Kaip savo rankomis pasidaryti vėjo jėgainę. „Ecowatt“: naminis vėjo malūnas su generatoriu iš kolektoriaus variklio Galingas vėjo malūno daugiklis savo rankomis

Namuose pagaminto vėjo generatoriaus galios pakaks įvairios įrangos baterijoms įkrauti, apšvietimui ir apskritai buitinių elektros prietaisų veikimui užtikrinti. Įrengdami vėjo generatorių, sutaupysite elektros energijos. Jei pageidaujate, aptariamą įrenginį galima surinkti rankomis. Jums tiesiog reikia nuspręsti dėl pagrindinių vėjo generatoriaus parametrų ir padaryti viską pagal instrukcijas.

Vėjo generatoriaus konstrukcijoje yra keletas ašmenų, kurios sukasi veikiamos vėjo srovių. Dėl šio poveikio susidaro sukimosi energija. Sukurtą energiją rotorius paduoda į daugiklį, kuris savo ruožtu perduoda energiją elektros generatoriui.

Taip pat yra vėjo jėgainių konstrukcijų be daugiklių. Daugiklio nebuvimas gali žymiai padidinti įrenginio našumą.

Vėjo jėgaines galima montuoti tiek pavieniui, tiek grupėmis, sujungtomis vėjo jėgainių parke. Taip pat vėjo jėgaines galima derinti su dyzeliniais generatoriais, kurie sutaupys degalų ir užtikrins efektyviausią elektros tiekimo sistemos veikimą namuose.

Ką reikia žinoti prieš surenkant vėjo jėgainę?

Prieš pradėdami surinkti vėjo generatorių, turite nuspręsti dėl kelių pagrindinių punktų.

Pirmas žingsnis. Pasirinkite tinkamą vėjo jėgainių konstrukcijos tipą. Montavimas gali būti vertikalus arba horizontalus. Savarankiško surinkimo atveju geriau pasirinkti vertikalius modelius, nes juos lengviau pagaminti ir subalansuoti.

Antras žingsnis. Nustatykite tinkamą galią. Šiuo metu viskas yra individualu - sutelkite dėmesį į savo poreikius. Norint gauti daugiau galios, būtina padidinti sparnuotės skersmenį ir masę.

Padidėjus šioms savybėms, atsiras tam tikrų sunkumų tvirtinant ir balansuojant vėjo jėgainės ratą. Apsvarstykite šią akimirką ir objektyviai įvertinkite savo galimybes. Jei esate pradedantysis, apsvarstykite galimybę įrengti kelias vidutinio dydžio vėjo jėgaines, o ne vieną labai efektyvų įrenginį.

Trečias žingsnis. Pagalvokite, ar visus vėjo generatoriaus elementus galite pasigaminti patys. Kiekviena detalė turi būti tiksliai apskaičiuota ir pagaminta pagal gamyklos atitikmenis. Jei nėra reikiamų įgūdžių, geriau pirkti paruoštus elementus.

Ketvirtas žingsnis. Pasirinkite tinkamas baterijas. Automobilių akumuliatorių geriau atsisakyti, nes jie yra trumpalaikiai, sprogūs ir reikalauja priežiūros bei priežiūros.

Pageidautina, kad būtų uždarytos baterijos. Jie kainuoja porą kartų daugiau, tačiau tarnauja kelis kartus ilgiau ir apskritai pasižymi didesniu našumu.

Atkreipkite ypatingą dėmesį į tinkamo ašmenų skaičiaus pasirinkimą. Populiariausios yra vėjo jėgainės su 2 ir 3 mentėmis. Tačiau tokie įrenginiai turi nemažai trūkumų.

Kai veikia generatorius su 2 ar 3 mentėmis, atsiranda galingos išcentrinės ir giroskopinės jėgos. Šių jėgų įtakoje žymiai padidėja pagrindinių vėjo generatoriaus elementų apkrova. Tuo pačiu metu kai kuriais momentais pajėgos veikia priešingai viena kitai.

Norėdami išlyginti gaunamas apkrovas ir išlaikyti nepažeistą vėjo jėgainės struktūrą, turite atlikti kompetentingai aerodinamiškai apskaičiuoti peilius ir tiksliai juos atlikti pagal apskaičiuotus duomenis. Net minimalios klaidos kelis kartus sumažina įrenginio efektyvumą ir padidina ankstyvo vėjo generatoriaus gedimo tikimybę.

Greitaeigės vėjo jėgainės sukuria daug triukšmo, ypač kai tai susiję su namuose pagamintais įrenginiais. Kuo didesni mentės, tuo didesnis triukšmas. Šis momentas numato keletą apribojimų. Pavyzdžiui, ant namo stogo nebus galima įrengti tokios triukšmingos konstrukcijos, nebent, žinoma, savininkui nepatinka gyvenimo jausmas aerodrome.

Turėkite omenyje, kad didėjant menčių skaičiui, padidės vibracijos lygis, susidarantis veikiant vėjo generatoriui. Dviejų ašmenų rinkinius sunkiau subalansuoti, ypač nepatyrusiam vartotojui. Vadinasi, iš vėjo jėgainių su dviem mentėmis bus daug triukšmo ir vibracijos.

Pasirinkite vėjo generatorių su 5-6 mentėmis. Praktika rodo, kad tokie modeliai yra optimaliausi savarankiškai gaminti ir naudoti namuose.

Varžtą rekomenduojama pagaminti maždaug 2 m skersmens. Beveik kiekvienas gali susidoroti su jo surinkimo ir balansavimo darbais. Turėdami daugiau patirties, galite pabandyti surinkti ir sumontuoti ratą su 12 ašmenų. Tokio įrenginio surinkimas pareikalaus daugiau pastangų. Taip pat padidės medžiagų sąnaudos ir laiko sąnaudos. Tačiau 12 ašmenų leis, net esant silpnam 6–8 m / s vėjui, gauti 450–500 W galią.

Turėkite omenyje, kad su 12 ašmenų ratas judės gana lėtai, todėl gali kilti įvairių problemų. Pavyzdžiui, turite surinkti specialią pavarų dėžę, kuri yra sudėtingesnė ir brangesnė.

Taigi, geriausias pasirinkimas pradedantiesiems namų meistrams yra vėjo generatorius su ratu, kurio skersmuo yra 200 cm, su 6 vienetų vidutinio ilgio ašmenimis.

Priedai ir įrankiai surinkimui

Norint surinkti vėjo jėgainę, reikės daug skirtingų komponentų ir priedų. Surinkite ir nusipirkite viską, ko jums reikia iš anksto, kad ateityje nereikėtų dėl to blaškytis.

Priklausomai nuo konkrečios situacijos sąlygų, reikalingų įrankių sąrašas gali šiek tiek skirtis. Šią akimirką savarankiškai orientuositės darbo eigoje.

Žingsnis po žingsnio vėjo turbinos surinkimo vadovas

Namų vėjo generatoriaus surinkimas ir montavimas atliekamas keliais etapais.

Pirmas žingsnis. Paruoškite trijų taškų betoninį pagrindą. Nustatykite pamato gylį ir bendrą stiprumą pagal dirvožemio tipą ir klimato sąlygas statybvietėje. Leiskite betonui sukietėti 1–2 savaites ir pastatykite stiebą. Norėdami tai padaryti, palaidokite atraminį stiebą apie 50–60 cm į žemę ir pritvirtinkite vaikiškais lynais.

Antrasis etapas. Paruoškite rotorių ir skriemulį. Skriemulys yra trinties ratas. Aplink tokio rato apskritimą yra griovelis arba ratlankis. Renkantis rotoriaus skersmenį, turite vadovautis vidutiniu metiniu vėjo greičiu. Taigi, esant vidutiniam 6-8 m / s greičiui, 5 m skersmens rotorius bus efektyvesnis nei 4 m rotorius.

Trečias etapas. Padarykite būsimos vėjo jėgainės mentes. Norėdami tai padaryti, paimkite statinę ir padalinkite ją į kelias lygias dalis pagal pasirinktą peiliukų skaičių. Pažymėkite peilius žymekliu ir tada iškirpkite elementus. Šlifuoklis puikiai tinka pjaustyti, taip pat galite naudoti metalines žirkles.

Ketvirtas etapas. Pritvirtinkite būgno dugną prie generatoriaus skriemulio. Tvirtinimui naudokite varžtus. Po to reikia sulenkti ašmenis ant statinės. Nepersistenkite, kitaip baigtas montavimas bus nestabilus. Nustatykite tinkamą vėjo jėgainės sukimosi greitį, pakeisdami peilių kreivumą.

Penktasis etapas. Prijunkite laidus prie generatoriaus ir surinkite juos grandine tam tikra doze. Pritvirtinkite generatorių prie stiebo. Prijunkite laidus prie generatoriaus ir stiebo. Surinkite generatorių į grandinę. Taip pat prijunkite akumuliatorių prie grandinės. Atkreipkite dėmesį, kad didžiausias leistinas laido ilgis šiam įrenginiui yra 100 cm. Prijunkite krovinį prie laidų.

Vieno generatoriaus surinkimas vidutiniškai trunka 3–6 valandas, priklausomai nuo turimų įgūdžių ir bendro našumo bei meistro.

Vėjo jėgainė reikalauja reguliarios priežiūros ir priežiūros.

1. Praėjus 2–3 savaitėms po naujo generatoriaus įdiegimo, jums reikia išardykite prietaisą ir įsitikinkite, kad esamos tvirtinimo detalės yra patikimos... Saugumo sumetimais patikrinkite laikiklius tik esant silpnam vėjui.
2. Sutepkite guolius ne rečiau kaip kartą per 6 mėnesius. Kai ant rato atsiranda pirmieji disbalanso požymiai, nedelsdami jį pašalinkite ir pašalinkite esamus gedimus. Dažniausias disbalanso požymis yra nenormalus ašmenų purtymas.
3. Bent kas 6 mėnesius tikrinkite pantografo šepetėlius... Kas 2-6 metus dažyti metalinius elementus montavimas. Reguliarus dažymas apsaugo metalą nuo korozijos.
4. Stebėkite generatoriaus būseną... Reguliariai tikrinkite, ar generatorius darbo metu neperkaista. Jei įrenginio paviršius taip įkaista, kad tampa labai sunku laikyti ranką ant jo, nuneškite generatorių į dirbtuves.
5. Stebėkite kolektoriaus būklę... Bet koks užteršimas turi būti kuo greičiau pašalintas iš kontaktų. jie žymiai sumažina įrenginio efektyvumą. Atkreipkite dėmesį į mechaninę kontaktų būklę.Įrenginio perkaitimas, apdegusios apvijos ir kiti panašūs defektai - visa tai turėtų būti nedelsiant pašalinta.

Taigi, surinkti vėjo jėgainę nėra nieko sudėtingo. Pakanka tik paruošti visus reikalingus elementus, surinkti instaliaciją pagal instrukcijas ir prijungti gatavą įrenginį prie elektros tinklo. Tinkamai surinktas vėjo generatorius jūsų namams bus patikimas nemokamos elektros energijos šaltinis. Sekite pamoką ir viskas bus gerai.

Laimingo darbo!

Vaizdo įrašas - „pasidaryk pats“ vėjo jėgainės namams

Rusijos padėtis vėjo energijos išteklių atžvilgiu yra dvejopa. Viena vertus, dėl didžiulio bendro ploto ir plokščių plotų gausos paprastai būna daug vėjo, dažniausiai jis yra plokščias. Kita vertus, mūsų vėjai dažniausiai silpni, lėti, žr. Trečia, vėjai siautėja retai apgyvendintose vietovėse. Remiantis tuo, užduotis paleisti vėjo generatorių ūkyje yra gana aktuali. Tačiau norėdami nuspręsti, ar pirkti gana brangų įrenginį, ar pasigaminti patys, turite gerai pagalvoti, kokio tipo (ir jų yra daug) kokiam tikslui pasirinkti.

Pagrindinės sąvokos

1. KIEV - vėjo energijos naudojimo koeficientas. Jei jis naudojamas mechaniniam lėktuvo vėjo modeliui apskaičiuoti (žr. Žemiau), jis yra lygus vėjo jėgainės (APU) rotoriaus efektyvumui.
2. Efektyvumas-visapusiškas APU efektyvumas, nuo artėjančio vėjo iki elektros generatoriaus gnybtų arba iki į baką pumpuojamo vandens kiekio.
3. Mažiausias darbinis vėjo greitis (MWS) yra jo greitis, kuriuo vėjo jėgainė pradeda tiekti srovę kroviniui.
4. Didžiausias leistinas vėjo greitis (MDS) yra jo greitis, kai energijos gamyba sustoja: automatika arba išjungia generatorių, arba įdeda rotorių į vėtrungę, arba sulenkia ir paslepia, arba pats rotorius sustoja, arba APU tiesiog žlunga.
5. Pradinis vėjo greitis (SWS) - tokiu greičiu rotorius gali suktis be apkrovos, suktis aukštyn ir įjungti darbo režimą, po kurio galite įjungti generatorių.
6. Neigiamas paleidimo greitis (OSS) - tai reiškia, kad APU (arba vėjo jėgainė - vėjo jėgainė arba VEA, vėjo jėgainė), norint paleisti esant bet kokiam vėjo greičiui, privaloma išjungti iš išorinio energijos šaltinio.
7. Pradinis (pradinis) sukimo momentas - rotoriaus, priverstinai sulėtinto oro sraute, gebėjimas sukurti sukimo momentą ant veleno.
8. Vėjo turbina (VD) yra APU dalis nuo rotoriaus iki generatoriaus ar siurblio veleno arba kito energijos vartotojo.
9. Rotacinis vėjo generatorius - APU, kuriame vėjo energija paverčiama sukimo momentu ant galios paėmimo veleno, sukant rotorių oro sraute.
10. Rotoriaus darbo greičio diapazonas yra skirtumas tarp MDS ir MPC, kai jis veikia esant vardinei apkrovai.
11. Lėto greičio vėjo malūnas - jame linijinis rotoriaus dalių greitis sraute žymiai neviršija vėjo greičio ar žemiau jo. Dinaminė srauto galvutė yra tiesiogiai paverčiama ašmenų trauka.
12. Greitaeigis vėjo malūnas - tiesinis ašmenų greitis yra žymiai (iki 20 ar daugiau kartų) didesnis nei vėjo greitis, o rotorius formuoja savo oro cirkuliaciją. Srauto energijos pavertimo trauka ciklas yra sudėtingas.

Pastabos:

1. Mažo greičio APU, kaip taisyklė, turi mažesnį KIEV nei greitaeigiai, tačiau turi pradinį sukimo momentą, kurio pakanka sukti generatorių neatjungus apkrovos ir nulio TCO, t.y. visiškai savaime įsijungiantis ir pritaikomas esant lengviausiam vėjui.
2. Lėtumas ir greitis yra santykinės sąvokos. Buitinė vėjo jėgainė su 300 aps / min gali būti mažo greičio ir galingi „EuroWind“ tipo APU, iš kurių vėjo jėgainių laukai, vėjo jėgainės (žr. Pav.) Ir kurių rotoriai sukuria apie 10 aps./min. nes turint tokį skersmenį, tiesinis ašmenų greitis ir jų aerodinamika didžiojoje jų dalies dalyje yra gana „lėktuvo formos“, žr.

Kokio generatoriaus jums reikia?

Buitinės vėjo jėgainės elektros generatorius turi gaminti elektros energiją įvairiais sukimosi greičiais ir turėti galimybę paleisti save be automatikos ir išorinių energijos šaltinių. Jei naudojamas APU su OSS (vėjo jėgainės su verpimu), kurios, kaip taisyklė, turi aukštą KIEV ir efektyvumą, jis taip pat turi būti grįžtamasis, t.y. mokėti dirbti varikliu. Esant galiai iki 5 kW, šią sąlygą įvykdo elektrinės mašinos su nuolatiniais magniais, kurių pagrindą sudaro niobis (super magnetai); ant plieno ar ferito magnetų galite tikėtis ne daugiau kaip 0,5-0,7 kW.

Pastaba: asinchroniniai generatoriai ar kolektorių generatoriai su nemagnetizuotu statoriumi visai netinka. Sumažėjus vėjo jėgai, jie „užgęsta“ gerokai anksčiau, nei jo greitis nukrenta iki MPC, ir tada jie patys neprasidės.

Puiki 0,3–1–2 kW talpos APU „širdis“ gaunama iš kintamosios srovės autogeneratoriaus su įmontuotu lygintuvu; tai dabar dauguma. Pirma, jie išlaiko 11,6–14,7 V išėjimo įtampą gana plačiu greičių diapazonu be išorinių elektroninių stabilizatorių. Antra, silicio vartai atsidaro, kai apvijos įtampa pasiekia maždaug 1,4 V, o prieš tai generatorius „nemato“ apkrovos. Norėdami tai padaryti, generatorius turi būti gerai sukamas.

Daugeliu atvejų automatinis generatorius gali būti tiesiogiai, be pavaros ar diržo pavaros, prijungtas prie greitaeigio HP veleno, pasirinkus greitį pasirinkus peilių skaičių, žr. „Greitai vaikštantys“ turi mažą arba nulinį paleidimo momentą, tačiau rotorius turės pakankamai laiko pakankamai suktis, neatjungdamas apkrovos, kol vožtuvai atsidarys ir generatorius duos srovę.

Pasirinkimas pagal vėją

Prieš nuspręsdami, kokį vėjo generatorių gaminti, nuspręskime dėl vietinės aerologijos. Pilkai žalsvos spalvos(be vėjo) vėjo žemėlapio sritys bent jau prasmės bus tik iš plaukiojančios vėjo jėgainės(ir mes apie juos kalbėsime toliau). Jei jums reikia nuolatinio maitinimo šaltinio, turėsite pridėti stiprintuvą (lygintuvą su įtampos stabilizatoriumi), įkroviklį, galingą bateriją, keitiklį 12/24/36/48 V DC iki 220/380 V 50 Hz kintamosios srovės . Tokia ekonomija kainuos ne mažiau kaip 20 000 JAV dolerių, ir mažai tikėtina, kad pavyks pašalinti ilgalaikę didesnę nei 3-4 kW galią. Apskritai, tvirtai siekiant alternatyvios energijos, geriau ieškoti kito jos šaltinio.

Geltonai žaliose, silpnai vėjuotose vietose, kur reikalinga elektros energija iki 2–3 kW, galite patys pasiimti lėto greičio vertikalaus vėjo generatorių... Jų buvo sukurta nesuskaičiuojama daugybė, ir yra tokių konstrukcijų, kurios pagal KIEV ir efektyvumą beveik nenusileidžia pramoniniu būdu pagamintiems „ašmenims“.

Jei namo vėjo jėgainė turėtų būti nupirkta, geriau sutelkti dėmesį į vėjo jėgainę su buriniu rotoriumi. Yra daug ginčų, ir teoriškai viskas dar nėra aišku, bet jie veikia. Rusijos Federacijoje „burlaiviai“ gaminami Taganroge, kurių galia yra 1–100 kW.

Raudonuose, vėjuotuose regionuose pasirinkimas priklauso nuo reikiamos galios. 0,5-1,5 kW diapazone savaime pagamintos "vertikalės" yra pagrįstos; 1,5-5 kW - įsigytos „burlaiviai“. Taip pat galima įsigyti „vertikalaus“, tačiau tai kainuos daugiau nei horizontalus APU. Ir galiausiai, jei reikalinga 5 kW ar didesnės galios vėjo jėgainė, tuomet reikia rinktis tarp horizontalių įsigytų „menčių“ ar „burlaivių“.

Pastaba: daugelis gamintojų, ypač antros pakopos, siūlo dalių rinkinius, iš kurių galite patys surinkti iki 10 kW galios vėjo generatorių. Toks komplektas kainuos 20-50% pigiau nei paruoštas su įdiegimu. Tačiau prieš pirkdami turite atidžiai išnagrinėti siūlomos montavimo vietos aerologiją, o tada pagal specifikacijas pasirinkti tinkamą tipą ir modelį.

Apie saugumą

Veikiančių buitinių vėjo jėgainių dalių linijinis greitis gali viršyti 120 ar net 150 m / s, o bet kokios kietos medžiagos gabalas, sveriantis 20 g, skrendantis 100 m / s greičiu, „sėkmingai“ vietoje nužudo sveiką vyrą. Plieno arba kieto plastiko 2 mm storio plokštė, judanti 20 m / s greičiu, perpjauna ją per pusę.

Be to, dauguma vėjo jėgainių, kurių galia didesnė nei 100 W, yra gana triukšmingos. Daugelis sukuria itin žemus (mažiau nei 16 Hz) oro slėgio svyravimus - infragarsus. Infragarsai yra negirdimi, tačiau žalingi sveikatai ir plinta labai toli.

Pastaba: devintojo dešimtmečio pabaigoje Jungtinėse Valstijose kilo skandalas - teko uždaryti didžiausią tuo metu šalies vėjo jėgainių parką. Indai iš rezervato, esančio 200 km atstumu nuo Ukrainos ginkluotųjų pajėgų lauko, teisme įrodė, kad sveikatos sutrikimai, smarkiai išaugę jose po WPP paleidimo, yra dėl jos infragarso.

Dėl pirmiau nurodytų priežasčių APU leidžiama įrengti bent 5 jų aukščio atstumu nuo artimiausių gyvenamųjų pastatų. Privačių namų ūkių kiemuose galite įrengti pramonines vėjo jėgaines, atitinkamai sertifikuotas. Apskritai neįmanoma įrengti APU ant stogų - jų veikimo metu, net ir naudojant mažos galios, atsiranda kintamos mechaninės apkrovos, kurios gali sukelti pastato konstrukcijos rezonansą ir jo sunaikinimą.

Pastaba: APU aukštis yra aukščiausias nuvalyto disko taškas (ašmenų rotoriams) arba geomerinė figūra (vertikaliam APU su rotoriumi ant veleno). Jei APU stiebas arba rotoriaus ašis išsikiša į viršų dar aukščiau, aukštis skaičiuojamas nuo jų viršaus - viršaus.

Vėjas, aerodinamika, KIEV

Namuose pagamintas vėjo generatorius paklūsta tiems patiems gamtiniams įstatymams, kaip ir gamykliniam, apskaičiuotam kompiuteriu. Ir namų statybininkas turi labai gerai suprasti savo darbo pagrindus-dažniausiai jis neturi disponuoti brangiomis itin moderniomis medžiagomis ir technologine įranga. APU aerodinamika, oi, kaip sunku ...

Vėjas ir KIEVAS

Norint apskaičiuoti serijinės gamyklos APU, vadinamasis. plokščias mechaninis vėjo modelis. Jis grindžiamas šiomis prielaidomis:

• Efektyviame rotoriaus paviršiuje vėjo greitis ir kryptis yra pastovūs.
• Oras yra nuolatinė terpė.
• Efektyvusis rotoriaus paviršius yra lygus nuvalytam plotui.
• Oro srauto energija yra grynai kinetinė.

Esant tokioms sąlygoms, didžiausia energija vienam oro tūrio vienetui apskaičiuojama pagal mokyklos formulę, darant prielaidą, kad oro tankis normaliomis sąlygomis yra 1,29 kg * kub. m. Esant 10 m / s vėjo greičiui, vienas oro kubas neša 65 J, o iš vieno efektyvaus rotoriaus paviršiaus kvadrato galima pašalinti 650 vatų, esant 100% viso APU efektyvumui. Tai labai supaprastintas požiūris - visi žino, kad vėjas niekada nėra tolygiai lygus. Tačiau tai turi būti padaryta siekiant užtikrinti gaminių pakartojamumą - įprasta technologijos praktika.

Negalima ignoruoti plokščio modelio; jis suteikia aiškų minimalų turimą vėjo galią. Tačiau oras, pirma, yra suspaustas, antra, jis yra labai skystas (dinaminė klampa yra tik 17,2 μPa * s). Tai reiškia, kad srautas gali tekėti aplink nušluotą plotą, sumažindamas efektyvų paviršių ir KIEV, kuris dažniausiai pastebimas. Tačiau iš esmės galima ir priešinga situacija: vėjas teka į rotorių, o efektyvusis paviršiaus plotas bus didesnis nei nuvalytas paviršius, o KIEV bus didesnis nei 1 lyginant su tuo pačiu, kai yra plokščias vėjas.

Štai du pavyzdžiai. Pirmoji yra pramoginė jachta, gana sunki, jachta gali plaukti ne tik prieš vėją, bet ir greičiau už ją. Vėjas yra skirtas lauke; tariamas vėjas vis tiek turi būti greitesnis, kitaip kaip jis trauks laivą?

Antrasis - aviacijos istorijos klasika. Atliekant bandymus su MIG-19 paaiškėjo, kad perėmėjas, kuris buvo tona sunkesnis už priekinės linijos naikintuvą, greičiau įsibėgėjo. Su tais pačiais varikliais tame pačiame sklandytuve.

Teoretikai nežinojo, ką galvoti, ir rimtai abejojo ​​energijos išsaugojimo įstatymu. Galų gale paaiškėjo, kad tai radaro apvalkalo kūgis, išsikišęs iš oro įleidimo angos. Nuo kojų pirštų iki apvalkalo oras buvo suspaustas, tarsi grėbdamas jį iš šonų į variklio kompresorius. Nuo to laiko smūginės bangos teoriškai tapo tvirtos kaip naudingos, o fantastiški šiuolaikinių orlaivių skrydžio rezultatai yra ne maža dalis dėl jų sumanaus naudojimo.

Aerodinamika

Aerodinamikos raida paprastai skirstoma į du laikus - iki N. G. Žukovskio ir po jo. 1905 m. Lapkričio 15 d. Jo pranešimas „Apie pridedamus sūkurius“ žymėjo naujos aviacijos eros pradžią.

Iki Žukovskio jie skraidė ant plokščių burių: buvo manoma, kad įeinančio srauto dalelės visą pagreitį atiduoda priekiniam sparno kraštui. Tai leido nedelsiant atsikratyti vektorinio kiekio - kampinio momento -, dėl kurio kilo įniršusi ir dažniausiai neanalitinė matematika, pereiti prie daug patogesnių skaliarinių grynai energijos santykių ir dėl to apskaičiuoto slėgio lauko nešiklio plokštumoje, daugiau ar mažiau panaši į dabartinę.

Toks mechaninis požiūris leido sukurti transporto priemones, kurios bent jau gali pakilti ir skristi iš vienos vietos į kitą, nebūtinai kažkur pakeliui atsitrenkiant į žemę. Tačiau noras vis labiau padidinti greitį, keliamąją galią ir kitas skraidymo savybes atskleidė pirminės aerodinaminės teorijos netobulumą.

Žukovskio idėja buvo tokia: palei viršutinį ir apatinį sparno paviršių oras keliauja kitu keliu. Iš terpės tęstinumo sąlygos (vakuuminiai burbuliukai ore nesusiformuoja patys) išplaukia, kad viršutinio ir apatinio srautų, nusileidžiančių nuo galinio krašto, greičiai turėtų būti skirtingi. Dėl mažo, bet riboto oro klampumo dėl greičių skirtumo ten turėtų susidaryti sūkurys.

Sūkurys sukasi, o impulsų išsaugojimo dėsnis, toks pat nekintantis kaip ir energijos išsaugojimo dėsnis, galioja ir vektoriniams dydžiams, t.y. turi atsižvelgti į judėjimo kryptį. Todėl čia pat, prie galinio krašto, turėtų būti suformuotas priešingai besisukantis sūkurys su tuo pačiu sukimo momentu. Kokiomis priemonėmis? Dėl variklio sukurtos energijos.

Aviacijos praktikai tai reiškė revoliuciją: pasirinkus tinkamą sparno profilį, buvo galima leisti pritvirtintam sūkuriui aplink sparną cirkuliacijos G pavidalu, padidinant jo pakėlimą. Tai yra, išleidus dalį, o esant dideliam greičiui ir sparnų apkrovoms - didelę dalį, variklio galią, aplink prietaisą galima sukurti oro srautą, kuris leidžia pasiekti geriausias skrydžio charakteristikas.

Tai padarė aviaciją aviacija, o ne aeronautikos dalimi: dabar orlaivis galėjo pats sukurti skrydžiui reikalingą aplinką ir nebebūti oro srovių žaislu. Viskas, ko jums reikia, yra galingesnis variklis ir vis galingesnis ...

Vėl Kijevas

Tačiau vėjo malūnas neturi variklio. Priešingai, ji turi paimti energiją iš vėjo ir atiduoti ją vartotojams. Ir štai išeina - ištraukė kojas, uodega užstrigo. Rotoriaus cirkuliacijai buvo leidžiama per mažai vėjo energijos - ji bus silpna, menčių trauka bus maža, o KIEV ir galia bus maža. Suteikime daug cirkuliacijai - rotorius suksis kaip pašėlęs tuščiąja eiga esant silpnam vėjui, tačiau vartotojai vėl gaus mažai: jie suteikė nedidelę apkrovą, rotorius stabdė, vėjas nupūtė cirkuliaciją ir rotorius tapo.

Energijos išsaugojimo dėsnis suteikia „aukso vidurį“ tik viduryje: 50% energijos atiduodame apkrovai, o likusius 50% srautą sukame iki optimalaus. Praktika patvirtina prielaidas: jei gero traukimo sraigto efektyvumas yra 75–80%, tai KIEV, lygiai taip pat kruopščiai apskaičiuotas ir išpūstas vėjo tunelyje, mentės rotorius pasiekia 38–40%, t.y. iki pusės to, ką galima pasiekti su energijos pertekliumi.

Modernumas

Šiais laikais aerodinamika, apsiginklavusi šiuolaikine matematika ir kompiuteriais, vis labiau tolsta nuo neišvengiamai kažko ir supaprastina modelius iki tikslaus realaus kūno elgesio tikrame sraute aprašymo. Ir čia, be bendros linijos - galia, galia ir dar daugiau galios! - šalutiniai keliai yra rasti, tačiau perspektyvūs tik su ribotu energijos kiekiu, patenkančiu į sistemą.

Garsusis alternatyvus aviatorius Paulas McCready dar 80 -aisiais sukūrė lėktuvą su dviem varikliais iš 16 AG galios grandininio pjūklo. rodo 360 km / val. Be to, jo važiuoklė buvo neįtraukiama triračiu, o ratai buvo be apvadų. Nė viena „McCready“ transporto priemonė neprisijungė prie interneto ir nebuvo įspėta, tačiau dvi - viena su stūmokliniais varikliais ir sraigtais, o kita - reaktyvinė - pirmą kartą istorijoje skrido aplink pasaulį, nenusileidusios vienoje degalinėje.

Teorijos raida taip pat labai paveikė bures, kurios pagimdė pradinį sparną. „Gyvoji“ aerodinamika leido jachtoms pučiant 8 mazgų vėjui. stovėti ant sparnų (žr. pav.); norint tokį sraigtą iki reikiamo greičio pagreitinti naudojant propelerį, reikalingas ne mažesnis kaip 100 AG variklis. Lenktyniniai katamaranai tuo pačiu vėju plaukia maždaug 30 mazgų. (55 km / h).

Taip pat yra visiškai ne trivialių radinių. Retiausio ir ekstremaliausio sporto šakos gerbėjai - šuoliai iš pagrindo - dėvėdami apecialinį sparno kostiumą, sparnuotą kostiumą, skraido be variklio, manevruoja didesniu nei 200 km / h greičiu (nuotrauka dešinėje), o paskui sklandžiai nusileidžia -pasirinkta vieta. Kokioje pasakoje žmonės skraido patys?

Taip pat buvo išspręsta daug gamtos paslapčių; visų pirma - vabalo skrydis. Remiantis klasikine aerodinamika, jis negali skristi. Panašiai kaip ir „slapto“ F-117 protėvis su deimanto formos sparnu taip pat negali pakilti į orą. O „MiG-29“ ir „Su-27“, kurie kurį laiką gali skristi uodega į priekį, visiškai netelpa į jokias idėjas.

Ir kodėl tada, sprendžiant vėjo jėgaines, o ne pramogas ir ne savo rūšies naikinimo įrankį, bet gyvybiškai svarbių išteklių šaltinį, būtina šokti be trūkumų iš silpnų srautų teorijos su savo plokščio vėjo modeliu? Ar tikrai nėra kaip judėti į priekį?

Ko tikėtis iš klasikos?

Tačiau jokiu būdu negalima atsisakyti klasikos. Tai suteikia pamatą, nesiremiant į kurį negalima pakilti aukščiau. Lygiai taip pat, kaip aibių teorija neatšaukia daugybos lentelės, o kvantinė chromodinamika neleidžia obuoliams skristi aukštyn nuo medžių.

Taigi ko galima tikėtis taikant klasikinį požiūrį? Pažvelkime į paveikslėlį. Kairysis - rotorių tipai; jie rodomi sąlyginai. 1 - vertikali karuselė, 2 - vertikali stačiakampė (vėjo turbina); 2-5 - ašmeniniai rotoriai su skirtingu ašmenų skaičiumi su optimizuotais profiliais.

Dešinėje, išilgai horizontalios ašies, brėžiamas santykinis rotoriaus greitis, t.y. mentės linijinio greičio ir vėjo greičio santykis. Vertikaliai aukštyn - KIEV. Ir žemyn - vėl santykinis sukimo momentas. Vienu (100%) sukimo momentu laikomas tas, kuris sukuria rotorių, priverstinai stabdomą sraute su 100% KIEV, t.y. kai visa srauto energija paverčiama besisukančia jėga.

Šis metodas leidžia daryti toli siekiančias išvadas. Pavyzdžiui, ašmenų skaičius turi būti pasirinktas ne tik ir ne tiek pagal norimą sukimosi greitį: 3 ir 4 ašmenys iš karto labai praranda KIEV ir sukimo momentą, palyginti su gerai veikiančiais 2 ir 6 ašmenimis. maždaug tame pačiame greičio diapazone. Išoriškai panašios karuselės ir stačiakampės turi iš esmės skirtingas savybes.

Apskritai pirmenybė turėtų būti teikiama ašmenų rotoriams, išskyrus atvejus, kai reikalingas didžiausias pigumas, paprastumas, savaiminis paleidimas be priežiūros be automatikos ir pakėlimas į stiebą neįmanomas.

Pastaba: ypač pakalbėkime apie buriavimo rotorius - atrodo, kad jie netelpa į klasiką.

Vertikaliai

APU su vertikalia sukimosi ašimi turi neginčijamą pranašumą kasdieniame gyvenime: jų įrenginiai, kuriems reikalinga priežiūra, yra sutelkti apačioje ir nereikia jų kelti. Lieka ir net tada ne visada savaime besireguliuojantis traukos guolis, tačiau jis yra tvirtas ir patvarus. Todėl, projektuojant paprastą vėjo jėgainę, parinkčių pasirinkimą reikėtų pradėti vertikaliais agregatais. Pagrindiniai jų tipai parodyti fig.

Saulė

Pirmoje pozicijoje - paprasčiausias, dažniausiai vadinamas „Savonius“ rotorius. Tiesą sakant, jį 1924 m. SSRS sugalvojo Ya. A. ir A. A. Voroninai, o suomių pramonininkas Sigurdas Savonius begėdiškai pasisavino šį išradimą, ignoruodamas sovietų autorių teisių sertifikatą, ir pradėjo serijinę gamybą. Tačiau įžanga į išradimo likimą reiškia daug, todėl, kad nesugadintume praeities ir netrikdytume mirusiųjų pelenų, šią vėjo jėgainę pavadinsime Voronino-Savoniaus rotoriumi arba, trumpai tariant, VS .

VS tinka namų statybininkams, išskyrus „lokomotyvą“ KIEV 10–18 proc. Tačiau SSRS jie daug dirbo, ir yra tam tikrų pokyčių. Žemiau mes apsvarstysime patobulintą dizainą, kuris nėra daug sudėtingesnis, tačiau, anot KIEV, ašmenys pradedami naudoti.

Pastaba: dviejų menčių lėktuvas nesisuka, o trūkčioja; 4 ašmenys yra tik šiek tiek lygesni, tačiau daug praranda KIEV. Siekiant pagerinti 4 - „lovius“, dažniausiai nešami dviem aukštais - ašmenų pora apačioje, o kita pora, 90 laipsnių kampu pasukta virš jų. KIEV išlieka, o mechaninės šoninės apkrovos susilpnėja, tačiau lenkimo apkrovos šiek tiek padidėja, o esant didesniam kaip 25 m / s vėjui, toks APU ant veleno, t.y. be guolių virš rotorių, ištemptų gaubtais, „nugriauna bokštą“.

Daria

Kitas yra „Darrieus“ rotorius; KIEV - iki 20%. Tai dar paprasčiau: ašmenys pagaminti iš paprastos elastinės juostos be jokio profilio. Darrieus rotoriaus teorija dar nėra pakankamai išvystyta. Tik aišku, kad jis pradeda atsukti dėl kupros ir juostos kišenės aerodinaminio pasipriešinimo skirtumo, ir tada jis tampa savotiškai greitas, formuodamas savo cirkuliaciją.

Sukimo momentas yra mažas, o pradinėse rotoriaus padėtyse apskritai nėra lygiagrečios ar statmenos vėjui, todėl savaime suktis galima tik su nelyginiu ašmenų (sparnų?) Skaičiumi. Bet kokiu atveju apkrova nuo sukimo metu generatorius turi būti atjungtas.

Darrieus rotorius turi dar dvi blogas savybes. Pirma, sukimosi metu ašmenų traukos vektorius apibūdina visišką apsisukimą, palyginti su jo aerodinaminiu fokusavimu, ir ne sklandžiai, o trūkčiojimais. Todėl „Darrieus“ rotorius net ir lygaus vėjo metu greitai sulaužo savo mechaniką.

Antra, Daria ne tik triukšmauja, bet ir rėkia bei girgžda, kad juosta nutrūksta. Taip yra dėl jo vibracijos. Ir kuo daugiau ašmenų, tuo riaumojimas stipresnis. Taigi, jei „Daria“ yra pagaminta, ji yra dviejų ašmenų, pagaminta iš brangių didelio stiprumo garsą sugeriančių medžiagų (anglies pluošto, mylar), o mažas lėktuvas pritaikytas suktis stiebo viduryje.

Stačiakampis

Ant poz. 3 - stačiakampis vertikalus rotorius su profiliuotomis mentėmis. Stačiakampis, nes sparnai išsikiša vertikaliai. Perėjimas iš VS į stačiakampį pavaizduotas fig. kairėje.

Ašmenų montavimo kampas apskritimo, liečiančio sparnų aerodinaminius židinius, liestinės atžvilgiu gali būti teigiamas (paveikslėlyje) arba neigiamas, atsižvelgiant į vėjo stiprumą. Kartais ašmenys yra pasukami ir ant jų uždedami furgonai, automatiškai laikantys „alfa“, tačiau tokios konstrukcijos dažnai lūžta.

Centrinis korpusas (mėlyna paveikslėlyje) leidžia KIEV pasiekti beveik 50%. Tačiau stačiakampio teorija vienareikšmiškai nurodo optimalų ašmenų skaičių: jų turėtų būti tiksliai 3.

Stačiakampis reiškia greitąsias vėjo jėgaines su OSS, t.y. būtinai reikalauja paaukštinimo paleidimo metu ir po ramybės. Serijiniai neprižiūrimi APU, kurių galia iki 20 kW, gaminami pagal stačiakampę schemą.

Helikoidas

Helikoidinis rotorius arba Gorlovo rotorius (4 poz.) - stačiakampis, užtikrinantis vienodą sukimąsi; stačiakampis su tiesiais sparnais „ašaros“ tik šiek tiek silpnesnis už dviejų ašmenų pr. Ašmenų lenkimas išilgai sraigtasparnio leidžia išvengti KIEV nuostolių dėl jų kreivumo. Nors išlenktas peilis atmeta dalį srauto jo nenaudodamas, tačiau dalį jo griauna į didžiausio tiesinio greičio zoną, kompensuodamas nuostolius. Helikoidai naudojami rečiau nei kitos vėjo jėgainės, nes dėl gamybos sudėtingumo jie pasirodo brangesni už tos pačios kokybės analogus.

Barrel-zagrebka

5 poz. - BC tipo rotorius, apsuptas kreipiamųjų mentelių; jo diagrama parodyta fig. Dešinėje. Tai retai randama pramoniniame dizaine, nes brangus žemės įsigijimas nekompensuoja pajėgumų padidėjimo, o medžiagų suvartojimas ir gamybos sudėtingumas yra dideli. Bet namų statytojas, bijantis darbo, nebėra meistras, o vartotojas, o jei reikia ne daugiau kaip 0,5–1,5 kW, tada jam reikia žinoti:

• Šio tipo rotorius yra visiškai saugus, tylus, nesukelia vibracijos ir gali būti montuojamas bet kur, net žaidimų aikštelėje.
• Cinkuotų lovių lenkimas ir rėmo suvirinimas iš vamzdžių yra nesąmonė.
• Sukimasis yra visiškai vienodas, mechanikos dalis galima paimti iš pigiausio arba iš šiukšliadėžės.
• Nebijo uraganų - per stiprus vėjas negali stumti į „statinę“; aplink jį pasirodo supaprastintas sūkurinis kokonas (su šiuo efektu susidursime vėliau).
• Ir svarbiausia, kadangi „griebtuvo“ paviršius yra kelis kartus didesnis nei viduje esančio rotoriaus paviršius, KIEV gali būti per didelis, o sukimo momentas jau esant 3 m / s ties trijų metrų skersmens „statine“ yra toks, kad 1 kW generatorius su didžiausia apkrova yra sakoma, kad geriau ne trūkčioti.

Vaizdo įrašas: „Lenz“ vėjo jėgainė

60 -aisiais SSRS E. S. Biryukovas užpatentavo karuselę APU su 46% KIEV. Kiek vėliau V. Blinovas pasiekė 58% dizaino pagal tą patį KIEV principą, tačiau duomenų apie jo bandymus nėra. O viso masto Biryukovo ginkluotųjų pajėgų bandymus atliko žurnalo „Išradėjas ir racionalizatorius“ darbuotojai. Dviejų aukštų rotorius, kurio skersmuo 0,75 m, o aukštis 2 m, šviežiame vėjuje, visu pajėgumu suko asinchroninį 1,2 kW generatorių ir atlaiko 30 m / s nepalūždamas. Biryukovo APU brėžiniai parodyti fig.

1. cinkuotas stogo rotorius;
2. savaime išsilyginantis dviejų eilių rutulinis guolis;
3. kabeliai - 5 mm plieno kabelis;
4. veleno ašis - plieninis vamzdis, kurio sienelės storis 1,5-2,5 mm;
5. aerodinaminės greičio reguliavimo svirtys;
6. greičio reguliatoriaus ašmenys - 3-4 mm fanera arba plastikinis lakštas;
7. greičio reguliatoriaus strypai;
8. greičio reguliatoriaus apkrova, jo svoris lemia greitį;
9. pavaros skriemulys - dviračio ratas be padangos su vamzdeliu;
10. traukos guolis - traukos guolis;
11. varomas skriemulys - standartinis generatoriaus skriemulys;
12. generatorius.

Biryukovas už savo APU gavo kelis autorių teisių sertifikatus. Pirmiausia atkreipkite dėmesį į rotoriaus pjūvį. Greitėjant jis veikia kaip lėktuvas, sukurdamas puikų pradžios momentą. Sukimosi eigoje išorinėse ašmenų kišenėse sukuriama sūkurinė pagalvėlė. Vėjo požiūriu mentės tampa profiliuotos, o rotorius virsta greitaeigiu stačiakampiu, o virtualus profilis keičiasi atsižvelgiant į vėjo stiprumą.

Antra, profiliuotas kanalas tarp ašmenų darbinio greičio diapazone veikia kaip centrinis korpusas. Jei vėjas padidėja, jame taip pat sukuriama sūkurinė pagalvėlė, besitęsianti už rotoriaus. Pasirodo tas pats sūkurinis kokonas, kaip ir aplink APU su kreipiamosiomis mentėmis. Energija jo sukūrimui imama iš vėjo, ir jos nebeužtenka sugedus malūnui.

Trečia, greičio reguliatorius visų pirma skirtas turbinai. KIEV požiūriu jis palaiko optimalią jos apyvartą. O optimalų generatoriaus greitį užtikrina mechanikos pavarų santykis.

Pastaba: po publikacijų IR 1965 m., Ukrainos ginkluotosiose pajėgose, Biryukova paskendo užmarštyje. Autorius atsakymo iš valdžios institucijų nesulaukė. Daugelio sovietų išradimų likimas. Jie sako, kad kai kurie japonai tapo milijardieriumi, nuolat skaitė populiarius sovietinius techninius žurnalus ir užpatentavo viską, kas nusipelno dėmesio.

Ašmenys

Kaip minėta aukščiau, horizontali ašmenų rotoriaus vėjo turbina yra geriausia klasikoje. Tačiau, pirma, jam reikia stabilaus, bent jau vidutinio stiprumo vėjo. Antra, „pasidaryk pats“ konstrukcija kupina daugybės spąstų, todėl dažnai ilgo sunkaus darbo vaisius geriausiu atveju apšviečia tualetą, prieškambarį ar verandą arba netgi pasirodo galintis atsukti save.

Pagal schemas pav. pažvelkime atidžiau; pozicijos:

• Fig. A:

1. rotoriaus mentės;
2. generatorius;
3. generatoriaus lova;
4. apsauginė vėtrungė (uragano kastuvas);
5. srovės kolektorius;
6. važiuoklė;
7. pasukamas mazgas;
8. veikianti vėtrungė;
9. stiebas;
10. spaustukas kabeliams.

• Fig. B, vaizdas iš viršaus:

1. apsauginė vėtrungė;
2. veikianti vėtrungė;
3. apsauginės mentės spyruoklės įtempimo reguliatorius.

• Fig. G, slydimo žiedas:

1. kolektorius su ištisinėmis vario žiedinėmis šynomis;
2. spyruokliniai vario-grafito šepečiai.

Pastaba: apsauga nuo uragano horizontalia mentė, kurios skersmuo didesnis nei 1 m, yra absoliučiai būtina, nes jis nesugeba aplink save sukurti sūkurinio kokono. Esant mažesniems matmenims, naudojant propileno mentes, galima pasiekti rotoriaus patvarumą iki 30 m / s.

Taigi kur yra suklupimo akmenys?

Ašmenys

Tikimasi, kad generatoriaus veleno galia bus didesnė nei 150–200 W bet kokio dydžio ašmenims, išpjautiems iš storų sienų plastikinio vamzdžio, kaip dažnai patariama, yra beviltiško mėgėjo viltis. Peilis, pagamintas iš vamzdžio (nebent jis būtų toks storas, kad būtų tiesiog naudojamas kaip ruošinys), turės segmentinį profilį, t.y. jo viršus arba abu bus apskriti lankai.

Segmento profiliai tinka nesuspaudžiamai terpei, pavyzdžiui, povandeniniams sparnams ar sraigto mentėms. Dujoms reikia kintamo profilio ir žingsnio ašmenų, pavyzdžiui, žr. atstumas-2 m. Tai bus sudėtingas ir daug laiko reikalaujantis produktas, reikalaujantis kruopštaus skaičiavimo, visiškai apsiginklavus teorija, išpūtimu vamzdžiu ir viso masto bandymais.

Generatorius

Kai rotorius sumontuotas tiesiai ant jo veleno, standartinis guolis netrukus sulaužys - vienoda apkrova visoms vėjo jėgainių mentėms neįvyksta. Jums reikia tarpinio veleno su specialiu atraminiu guoliu ir mechanine transmisija iš jo į generatorių. Didelėms vėjo jėgainėms imamas savaime išsilyginantis dviejų eilučių guolis; geriausiuose modeliuose - trijų pakopų, pav. D pav. aukščiau. Tai leidžia rotoriaus velenui ne tik šiek tiek sulenkti, bet ir šiek tiek judėti iš vienos pusės į kitą arba aukštyn ir žemyn.

Pastaba: „EuroWind APU“ traukos guoliui sukurti prireikė maždaug 30 metų.

Avarinė vėtrungė

Jo veikimo principas parodytas fig. C. Vėjas, stiprėjantis, spaudžia kastuvą, spyruoklė išsitempia, rotorius sukasi, jo apsisukimai krenta ir galų gale tampa lygiagretūs srautui. Viskas atrodė gerai, bet popieriuje viskas buvo sklandu ...

Vėjuotą dieną pabandykite už rankenos lygiagrečiai vėjui laikyti virimo dangtį arba didelį puodą. Tik atsargiai - neramus geležies gabalas gali pataikyti į veidą taip, kad trina nosį, perpjauna lūpą ar net išmuša akį.

Plokščias vėjas vyksta tik teoriškai skaičiuojant ir pakankamai tiksliai praktikoje - vėjo tuneliuose. Tiesą sakant, uraganiniai vėjo malūnai su uragano kastuvu valdo daugiau nei visiškai neapsaugoti. Geriau visgi pakeisti deformuotus ašmenis, nei viską daryti iš naujo. Pramoniniuose įrenginiuose viskas yra kitaip. Ten ašmenų žingsnis, kiekvienas atskirai, yra stebimas ir reguliuojamas automatiškai, valdant borto kompiuterį. Ir jie pagaminti iš sunkiųjų kompozitų, o ne iš vandens vamzdžių.

Dabartinis kolektorius

Tai yra reguliariai aptarnaujama svetainė. Bet kuris energetikas žino, kad kolektorių su šepečiais reikia išvalyti, sutepti ir reguliuoti. O stiebas pagamintas iš vandens vamzdžio. Jūs neįeisite, kartą per mėnesį ar du turėsite mesti visą vėjo malūną ant žemės ir vėl pakelti. Kiek tai truks nuo tokios „prevencijos“?

Vaizdo įrašas: ašmenų vėjo generatorius + saulės kolektorius vasarnamio elektros tiekimui

Mini ir mikro

Tačiau sumažėjus mentės dydžiui, sunkumai patenka išilgai rato skersmens kvadrato. Jau galima savarankiškai pagaminti horizontalią mentę APU, kurios galia yra iki 100 W. Optimalus būtų 6 ašmenų peilis. Turint daugiau peilių, rotoriaus skersmuo tos pačios galios atveju bus mažesnis, tačiau bus sunku juos tvirtai pritvirtinti prie stebulės. Rotorių, kuriuose yra mažiau nei 6 mentės, galima nepaisyti: 100 W 2 ašmenų rotoriui reikia 6,34 m rotoriaus, o 4 tokios pat galios peiliams-4,5 m. 6 ašmenų galios ir skersmens santykis išreiškiamas taip :

• 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.

Geriausia būtų tikėtis 10-20 vatų galios. Pirma, plastikinis peilis, kurio ilgis yra didesnis nei 0,8 m, neatlaikys vėjo, viršijančio 20 m / s, be papildomų apsaugos priemonių. Antra, kai ašmenų ilgis yra iki to paties 0,8 m, linijinis jo galų greitis neviršys vėjo greičio daugiau nei tris kartus, o profiliavimo su sukimu reikalavimai sumažinami dydžiais; čia "lovelis" su segmentuotu profiliu iš vamzdžio, poz. B pav. 10-20 W suteiks planšetiniam kompiuteriui energijos, įkraus išmanųjį telefoną arba uždegs namų tvarkymo lemputę.

Tada pasirinkite generatorių. Puikiai tinka kiniškas variklis - ratų stebulė elektriniams dviračiams, poz. 1 pav. Jo, kaip variklio, galia yra 200–300 W, tačiau generatoriaus režimu jis duos apie 100 W. Bet ar tai mums tiks apyvartos atžvilgiu?

6 ašmenų greičio indeksas z yra 3. Sukimosi greičio esant apkrovai apskaičiavimo formulė yra N = v / l * z * 60, kur N yra sukimosi greitis, 1 / min, v yra vėjo greitis, o l yra rotoriaus perimetrą. Kai ašmenų ilgis 0,8 m, o vėjas 5 m / s, gauname 72 aps./min .; esant 20 m / s - 288 aps./min. Dviračio ratas sukasi maždaug tuo pačiu greičiu, todėl pašalinsime 10-20 vatų generatorių, galintį duoti 100. Galite pritvirtinti rotorių tiesiai ant jo veleno.

Tačiau čia iškyla tokia problema: mes, išleidę daug darbo ir pinigų, bent jau varikliui, gavome ... žaislą! Kas yra 10-20, gerai, 50 vatų? Ir jūs negalite namuose pagaminti ašmenų vėjo malūno, galinčio maitinti bent televizorių. Ar galima nusipirkti paruoštą mini vėjo generatorių ir ar tai kainuos mažiau? Kiek įmanoma ir net pigiau, žr. 4 ir 5. Be to, jis taip pat bus mobilus. Padėkite jį ant medžio kelmo - ir naudokite.

Antrasis variantas yra, jei žingsninis variklis guli kažkur iš seno 5 ar 8 colių įrenginio, arba iš popieriaus pavaros ar nenaudojamo rašalinio ar taškinio matricos spausdintuvo vežimėlio. Jis gali veikti kaip generatorius, o prie jo lengviau pritvirtinti karuselinį rotorių iš skardinių (6 poz.), Nei surinkti tokią konstrukciją, kaip parodyta poz. 3.

Apskritai, išvada apie „ašmenis“ yra nedviprasmiška: namuose pagaminta-labiau tikėtina, kad būtų patobulinta pagal jūsų skonį, bet ne dėl tikros ilgalaikės energijos.

Vaizdo įrašas: paprasčiausias vėjo generatorius vasarnamiui apšviesti

Burlaiviai

Buriavimo vėjo generatorius buvo žinomas jau seniai, tačiau minkštos jo ašmenų plokštės (žr. Pav.) Pradėjo būti gaminamos atsiradus didelio stiprumo dilimui atspariems sintetiniams audiniams ir plėvelėms. Kelių ašmenų vėjo malūnai su standžiomis burėmis yra plačiai paplitę visame pasaulyje kaip mažos galios automatinių vandens siurblių pavara, tačiau jų techniniai duomenys yra mažesni net nei karuselių.

Tačiau minkšta burė, kaip vėjo malūno sparnas, atrodo, pasirodė ne tokia paprasta. Kalbama ne apie pasipriešinimą vėjui (gamintojai neriboja maksimalaus leistino vėjo greičio): burinės jachtos jau žino, kad vėjui beveik neįmanoma nutraukti bermudų burių. Priešingai, lakštas suplėšys arba stiebas sulaužys, arba visas indas „apsisuks“. Tai apie energiją.

Deja, tikslių bandymų duomenų rasti nepavyksta. Remiantis vartotojų atsiliepimais, buvo galima sudaryti „sintetines“ priklausomybes vėjo jėgainei-4.380 / 220.50, pagamintai Taganroge, įrengti, kai vėjo rato skersmuo 5 m, vėjo galvutės svoris 160 kg ir sukimosi greitis iki 40 aps / min; jie parodyti fig.

Žinoma, negali būti jokių 100% patikimumo garantijų, tačiau net ir taip akivaizdu, kad čia nėra jokių plokščio mechanizmo požymių. Jokiu būdu 5 metrų ratas ant lygaus 3 m / s vėjo negali duoti apie 1 kW, 7 m / s greičiu pasiekti galios plynaukštę ir tada laikyti ją iki stiprios audros. Gamintojai, beje, deklaruoja, kad nominali 4 kW gali būti pasiekta esant 3 m / s greičiui, tačiau sumontavus savo jėgomis pagal vietinių aerologijos tyrimų rezultatus.

Nėra ir kiekybinės teorijos; kūrėjų paaiškinimai yra neaiškūs. Tačiau kadangi žmonės perka „Taganrog“ vėjo jėgaines ir jos veikia, belieka manyti, kad deklaruojama kūginė cirkuliacija ir varomasis efektas nėra fikcija. Bet kokiu atveju jie yra įmanomi.

Tada, pasirodo, prieš rotorių, pagal impulsų išsaugojimo įstatymą, taip pat turėtų būti kūginis sūkurys, bet besiplečiantis ir lėtas. Ir toks piltuvas varys vėją prie rotoriaus, jo efektyvus paviršius pasirodys labiau nušluotas, o KIEV - per daug vienetas.

Šiam klausimui gali būti suteikta šviesa matuojant slėgio lauką prieš rotorių, bent jau naudojant buitinį aneroidą. Jei paaiškėja, kad jis yra aukštesnis nei iš šonų į šoną, tada iš tiesų buriniai APU veikia kaip vabalas musės.

Namų generatorius

Iš to, kas buvo pasakyta aukščiau, akivaizdu, kad namų statytojams geriau imtis vertikalių arba burlaivių. Tačiau abu yra labai lėti, o perkėlimas į greitaeigį generatorių yra nereikalingas darbas, nereikalingos išlaidos ir nuostoliai. Ar galite patys pagaminti efektyvų mažo greičio elektros generatorių?

Taip, galite, naudodami magnetus, pagamintus iš niobio lydinio, vadinamąjį. super magnetai. Pagrindinių dalių gamybos procesas parodytas fig. Ritės-kiekviena iš 55 vario 1 mm vielos apsisukimų karščiui atsparioje didelio stiprumo emalio izoliacijoje, FEMM, PETV ir kt. Apvijų aukštis yra 9 mm.

Atkreipkite dėmesį į rakto dalis rotoriaus pusėse. Jie turi būti išdėstyti taip, kad magnetai (jie yra priklijuoti prie magnetinės grandinės epoksidine arba akrilo medžiaga) po surinkimo susijungtų su priešingais poliais. „Blynai“ (magnetinės šerdys) turi būti pagaminti iš minkšto magnetinio feromagneto; tiks įprastas konstrukcinis plienas. „Blynų“ storis ne mažesnis kaip 6 mm.

Apskritai geriau pirkti magnetus su ašine skyle ir priveržti juos varžtais; super magnetai traukia baisia ​​jėga. Dėl tos pačios priežasties ant veleno tarp „blynų“ uždedamas 12 mm aukščio cilindrinis tarpiklis.

Apvijos, sudarančios statoriaus sekcijas, yra sujungtos pagal diagramas, taip pat parodyta fig. Lituoti galai neturėtų būti ištempti, bet turėtų sudaryti kilpas, kitaip epoksidinė medžiaga, kuri bus užtvindyta statoriumi, sukietės, gali nutraukti laidus.

Statorius įpilamas į formą iki 10 mm storio. Nereikia centruoti ir balansuoti, statorius nesisuka. Tarpas tarp rotoriaus ir statoriaus yra 1 mm kiekvienoje pusėje. Generatoriaus korpuso statorius turi būti patikimai pritvirtintas ne tik nuo ašinio poslinkio, bet ir nuo pasisukimo; stiprus magnetinis laukas su srove apkrovoje jį trauks išilgai.

Vaizdo įrašas: „pasidaryk pats“ vėjo jėgainių generatorius

Išvestis

Ir ką mes galų gale turime? Susidomėjimas „ašmenimis“ paaiškinamas veikiau jų įspūdinga išvaizda, o ne faktiniu naminio dizaino ir mažos galios našumu. Savarankiškai pagaminta karuselė APU suteiks „budėjimo“ maitinimą automobilio akumuliatoriui įkrauti arba maitinti mažą namą.

Tačiau naudojant burinį APU verta eksperimentuoti su meistrais, turinčiais kūrybinę seriją, ypač mini versijoje, su 1-2 m skersmens ratu. Jei kūrėjų prielaidos yra teisingos, tada iš aukščiau aprašyto kiniško variklio generatoriaus bus galima pašalinti visus jo 200–300 vatų.

Andrejus sakė:

Dėkojame už nemokamą konsultaciją ... Ir kainos „iš firmų“ tikrai nėra brangios, ir manau, kad amatininkai iš provincijų galės pagaminti panašius generatorius į jūsų. Ir Li-po baterijas galima užsisakyti iš Kinijos, inverteriai Čeliabinske sukuria labai gerą sinusą). Ir burės, ašmenys ar rotoriai - tai dar viena priežastis, kodėl mūsų patogūs rusai mąstė.

Ivanas sakė:

klausimas:
Vėjo jėgainėms su vertikalia ašimi (1 padėtis) ir „Lenz“ versijai galima pridėti papildomą detalę - sparnuotę, kuri yra veikiama vėjo ir uždaro nenaudingą jo pusę (eina į vėjo pusę). Tai yra, vėjas ne sulėtins ašmenis, o šį „ekraną“. Nusistovėjimas vėjuje, kai „uodega“ yra už vėjo malūno žemiau ir virš ašmenų (keteros). Perskaičiau straipsnį ir gimė idėja.

Spustelėdamas mygtuką „Pridėti komentarą“ sutinku su svetaine.

Paprastą vėjo jėgainę galima surinkti už minimalias išlaidas. Visi reikalingi komponentai yra pigūs ir lengvai randami. Tokio naminio gaminio pagrindas buvo automobilių generatorius, jis buvo šiek tiek pakeistas. Į jį buvo įvesti nuolatiniai magnetai, kad generatorius nebūtų reikalingas pradinėms srovėms. Iš viso autorius jau turi tris tokias vėjo jėgaines, ir visos jos, esant 8 m / s vėjui, sukuria 420 vatų galią.

Medžiagos ir įrankiai gamybai:
- du automobilių generatoriai (to paties modelio);
- elektrinis suvirinimas;
- varinė viela 0,61-0,71 mm;
- galingi neodimio magnetai;
- PVC vamzdis, kurio skersmuo 16 cm;
- dėlionės;
- malūnėlis ir kiti elementai.

Vėjo malūno gamybos procesas:

Pirmas žingsnis. Mes pradedame nuo generatoriaus. Statoriaus gamyba
Norėdami gauti reikiamos galios generatorių, turite rasti du identiškus generatorius ir juos išardyti. Turėtumėte baigti dviem statoriais, kurių sekcijos sutampa. Jei išorė šiek tiek skiriasi, tai gerai. Toliau du statoriai yra gerai suvirinti suvirinant. Po to izoliaciją galima įkišti į griovelius. Tada galite padaryti ritinius. Čia naudojamos atsitiktinio tipo ritės, tai yra, jos pirmiausia suvyniojamos, o paskui tiesiog įkišamos į griovelius. Tai labai supaprastina generatoriaus surinkimo procesą.

Vielos, kurią naudojo autorius, skersmuo yra 0,71 mm, o 27 posūkiai eina tiesiai į griovelius. Atsižvelgiant į tai, kad toks generatorius bus naudojamas 24 voltų baterijai įkrauti, geriausia naudoti 0,61 mm skersmens laidą, tokiu atveju įeis 35 posūkiai. Tai leis akumuliatorių pradėti krauti anksčiau ir greičiau.

Antras žingsnis. Sukurkite rotorių
Rotorius pagamintas ant tekinimo staklių, bet kuris tekintojas gali atlikti šį darbą be jokių sunkumų. Ant rotoriaus sumontuoti magnetai; sukdamiesi jie sukels sroves statoriaus apvijoje. Pasak autoriaus, ši konstrukcija leidžia pradėti krauti akumuliatorių jau esant 300 aps./min.
Pagrindinė šios konstrukcijos problema yra prilipimas, tai yra, gana sunku perkelti rotorių nuo pradinio taško, kad jis pradėtų suktis. Ši problema išspręsta eksperimentiškai, magnetai turi būti išstumti.

Trečias žingsnis. Stiprinti generatoriaus korpusą
Galinis generatoriaus guolis yra ant plastikinės įvorės ir jokiu būdu nėra pritvirtintas. Šiuo atžvilgiu, esant apkrovai, jis gali iškristi. Norėdami išspręsti šią problemą, buvo nuspręsta papildomai pritvirtinti guolį metaline plokšte. Taip pat galite pritvirtinti priekinį guolį, čia tai jau priklauso nuo generatoriaus konstrukcinių savybių.

Ketvirtas žingsnis. Generatoriaus šepetėlio surinkimas
Generatoriaus šepečių problema yra ta, kad jie yra sujungti per labai plonus laidus, kurie yra skirti ne daugiau kaip 3A apkrovai. Šiuo atžvilgiu buvo nuspręsta kiekvienam žiedui sumontuoti du šepečius. Kalbant apie žiedo mazgo tvirtinimą, visa tai vyksta epoksidinės dervos pagalba.

Penktas žingsnis. Padaryti vėjo malūno pagrindą
Siekiant patikimumo ir lengvo išardymo, veleno guoliai tvirtinami spaustukais. Ašies centras turi būti nukreiptas nuo generatoriaus ašies. Tai daroma siekiant nepažeisti sistemos, jei vėjas yra per stiprus. Tokiu atveju uodega bus sulankstyta.

Kalbant apie generatoriaus rėmą, galite pamatyti, kaip jis veikia nuotraukoje.

Šeštas žingsnis. Mes gaminame varžtą
Sraigtas pagamintas iš 160 mm skersmens PVC vamzdžio. Pirma, ant vamzdžio reikia padaryti reikiamus ženklus, o tada tik išpjauti ašmenis dėlionės pagalba. Failai turi būti ploni ir trumpi. Jei neturite dėlionės, ašmenis galite nupjauti metalo pjūklu, tačiau tai užtruks daug ilgiau. Na, tada ašmenys pritvirtinami prie metalinio bėgelio, naudojant varžtus ir veržles, ir gaunamas baigtas varžtas. Norint nupjauti norimų charakteristikų varžtą, yra speciali plokštė, ir jūs turite ja naršyti.

Tai viskas, vėjo generatorius tam yra paruoštas. Galite pakelti jį aukščiau namo ir mėgautis nemokama energija. Autorius jau turi tris iš jų, iš viso, esant 8 m / s vėjui, jie išskiria iki 420 vatų galios. Jei automobilis naudojamas kaip generatorius, varžtas turi būti kuo didesnis, nes tokiu atveju akumuliatorius įkraunamas nuo pirmųjų apsisukimų ir yra didelė apkrova. Jei mes kalbame apie generatorių iš variklio, tada greitis yra svarbus, todėl varžtas yra mažesnis arba turėsite įdiegti daugiklį.

Dažnai privačių namų savininkai turi idėją įgyvendinti atsarginės maitinimo sistemos... Paprasčiausias ir prieinamiausias būdas, žinoma, yra generatorius, tačiau daugelis žmonių kreipia dėmesį į sudėtingesnius būdus, kaip vadinamąją laisvąją energiją (spinduliuotę, tekančio vandens ar vėjo energiją) paversti.

Kiekvienas iš šių metodų turi savo privalumų ir trūkumų. Jei naudojant vandens srautą (mini hidroelektrinė) viskas aišku-jis prieinamas tik arti gana sraunios upės, tada saulės spinduliai ar vėjas gali būti naudojami beveik visur. Abu šie metodai turės bendrą trūkumą - jei vandens turbina gali veikti visą parą, tada saulės baterija ar vėjo generatorius veiks tik tam tikrą laiką, todėl būtina įtraukti baterijas į namų elektros tinklo struktūrą.

Kadangi dėl sąlygų Rusijoje (trumpos dienos šviesos valandos didžiąją metų dalį, dažni krituliai) saulės kolektorių naudojimas yra neveiksmingas, atsižvelgiant į dabartines išlaidas ir efektyvumą, pelningiausias yra vėjo generatoriaus dizainas... Apsvarstykite jo veikimo principą ir galimas dizaino galimybes.

Kadangi nė vienas naminis prietaisas nėra panašus į kitą, tai straipsnis nėra žingsnis po žingsnio instrukcija, ir pagrindinių vėjo jėgainės projektavimo principų aprašymas.

Bendras darbo principas

Pagrindinis vėjo generatoriaus darbinis korpusas yra mentės, kurias sukasi vėjas. Priklausomai nuo sukimosi ašies vietos, vėjo jėgainės skirstomos į horizontalias ir vertikalias:

• Horizontalios vėjo jėgainės labiausiai paplitusi. Jų mentės yra panašios į lėktuvo sraigtą: pirmoje aproksimacijoje tai plokštės, pasvirusios sukimosi plokštumos atžvilgiu, kurios dalį apkrovos nuo vėjo slėgio paverčia sukimu. Svarbi horizontalaus vėjo generatoriaus savybė yra būtinybė užtikrinti ašmenų bloko sukimąsi pagal vėjo kryptį, nes maksimalus efektyvumas užtikrinamas, kai vėjo kryptis yra statmena sukimosi plokštumai.
• Ašmenys vertikali vėjo jėgainė turi išgaubtą-įgaubtą formą. Kadangi išgaubtos pusės racionalizavimas yra didesnis nei įgaubtos pusės, tokia vėjo jėgainė visada sukasi viena kryptimi, nepriklausomai nuo vėjo krypties, todėl apsisukimo mechanizmas nereikalingas, skirtingai nei horizontalios vėjo jėgainės. Tuo pačiu metu, atsižvelgiant į tai, kad bet kuriuo metu tik dalis ašmenų atlieka naudingą darbą, o likusios tik priešinasi sukimui, Vertikalaus vėjo malūno efektyvumas yra daug mažesnis nei horizontalaus malūno: jei trijų ašmenų horizontaliam vėjo generatoriui šis skaičius siekia 45%, tai vertikaliam-ne daugiau kaip 25%.

Kadangi vidutinis vėjo greitis Rusijoje nėra didelis, net didelė vėjo jėgainė dažniausiai sukasi gana lėtai. Norint tiekti pakankamai energijos, maitinimo šaltinis turi būti prijungtas prie generatoriaus per pakopinį reduktorių, diržą ar pavarą. Horizontaliame vėjo malūne ašmenų reduktorius-generatorius sumontuotas ant pasukamos galvutės, kuri leidžia jiems sekti vėjo kryptį. Svarbu atsižvelgti į tai, kad pasukama galvutė turi turėti ribotuvą, neleidžiantį jam visiškai apsisukti, nes priešingu atveju generatoriaus laidai bus nutraukti (galimybė naudoti kontaktines poveržles, leidžiančias galvutei laisvai suktis) sudėtinga). Siekiant užtikrinti sukimąsi, vėjo generatorius papildytas darbine vėtrungė, nukreipta išilgai sukimosi ašies.

Dažniausiai naudojama ašmenų medžiaga yra didelio skersmens PVC vamzdžiai, supjaustyti išilgai. Išilgai krašto metalinės plokštės yra kniedytos prie jų, suvirintos prie ašmenų mazgo. Tokio tipo ašmenų brėžiniai yra plačiausiai naudojami internete.

Vaizdo įraše pasakojama apie savadarbį vėjo generatorių

Ašmenų vėjo turbinos apskaičiavimas

Kadangi mes jau išsiaiškinome, kad horizontali vėjo jėgainė yra daug efektyvesnė, mes apsvarstysime jos konstrukcijos apskaičiavimą.

Vėjo energiją galima nustatyti pagal formulę
P = 0,6 * S * V³, kur S yra apskritimo plotas, kurį apibūdina rotoriaus menčių galai (metimo plotas), išreikštas kvadratiniais metrais, o V yra apskaičiuotas vėjo greitis metrais per sekundę. Taip pat turite atsižvelgti į paties vėjo malūno efektyvumą, kuris trijų ašmenų horizontaliai grandinei vidutiniškai sudarys 40%, taip pat į generatoriaus efektyvumą, kuris srovės greičio charakteristikos piko metu yra 80% generatoriui su nuolatinio magneto sužadinimu ir 60% generatoriui su sužadinimo apvija. Vidutiniškai dar 20% energijos sunaudos pakopinė pavara (daugiklis). Taigi galutinis vėjo turbinos spindulio (tai yra jo ašmenų ilgio) apskaičiavimas tam tikrai nuolatinio magneto generatoriaus galiai atrodo taip:
R = √ (P / (0,483 * V³))

Pavyzdys: Tarkime, kad reikalinga vėjo jėgainių parko galia yra 500 W, o vidutinis vėjo greitis - 2 m / s. Tada pagal mūsų formulę turėsime naudoti ašmenis, kurių ilgis ne mažesnis kaip 11 metrų. Kaip matote, net ir tokiai mažai galiai reikės sukurti kolosalių matmenų vėjo generatorių. Daugiau ar mažiau racionalioms konstrukcijoms, kurių ašmenų ilgis yra ne daugiau kaip pusantro metro, „pasidaryk pats“ gamybos sąlygomis, vėjo generatorius net ir esant stipriam vėjui galės pagaminti tik 80–90 vatų galios.

Nepakanka galios? Tiesą sakant, viskas yra šiek tiek kitaip, nes iš tikrųjų vėjo generatoriaus apkrovą maitina baterijos, vėjo jėgainė jas įkrauna tik pagal savo galimybes. Vadinasi, vėjo jėgainės galia lemia dažnį, kuriuo ji gali tiekti energiją.