Gör-det-själv väderkvarnsgenerator steg för steg instruktioner. Vindgenerator för ett privat hus: specificitet och tillverkningsteknik

Allmän funktionsprincip

Vindgeneratorns huvudsakliga arbetskropp är bladen som roterar vinden. Beroende på platsen för rotationsaxeln är vindkraftverk uppdelade i horisontella och vertikala:

• Horisontella vindkraftverk den mest utbredda. Deras blad har en design som liknar en flygplanspropeller: i den första approximationen är dessa plattor lutande i förhållande till rotationsplanet, som omvandlar en del av lasten från vindtryck till rotation. En viktig egenskap hos en horisontell vindgenerator är behovet av att säkerställa rotationen av bladaggregatet i enlighet med vindens riktning, eftersom maximal effektivitet säkerställs när vindens riktning är vinkelrät mot rotationsplanet.
• blad vertikal vindgenerator har en konvex-konkav form. Eftersom strömlinjeformningen av den konvexa sidan är större än den konkava sidan, roterar en sådan vindgenerator alltid i samma riktning, oavsett vindriktning, vilket gör den onödig roterande mekanism till skillnad från horisontella väderkvarnar. Men på grund av det faktum att när som helst nyttigt arbete utför endast en del av bladen, och resten motsätter sig endast rotation, Verkningsgraden för en vertikal väderkvarn är mycket lägre än för en horisontell.: om denna siffra för en trebladig horisontell vindgenerator når 45 %, kommer den för en vertikal inte att överstiga 25 %.

Eftersom den genomsnittliga vindhastigheten i Ryssland är låg, kommer även en stor väderkvarn att rotera ganska långsamt för det mesta. För att säkerställa tillräcklig strömförsörjning måste den vara ansluten till generatorn genom en step-up växellåda, rem eller växel. I en horisontell vindturbin är blad-växel-generatoraggregatet monterat på ett vridbart huvud som gör att de kan följa vindens riktning. Det är viktigt att notera att det vridbara huvudet måste ha en begränsare som hindrar det från att göra en hel varv, eftersom annars ledningarna från generatorn kommer att skäras av (alternativet med kontaktbrickor som låter huvudet rotera fritt är mer komplicerat) . För att säkerställa rotation kompletteras vindgeneratorn med en fungerande väderflöjel riktad längs rotationsaxeln.

Det vanligaste bladmaterialet är PVC-rör med stor diameter som skärs på längden. Längs kanten är metallplattor nitade till dem, svetsade till navet på bladenheten. Ritningar av denna typ av blad är de mest spridda på Internet.

Videon berättar om en vindgenerator tillverkad för hand

Beräkning av en vindgenerator med blad

Eftersom vi redan har upptäckt att en horisontell vindgenerator är mycket effektivare, kommer vi att överväga beräkningen av dess design.

Vindenergi kan bestämmas med formeln
P=0,6*S*V³, där S är arean av cirkeln som beskrivs av ändarna på propellerbladen (sveparea), uttryckt i kvadratmeter, och V är den uppskattade vindhastigheten i meter per sekund. Du måste också ta hänsyn till effektiviteten hos själva väderkvarnen, som för en trebladig horisontell krets i genomsnitt kommer att vara 40%, liksom effektiviteten hos generatorset, som vid toppen av strömhastighetskarakteristiken är 80% för en generator med magnetisering från permanentmagneter och 60 % för en generator med magnetiseringslindning. Till och med i genomsnitt 20 % av kraften kommer att förbrukas av en stegväxellåda (multiplikator). Således ser den slutliga beräkningen av väderkvarnens radie (det vill säga längden på dess blad) för en given kraft hos en permanentmagnetgenerator ut så här:
R=√(P/(0,483*V³))

Exempel: Låt oss ta den erforderliga effekten av vindkraftverket som 500 W, och den genomsnittliga vindhastigheten som 2 m/s. Sedan, enligt vår formel, måste vi använda blad med en längd på minst 11 meter. Som du kan se kommer även en så liten kraft att kräva skapandet av en vindgenerator av kolossala dimensioner. För mer eller mindre rationellt under villkoren för att göra gör-det-själv-strukturer med en bladlängd på högst en och en halv meter, kommer vindgeneratorn att kunna producera endast 80-90 watt effekt även i starka vindar.

Inte tillräckligt med kraft? Faktum är att allt är något annorlunda, eftersom vindgeneratorns belastning faktiskt drivs av batterier, väderkvarnen laddar dem bara efter bästa förmåga. Därför bestämmer vindkraftverkets kraft med vilken frekvens den kommer att kunna leverera energi.

En väderkvarn behöver inte bränsle eller solenergi för att generera el. Den här funktionen får många att tänka på hur man bygger en vindturbin med sina egna händer, eftersom inköp och installation av färdig utrustning är dyrt.

Principen för drift och typer av vindgenerator

Du kan göra en väderkvarn på egen hand bara med en förståelse för dess enhet. Prototypen av denna enhet är en gammal väderkvarn. Med trycket från luftströmmar på dess vingar kom en axel i rörelse, som överförde vridmomentet till kvarnutrustningen.

I vindkraftverk för produktion av el tillämpas samma princip att använda vindenergi för att rotera rotorn:

1. Bladens rörelse när de utsätts för vind gör att den ingående axeln med växellådan roterar. Vridmomentet överförs till generatorns sekundära axel (rotor), utrustad med 12 magneter. Som ett resultat av dess rotation uppstår en växelström i statorringen.
2. Denna typ av elektricitet kan inte ladda batterier utan en speciell anordning - en kontroller (likriktare). Enheten omvandlar växelström till likström, vilket gör att den ackumuleras för att Vitvaror kunde fungera utan avbrott. Styrenheten utför också en annan funktion: den slutar ladda batteriet i tid, och överskottsenergin som genereras av väderkvarnen överförs till enheter som förbrukar en stor mängd av det (till exempel till värmeelement för att värma ett hus)
3. För att tillhandahålla en spänningsförsörjning på 220 V, tillförs strömmen från batterierna till växelriktaren, och sedan går den till elförbrukningspunkterna.

För att säkerställa att bladen alltid är i det bästa läget för att interagera med vinden, är en svans installerad på pumphjulsanordningarna, som gör att du kan vrida propellern mot vinden. Fabriksmodeller av väderkvarnar har bromsanordningar eller extra kretsar för att vika svansen eller ta bort bladen från vindblåsningar i ogynnsamt väder.

Det finns flera typer av vindturbiner som klassificeras efter bladens antal och material eller propellerns stigning. Men huvuduppdelningen sker enligt platsen för axeln eller ingångsaxeln:

1. Den horisontella typen innebär placeringen av axeln parallellt med marken. Sådana generatorer kallas skovelgeneratorer.
2. I vertikala väderkvarnar är axeln placerad vinkelrätt mot horisonten, och planen är placerade runt den. Vertikala generatorer kan kallas ortogonala eller karusell.

Oavsett placeringen av rotationsaxeln förblir principen för enhetens drift densamma.

Modeller av väderkvarnar kan ha en propeller eller ett vindhjul med 2, 3 eller flera blad. Man tror att flerbladiga enheter kan generera ström i en liten vind, och propellrar med 2-3 vingar kräver ett större luftflöde. När du väljer en modell är det nödvändigt att ta hänsyn till viktig regel att varje blad skapar motstånd mot vindflödet och minskar rotationshastigheten, så det är ganska svårt att snurra ett flerbladigt hjul till arbetshastighet.

Bland sorterna av väderkvarnar finns segling och stela. Dessa namn hänvisar till det material som vingarna är gjorda av. Med självmontering blir segeltypen enklare och mer ekonomisk, men bladen av plastmaterial (tyg, filmer etc.) är inte hållbara och slitstarka.

Vertikalt alternativ

Det är lättare att göra en vindgenerator av vertikal typ än en horisontell. Designen kräver ingen skovelenhet, den är belägen på låg höjd (upp till 2 m). Recensioner av dem som använder vertikala vindturbiner (vindkraftverk) indikerar ett litet ljud under rotation och lätt underhåll av enheternas arbetsenheter. Generatorn är placerad i botten av strukturen och underhåll kan utföras utan att behöva arbeta på höjden eller sänka masten till marken.

Ett lager är installerat i den övre änden av axeln, som samtidigt fungerar som en mast. Denna del kräver praktiskt taget inget underhåll och kan användas i flera år utan reparation.

Till skillnad från en vindkvarn med blad kräver inte vertikala vindkraftverk installation av en hög mast. De fungerar oavsett vindens riktning, vilket förenklar designen av den rörliga delen. För bladen på en kompakt vindturbin kan du använda ett PVC-rör med stor diameter (till exempel ett avloppsrör), och tunt galvaniserat stål är lämpligt för en mer kraftfull vindturbin. Dessa material är tillgängliga för alla hemmästare och relativt billigt.

Utformningen av vindhjulet kan väljas oberoende av de många tillgängliga alternativen:

• Dornier design med 2 platta blad;
• Savonius-system med 4 halvcylindriska vingar;
• ortogonal flerbladig väderkvarn med 2 rader av plan;
• skruvformade vindkraftverk med böjda bladprofiler.

Alla vertikala väderkvarnar använder principen för Savonius-aggregatet. Hemma kan blad tillverkas av stål- eller plastfat, halverade på längden. Designfunktionen är att enhetens effektivitet når ett maximum vid en bladhastighet som är 2 gånger mindre än vindhastigheten. Därför bör du inte försöka öka hastigheten för ett vertikalt vindkraftverk.

Horisontella modeller

Till skillnad från vertikala generatorer har hemmagjorda vindkraftverk med propeller en högre verkningsgrad med ökad hastighet på bladen. Men många och smala skruvelement bidrar inte till bättre jobb: vid ett starkt vindtryck hinner de inte snurra axeln på grund av luftkudden som bildas framför propellern.

Gör-det-själv flerbladiga vindkraftverk för ett hem görs bäst i områden med inte för stark vind. Om vindstyrkan i regionen ofta överstiger 10-15 m per sekund, är det vettigt att bygga ett vindturbin med 2-3 blad. Båda typerna kan börja arbeta med en luftflödeshastighet på cirka 2-3 m per sekund.

Den horisontella modellen kräver installation av en hög mast (6-12 m). För att undvika arbete på hög höjd under underhåll installerar hantverkare den enklaste vikmekanismen vid basen av masten - axeln. För stabiliteten av strukturen med stark vindbelastning krävs kabelstag för att hålla stativet i vertikalt läge.

Nacellen med generator och propeller ska monteras på ett lager och förses med en skovelfjäderdräkt så att propellern alltid intar ett fördelaktigt läge i förhållande till vinden. Kablar som leder ström bör placeras så att de inte vrids när gondolen roterar, stör eller går sönder. Därför utförs de inuti en rörformig mast.

Hur gör man en 220V vindgenerator?

Arbetet med att skapa en vindturbin bör börja med att bestämma enhetens erforderliga effekt:

• för att tända flera rum räcker det att ha en generator med en effekt på mindre än 1 kW; det kommer att ge ström till glödlampor eller energibesparande lampor, och dessutom kommer det att vara möjligt att ansluta en bärbar dator eller TV;
• en hemmagjord vindgenerator med en kapacitet på 5 kW kommer att ge el till hushållsapparater (kylskåp, tvättmaskin, spis, etc.);
• för att helt överföra huset till en autonom elförsörjning behöver du en kraftfull generator med en kapacitet på mer än 20 kW.

Generatorn kan tillverkas oberoende eller anpassas från motsvarande enhet borttagen från den gamla bilen. På så sätt är det möjligt att säkerställa produktion av ström upp till 2-3 kW. För att göra en mer kraftfull vindgenerator med dina egna händer vid 220V, måste du utföra exakta beräkningar antalet spolar och trådvarv, storleken och antalet magneter på rotorn och parametrarna för bladens vingar.

Enkel design

För den enklaste designen med en effekt på cirka 1-1,5 kW behöver du:

• bilgenerator (12 V);
• syrabatteri (12 V);
• strömbrytare (12 V);
• strömomvandlare 700-1500 V och 12-220 V;
• metall stor kapacitet;
• bultar, brickor, muttrar;
• klämmor för att fästa generatorn (2 st.).

i remskivan bilgenerator du måste göra symmetriska hål för bultarna. Dela behållarens omkrets i 4 lika delar. Kapade blad:

• på sidan av behållaren, markera rektanglarna enligt markeringarna för att dela cirkeln;
• hitta den vertikala mitten av varje element;
• markera toppen och botten av behållaren med solida fälgar 3-5 cm breda;
• skär metallen mellan enskilda rektanglar till fälgarnas linje;
• gör snitt längs markeringens övre och nedre gränser så att mitten av rektangeln förblir intakt och ansluten till fälgarna;
• placera ut varje blad i förhållande till den centrala axeln;
• bestäm mitten av den runda botten, markera placeringen av bulthålen i enlighet med deras placering på generatorns remskiva.

Vid utplacering av vingarna är det värt att bestämma vindhjulets rotationsriktning för att få ut de nödvändiga delarna av planen. För att säkerställa samma belastning på alla blad bör deras rotationsvinklar mätas.

Sammansättningen av strukturen består i att skruva fast generatorns remskiva och botten av tanken. Därefter förbereds en bas för installation av en vindgenerator (en mast gjord av ett tjockt rör ca 2 m högt). Det är lättast att fästa generatorn på den med klämmor med lämplig diameter. För att ladda batteriet måste strömmen från generatorn föras genom likriktaren, anslutningen måste göras med hjälp av bilens elektriska kretsar.

Hemmagjord generator för ett vindkraftverk med blad

Enheten för en horisontell vindgenerator kan monteras från hjulnav från en bil eller använda en elmotor från tvättmaskin. För att fungera måste du köpa magneter gjorda av neodym (nioblegering). Det är bättre att ta rektangulära element.

Du kan bestämma deras antal genom antalet spolar, om en motor används. För en trefasgenerator bör antalet magneter vara 2/3 av antalet spolar, och för en enfasgenerator ska det motsvara det. Mästare rekommenderar att du väljer en trefasgenerator.

När du använder en motor från tvättmaskin magneter måste limmas på motorrotorn. Om ett hjulnav används placeras magneterna på en cirkel av stålplåt ca 5 mm tjock. Följ reglerna när du monterar rotorn:

1. Avståndet mellan magneterna måste vara detsamma. Rektangulära element på navet har långa sidor längs cirkelns radier och på motoraxeln - längs dess längsgående axel.
2. Före arbetet måste du bestämma och markera magneternas poler. De är installerade så att de motsatta elementen har olika polaritet. När du placerar magneter, alternera de positiva och negativa polerna på intilliggande delar.
3. För att hålla magneterna stadigt på rotorns yta rekommenderas det att fylla dem med epoxi.

När du använder motoraxeln som en rotor installeras delen på sin plats i lindningen och strukturens funktion kontrolleras genom att applicera voltmetersonder på trådledarna och rotera axeln med en borr.

Om ett nav används, är spolarna lindade från emaljerade koppartråd sektion 1 mm. Varje spole ska bestå av 60 varv och ha en höjd på 9 mm. Spolar ska monteras på den platta delen av hjulnavet.

För en trefasgenerator, anslut ändarna på ledningarna så här:

• lämna den yttre terminalen 1 på spolen fri och anslut den inre terminalen till den yttre med 4;
• anslut den inre ledningen av 4 spolar med den yttre vid 7 och fortsätt till slutet, anslut lindningsdelarna varannan del; på den senare bör en fri inre ände finnas kvar, som lätt vrids med utgången redan kvar eller markerad annorlunda;
• upprepa processen med 2 spolar, anslut ledningarna enligt samma princip vartannat element;
• gör samma sak med 3 spolar och de återstående oanslutna.

I slutet av arbetet kommer befälhavaren att ha 6 separata stift. Lindningen ska fyllas med epoxi och torkas.

Sedan, i navlagret, måste du klämma fast axeln, på vilken du sätter rotorringen med magneter. Gapet mellan delarnas plan är 1-1,5 mm. Kontrollera närvaron av ström vid terminalerna, montera väderkvarnen och installera den på masten.

Utrustningsservice

Under driften av väderkvarnen, en gång i månaden, är det nödvändigt att utföra en allmän inspektion av fästelementen, kontrollera det elektriska systemet för spänningsobalans, regulatorn är i gott skick och den enhetliga spänningen av kablarna. För oavbruten drift, en gång var 3-4 månad, är det värt att inspektera batteripolanslutningarna, kontrollera elektrolyt- och oljenivåerna vid generatorns växellåda.

Den årliga inspektionen inkluderar kontroll av bladens ytor, bestämning av lagrens prestanda och byte av dem. Under dessa perioder fylls även på elektrolytnivån, olja tillsätts i växellådan. Årligt underhåll innebär att alla noder kontrolleras med avseende på funktion.

Frågan om vindenergi i vår innovativa tid är av intresse för många. De som någonsin har besökt europeiska länder i sin bil har förmodligen sett enorma vindkraftsparker.
Hundratals generatorer påträffas längs vägen.

När man observerar en sådan bild börjar många tro att att få el med hjälp av vind är en mycket lovande och lönsam sysselsättning. Kloka européer kan inte ha fel.

Samtidigt, av någon anledning, ignoreras det faktum att det på andra platser i samma Europa praktiskt taget inte finns några sådana vindkraftsparker. Varför hände det?
Det är det här, när, var och hur det är lönsamt att använda väderkvarnar, och när inte, och kommer att diskuteras i artikeln.

autonomi

Visst, efter nästa ökning av elpriset, tänkte du installera en vindgenerator på din webbplats. Således tillhandahåller, om inte alla, så de flesta av deras behov av el.

Vissa överväger till och med att bli oberoende av nätet på detta sätt. Hur realistiskt och möjligt är detta? Tyvärr, för 90% av ägarna av privata hus, kommer dessa drömmar att förbli drömmar.

Och för att du inte ska slösa bort dina pengar kommer vi att berätta för dig med beräkningen av alla siffror varför det är så.

Vindhastighet

Tyvärr finns det inte många regioner i vårt land där vindhastigheten är minst i nivå med 5-7 meter per sekund. Uppgifterna är tagna på ett årsgenomsnitt. På de allra flesta breddgrader som är lämpliga för boende är just denna hastighet lika med maximalt 2-4 m/s.

Detta tyder på att ditt vindturbin för det mesta helt enkelt inte kommer att fungera. För stabil elproduktion krävs en vind på cirka 10 m/s.

Om vinden i ditt område är 7m/s, kommer generatorn att arbeta med maximalt 50 % av sitt nominella värde. Och om bara 2 m / s, då med 5%.

Faktum är att en 2kW generator på en timme inte ger dig mer än 100W.

Du kommer också att stöta på ett annat vindproblem som tillverkarna är tysta om. Nära marken är dess hastighet mycket mindre än på toppen, där industriella plantor höjd 25-30m.

Du kommer att montera din enhet på max tio meter. Låt dig därför inte ens vägledas av vindbord från olika platser. Denna information gäller inte dig.

Tillverkare är blygsamt tysta om att för sina vindresurskartor görs mätningar på en höjd av 50 till 70 meter! Dessutom beaktas inte data om turbulens och virvlar där.

Om du försöker lyfta den högre än 10m kommer du definitivt att tänka på åskskydd. Blad elektrifierade av luftfriktion, mycket välsmakande bete för urladdningar!

Dessutom, av någon anledning, är alla bara oroliga för en sådan parameter som vindhastighet, och samtidigt glömmer de dess densitet eller tryck. Och skillnaden för energi är mycket betydande. Elproduktionens beroende av vindtryck är oproportionerligt.

Så om vindtrycket fördubblas, ökar den genererade effekten åtta gånger!

Dessutom finns det en viss list i de specificerade tekniska egenskaperna hos generatorer.

Naturligtvis kan du lita på dem, men bara för idealiska förhållanden. Därför att:

• och i laminärt flöde med konstant riktning och ökad densitet

Du har på förortsområde vindhastigheten kan vara sådan att det inte fungerar att vrida axeln, än mindre generera energi.

Och det här är vår eller höst. Det är under denna period som de mest aktiva rörelserna av luftmassor sker.

Glöm inte att väderkvarnen inte fungerar i tomgångsläget på skivspelaren, utan måste snurra generatorrotorn omgiven av neodymmagneter.

Och detta är bara så länge som väderkvarnens elektriska potential är lägre än batterispänningen. När spänningen är tillräcklig för att börja ladda, förvandlas batteriet till en belastning.

Om låghastighetsstrukturer med en vertikal rotationsaxel används, finns det redan en stegväxellåda. Har du testat att snurra boostern? En sådan design blir mer komplicerad, vikt, vindkraft, kostnadsökning.

Även vid norra flottans fyrar, med tanke på de konstanta vindarna och polarnatten, föredrar experter att använda solpaneler. På frågan varför det är så svarar de på ett enkelt sätt – det är färre problem!

Vindkraftverk batterier

Stora industriella vindkraftverk kan överföra energi direkt till nätet och kringgå eventuella batterier.

Men du klarar dig inte utan dem. Utan batteri fungerar varken TV:n eller kylskåpet. Även belysningen kommer att lysa i passningar och startar, beroende på vindbyarna.

Samtidigt, under 12-15 års drift av generatorn, kommer du att behöva byta 3-4 uppsättningar batterier, vilket fördubblar dina initiala kostnader. Dessutom tar vi ett nästan idealiskt alternativ, när batterierna inte laddas ur mer än hälften av sin kapacitet.

Naturligtvis kan du köpa billiga batterimodeller, men kostnaderna kommer inte att minska från detta. Att bara gå till affären för nya batterier kommer inte att göras 4 gånger, men redan 8.

Var är det bästa stället att installera

En annan sak att seriöst tänka på är tillgången på ledigt utrymme. Dessutom kan den, sett till ytan, gå 100 eller fler meter i varje riktning från masten.

Vinden ska röra sig fritt längs bladen och nå dem utan störningar från alla håll. Det visar sig att du måste bo antingen i stäppen eller nära havet (helst direkt vid dess strand).

Det idealiska läget skulle vara på toppen av kullen. Där från aerodynamikens position komprimeras luftflödet med en motsvarande ökning av vindhastighet och tryck.

Glöm grannar. Deras trädgårdar och två-tre våningar höga herrgårdar kommer att "dricka ditt blod" bra och blockerar medvinden varje gång. Samt närliggande skogsplantager.

Samma industriella väderkvarnar är inte placerade direkt efter varandra, utan monterade diagonalt. Varje efterföljande bör inte stänga den föregående.

Pris för 1 kW effekt

Den fjärde anledningen är det höga priset. Låt dig inte luras av säljarnas priser i prislistor. De visar aldrig den verkliga kostnaden för all nödvändig utrustning.
Multiplicera därför alltid priserna med 2, även när du väljer de så kallade färdiga kiten.

Men det är inte allt. Glöm inte driftskostnaderna, som når upp till 70% av kostnaden för väderkvarnar. Prova att reparera generatorn på höjden, eller demontera och demontera och montera masten varje gång.

Glöm inte att byta ut batteriet med jämna mellanrum. Räkna därför inte med att en väderkvarn kan kosta dig $ 1 per 1 kW el.

När du räknar ut alla de verkliga kostnaderna visar det sig att varje kilowatt effekt av en sådan vindgenerator kostar dig minst 5 spänn.

Återbetalningstid och sparberäkning

Det femte skälet är oupplösligt kopplat till de fyra första. Detta är återbetalningstiden.

För ditt individuella vindkraftverk är denna period ALDRIG.

Kostnaden för en väderkvarn, mast och extra utrustning för 2-kilowatt högkvalitativa modeller kommer att nå i genomsnitt 200 tusen rubel. Prestanda för sådana installationer är från 100 till 200 kW per månad, inte mer. Och detta är under bra väderförhållanden.

Även nederbörd minskar kraften hos väderkvarnar. Regn med 20 %, snö med 30 %.

Så det visar sig att alla dina besparingar - det här är 500 rubel. För 12 månaders kontinuerligt arbete kommer det in lite mer - 6 tusen.

Men om du kommer ihåg de ursprungliga utgifterna på 200 tusen, kommer du att returnera dem om trettiotvå år!

Och allt detta utan att ta hänsyn till driftskostnaderna. Och om du tycker det genomsnittlig löptid livslängden för en bra väderkvarn är cirka 20 år, det visar sig att den slutligen och oåterkalleligt kommer att gå sönder redan innan den når återbetalning.

Samtidigt kommer en enhet på 2 kilowatt inte att täcka 100 % av dina behov. Max en tredjedel! Om du vill koppla ihop allt från den, ta en 10-kilowatt-modell, inte mindre. Återbetalningstiden kommer inte att ändras.

Men det blir redan helt andra mått och vikt.

Och att fixa det bara så på ett rör genom vinden på ditt tak kommer definitivt inte att fungera.

Vissa är dock fortfarande övertygade om att på grund av den oändliga ökningen av elpriset kommer vindgeneratorn i ett vackert ögonblick i alla fall att bli lönsam.

När ska man köpa ett vindkraftverk

Självklart blir elen dyrare för varje år. Till exempel, för 10 år sedan, var dess pris 70 % lägre. Låt oss göra ungefärliga beräkningar och ta reda på utsikterna att nå en återbetalning av en väderkvarn, med hänsyn till den kraftiga ökningen av kostnaden för el.

Vi kommer att överväga en generator med en effekt på 2 kW.

Som vi fick reda på tidigare är kostnaden för en sådan modell cirka 200 tusen. Men med hänsyn till alla extra kostnader måste du multiplicera det med två. Det kommer att visa sig minst 400 tusen rubel. kostnader, med en livslängd på tjugo år.

Det vill säga för ett år visar det sig 20 tusen. Samtidigt kommer faktiskt enheten i år att ge dig max 900 kW. På grund av koefficienten installerad kapacitet (den överstiger inte fem procent för små väderkvarnar) kommer du att avveckla 75 kW per månad.

Även om vi tar 1000 kW per år för att underlätta beräkningen, kommer kostnaden för 1 kW / h från en väderkvarn att vara 20 rubel för dig. Om vi ​​antar att el från värmekraftverk kommer att stiga i pris med 4 gånger, så kommer detta inte att hända i morgon, och inte ens om 5 år.

Vilka väderkvarnar att välja

Tja, för dem som bor långt från transformatorstationer och VL-0.4kv, är det värt att köpa de mest kraftfulla väderkvarnmodellerna som du har råd med. Eftersom från kraften som anges på bilderna får du inte mer än 15%.

En annan kategori av konsumenter, helt välförtjänt, gör ett val som inte är till förmån för kinesiska fabriksmodeller, utan föredrar tvärtom hemgjorda väderkvarnar från självlärda mästare. Det har också sina fördelar.

För det mesta är uppfinnarna av sådana enheter kompetenta och ansvarsfulla killar. Och i nästan 100% av fallen, utan problem, kan de returnera installationen om något gick fel, eller det behöver repareras. Detta kommer definitivt inte att vara ett problem.

Vid industriella kinesiska väderkvarnar, utseende säkert snyggare. Och om du fortfarande bestämmer dig för att köpa den, omedelbart efter att ha kontrollerat den med en elektrisk borr, gör förebyggande underhåll och byt ut kinesiskt metallskrot med lager med högkvalitativt fett.

Om det finns stora fågelbon nära dig skadar det inte att köpa en extra uppsättning blad.

Kycklingar faller ibland under distributionen av en spinnande "minikvarn". Plastblad går sönder och metallböjer.

Och jag skulle vilja avsluta med visdom från de användare som inte lyssnade på alla argument och stötte på alla problem som beskrivs ovan. Kom ihåg att den dyraste väderflöjeln för ett hem är ett vindkraftverk!

Luftmassor har outtömliga reserver av energi som mänskligheten använde i antiken. I grund och botten säkerställde vindens kraft förflyttning av fartyg under segel och drift av väderkvarnar. Efter uppfinningen ångmotorer denna art energi har förlorat sin relevans.

Bara i moderna förhållanden vindenergi har återigen blivit efterfrågad som en drivkraft för elektriska generatorer. De används ännu inte i stor utsträckning i industriell skala, men blir allt mer populära i den privata sektorn. Ibland är det helt enkelt omöjligt att ansluta till kraftledningen. I sådana situationer designar och tillverkar många ägare en vindgenerator för ett privat hus med sina egna händer från improviserade material. I framtiden används de som huvud- eller hjälpkällor för el.

Teorin om en ideal väderkvarn

Denna teori utvecklades vid olika tidpunkter av forskare och specialister inom mekanikområdet. Den utvecklades först av V.P. Vetchinkin 1914, och teorin om en ideal propeller användes som grund. I dessa studier härleddes först utnyttjandefaktorn av vindenergi för en idealisk väderkvarn.

Arbetet inom detta område fortsatte av N.E. Zhukovsky, som härledde det maximala värdet av denna koefficient, lika med 0,593. I de senare verken av en annan professor - Sabinin G.Kh. det korrigerade värdet på koefficienten var 0,687.

Enligt de utvecklade teorierna bör ett idealiskt vindhjul ha följande parametrar:

• Hjulets rotationsaxel måste vara parallell med vindflödets hastighet.
• Antalet blad är oändligt stort, med en mycket liten bredd.
• Noll profilmotstånd hos vingarna i närvaro av konstant cirkulation längs bladen.
• Hela vindkvarns sopade yta har en konstant förlorad luftflödeshastighet på hjulet.
• Vinkelhastighetens tendens till oändlighet.

Val av vindkraftverk

När man väljer en vindgeneratormodell för ett privat hus bör man ta hänsyn till den nödvändiga kraften som säkerställer driften av instrument och utrustning, med hänsyn till schemat och frekvensen för påslagning. Den bestäms av månatlig mätning av förbrukad el. Dessutom kan effektvärdet bestämmas i enlighet med tekniska specifikationer konsumenter.

Det bör också beaktas att kraften hos alla elektriska apparater inte utförs direkt från vindgeneratorn, utan från växelriktaren och satsen. batterier. Således kan en generator med en effekt på 1 kW säkerställa normal funktion av batterierna som matar fyra kilowatts omriktare. Som ett resultat förses hushållsapparater med liknande kapacitet med el i sin helhet. Stor betydelse Det har rätt val batterier. Särskild uppmärksamhet bör vara uppmärksam på parametrar som laddningsström.

Vid val av vindkraftverksdesign beaktas följande faktorer:

• Vindhjulets rotationsriktning är vertikal eller horisontell.
• Formen på fläktbladen kan vara i form av ett segel, med ett rakt eller krökt yta. I vissa fall används kombinerade alternativ.
• Material för blad och teknik för deras tillverkning.
• Placering av fläktblad med olika lutning i förhållande till flödet av passerande luft.
• Antal blad som ingår i fläkten.
• Den kraft som krävs överförs från vindturbinen till generatorn.

Dessutom är det nödvändigt att ta hänsyn till den genomsnittliga årliga vindhastigheten för ett visst område, specificerad i den meteorologiska tjänsten. Det är inte nödvändigt att ange vindriktningen, eftersom modern design vindgeneratorer vänder sig självständigt åt andra hållet.

För de flesta områden Ryska Federationen mest det bästa alternativet det kommer att finnas en horisontell orientering av rotationsaxeln, ytan på bladen är krökt konkav, som luftflödet strömmar runt i en spetsig vinkel. Mängden kraft som tas från vinden påverkas av bladets område. För ett vanligt hus räcker ett område på 1,25 m 2.

Hastigheten på en väderkvarn beror på antalet blad. Vindkraftverk med ett blad roterar snabbast. I sådana utföranden används en motvikt för balansering. Man bör också beakta att vid låga vindhastigheter, under 3 m/s, blir vindkraftverken oförmögna att ta energi. För att enheten ska uppfatta en svag vind måste ytan på dess blad ökas till minst 2 m 2.

Beräkning av en vindgenerator

Innan du väljer en vindgenerator är det nödvändigt att bestämma vindhastigheten och riktningen som är mest karakteristiska på platsen för den avsedda installationen. Man bör komma ihåg att rotationen av bladen börjar vid en minsta vindhastighet på 2 m/s. Den maximala effektiviteten kan uppnås när denna indikator når ett värde från 9 till 12 m / s. Det vill säga för att ge el till en liten Semester hemma, behöver du en generator med en minsta effekt på 1 kWh och en vindhastighet på minst 8 m/s.

Vindhastighet och propellerdiameter har en direkt inverkan på kraften som genereras av ett vindturbin. Det är möjligt att exakt beräkna prestandaegenskaperna för en viss modell med hjälp av följande formler:

1. Beräkningar i enlighet med rotationsarean utförs enligt följande: P = 0,6 x S x V 3, där S är arean vinkelrät mot vindens riktning (m 2), V är vindhastigheten (m / s ), P är effekten av generatoraggregatet ( kW).
2. För att beräkna den elektriska installationen av skruvens diameter används formeln: P \u003d D 2 x V 3 / 7000, där D är skruvdiametern (m), V är vindhastigheten (m / s), P är generatoreffekten (kW).
3. Mer komplexa beräkningar tar hänsyn till luftflödets densitet. För dessa ändamål finns det en formel: P \u003d ξ x π x R 2 x 0,5 x V 3 x ρ x η röd x η gen, där ξ är koefficienten för vindenergianvändning (ett mätlöst värde), π = 3,14 , R - rotorradie (m), V - luftflödeshastighet (m / s), ρ - luftdensitet (kg / m 3), η ed - reduceringseffektivitet (%), η gen - generatoreffektivitet (%).

Således ökar elektriciteten som produceras av vindgeneratorn kvantitativt i ett kubikförhållande med den ökande hastigheten på vindflödet. Till exempel, med en ökning av vindhastigheten med 2 gånger, kommer produktionen av kinetisk energi från rotorn att öka med 8 gånger.

När du väljer en plats att installera ett vindkraftverk är det nödvändigt att ge företräde åt områden utan stora byggnader och höga träd som skapar en barriär mot vinden. Minsta avstånd från bostadshus är från 25 till 30 meter, annars kommer bullret under arbetet att skapa olägenheter och obehag. Vindkraftverksrotorn ska placeras på en höjd som överstiger närmaste byggnader med minst 3-5 m.

Om det inte är planerat att ansluta ett hus på landet till ett gemensamt nätverk, i det här fallet kan du använda alternativen för kombinerade system. Driften av vindturbinen blir mycket effektivare när den används i kombination med en dieselgenerator eller ett solbatteri.

Hur man gör en vindgenerator med egna händer

Oavsett vindkraftverkets typ och design är varje enhet utrustad med liknande element som bas. Alla modeller har generatorer, blad gjorda av olika material, hissar som ger önskad installationsnivå, samt extra batterier och ett elektroniskt styrsystem. Det enklaste att tillverka är ballast roterande typ eller axiella strukturer som använder magneter.

Alternativ 1. Roterande design av vindgeneratorn.

Konstruktionen av en roterande vindgenerator använder två, fyra eller fler blad. Sådana vindkraftverk är inte i stånd att till fullo leverera el till stora lanthus. De används främst som en extra elkälla.

Beroende på väderkvarnens beräknade effekt väljs de nödvändiga material och tillbehör:

• 12 volt bilgenerator och bilbatteri.
• Spänningsregulator som omvandlar växelström från 12 till 220 volt.
• Stor behållare. En aluminiumhink eller rostfri kruka fungerar bäst.
• Som laddare du kan använda reläet borttaget från bilen.
• Du behöver en 12 V-strömbrytare, en laddningslampa med en kontroller, bultar med muttrar och brickor och metallklämmor med gummerade packningar.
• En treledarkabel med ett minsta tvärsnitt på 2,5 mm 2 och en konventionell voltmeter tagen från valfri mätanordning.

Först och främst är rotorn förberedd från en befintlig metallbehållare - en kruka eller hink. Den är uppdelad i fyra lika delar, hål görs i ändarna av linjerna för att underlätta separation i beståndsdelar. Sedan skärs behållaren med sax för metall eller en kvarn. Rotorblad skärs ut ur de resulterande ämnena. Alla mått måste noggrant kontrolleras för överensstämmelse med dimensionerna, annars kommer designen inte att fungera korrekt.

Därefter bestäms rotationssidan för generatorremskivan. Som regel roterar den medurs, men det är bättre att kontrollera detta. Därefter kopplas rotordelen till generatorn. För att undvika obalans i rotorns rörelse måste monteringshålen i båda utföranden vara symmetriska.

För att öka rotationshastigheten bör bladens kanter vara lätt böjda. När böjningsvinkeln ökar kommer luftflödena att uppfattas mer effektivt av den roterande enheten. Som blad används inte bara delar av en skuren behållare, utan också enskilda delar kopplade till ett metallämne som har formen av en cirkel.

Efter att ha fäst behållaren på generatorn måste hela den resulterande strukturen installeras helt på masten med metallklämmor. Därefter monteras och monteras ledningarna. Varje stift måste anslutas till sin egen kontakt. Efter anslutning fästs ledningarna till masten med tråd.

I slutet av monteringen är växelriktaren, batteriet och lasten anslutna. Batteriet ansluts med en kabel med ett tvärsnitt på 3 mm 2, för alla andra anslutningar räcker ett tvärsnitt på 2 mm 2. Därefter kan vindgeneratorn drivas.

Alternativ 2. Axiell konstruktion av en vindgenerator med hjälp av magneter.

Axiella väderkvarnar för hemmet är en design, vars en av huvudelementen är neodymmagneter. När det gäller deras prestanda ligger de betydligt före konventionella roterande enheter.

Rotorn är huvudelementet i hela konstruktionen av vindturbinen. För dess tillverkning, navet på ett bilhjul komplett med bromsskivor. Den del som var i drift bör förberedas - rengöras från smuts och rost, smorda lager.

Därefter måste du fördela och fixa magneterna korrekt. Totalt behöver du 20 stycken, 25 x 8 mm i storlek. Magnetfältet i dem är beläget längs längden. Även magneter kommer att vara poler, de är placerade på hela skivans plan, alternerande genom en. Sedan avgörs för- och nackdelar. En magnet vidrör växelvis de andra magneterna på skivan. Om de lockar, så är polen positiv.

Med ett ökat antal stolpar är det nödvändigt att observera vissa regler. I enfasgeneratorer är antalet poler detsamma som antalet magneter. Trefasgeneratorer har ett 4/3-förhållande mellan magneter och poler och ett 2/3-förhållande mellan poler och spolar. Installationen av magneter utförs vinkelrätt mot skivans omkrets. En pappersmall används för att fördela dem jämnt. Först fixeras magneterna starkt lim och fixade sedan till sist med epoxiharts.

Om vi ​​jämför enfas- och trefasgeneratorer, kommer prestandan hos de förra att vara något sämre jämfört med den senare. Detta beror på höga amplitudfluktuationer i nätverket på grund av instabil strömutgång. Därför uppstår vibrationer i enfasenheter. I trefaskonstruktioner kompenseras denna nackdel av strömbelastningar från en fas till en annan. Som ett resultat säkerställs alltid ett konstant effektvärde i nätverket. På grund av vibrationer är livslängden för enfassystem betydligt kortare än för trefassystem. Dessutom har trefasmodeller inget buller under drift.

Höjden på masten är cirka 6-12 m. Den är installerad i mitten av formen och gjuts med betong. Sedan monteras den på masten färdig konstruktion till vilken skruven är fäst. Själva masten fästs med kablar.

Vindkraftverksblad

Effektiviteten hos vindkraftsanläggningar beror till stor del på vingarnas utformning. Först och främst är detta deras antal och storlek, såväl som materialet från vilket bladen för vindturbinen kommer att tillverkas.

Faktorer som påverkar bladdesignen:

• Även den svagaste vinden kan sätta de långa bladen i rörelse. För mycket längd kan dock bromsa hastigheten på vindhjulet.
• Att öka det totala antalet blad gör vindhjulet mer responsivt. Det vill säga, ju fler blad, desto bättre startar rotationen. Effekten och hastigheten kommer dock att minska, vilket gör en sådan anordning olämplig för kraftgenerering.
• Vindhjulets diameter och rotationshastighet påverkar ljudnivån som genereras av enheten.

Antalet blad måste kombineras med installationsplatsen för hela strukturen. I de flesta optimala förhållanden Korrekt valda blad kan säkerställa maximal effektivitet hos vindgeneratorn.

Först och främst måste du i förväg bestämma vilken kraft och funktionalitet som krävs för enheten. För att tillverka ett vindturbin korrekt måste du studera möjliga konstruktioner, såväl som de klimatförhållanden under vilka den kommer att drivas.

Utöver den totala effekten rekommenderas att bestämma värdet på uteffekten, även känd som toppbelastning. Det representerar det totala antalet apparater och utrustning som kommer att slås på samtidigt med driften av vindturbinen. Om du behöver öka denna siffra, rekommenderas att använda flera växelriktare samtidigt.

DIY vindgenerator 24v - 2500 watt