zu geben, denn sie sind einfacher herzustellen und auszuwuchten.

Zweiter Schritt. Bestimmen Sie die entsprechende Leistung. In diesem Moment ist alles individuell - konzentrieren Sie sich auf Ihre eigenen Bedürfnisse. Um mehr Leistung zu erhalten, ist es notwendig, den Durchmesser und die Masse des Laufrades zu erhöhen.

Eine Erhöhung dieser Eigenschaften führt zu bestimmten Schwierigkeiten beim Fixieren und Auswuchten des Windturbinenrads. Betrachten Sie diesen Moment und bewerten Sie objektiv Ihre Fähigkeiten. Wenn Sie ein Anfänger sind, sollten Sie erwägen, mehrere mittelgroße Windturbinen anstelle einer sehr effizienten Einheit zu installieren.

Dritter Schritt. Überlegen Sie, ob Sie alle Elemente des Windgenerators selbst herstellen können. Jedes Detail muss genau berechnet und in Übereinstimmung mit den Werksgegenstücken hergestellt werden. In Ermangelung der erforderlichen Fähigkeiten ist es besser, vorgefertigte Elemente zu kaufen.

Vierter Schritt. Wählen Sie geeignete Batterien. Es ist besser, Autobatterien abzulehnen, denn sie sind kurzlebig, explosiv und anspruchsvoll in Pflege und Wartung.

Versiegelte Batterien sind die bevorzugte Option. Sie kosten ein paar Mal mehr, halten aber um ein Vielfaches länger und haben im Allgemeinen eine höhere Leistung.

Achten Sie besonders auf die Auswahl einer geeigneten Messeranzahl. Am beliebtesten sind Windkraftanlagen mit 2 und 3 Blättern. Solche Installationen haben jedoch eine Reihe von Nachteilen.

Beim Betrieb eines Generators mit 2 oder 3 Flügeln treten starke Flieh- und Kreiselkräfte auf. Unter dem Einfluss dieser Kräfte steigt die Belastung der Hauptelemente des Windgenerators deutlich an. Gleichzeitig wirken die Kräfte in manchen Momenten gegeneinander.

Um die eingehenden Lasten auszugleichen und die Struktur der Windkraftanlage intakt zu halten, müssen Sie kompetente aerodynamische Berechnung der Blätter und stellen diese exakt nach den berechneten Daten her. Schon minimale Fehler mindern die Effizienz der Anlage um ein Vielfaches und erhöhen die Wahrscheinlichkeit eines vorzeitigen Ausfalls der Windkraftanlage.

Hochdrehende Windkraftanlagen erzeugen vor allem bei Eigeninstallationen viel Lärm: Je größer die Rotorblätter, desto lauter wird das Geräusch. Dieser Moment bringt eine Reihe von Einschränkungen mit sich. So wird es zum Beispiel nicht mehr funktionieren, eine so laute Konstruktion auf dem Dach eines Hauses zu installieren, es sei denn, der Besitzer mag das Lebensgefühl auf einem Flugplatz nicht.

Denken Sie daran, dass mit zunehmender Anzahl der Rotorblätter die während des Betriebs des Windgenerators erzeugten Vibrationen zunehmen. Zwei-Klingen-Sets sind schwieriger auszubalancieren, insbesondere für den unerfahrenen Benutzer. Folglich wird es bei Windkraftanlagen mit zwei Blättern viel Lärm und Vibrationen geben.

Wählen Sie einen Windgenerator mit 5-6 Blättern. Die Praxis zeigt, dass solche Modelle für die Eigenproduktion und den Einsatz zu Hause am optimalsten sind.

Es wird empfohlen, die Schraube mit einem Durchmesser von ca. 2 m herzustellen. Fast jeder kann die Arbeit des Zusammenbaus und des Ausbalancierens bewältigen. Mit mehr Erfahrung können Sie versuchen, ein Rad mit 12 Schaufeln zu montieren und zu installieren. Die Montage einer solchen Einheit erfordert mehr Aufwand. Auch der Materialverbrauch und der Zeitaufwand werden steigen. 12 Blätter ermöglichen jedoch auch bei schwachem Wind von 6-8 m / s eine Leistung von 450-500 W.

Denken Sie daran, dass sich das Rad bei 12 Klingen ziemlich langsam bewegt, was zu verschiedenen Problemen führen kann. Sie müssen beispielsweise ein spezielles Getriebe zusammenbauen, das komplizierter und teurer in der Herstellung ist.

Daher ist die beste Option für einen unerfahrenen Heimwerker ein Windgenerator mit einem Rad mit einem Durchmesser von 200 cm, der mit mittellangen Blättern in einer Menge von 6 Stück ausgestattet ist.

Zubehör und Werkzeuge für die Montage

Die Montage einer Windkraftanlage erfordert viele verschiedene Komponenten und Zubehörteile. Sammeln und kaufen Sie alles, was Sie brauchen, im Voraus, damit Sie sich in Zukunft nicht davon ablenken lassen müssen.

Abhängig von den Bedingungen einer bestimmten Situation kann die Liste der erforderlichen Werkzeuge leicht variieren. In diesem Moment orientieren Sie sich selbstständig im Verlauf der Arbeit.

Eine Schritt-für-Schritt-Anleitung zum Zusammenbau einer Windkraftanlage

Die Montage und Installation eines selbstgebauten Windgenerators erfolgt in mehreren Schritten.

Erster Schritt. Bereiten Sie einen Dreipunkt-Betonsockel vor. Bestimmen Sie die Tiefe und Gesamtfestigkeit des Fundaments entsprechend der Bodenart und den klimatischen Bedingungen auf der Baustelle. Lassen Sie den Beton 1 bis 2 Wochen aushärten und stellen Sie den Mast auf. Vergraben Sie dazu den Stützmast ca. 50-60 cm im Boden und fixieren Sie ihn mit Abspannseilen.

Zweite Phase. Bereiten Sie den Rotor und die Riemenscheibe vor. Die Riemenscheibe ist ein Reibrad. Um den Umfang eines solchen Rades ist eine Nut oder Felge angeordnet. Bei der Wahl des Rotordurchmessers müssen Sie sich auf die durchschnittliche jährliche Windgeschwindigkeit konzentrieren. Bei einer Durchschnittsgeschwindigkeit von 6-8 m / s ist ein Rotor mit einem Durchmesser von 5 m effizienter als ein Rotor von 4 m.

Stufe drei. Stellen Sie die Rotorblätter der zukünftigen Windkraftanlage her. Nehmen Sie dazu einen Lauf und teilen Sie ihn entsprechend der gewählten Klingenanzahl in mehrere gleiche Teile. Markieren Sie die Klingen mit einem Marker und schneiden Sie dann die Elemente aus. Ein Schleifer ist perfekt zum Schneiden, Sie können auch eine Metallschere verwenden.

Stufe vier. Befestigen Sie die Unterseite der Trommel an der Generatorriemenscheibe. Verwenden Sie zur Befestigung Schrauben. Danach müssen Sie die Klingen am Lauf biegen. Übertreiben Sie es nicht, sonst wird die fertige Installation instabil. Stellen Sie die geeignete Drehzahl der Windkraftanlage ein, indem Sie die Krümmung der Rotorblätter ändern.

Fünfte Stufe. Schließen Sie die Drähte an den Generator an und sammeln Sie sie in einer Dosis in einer Kette. Befestigen Sie den Generator am Mast. Schließen Sie die Kabel an Generator und Mast an. Bauen Sie den Generator zu einer Kette zusammen. Schließen Sie auch die Batterie an den Stromkreis an. Bitte beachten Sie, dass die maximal zulässige Kabellänge für diese Installation 100 cm beträgt. Verbinden Sie die Last mit Kabeln.

Die Montage eines Generators dauert durchschnittlich 3-6 Stunden, abhängig von den verfügbaren Fähigkeiten und im Allgemeinen der Effizienz und dem Vorarbeiter.

Die Windkraftanlage bedarf einer regelmäßigen Pflege und Wartung.

1. 2-3 Wochen nach der Installation eines neuen Generators müssen Sie Demontieren Sie das Gerät und vergewissern Sie sich, dass die vorhandenen Befestigungselemente sicher sind... Kontrollieren Sie zu Ihrer eigenen Sicherheit die Befestigungen nur bei leichtem Wind.
2. Schmieren Sie die Lager mindestens alle 6 Monate. Bei ersten Anzeichen von Unwucht am Rad sofort entfernen und vorhandene Störungen beseitigen. Das häufigste Anzeichen für ein Ungleichgewicht ist ein anormales Klingenschütteln.
3. Stromabnehmerbürsten mindestens alle 6 Monate prüfen... Alle 2-6 Jahre Metallelemente lackieren Installation. Regelmäßiges Lackieren schützt das Metall vor Korrosionsschäden.
4. Überwachen Sie den Status des Generators... Kontrollieren Sie regelmäßig, dass der Generator während des Betriebs nicht überhitzt. Wenn die Oberfläche des Geräts so heiß wird, dass es sehr schwierig wird, sie mit der Hand zu halten, bringen Sie den Generator in eine Werkstatt.
5. Überwachen Sie den Zustand des Kollektors... Eventuelle Verunreinigungen müssen so schnell wie möglich von den Kontakten entfernt werden. sie reduzieren die Effizienz der Anlage erheblich. Achten Sie auf den mechanischen Zustand der Kontakte.Überhitzung des Geräts, durchgebrannte Wicklungen und andere ähnliche Mängel - all dies muss sofort beseitigt werden.

Somit ist der Zusammenbau einer Windkraftanlage nicht kompliziert. Es genügt, alle notwendigen Elemente vorzubereiten, die Installation gemäß den Anweisungen zusammenzubauen und das fertige Gerät an das Stromnetz anzuschließen. Ein richtig montierter Windgenerator für Ihr Zuhause wird zu einer zuverlässigen Quelle für kostenlosen Strom. Folgen Sie dem Tutorial und alles wird gut.

Fröhliche Arbeit!

Video - DIY Windkraftanlagen für Zuhause

Russland hat eine doppelte Position in Bezug auf Windenergieressourcen. Einerseits weht aufgrund der riesigen Gesamtfläche und der Fülle an ebenen Flächen generell viel Wind, und es ist meist flach. Andererseits sind unsere Winde meist schwach, langsam, siehe Abb. Auf der dritten sind die Winde in dünn besiedelten Gebieten heftig. Auf dieser Grundlage ist die Aufgabe des Startens eines Windgenerators auf dem Park durchaus relevant. Um jedoch zu entscheiden, ob Sie ein ziemlich teures Gerät kaufen oder es selbst herstellen möchten, müssen Sie sorgfältig überlegen, welchen Typ (und davon gibt es viele) für welchen Zweck zu wählen.

Grundlegendes Konzept

1. KIEV - Nutzungskoeffizient der Windenergie. Wird es zur Berechnung eines mechanistischen Modells eines ebenen Windes verwendet (siehe unten), entspricht es dem Wirkungsgrad des Rotors einer Windkraftanlage (APU).
2. Effizienz - End-to-End-Effizienz der APU, vom Gegenwind bis zu den Anschlüssen des Stromgenerators oder der in den Tank gepumpten Wassermenge.
3. Die minimale Betriebswindgeschwindigkeit (MWS) ist die Geschwindigkeit, bei der die Windenergieanlage beginnt, die Last mit Strom zu versorgen.
4. Die maximal zulässige Windgeschwindigkeit (MDS) ist die Geschwindigkeit, bei der die Energieerzeugung stoppt: Die Automatisierung schaltet entweder den Generator ab oder legt den Rotor in eine Wetterfahne oder faltet ihn und versteckt ihn oder der Rotor stoppt von selbst oder der APU bricht einfach zusammen.
5. Startwindgeschwindigkeit (SWV) - Bei dieser Geschwindigkeit kann sich der Rotor ohne Last drehen, hochdrehen und in den Betriebsmodus wechseln, wonach der Generator eingeschaltet werden kann.
6. Negative Startgeschwindigkeit (OSS) - dies bedeutet, dass die APU (oder Windturbine - Windkraftanlage oder VEA, Windkraftanlage) zum Starten bei jeder Windgeschwindigkeit ein obligatorisches Hochfahren aus einer externen Energiequelle erfordert.
7. Anlaufdrehmoment (Anfangsdrehmoment) - die Fähigkeit eines Rotors, der in einem Luftstrom zwangsweise abgebremst wird, ein Drehmoment an der Welle zu erzeugen.
8. Eine Windturbine (VD) ist ein Teil der APU vom Rotor bis zur Welle eines Generators oder einer Pumpe oder eines anderen Energieverbrauchers.
9. Rotierender Windgenerator - APU, bei dem Windenergie an der Zapfwelle durch Drehen des Rotors im Luftstrom in Drehmoment umgewandelt wird.
10. Der Drehzahlbereich des Rotors ist der Unterschied zwischen MDS und MPC bei Betrieb mit Nennlast.
11. Langsamlaufende Windmühle - darin überschreitet die lineare Geschwindigkeit der Rotorteile im Strom die Windgeschwindigkeit nicht wesentlich oder darunter. Die dynamische Strömungshöhe wird direkt in Schaufelschub umgewandelt.
12. Hochgeschwindigkeits-Windmühle - Die Lineargeschwindigkeit der Rotorblätter ist deutlich (bis zu 20-mal oder mehr) höher als die Windgeschwindigkeit und der Rotor bildet seine eigene Luftzirkulation. Der Kreislauf der Umwandlung der Strömungsenergie in Schub ist komplex.

Anmerkungen:

1. APUs mit niedriger Drehzahl haben in der Regel einen niedrigeren KIEV als schnelllaufende, aber ein Startdrehmoment, das ausreicht, um den Generator hochzufahren, ohne die Last zu trennen, und die Gesamtbetriebskosten null, d. komplett selbststartend und bei leichtesten Winden einsetzbar.
2. Langsamkeit und Geschwindigkeit sind relative Begriffe. Eine Haushaltswindkraftanlage mit 300 U/min kann langsam laufende, und leistungsstarke APUs vom Typ EuroWind sein, aus denen die Felder von Windkraftanlagen, Windparks (siehe Abb.) und deren Rotoren etwa 10 U/min machen, schnell laufen, da bei einem solchen Durchmesser sind die Lineargeschwindigkeit der Blätter und ihre Aerodynamik über den größten Teil ihrer Spannweite ziemlich „flugzeugartig“, siehe unten.

Was für einen Generator benötigen Sie?

Ein elektrischer Generator für eine Haushaltswindkraftanlage muss Strom in einem weiten Drehzahlbereich erzeugen und ohne Automatisierung und externe Stromquellen selbststarten können. Bei Verwendung einer APU mit OSS (Windturbinen mit Spinning), die in der Regel einen hohen KIEV und Wirkungsgrad aufweisen, muss diese auch reversibel, d.h. als Motor arbeiten können. Bei Leistungen bis 5 kW wird diese Bedingung von elektrischen Maschinen mit Permanentmagneten auf Niobbasis (Supermagneten) erfüllt; bei Stahl- oder Ferritmagneten können Sie mit nicht mehr als 0,5-0,7 kW rechnen.

Notiz: Asynchrongeneratoren oder Kollektorgeneratoren mit nicht magnetisiertem Stator sind überhaupt nicht geeignet. Wenn die Windstärke nachlässt, "gehen" sie aus, lange bevor ihre Geschwindigkeit auf den MPC sinkt, und starten dann selbst nicht.

Ein ausgezeichnetes "Herz" einer APU mit einer Leistung von 0,3 bis 1-2 kW wird von einem Wechselstrom-Autogenerator mit eingebautem Gleichrichter erhalten; das sind jetzt die meisten. Zum einen halten sie die Ausgangsspannung von 11,6-14,7 V in einem recht weiten Drehzahlbereich ohne externe elektronische Stabilisatoren. Zweitens öffnen sich die Silizium-Gates, wenn die Spannung an der Wicklung ungefähr 1,4 V erreicht, und davor „sieht“ der Generator die Last nicht. Dazu muss der Generator ziemlich gut aufgedreht werden.

In den meisten Fällen kann der Autogenerator ohne Zahnrad- oder Riemenantrieb direkt mit der schnelllaufenden HD-Welle verbunden werden, indem die Drehzahl durch die Wahl der Anzahl der Schaufeln gewählt wird, siehe unten. "Schnellläufer" haben ein kleines oder null Startdrehmoment, aber der Rotor hat genug Zeit, um sich ausreichend hochzudrehen, ohne die Last zu trennen, bevor sich die Ventile öffnen und der Generator Strom liefert.

Wahl durch den Wind

Bevor wir uns entscheiden, welcher Windgenerator hergestellt werden soll, entscheiden wir uns für die lokale Aerologie. In Grau-Grün(windlose) Bereiche der Windkarte werden zumindest von einer segelnden Windkraftanlage sinnvoll sein(und wir werden weiter darüber sprechen). Wenn Sie eine konstante Stromversorgung benötigen, müssen Sie einen Booster (ein Gleichrichter mit Spannungsstabilisator), ein Ladegerät, eine leistungsstarke Batterie, einen Wechselrichter 12/24/36/48 V DC bis 220/380 V 50 Hz AC . hinzufügen . Eine solche Wirtschaftlichkeit wird nicht weniger als 20.000 US-Dollar kosten, und es ist unwahrscheinlich, dass eine langfristige Leistung von mehr als 3-4 kW entfernt werden kann. Im Allgemeinen ist es bei einem unermüdlichen Streben nach alternativer Energie besser, nach einer anderen Quelle zu suchen.

An gelb-grünen, schwach windigen Orten können Sie bei einem Strombedarf von bis zu 2-3 kW einen langsam laufenden vertikalen Windgenerator selbst übernehmen... Unzählig wurden sie entwickelt, und es gibt Konstruktionen, die in KIEV und Effizienz industriell gefertigten „Klingen“ kaum nachstehen.

Wenn eine Windkraftanlage für ein Haus gekauft werden soll, dann ist es besser, sich auf eine Windkraftanlage mit Segelrotor zu konzentrieren. Es gibt viele Streitigkeiten und viele davon, und theoretisch ist noch nicht alles klar, aber sie funktionieren. In der Russischen Föderation werden in Taganrog "Segelboote" mit einer Leistung von 1-100 kW hergestellt.

In roten, windigen Regionen hängt die Wahl von der benötigten Leistung ab. Im Bereich von 0,5-1,5 kW sind selbstgebaute "Vertikalen" gerechtfertigt; 1,5-5 kW - gekaufte "Segelboote". "Vertikal" kann auch gekauft werden, kostet aber mehr als eine horizontale APU. Und schließlich, wenn eine Windkraftanlage mit einer Leistung von 5 kW oder mehr benötigt wird, müssen Sie zwischen horizontal gekauften "Blättern" oder "Segelbooten" wählen.

Notiz: Viele Hersteller, insbesondere die zweite Stufe, bieten Teilesätze an, aus denen Sie eine Windkraftanlage mit einer Leistung von bis zu 10 kW selbst zusammenbauen können. Ein solches Set kostet 20-50% günstiger als ein fertiges Set mit Installation. Vor dem Kauf müssen Sie jedoch die Aerologie des vorgeschlagenen Installationsorts sorgfältig untersuchen und dann gemäß den Spezifikationen den entsprechenden Typ und das entsprechende Modell auswählen.

Über Sicherheit

Teile einer in Betrieb befindlichen Haushaltswindkraftanlage können eine lineare Geschwindigkeit von mehr als 120 oder sogar 150 m / s haben, und ein Stück eines festen Materials mit einem Gewicht von 20 g, das mit einer Geschwindigkeit von 100 m / s mit einem "erfolgreichen" Treffer fliegt, tötet einen gesunden Mann auf der Stelle. Eine 2 mm dicke Stahl- oder Hartplastikplatte, die sich mit einer Geschwindigkeit von 20 m / s bewegt, schneidet sie in zwei Hälften.

Außerdem sind die meisten Windkraftanlagen über 100 W ziemlich laut. Viele erzeugen ultraniedrige (weniger als 16 Hz) Luftdruckschwankungen - Infraschall. Infraschall ist unhörbar, aber gesundheitsschädlich und verbreitet sich sehr weit.

Notiz: Ende der 1980er-Jahre kam es in den USA zu einem Skandal – der damals größte Windpark des Landes musste geschlossen werden. Die Indianer aus dem 200 km vom Feld ihrer Streitkräfte entfernten Reservat haben vor Gericht bewiesen, dass die Gesundheitsstörungen, die bei ihnen nach der Inbetriebnahme des WPP stark zugenommen haben, auf dessen Infraschall zurückzuführen sind.

Aus den oben genannten Gründen ist die Installation der APU in einem Abstand von mindestens 5 ihrer Höhe von den nächsten Wohngebäuden zulässig. In den Innenhöfen privater Haushalte können Sie entsprechend zertifizierte industriell gefertigte Windkraftanlagen installieren. Die Installation einer APU auf Dächern ist in der Regel nicht möglich - während des Betriebs treten auch bei geringer Leistung mechanische Wechselbelastungen auf, die zu Resonanzen der Bausubstanz und deren Zerstörung führen können.

Notiz: Die APU-Höhe ist der höchste Punkt der Sweep-Disk (bei Blattrotoren) oder der geometrischen Figur (bei vertikaler APU mit einem Rotor auf der Welle). Wenn der APU-Mast oder die Rotorachse noch höher nach oben ragen, wird die Höhe von deren Spitze - der Spitze - berechnet.

Wind, Aerodynamik, KIEV

Ein selbstgebauter Windgenerator gehorcht denselben Naturgesetzen wie ein fabrikmäßiger, am Computer berechneter. Und der Hausbauer muss die Grundlagen seiner Arbeit sehr gut verstehen - meistens stehen ihm keine teuren hochmodernen Materialien und technologischen Geräte zur Verfügung. Die Aerodynamik der APU ist, oh, wie schwer sie ist...

Wind und KIEW

Zur Berechnung der serienmäßigen Werks-APU wird die sog. flaches mechanistisches Windmodell. Sie basiert auf folgenden Annahmen:

• Windgeschwindigkeit und -richtung sind innerhalb der effektiven Rotorfläche konstant.
• Luft ist ein kontinuierliches Medium.
• Die wirksame Oberfläche des Rotors ist gleich der überstrichenen Fläche.
• Die Energie des Luftstroms ist rein kinetisch.

Unter diesen Bedingungen wird die maximale Energie pro Luftvolumeneinheit nach der Schulformel berechnet, wobei angenommen wird, dass die Luftdichte unter normalen Bedingungen 1,29 kg * Kubikmeter beträgt. m Bei einer Windgeschwindigkeit von 10 m / s trägt ein Luftwürfel 65 J und 650 Watt können von einem Quadrat der effektiven Rotoroberfläche entfernt werden, bei 100% Wirkungsgrad der gesamten APU. Dies ist ein sehr vereinfachter Ansatz – jeder weiß, dass der Wind nie ganz flach ist. Dies muss jedoch getan werden, um die Wiederholbarkeit von Produkten zu gewährleisten – eine gängige Praxis in der Technik.

Das flache Modell ist nicht zu vernachlässigen, es liefert ein klares Minimum an verfügbarer Windleistung. Die Luft ist jedoch erstens komprimiert und zweitens sehr flüssig (dynamische Viskosität beträgt nur 17,2 μPa * s). Dies bedeutet, dass die Strömung um den überstrichenen Bereich fließen kann, wodurch die effektive Oberfläche und die am häufigsten beobachtete KIEV verringert werden. Prinzipiell ist aber auch die umgekehrte Situation möglich: Der Wind strömt zum Rotor und die wirksame Fläche ist dann größer als die überstrichene Fläche, und der KIEV ist bei flachem Wind größer als 1 relativ dazu.

Hier sind zwei Beispiele. Die erste ist eine Vergnügungsyacht, ziemlich schwer, die Yacht kann nicht nur gegen den Wind, sondern auch schneller fahren. Wind ist draußen gemeint; der scheinbare Wind muss immer noch schneller sein, wie wird er sonst das Schiff ziehen?

Der zweite ist ein Klassiker der Luftfahrtgeschichte. Während der Tests der MIG-19 stellte sich heraus, dass der Abfangjäger, der eine Tonne schwerer war als der Frontkämpfer, schneller beschleunigte. Mit den gleichen Motoren im gleichen Segelflugzeug.

Theoretiker wussten nicht, was sie denken sollten und zweifelten ernsthaft am Energieerhaltungssatz. Am Ende stellte sich heraus, dass es sich um den aus dem Lufteinlass ragenden Konus der Radarverkleidung handelte. Von der Nase bis zur Schale erschien eine Luftdichtung, als würde sie von den Seiten zu den Motorkompressoren harken. Seitdem haben sich Stoßwellen als nützlich in der Theorie fest etabliert, und die fantastische Flugleistung moderner Flugzeuge ist nicht zuletzt ihrem gekonnten Einsatz zu verdanken.

Aerodynamik

Die Entwicklung der Aerodynamik wird normalerweise in zwei Epochen unterteilt - vor N. G. Zhukovsky und danach. Sein Bericht "Über die angebrachten Wirbel" vom 15. November 1905 markierte den Beginn einer neuen Ära in der Luftfahrt.

Vor Zhukovsky flogen sie mit flachen Segeln: Es wurde angenommen, dass die Partikel des einströmenden Stroms ihren gesamten Schwung auf die Vorderkante des Flügels geben. Dies ermöglichte es, die Vektorgröße - den Drehimpuls -, die zu einer wütenden und meistens nichtanalytischen Mathematik führte, sofort loszuwerden, zu viel bequemeren skalaren reinen Energiebeziehungen überzugehen und als Ergebnis das berechnete Druckfeld auf dem Lagerebene, die der Gegenwart mehr oder weniger ähnlich ist.

Ein solcher mechanistischer Ansatz ermöglichte es, Fahrzeuge zu entwickeln, die zumindest abheben und von einem Ort zum anderen fliegen können, ohne unbedingt irgendwo auf dem Weg zu Boden zu krachen. Aber der Wunsch, Geschwindigkeit, Tragfähigkeit und andere Flugeigenschaften zu erhöhen, offenbarte immer mehr die Unvollkommenheit der ursprünglichen aerodynamischen Theorie.

Schukowskis Idee war: Entlang der Ober- und Unterseite des Flügels nimmt die Luft einen anderen Weg. Aus der Bedingung der Kontinuität des Mediums (Vakuumblasen werden nicht von selbst in der Luft gebildet) folgt, dass die Geschwindigkeiten der oberen und unteren Strömung, die von der Hinterkante absteigen, unterschiedlich sein sollten. Aufgrund der kleinen, aber endlichen Viskosität der Luft sollte sich dort aufgrund des Geschwindigkeitsunterschieds ein Wirbel bilden.

Der Wirbel rotiert, und der Impulserhaltungssatz, der ebenso unveränderlich ist wie der Energieerhaltungssatz, gilt auch für Vektorgrößen, d.h. muss die Bewegungsrichtung berücksichtigen. Daher sollte sich genau dort, an der Hinterkante, ein gegenläufig rotierender Wirbel mit gleichem Drehmoment ausbilden. Mit welchen Mitteln? Aufgrund der vom Motor erzeugten Energie.

Für die Luftfahrtpraxis bedeutete dies eine Revolution: Durch die Wahl des entsprechenden Flügelprofils war es möglich, den angebrachten Wirbel in Form einer Zirkulation G um den Flügel zu schicken und so dessen Auftrieb zu erhöhen. Das heißt, nach einem Teil und bei hohen Geschwindigkeiten und Flügelbelastungen - einem großen Teil der Motorleistung - ist es möglich, einen Luftstrom um das Gerät herum zu erzeugen, mit dem die besten Flugeigenschaften erzielt werden können.

Damit wurde die Luftfahrt zur Luftfahrt und nicht mehr zur Luftfahrt: Das Flugzeug konnte sich nun die für den Flug notwendige Umgebung selbst schaffen und war kein Spielzeug mehr von Luftströmungen. Alles, was Sie brauchen, ist ein stärkerer Motor und immer stärkere ...

Kiew wieder

Aber die Windmühle hat keinen Motor. Im Gegenteil, sie muss Energie aus dem Wind nehmen und an die Verbraucher abgeben. Und hier kommt es raus - die Beine ausgezogen, der Schwanz steckte fest. Auf dem Eigenkreislauf des Rotors wurde zu wenig Windenergie zugelassen - er wird schwach sein, der Schub der Blätter wird gering sein, und die KIEV und die Leistung werden niedrig sein. Geben wir viel für die Zirkulation - bei schwachem Wind dreht sich der Rotor im Leerlauf wie verrückt, aber die Verbraucher bekommen wieder wenig: Sie gaben ein wenig Last, der Rotor bremste, der Wind blies die Zirkulation ab und der Rotor wurde.

Der Energieerhaltungssatz gibt einen "goldenen Mittelwert" genau in der Mitte: Wir geben 50% der Energie an die Last und für die restlichen 50% drehen wir die Strömung bis zum Optimum. Die Praxis bestätigt die Annahmen: Beträgt der Wirkungsgrad eines guten Zugpropellers 75-80%, so erreicht der KIEV, ebenso sorgfältig berechnet und im Windkanal geblasen, der Blattrotor 38-40%, d.h. bis zur Hälfte dessen, was mit einem Überschuss an Energie erreicht werden kann.

Modernität

Heutzutage bewegt sich die Aerodynamik, bewaffnet mit moderner Mathematik und Computern, immer mehr weg von zwangsläufig etwas und vereinfachenden Modellen hin zu einer genauen Beschreibung des Verhaltens eines realen Körpers in einer realen Strömung. Und hier zusätzlich zur allgemeinen Linie - Leistung, Leistung und noch mehr Leistung! - Seitenpfade werden gefunden, aber vielversprechend nur mit einer begrenzten Energiemenge, die in das System eindringt.

Der berühmte alternative Flieger Paul McCready hat bereits in den 80er Jahren ein Flugzeug mit zwei Motoren aus einer Kettensäge mit einer Leistung von 16 PS entwickelt. 360 km/h anzeigen. Außerdem war sein Fahrgestell nicht einziehbar, und die Räder waren ohne Verkleidungen. Keines von McCreadys Fahrzeugen ging online und ging in Alarmbereitschaft, aber zwei – eines mit Kolbenmotoren und Propellern und das andere Jet – flogen zum ersten Mal in der Geschichte um den Globus, ohne an einer Tankstelle zu landen.

Die Entwicklung der Theorie beeinflusste auch die Segel, aus denen der ursprüngliche Flügel hervorging, sehr stark. "Live" Aerodynamik ermöglichte den Yachten bei 8 Knoten Wind. auf Tragflächenbooten stehen (siehe Abb.); Um einen solchen Whopper mit einem Propeller auf die erforderliche Geschwindigkeit zu beschleunigen, ist ein Motor von mindestens 100 PS erforderlich. Rennkatamarane segeln bei gleichem Wind mit etwa 30 Knoten. (55km/h).

Es gibt auch völlig nicht-triviale Funde. Fans der seltensten und extremsten Sportart - Basejumping - tragen einen besonderen Wingsuit, Wingsuit, fliegen ohne Motor, manövrieren mit einer Geschwindigkeit von mehr als 200 km / h (Bild rechts) und landen dann sanft in einem Pre -Ausgewählter Ort. In welchem ​​Märchen fliegen die Menschen alleine?

Auch viele Naturrätsel sind gelöst; insbesondere - der Flug eines Käfers. Nach klassischer Aerodynamik ist es nicht flugfähig. So wie der Vorfahre der "Stealth" auch die F-117 mit ihrem rautenförmigen Flügel nicht in der Lage ist, in die Luft zu steigen. Und die MiG-29 und Su-27, die seit einiger Zeit mit dem Heck nach vorne fliegen können, passen überhaupt nicht in irgendwelche Vorstellungen.

Und warum muss man dann beim Umgang mit Windrädern, die kein Spaß und kein Werkzeug zur Vernichtung ihresgleichen, sondern eine Quelle einer lebenswichtigen Ressource sind, unbedingt von der Theorie der schwachen Strömungen mit ihrem flachen Windmodell tanzen? Gibt es wirklich keine Möglichkeit, vorwärts zu kommen?

Was kann man von einem Klassiker erwarten?

Auf Klassiker sollte man jedoch auf keinen Fall verzichten. Es bietet ein Fundament, auf das man sich nicht stützen kann, höher zu steigen. Ebenso, da die Mengenlehre das Einmaleins nicht aufhebt und die Quantenchromodynamik keine Äpfel von den Bäumen fliegen lässt.

Was können Sie also vom klassischen Ansatz erwarten? Schauen wir uns das Bild an. Links - Rotortypen; sie werden bedingt angezeigt. 1 - vertikales Karussell, 2 - vertikal orthogonal (Windkraftanlage); 2-5 - beschaufelte Rotoren mit unterschiedlicher Anzahl von Schaufeln mit optimierten Profilen.

Rechts entlang der horizontalen Achse ist die relative Rotorgeschwindigkeit aufgetragen, d. h. das Verhältnis der Lineargeschwindigkeit des Blattes zur Windgeschwindigkeit. Vertikal nach oben - KIEW. Und runter - wieder das relative Drehmoment. Als einzelnes (100 %) Drehmoment gilt dasjenige, das einen mit 100 % KIEV zwangsgebremsten Rotor in der Strömung erzeugt, d.h. wenn die gesamte Energie der Strömung in eine rotierende Kraft umgewandelt wird.

Dieser Ansatz lässt weitreichende Schlussfolgerungen zu. Zum Beispiel muss die Anzahl der Messer nicht nur und nicht so sehr nach der gewünschten Drehzahl gewählt werden: 3- und 4-Messer verlieren sofort viel an KIEV und Drehmoment im Vergleich zu 2- und 6-Messern, die gut funktionieren im ungefähr gleichen Geschwindigkeitsbereich. Und äußerlich ähnliche Karussell und Orthogonal haben grundlegend unterschiedliche Eigenschaften.

Im Allgemeinen sollte Blattrotoren der Vorzug gegeben werden, außer in Fällen, in denen äußerste Billigkeit, Einfachheit, wartungsfreier Selbststart ohne Automatisierung erforderlich ist und ein Anheben auf den Mast unmöglich ist.

Notiz: Lassen Sie uns speziell über Segelrotoren sprechen - sie scheinen nicht in die Klassiker zu passen.

Vertikal

APUs mit vertikaler Drehachse haben im Alltag einen unbestrittenen Vorteil: Ihre zu wartenden Aggregate sind unten konzentriert und müssen nicht angehoben werden. Es bleibt, und selbst dann nicht immer, ein selbstausrichtendes Axiallager, aber es ist stark und langlebig. Daher sollte bei der Auslegung einer einfachen Windenergieanlage die Auswahl der Optionen mit vertikalen Einheiten begonnen werden. Ihre Haupttypen sind in Abb.

Sonne

In der ersten Position - die einfachste, am häufigsten als Savonius-Rotor bezeichnet. Tatsächlich wurde es 1924 in der UdSSR von Ya. A. und A. A. Voronin erfunden, und der finnische Industrielle Sigurd Savonius eignete sich die Erfindung schamlos an, ignorierte das sowjetische Urheberrechtszertifikat und begann mit der Serienproduktion. Aber die Einführung in das Schicksal der Erfindung bedeutet viel, daher werden wir diese Windkraftanlage Voronin-Savonius-Rotor oder kurz VS . nennen, um die Vergangenheit nicht aufzuwühlen und die Asche der Toten nicht zu stören .

VS ist gut für einen Eigenheimbauer, mit Ausnahme der "Lokomotive" KIEV in 10-18%. In der UdSSR wurde jedoch viel daran gearbeitet, und es gibt einige Entwicklungen. Im Folgenden betrachten wir ein verbessertes Design, das nicht viel komplexer ist, aber laut KIEV einen Vorsprung gegenüber Blättern bietet.

Hinweis: Das zweiblättrige Flugzeug dreht sich nicht, sondern ruckelt; Das 4-Blatt ist nur geringfügig geschmeidiger, verliert aber in KIEV viel. Um die 4 zu verbessern - "Trog" - werden meistens über zwei Etagen getragen - ein Paar Klingen unten und ein weiteres Paar, das horizontal um 90 Grad gedreht ist. Der KIEV bleibt, und die seitlichen Belastungen der Mechanik werden schwächer, die Biegekräfte nehmen jedoch leicht zu, und bei einem Wind von mehr als 25 m / s wird eine solche APU auf der Welle, d. ohne das Lager über dem von den Wanten gespannten Rotor "reißt den Turm ab".

Darja

Der nächste ist der Darrieus-Rotor; KIEW - bis zu 20%. Es ist noch einfacher: Die Klingen bestehen aus einem einfachen Gummiband ohne jegliches Profil. Die Rotortheorie von Darrieus ist noch nicht ausreichend entwickelt. Es ist nur klar, dass es aufgrund des Unterschieds im aerodynamischen Widerstand von Höcker und Tasche des Bandes beginnt, sich abzuwickeln, und dann wird es irgendwie schnell und bildet einen eigenen Kreislauf.

Das Drehmoment ist klein, und in den Startpositionen des Rotors gibt es überhaupt keine Parallele oder Senkrechte zum Wind, so dass ein Selbstdrehen nur mit einer ungeraden Anzahl von Blättern (Flügeln?) möglich ist der Generator muss während des Hochfahrens abgeklemmt werden.

Der Darrieus-Rotor hat noch zwei weitere schlechte Eigenschaften. Erstens beschreibt der Schubvektor des Blattes während der Rotation eine vollständige Umdrehung relativ zu seinem aerodynamischen Fokus, und zwar nicht glatt, sondern ruckartig. Daher bricht der Darrieus Rotor auch bei gleichmäßigem Wind schnell seine Mechanik.

Zweitens macht Daria nicht nur Lärm, sondern schreit und kreischt, bis das Band reißt. Das liegt an seiner Schwingung. Und je mehr Klingen, desto stärker das Brüllen. Wenn Daria also hergestellt wird, ist es zweiflügelig, hergestellt aus teuren hochfesten schallabsorbierenden Materialien (Kohlefaser, Mylar), und ein kleines Flugzeug ist für die Drehung in der Mitte des Mastmasts geeignet.

Senkrecht

Auf Pos. 3 - orthogonaler vertikaler Rotor mit profilierten Blättern. Orthogonal, weil die Flügel vertikal abstehen. Der Übergang vom VS zum Orthogonalen ist in Abb. links.

Der Anstellwinkel der Flügel relativ zur Tangente an den Kreis, der die aerodynamischen Brennpunkte der Flügel berührt, kann je nach Windstärke entweder positiv (in der Abbildung) oder negativ sein. Manchmal werden die Blätter schwenkbar gemacht und Wetterwagen darauf platziert, die automatisch das "Alpha" halten, aber solche Strukturen brechen oft.

Der zentrale Körper (blau in der Abbildung) ermöglicht es Ihnen, den KIEV auf fast 50 % zu bringen. Bei einem Dreiblatt-Orthogonal sollte es im Schnitt die Form eines Dreiecks mit leicht konvexen Seiten und abgerundeten Ecken und mit einer größeren Zahl haben von Klingen reicht ein einfacher Zylinder aus. Aber die Theorie für das Orthogonal gibt eindeutig die optimale Anzahl von Klingen an: Es sollten genau 3 davon sein.

Orthogonal bezeichnet schnelllaufende Windkraftanlagen mit OSS, d.h. erfordert unbedingt eine Förderung während der Inbetriebnahme und nach Ruhe. Nach dem orthogonalen Schema werden seriell unbeaufsichtigte APUs mit einer Leistung von bis zu 20 kW hergestellt.

Helikoid

Helikoid-Rotor oder Gorlov-Rotor (Pos. 4) - eine Art Orthogonal, der eine gleichmäßige Drehung ermöglicht; das orthogonale mit geraden Flügeln „reißt“ nur geringfügig schwächer als das zweiblättrige BC. Durch die Biegung der Schaufeln entlang der Wendel können Verluste von KIEV aufgrund ihrer Krümmung vermieden werden. Die gekrümmte Schaufel weist zwar einen Teil der Strömung ab, ohne sie zu nutzen, aber sie rechen auch einen Teil davon in die Zone der höchsten Lineargeschwindigkeit und kompensiert so die Verluste. Helicoide werden seltener eingesetzt als andere Windkraftanlagen, weil Aufgrund der Komplexität der Herstellung erweisen sie sich als teurer als ihre gleichwertigen Pendants.

Fass-zagrebka

5 pos. - ein Rotor vom Typ BC, umgeben von Leitschaufeln; sein Diagramm ist in Abb. auf rechts. Im Industriedesign findet man es selten, weil Der teure Landerwerb kompensiert die Kapazitätssteigerung nicht, der Materialverbrauch und die Komplexität der Produktion sind groß. Aber ein Hausbauer, der Angst vor der Arbeit hat, ist kein Meister mehr, sondern ein Verbraucher, und wenn nicht mehr als 0,5-1,5 kW benötigt werden, dann ein Leckerbissen für ihn:

• Ein solcher Rotor ist absolut sicher, leise, erzeugt keine Vibrationen und kann überall installiert werden, sogar auf einem Spielplatz.
• Verzinkte Tröge zu biegen und einen Rahmen aus Rohren zu schweißen ist eine Unsinnsarbeit.
• Die Rotation ist absolut gleichmäßig, die Teile der Mechanik können aus dem billigsten oder aus dem Müll entnommen werden.
• Keine Angst vor Hurrikanen - zu starker Wind kann nicht in das "Fass" drücken; ein stromlinienförmiger Wirbelkokon erscheint um ihn herum (wir werden diesen Effekt später kennenlernen).
• Und vor allem, da die Oberfläche des "Greifers" um ein Vielfaches größer ist als die des Rotors im Inneren, kann die KIEV-Übereinheit und das Drehmoment bereits bei 3 m / s am "Fass" von drei Metern Durchmesser liegen ist so, dass ein 1 kW-Generator mit einer maximalen Last ist, heißt es, dass es besser ist, nicht zu zucken.

Video: Windkraftanlage Lenz

In den 60er Jahren patentierte E.S.Biryukov in der UdSSR eine Karussell-APU mit 46% KIEV. Wenig später erreichte V. Blinov 58% des Designs nach dem gleichen Prinzip von KIEV, aber es gibt keine Daten zu seinen Tests. Und umfassende Tests der Streitkräfte von Biryukov wurden von den Mitarbeitern des Magazins Inventor and Rationalizer durchgeführt. Ein zweistöckiger Rotor mit einem Durchmesser von 0,75 m und einer Höhe von 2 m drehte bei frischem Wind einen Asynchrongenerator von 1,2 kW mit voller Leistung und hielt 30 m / s ohne zu brechen aus. Biryukovs APU-Zeichnungen sind in Abb.

1. verzinkter Dachrotor;
2. selbstausrichtendes zweireihiges Kugellager;
3. Kabel - 5 mm Stahlkabel;
4. Wellenachse - Stahlrohr mit einer Wandstärke von 1,5-2,5 mm;
5. aerodynamische Geschwindigkeitsregler;
6. Geschwindigkeitsbegrenzerblätter - 3-4 mm Sperrholz oder Kunststoffplatte;
7. Stangen des Geschwindigkeitsreglers;
8. die Belastung des Geschwindigkeitsreglers, sein Gewicht bestimmt die Geschwindigkeit;
9. Antriebsriemenscheibe - ein Fahrradrad ohne Reifen mit Schlauch;
10. Axiallager - Axiallager;
11. angetriebene Riemenscheibe - Standard-Generatorriemenscheibe;
12. Generator.

Biryukov erhielt mehrere Copyright-Zertifikate für seine APU. Beachten Sie zuerst den Schnitt des Rotors. Beim Beschleunigen funktioniert es wie ein Flugzeug und erzeugt einen großen Startmoment. Mit fortschreitender Drehung entsteht in den Außentaschen der Blätter ein Wirbelkissen. Aus Sicht des Windes werden die Blätter profiliert und der Rotor wird zu einem Hochgeschwindigkeits-Orthogonal, wobei sich das virtuelle Profil entsprechend der Windstärke ändert.

Zum anderen wirkt der Profilkanal zwischen den Schaufeln im Betriebsdrehzahlbereich als Zentralkörper. Steigt der Wind, so entsteht auch darin ein Wirbelpolster, das über den Rotor hinausreicht. Es erscheint der gleiche Wirbelkokon wie um die APU mit den Leitschaufeln. Die Energie für ihre Entstehung wird dem Wind entnommen und reicht nicht mehr für den Zusammenbruch der Windmühle.

Drittens ist der Drehzahlregler primär für die Turbine ausgelegt. Er hält ihren Umsatz aus Sicht von KIEV optimal. Und die optimale Drehzahl des Generators wird durch die Wahl der Übersetzung der Mechanik erreicht.

Hinweis: Nach Veröffentlichungen in der IR für 1965 geriet Biryukova in Vergessenheit. Der Autor erhielt keine Antwort von den Behörden. Das Schicksal vieler sowjetischer Erfindungen. Sie sagen, dass einige Japaner Milliardär wurden, regelmäßig sowjetische populäre technische Zeitschriften lesen und alles patentieren lassen, was Aufmerksamkeit verdient.

Klingen

Wie oben erwähnt, ist eine horizontale Flügelrad-Windturbine der beste Klassiker. Aber zunächst braucht er einen stabilen, mindestens mittelstarken Wind. Zum anderen ist die Konstruktion für den Heimwerker mit vielen Tücken behaftet, weshalb oft die Frucht langer harter Arbeit bestenfalls die Toilette, den Flur oder die Veranda erhellt oder sich sogar nur als selbst aufdrehen lässt.

Nach den Diagrammen in Abb. Lasst uns genauer hinschauen; Positionen:

• FEIGE. EIN:

1. Rotorblätter;
2. Generator;
3. Generatorbett;
4. Wetterschutzfahne (Hurrikan-Schaufel);
5. Stromabnehmer;
6. Chassis;
7. Drehknoten;
8. funktionierende Wetterfahne;
9. Mast;
10. Klemme für Kabel.

• FEIGE. B, Ansicht von oben:

1. Wetterschutzfahne;
2. funktionierende Wetterfahne;
3. Federspannungsregler der Schutzfahne.

• FEIGE. G, Schleifring:

1. ein Kollektor mit durchgehenden Kupferring-Sammelschienen;
2. Federbelastete Kupfer-Graphit-Bürsten.

Notiz: Hurrikanschutz für eine horizontale Leitschaufel mit einem Durchmesser von mehr als 1 m ist unbedingt erforderlich, da er ist nicht in der Lage, einen Wirbelkokon um sich herum zu erschaffen. Bei kleineren Abmessungen können mit Propylenschaufeln Rotorstandzeiten von bis zu 30 m/s erreicht werden.

Wo sind also die Stolpersteine?

Klingen

Erwarten Sie auf der Generatorwelle eine Leistung von mehr als 150-200 W auf Klingen jeder Größe, die aus einem dickwandigen Kunststoffrohr geschnitten werden, wie es oft empfohlen wird, sind die Hoffnungen eines hoffnungslosen Amateurs. Ein Rohrblatt (es sei denn, es ist so dick, dass es einfach als Rohling verwendet wird) hat ein segmentiertes Profil, d.h. seine Spitze oder beide werden kreisförmige Bögen sein.

Die segmentierten Profile eignen sich für ein inkompressibles Medium wie Tragflügel oder Propellerblätter. Für Gase wird eine Schaufel mit variablem Profil und variabler Steigung benötigt, als Beispiel, siehe Abb.; Spannweite - 2 m Es wird ein komplexes und zeitaufwendiges Produkt sein, das sorgfältige Berechnungen erfordert, die mit Theorie, Einblasen eines Rohrs und Tests in Originalgröße ausgestattet sind.

Generator

Wenn der Rotor direkt auf seiner Welle montiert wird, bricht das Standardlager schnell – die gleiche Belastung aller Rotorblätter in Windkraftanlagen tritt nicht auf. Sie benötigen eine Zwischenwelle mit einem speziellen Stützlager und einer mechanischen Übertragung von dieser zum Generator. Bei großen Windkraftanlagen wird ein selbsteinstellendes zweireihiges Lager verwendet; in den besten Modellen - dreistufig, Abb. D in Abb. Oben. Dadurch kann sich die Rotorwelle nicht nur leicht biegen, sondern auch leicht von einer Seite zur anderen oder auf und ab bewegen.

Notiz: Die Entwicklung eines Axiallagers für die EuroWind APU dauerte etwa 30 Jahre.

Notwetterfahne

Das Funktionsprinzip ist in Fig. 2 dargestellt. C. Der Wind, der zunimmt, drückt auf die Schaufel, die Feder dehnt sich aus, der Rotor dreht sich, seine Umdrehungen sinken und am Ende wird er parallel zur Strömung. Alles schien in Ordnung zu sein, aber auf dem Papier war es glatt ...

Versuchen Sie an einem windigen Tag, einen Kochdeckel oder einen großen Topf am Griff parallel zum Wind zu halten. Nur vorsichtig - ein zappeliges Eisenstück kann so auf das Gesicht treffen, dass es die Nase reibt, die Lippe schneidet oder sogar das Auge ausschlägt.

Flachwind tritt nur in theoretischen Berechnungen und mit ausreichender Genauigkeit für die Praxis in Windkanälen auf. In Wirklichkeit schafft ein Hurrikan-Windmühlen mit einer Hurrikan-Schaufel mehr als völlig wehrlose. Es ist doch besser, die verzogenen Klingen zu wechseln, als alles noch einmal zu machen. Bei Industrieanlagen sieht das anders aus. Dort wird der Anstellwinkel der Blätter einzeln überwacht und automatisiert unter Steuerung eines Bordcomputers eingestellt. Und sie bestehen aus hochbelastbaren Verbundwerkstoffen, nicht aus Wasserrohren.

Stromabnehmer

Dies ist eine regelmäßig gewartete Website. Jeder Energietechniker weiß, dass ein Kollektor mit Bürsten gereinigt, geschmiert und reguliert werden muss. Und der Mast besteht aus einer Wasserpfeife. Sie werden nicht hineinkommen, ein oder zwei Monate müssen Sie die ganze Windmühle auf den Boden werfen und dann wieder anheben. Wie lange wird es von einer solchen "Prävention" dauern?

Video: Flügelwindgenerator + Solarpanel zur Stromversorgung des Ferienhauses

Mini und Mikro

Aber mit einer Verringerung der Größe der Schaufel fallen die Schwierigkeiten entlang des Quadrats des Durchmessers des Rades. Es ist bereits möglich, eine Horizontal-Blade-APU für eine Leistung von bis zu 100 W allein herzustellen. Ein 6-Blatt wäre optimal. Bei mehr Blättern wird der Rotordurchmesser bei gleicher Leistung kleiner, aber es wird schwierig, sie fest auf der Nabe zu befestigen. Rotoren mit weniger als 6 Blättern können vernachlässigt werden: ein 100 W 2-Blatt benötigt einen 6,34 m Rotor und ein 4-Blatt gleicher Leistung benötigt 4,5 m Für einen 6-Blatt wird die Leistungs-Durchmesser-Abhängigkeit wie folgt ausgedrückt :

• 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.

Am besten ist es, mit einer Leistung von 10-20 Watt zu rechnen. Erstens hält ein Kunststoffblatt mit einer Spannweite von mehr als 0,8 m ohne zusätzliche Schutzmaßnahmen einem Wind von mehr als 20 m / s nicht stand. Zweitens wird bei einer Blattspannweite von bis zu denselben 0,8 m die lineare Geschwindigkeit ihrer Enden die Windgeschwindigkeit nicht mehr als dreimal überschreiten, und die Anforderungen an die Profilierung mit Drall werden um Größenordnungen reduziert; hier ein "Trog" mit segmentiertem Profil aus einem Rohr, Pos. B in Abb. Und 10-20 W versorgen das Tablet mit Strom, laden das Smartphone auf oder zünden das Haushälterlicht an.

Wählen Sie als Nächstes den Generator aus. Ein chinesischer Motor ist perfekt - eine Radnabe für Elektrofahrräder, Pos. 1 in Abb. Seine Leistung als Motor beträgt 200-300 W, aber im Generatormodus gibt er etwa 100 W ab. Aber wird es uns vom Umsatz her passen?

Der Geschwindigkeitsindex z für 6 Blätter ist 3. Die Formel zur Berechnung der Drehzahl unter Last lautet N = v / l * z * 60, wobei N die Drehzahl ist, 1 / min, v die Windgeschwindigkeit ist und l ist der Rotorumfang. Bei einer Blattspannweite von 0,8 m und einem Wind von 5 m / s erhalten wir 72 U/min; bei 20 m / s - 288 U / min. Das Fahrradrad dreht sich mit ungefähr der gleichen Geschwindigkeit, daher werden wir unsere 10-20 Watt von einem Generator entfernen, der 100 liefern kann. Sie können den Rotor direkt auf seine Welle montieren.

Aber hier taucht folgendes Problem auf: Wir haben, nachdem wir viel Arbeit und Geld investiert haben, zumindest für einen Motor, ... ein Spielzeug bekommen! Was sind 10-20, na ja, 50 Watt? Und Sie können keine Windmühle mit Flügeln herstellen, die zumindest einen Fernseher zu Hause mit Strom versorgt. Ist es möglich, einen fertigen Mini-Windgenerator zu kaufen, und kostet er weniger? So viel wie möglich und sogar billiger, siehe Pos. 4 und 5. Außerdem wird es auch mobil sein. Legen Sie es auf einen Baumstumpf - und verwenden Sie es.

Die zweite Möglichkeit ist, wenn ein Schrittmotor irgendwo von einem alten 5- oder 8-Zoll-Laufwerk oder von einem Papierlaufwerk oder einem Wagen eines unbrauchbaren Tintenstrahl- oder Nadeldruckers liegt. Es kann als Generator arbeiten, und es ist einfacher, einen Karussellrotor aus Dosen (Pos. 6) daran zu befestigen, als eine Struktur wie in Pos. 1 gezeigt zu montieren. 3.

Generell ist das Fazit zu den „Klingen“ eindeutig: selbstgemacht – eher um nach Herzenslust zu zwicken, aber nicht für wirklichen Dauerenergieausstoß.

Video: der einfachste Windgenerator zum Beleuchten eines Sommerhauses

Segelboote

Ein Segelwindgenerator ist seit langem bekannt, aber die weichen Platten seiner Blätter (siehe Abb.) wurden mit dem Aufkommen hochfester, verschleißfester synthetischer Stoffe und Folien hergestellt. Mehrblattwindmühlen mit starren Segeln sind als Antrieb für automatische Wasserpumpen mit geringer Leistung weltweit verbreitet, aber ihre technischen Daten sind sogar niedriger als die von Karussells.

Ein weiches Segel wie der Flügel einer Windmühle scheint jedoch nicht so einfach zu sein. Es geht nicht um den Windwiderstand (Hersteller begrenzen die maximal zulässige Windgeschwindigkeit nicht): Segelyachten wissen bereits, dass es für den Wind fast unmöglich ist, die Bermuda-Segel zu brechen. Vielmehr reißt die Schot aus, oder der Mast bricht oder das ganze Schiff macht einen "Turn Overkill". Es geht um Energie.

Leider sind keine genauen Testdaten zu finden. Für die Installation einer in Taganrog produzierten Windkraftanlage-4.380 / 220.50 mit einem Windraddurchmesser von 5 m, einem Windkopfgewicht von 160 kg und einer Drehzahl von . konnten laut Anwenderberichten "synthetische" Abhängigkeiten erstellt werden bis 40 U/min; sie sind in Abb.

Natürlich kann man keine 100%ige Zuverlässigkeit garantieren, aber trotzdem ist klar, dass hier kein Flat-Mechanism-Modell in Sicht ist. Auf keinen Fall kann ein 5-Meter-Rad bei flachem Wind von 3 m/s ca. 1 kW abgeben, bei 7 m/s ein Leistungsplateau erreichen und es dann bis zu einem schweren Sturm halten. Die Hersteller erklären übrigens, dass nominell 4 kW bei 3 m / s erzielt werden können, wenn sie jedoch von ihren Kräften gemäß den Ergebnissen lokaler Aerologiestudien installiert werden.

Es gibt auch keine quantitative Theorie; die Erklärungen der Entwickler sind unklar. Da die Leute jedoch die Taganrog-Windturbinen kaufen und sie funktionieren, bleibt davon auszugehen, dass die deklarierte konische Zirkulation und die Vortriebswirkung keine Fiktion sind. Auf jeden Fall sind sie möglich.

Es stellt sich dann heraus, dass VOR dem Rotor nach dem Impulserhaltungssatz auch ein konischer Wirbel vorhanden sein sollte, der sich jedoch ausdehnt und langsam ist. Und ein solcher Trichter treibt den Wind zum Rotor, seine wirksame Oberfläche wird gekehrt und KIEV - Übereinheit.

Licht in diese Frage könnten zumindest bei einem Haushalts-Aneroid durch Feldmessungen des Druckfeldes vor dem Rotor gebracht werden. Stellt sich heraus, dass er höher ist als von den Seiten zur Seite, dann funktionieren die Segel-APUs tatsächlich wie ein Käfer fliegt.

Hausgemachter Generator

Aus dem oben Gesagten ist klar, dass es für Hausbauer besser ist, entweder Vertikalboote oder Segelboote zu übernehmen. Aber beide sind sehr langsam, und der Umstieg auf einen Hochgeschwindigkeitsgenerator ist unnötige Arbeit, unnötige Kosten und Verluste. Können Sie einen effizienten Stromgenerator mit niedriger Drehzahl selbst herstellen?

Ja, mit Magneten aus einer Niob-Legierung, der sogenannten. Supermagnete. Der Herstellungsprozess der Hauptteile ist in Abb. Spulen - je 55 Windungen Kupferdraht 1 mm in hitzebeständiger hochfester Emailisolierung, FEMM, PETV usw. Die Höhe der Wicklungen beträgt 9 mm.

Achten Sie auf die Keilnuten in den Rotorhälften. Sie müssen so platziert werden, dass die Magnete (sie werden mit Epoxid oder Acryl auf den Magnetkreis geklebt) nach der Montage mit entgegengesetzten Polen zusammenkommen. "Pancakes" (Magnetkerne) müssen aus einem weichmagnetischen Ferromagneten bestehen; normaler Baustahl reicht aus. Die Dicke der "Pfannkuchen" beträgt mindestens 6 mm.

Im Allgemeinen ist es besser, Magnete mit einem axialen Loch zu kaufen und sie mit Schrauben festzuziehen. Supermagnete ziehen mit schrecklicher Kraft an. Aus dem gleichen Grund wird zwischen den "Pancakes" ein zylindrischer Abstandshalter von 12 mm Höhe auf den Schaft gesteckt.

Die Wicklungen, aus denen die Statorabschnitte bestehen, werden gemäß den Diagrammen verbunden, die auch in Abb. Die Lötenden sollten nicht gedehnt werden, sondern Schlaufen bilden, da sonst das Epoxid, das mit dem Stator überflutet wird und aushärtet, die Drähte brechen kann.

Der Stator wird mit einer Dicke von 10 mm in die Form gegossen. Zentrieren und Auswuchten ist nicht erforderlich, der Stator dreht sich nicht. Der Spalt zwischen Rotor und Stator beträgt auf jeder Seite 1 mm. Der Stator im Generatorgehäuse muss nicht nur gegen axiales Verschieben, sondern auch gegen Verdrehen sicher fixiert sein; ein starkes magnetisches feld mit strom in der last zieht sie mit.

Video: DIY Windkraftanlage

Ausgabe

Und was haben wir am Ende? Das Interesse an "Klingen" erklärt sich eher durch ihre spektakuläre Optik als durch die tatsächliche Leistung in selbstgebautem Design und bei geringer Leistung. Eine selbstgebaute Karussell-APU liefert "Standby"-Strom zum Laden einer Autobatterie oder zur Stromversorgung eines kleinen Hauses.

Aber mit der Segel-APU lohnt es sich, mit Meistern mit kreativer Ader zu experimentieren, insbesondere in einer Mini-Version mit einem Rad von 1-2 m Durchmesser. Wenn die Annahmen der Entwickler stimmen, können ihm mit Hilfe des oben beschriebenen chinesischen Motorgenerators alle seine 200-300 Watt entzogen werden.

Andrej sagte:

Vielen Dank für Ihre kostenlose Beratung ... Und die Preise "von Firmen" sind nicht wirklich teuer, und ich denke, dass Handwerker aus den Provinzen in der Lage sein werden, ähnliche Generatoren wie Sie herzustellen. Und Li-Po-Batterien können aus China bestellt werden. Wechselrichter in Tscheljabinsk machen einen sehr guten Sinus). Und Segel, Blätter oder Rotoren - das ist ein weiterer Grund für den Gedankenflug unserer handlichen russischen Männer.

Ivan sagte:

Frage:
Bei Windkraftanlagen mit vertikaler Achse (Position 1) und der „Lenz“-Version ist es möglich, ein zusätzliches Detail hinzuzufügen - ein Laufrad, das dem Wind ausgesetzt ist und die unbrauchbare Seite davon (zur Windseite hin) schließt. Das heißt, der Wind wird nicht das Blatt verlangsamen, sondern diesen „Schirm“. Einstellung in den Wind, wobei sich der "Schwanz" hinter der Windmühle selbst unter und über den Blättern (Rippen) befindet. Ich habe den Artikel gelesen und eine Idee war geboren.

Durch Anklicken des Buttons "Kommentar hinzufügen" stimme ich der Seite zu.

Eine einfache Windkraftanlage kann mit minimalen Kosten zusammengebaut werden. Alle notwendigen Komponenten sind günstig und leicht zu finden. Als Grundlage für ein solches hausgemachtes Produkt wurde ein Autogenerator verwendet, der leicht verändert wurde. In ihn wurden Permanentmagnete eingebracht, damit der Generator in den Anfangsströmen für seinen Betrieb nicht benötigt wurde. Insgesamt verfügt der Autor bereits über drei solcher Windkraftanlagen, die alle zusammen mit einer Windgeschwindigkeit von 8 m / s eine Leistung von 420 Watt erzeugen.

Materialien und Werkzeuge für die Fertigung:
- zwei Autogeneratoren (des gleichen Modells);
- Elektroschweißen;
- Kupferdraht 0,61-0,71 mm;
- leistungsstarke Neodym-Magnete;
- PVC-Rohr mit einem Durchmesser von 16 cm;
- Stichsäge;
- Mahlwerk und andere Elemente.

Herstellungsprozess der Windmühle:

Schritt eins. Wir beginnen mit einem Generator. Einen Stator herstellen
Um einen Generator mit der erforderlichen Leistung zu erhalten, müssen Sie zwei identische Generatoren finden und diese zerlegen. Sie sollten am Ende zwei Statoren haben, deren Abschnitte übereinstimmen. Wenn das Äußere etwas anders ist, ist das in Ordnung. Als nächstes werden die beiden Statoren durch Schweißen gut verschweißt. Danach kann die Isolierung in die Nuten eingelegt werden. Dann können Sie Spulen machen. Hier werden Zufallsspulen verwendet, dh sie werden zuerst aufgewickelt und dann einfach in die Nuten eingelegt. Dies vereinfacht den Generatormontageprozess erheblich.

Der Durchmesser des vom Autor verwendeten Drahtes beträgt 0,71 mm, während 27 Windungen in die Rillen gehen. Aufgrund der Tatsache, dass ein solcher Generator zum Laden einer 24-Volt-Batterie verwendet wird, verwenden Sie am besten einen Draht mit einem Durchmesser von 0,61 mm, in diesem Fall werden 35 Umdrehungen eingeführt. Dadurch kann der Akku früher und schneller geladen werden.

Schritt zwei. Erstellen Sie einen Rotor
Der Rotor wird auf einer Drehmaschine hergestellt, jeder Dreher kann diese Arbeit problemlos erledigen. Am Rotor sind Magnete angebracht, die bei ihrer Drehung Ströme in der Statorwicklung erzeugen. Laut Autor ermöglicht dieses Design, den Akku bereits bei 300 U/min aufzuladen.
Das Hauptproblem bei dieser Konstruktion ist das Festkleben, dh es ist ziemlich schwierig, den Rotor vom Startpunkt aus zu bewegen, damit er sich zu drehen beginnt. Dieses Problem wird experimentell gelöst, die Magnete müssen verschoben werden.

Schritt drei. Verstärkung des Generatorkörpers
Das hintere Lager des Generators befindet sich auf einer Kunststoffbuchse und ist in keiner Weise befestigt. Insofern kann es unter Last herausfallen. Um dieses Problem zu lösen, wurde beschlossen, das Lager zusätzlich mit einer Metallplatte zu fixieren. Sie können auch das vordere Lager fixieren, hier hängt es bereits von den Konstruktionsmerkmalen des Generators ab.

Schritt vier. Generatorbürstenbaugruppe
Das Problem bei den Generatorbürsten besteht darin, dass sie über sehr dünne Drähte verbunden sind, die für eine Belastung von nicht mehr als 3A ausgelegt sind. In diesem Zusammenhang wurde entschieden, für jeden Ring zwei Bürsten zu installieren. Was die Befestigung der Ringbaugruppe betrifft, geschieht dies alles mit Hilfe von Epoxidharz.

Schritt fünf. Die Basis für die Windmühle schaffen
Für Zuverlässigkeit und einfache Demontage werden die Lager der Schwenkwelle mit Klemmen befestigt. Der Mittelpunkt der Achse muss von der Generatorachse versetzt sein. Dies soll verhindern, dass das System bei zu starkem Wind beschädigt wird. In diesem Fall wird der Schwanz gefaltet.

Was den Generatorrahmen betrifft, können Sie auf dem Foto sehen, wie er funktioniert.

Schritt sechs. Wir machen eine Schraube
Die Schraube besteht aus PVC-Rohr mit einem Durchmesser von 160 mm. Zuerst müssen Sie die erforderlichen Markierungen am Rohr anbringen und dann einfach die Klingen mit einer Stichsäge ausschneiden. Die Dateien sollten dünn und kurz sein. Wenn Sie keine Stichsäge haben, können Sie die Klingen mit einer Metallsäge schneiden, dies dauert jedoch viel länger. Nun, dann werden die Klingen mit Schrauben und Muttern an der Metallschiene befestigt und eine fertige Schraube erhalten. Um eine Schraube mit den gewünschten Eigenschaften zu schneiden, gibt es eine spezielle Platte, an der Sie navigieren müssen.

Das ist alles, der Windgenerator ist dafür bereit. Sie können es höher über das Haus heben und kostenlose Energie genießen. Drei davon hat der Autor bereits, insgesamt geben sie bei 8 m/s Wind bis zu 420 Watt Leistung ab. Wird ein Auto als Generator verwendet, dann muss die Schraube so groß wie möglich gemacht werden, da in diesem Fall die Batterieladung ab den ersten Umdrehungen beginnt und eine große Belastung vorliegt. Wenn wir von einem Generator aus einem Motor sprechen, ist dort die Drehzahl wichtig, also wird die Schraube kleiner gemacht oder Sie müssen einen Multiplikator installieren.

Oft haben Eigentümer von Privathäusern eine Idee zur Umsetzung Backup-Stromversorgungssysteme... Der einfachste und günstigste Weg ist natürlich ein Generator, aber viele Menschen wenden sich komplexeren Möglichkeiten zu, die sogenannte freie Energie (Strahlung, Energie von fließendem Wasser oder Wind) in Energie umzuwandeln.

Jede dieser Methoden hat ihre eigenen Vor- und Nachteile. Wenn mit dem Wasserfluss (Mini-Wasserkraftwerk) alles klar ist - es ist nur in unmittelbarer Nähe eines ziemlich schnell fließenden Flusses verfügbar, dann können Sonnenlicht oder Wind fast überall genutzt werden. Beide Methoden haben einen gemeinsamen Nachteil: Wenn eine Wasserturbine rund um die Uhr arbeiten kann, ist eine Solarbatterie oder ein Windgenerator nur eine Zeit lang wirksam, was es erforderlich macht, Batterien in die Struktur eines Hausstromnetzes einzubeziehen.

Da die Bedingungen in Russland (kurze Tageslichtstunden die meiste Zeit des Jahres, häufige Niederschläge) den Einsatz von Sonnenkollektoren zu ihren derzeitigen Kosten und Effizienzen wirkungslos machen, am profitabelsten ist der Bau eines Windgenerators... Betrachten wir das Funktionsprinzip und die möglichen Designoptionen.

Da kein selbstgebautes Gerät dem anderen gleicht, ist dies Artikel ist keine Schritt-für-Schritt-Anleitung und eine Beschreibung der Grundprinzipien des Entwurfs einer Windkraftanlage.

Allgemeines Arbeitsprinzip

Der Hauptarbeitskörper des Windgenerators sind die Rotorblätter, die durch den Wind gedreht werden. Je nach Lage der Drehachse werden Windgeneratoren in horizontale und vertikale unterteilt:

• Horizontale Windkraftanlagen am weitesten verbreitet. Ihre Blätter sind ähnlich aufgebaut wie ein Flugzeugpropeller: In erster Näherung sind dies zur Rotationsebene geneigte Platten, die einen Teil der Last aus Winddruck in Rotation umwandeln. Ein wichtiges Merkmal eines horizontalen Windgenerators ist die Notwendigkeit, die Drehung der Rotorblattanordnung entsprechend der Windrichtung sicherzustellen, da der maximale Wirkungsgrad gewährleistet ist, wenn die Windrichtung senkrecht zur Drehebene steht.
• Klingen vertikale Windkraftanlage eine konvex-konkave Form haben. Da die Stromlinienform der konvexen Seite größer ist als die der konkaven Seite, dreht sich eine solche Windkraftanlage unabhängig von der Windrichtung immer in eine Richtung, was im Gegensatz zu horizontalen Windkraftanlagen den Drehmechanismus überflüssig macht. Aufgrund der Tatsache, dass zu einem bestimmten Zeitpunkt nur ein Teil der Klingen nützliche Arbeit verrichtet und der Rest nur der Rotation entgegensteht, Der Wirkungsgrad einer vertikalen Windmühle ist viel geringer als der einer horizontalen: Wenn dieser Wert für einen horizontalen Windgenerator mit drei Flügeln 45 % erreicht, dann wird er für einen vertikalen nicht mehr als 25 % betragen.

Da die durchschnittliche Windgeschwindigkeit in Russland nicht hoch ist, dreht sich selbst eine große Windkraftanlage die meiste Zeit eher langsam. Um eine ausreichende Leistung zu gewährleisten, muss die Stromversorgung über ein Untersetzungsgetriebe, einen Riemen oder ein Getriebe an den Generator angeschlossen werden. In einer horizontalen Windmühle ist die Blatt-Reduzierer-Generator-Einheit auf einem Schwenkkopf montiert, wodurch sie der Windrichtung folgen können. Es ist wichtig zu berücksichtigen, dass der Schwenkkopf mit einem Begrenzer ausgestattet sein muss, der eine vollständige Drehung verhindert, da sonst die Verkabelung vom Generator unterbrochen wird (die Möglichkeit der Verwendung von Kontaktscheiben, die eine freie Drehung des Kopfes ermöglichen, ist mehr kompliziert). Um die Rotation zu gewährleisten, wird der Windgenerator durch eine entlang der Rotationsachse gerichtete funktionierende Wetterfahne ergänzt.

Das gängigste Material für Klingen sind längsgeschnittene PVC-Rohre mit großem Durchmesser. Entlang der Kante sind Metallplatten angenietet, die an die Nabe der Klingenbaugruppe geschweißt sind. Zeichnungen dieser Art von Klingen werden im Internet am häufigsten verwendet.

Das Video erzählt von einer selbstgebauten Windkraftanlage

Berechnung einer beschaufelten Windkraftanlage

Da wir bereits festgestellt haben, dass eine horizontale Windkraftanlage wesentlich effizienter ist, werden wir uns der Berechnung ihrer Auslegung widmen.

Windenergie kann durch die Formel bestimmt werden
P = 0,6 * S * V³, wobei S die Fläche des durch die Spitzen der Rotorblätter beschriebenen Kreises (Wurffläche), ausgedrückt in Quadratmetern, und V die berechnete Windgeschwindigkeit in Metern pro Sekunde ist. Sie müssen auch den Wirkungsgrad der Windmühle selbst berücksichtigen, der für einen horizontalen Kreis mit drei Blättern durchschnittlich 40% beträgt, sowie den Wirkungsgrad des Generatorsatzes, der an der Spitze der Strom-Geschwindigkeitskennlinie 80% beträgt für einen Generator mit Permanentmagneterregung und 60 % für einen Generator mit Erregerwicklung. Im Durchschnitt werden weitere 20 % der Leistung durch das Übersetzungsgetriebe (Multiplikator) verbraucht. Somit sieht die endgültige Berechnung des Radius der Windkraftanlage (dh der Länge ihres Rotorblatts) bei einer gegebenen Leistung des Permanentmagnetgenerators wie folgt aus:
R = √ (P / (0,483 * V³))

Beispiel: Nehmen wir an, die erforderliche Leistung des Windparks beträgt 500 W und die durchschnittliche Windgeschwindigkeit beträgt 2 m / s. Dann müssen wir nach unserer Formel Klingen mit einer Länge von mindestens 11 Metern verwenden. Wie Sie sehen, erfordert selbst eine so kleine Leistung die Schaffung eines Windgenerators mit kolossalen Abmessungen. Für mehr oder weniger rationelle Konstruktionen mit einer Blattlänge von nicht mehr als eineinhalb Metern unter den Bedingungen der Do-it-yourself-Fertigung wird der Windgenerator auch bei starkem Wind nur 80-90 Watt Leistung erzeugen können.

Nicht genug Leistung? Tatsächlich ist alles etwas anders, da die Last des Windgenerators tatsächlich von den Batterien gespeist wird, lädt die Windkraftanlage diese nur so gut wie möglich auf. Folglich bestimmt die Leistung einer Windkraftanlage die Frequenz, mit der sie Energie liefern kann.