Как да изчислим вятърен турбинен генератор

Как работят вятърните генератори

В саморъчно направените или предлаганите в търговската мрежа вятърни генератори с вертикална или хоризонтална ос на въртене лопатките се привеждат в движение от силата на вятъра. Основните компоненти на оборудването осигуряват въртенето на ротора чрез специално задвижващо устройство. Наличието на статорна намотка улеснява преобразуването на механичната енергия в електрически ток. Аксиалните витла имат аеродинамични характеристики, които водят до бързо въртене на турбината на уреда.

След това въртящите се генератори преобразуват силата на въртене в електричество, което се събира в батерия. Всъщност колкото по-силен е въздушният поток, толкова по-бързо се въртят перките на уреда, което допринася за генерирането на енергия. Тъй като работата на генераторната уредба се основава на максималното използване на алтернативен източник, едната част на лопатките има по-заоблена форма. Другата част е по-плоска. Когато въздушният поток преминава над заоблената част, се създава вакуумна секция, която засмуква острието и го отблъсква.

При това се генерира енергия, която кара лопатките да се въртят при слаб вятър.

Въртенето завърта оста на витлото, която е свързана с роторния механизъм. Това устройство съдържа дванадесет магнитни елемента, които се превъртат във вътрешността му. Той генерира променлив електрически ток с честота, подобна на тази на домашния контакт. Генерираната енергия може не само да се произвежда, но и да се предава на разстояние, но не може да се съхранява.

За да се събере, той трябва да се преобразува в постоянен ток, което е точно целта на електрическата верига в турбината. Индустриалното оборудване се произвежда за генериране на големи количества електроенергия, а вятърните паркове обикновено включват десетки такива инсталации.

Принципът на работа на вятърния турбинен генератор дава възможност за използване на устройството във варианти:

• за автономна работа;
• със слънчеви панели;
• в паралел с резервна батерия;
• заедно с бензинов или дизелов генератор.

Турбината генерира около 400 вата енергия, когато въздушният поток е със скорост около 45 км/ч. Това е достатъчно, за да освети околността. Това е достатъчно, за да освети селска къща. Ако е необходимо, електричеството може да се съхранява в батерия.

За зареждане на батерията се използва специално оборудване. С намаляването на скоростта на зареждане скоростта на въртене на лопатките намалява. Ако батерията е напълно разредена, генераторът ще започне да се върти отново. Този принцип позволява да се поддържа определено ниво на зареждане на устройството. При по-висок въздушен поток турбината на уреда ще може да произвежда повече енергия.

Потребителят Дархан Догалаков обясни принципа на работа на вятърната турбина на примера на SEAH 400-W.

Вятърните турбини за къщи вече не са рядкост

Вятърните турбини отдавна се използват в промишлен мащаб. Но сложността на конструкцията и сложността на монтажа не позволиха това оборудване да се използва в частни домове, като например слънчевите панели.

Сега обаче, с развитието на технологиите и нарастващото търсене на "зелена енергия", ситуацията се промени. Производителите започнаха да произвеждат малки устройства за частния сектор.

Принцип на работа

Вятърът върти лопатките на ротора, които са монтирани на вала на генератора. В резултат на въртенето в намотките се генерира променлив ток. Може да се използва скоростна кутия, за да се увеличи броят на оборотите и по този начин количеството генерирана мощност. Ако е необходимо, той може и да блокира напълно въртенето на остриетата.

Генерираният променлив ток се преобразува в постоянен ток с помощта на инвертор с мощност 220 W. След това тя се подава към потребителя или чрез контролера на заряда към батериите за съхранение.

Пълна схема на работа на инсталацията - от производството на електроенергия до потреблението.

Видове вятърни турбини и коя е най-подходяща за частен дом

Понастоящем съществуват два вида този дизайн:

1. С хоризонтален ротор.
2. С вертикален ротор.

Първият тип, с хоризонтален ротор. Този тип се счита за най-ефективен. Ефективността е приблизително 50 %. Недостатъците са, че се изисква минимална скорост на вятъра от 3 метра в секунда и че конструкцията генерира много шум.

За постигане на максимална ефективност е необходима висока мачта, което от своя страна усложнява монтажа и по-нататъшната поддръжка.

Вторият тип, изправен. Коефициентът на полезно действие на вятърна турбина с вертикален ротор е не повече от 20 % при скорост на вятъра до 1-2 метра в секунда. В същото време работи много по-тихо, нивото на излъчвания шум е не повече от 30 dB и без вибрации. Изисква малко пространство, за да работи, без да губи ефективност.

Инсталацията не изисква висока мачта. Оборудването може да се монтира на покрива на къщата дори със собствените ви ръце.

Липсата на анемометър и на въртящ механизъм, които не са необходими при тази конструкция, прави този тип вятърен генератор по-евтин от първия вариант.

Видео преглед

Коя вятърна турбина да избера?

Преди да отговорите на този въпрос, трябва да разберете своите изисквания, финансови възможности и оперативни приоритети.

Ако искате максимална мощност и сте готови да харчите пари за периодична поддръжка на генератора, изберете първия вариант. След като сте инвестирали веднъж във висока мачта и сте платили за подмяна на лагери или масло веднъж на 5-10 години, ще получите пълна енергийна независимост и дори ако живеете в Украйна или в страни от ЕС, ще можете да продавате излишната електроенергия.

Високото ниво на шум на тази инсталация изисква да изберете място, което да е възможно най-далеч от жилищни сгради. Това също е въпрос, който трябва да се вземе предвид, защото инфразвукът няма да остане незабелязан от съседите ви.

За да се получи еквивалентна мощност в сравнение с първия вариант, ще трябва да се инсталират 3 вятърни турбини от този тип. По отношение на цената обаче тя е приблизително същата (при условие че се инсталира самостоятелно).

Видео преглед от експерт по алтернативна енергия

Допълнителни компоненти

• Контролерът, разположен зад генератора, е необходим за управление на лопатките и за зареждане на акумулатора чрез преобразуване на произвеждания променлив ток в постоянен.
• Батерията съхранява заряда за използване при безветрие. Освен това той стабилизира изходното напрежение на генератора, така че да няма прекъсвания на напрежението дори при силни пориви на вятъра.
• Сензорите за посока и анемоскопът събират данни за посоката и скоростта на вятъра.
• Системата ATS автоматично превключва между източниците на захранване на интервал от 0,5 секунди. Автоматичният превключвател на захранването дава възможност за комбиниране на вятърната турбина с обществената електрическа мрежа, дизелов генератор и др.

Важно: решетката не може да работи едновременно с повече от един източник на захранване. Инвертори

Както знаете, повечето домакински уреди не използват постоянен ток за работа, така че във веригата между батерията и уредите има инвертор, който извършва обратната операция, т.е. преобразува постоянния ток в променливо напрежение от 220 V, необходимо за работата на уредите.

Инвертори. Както е известно, повечето домакински уреди не използват прав ток за работа, така че във веригата между батерията и уредите има инвертор, който извършва обратната операция, т.е. преобразува постоянния ток в променливо напрежение от 220 V, необходимо за работата на уредите.

Всички тези преобразувания отнемат до 20 % от генерираната енергия.

Части и аксесоари за вятърни турбини

Основният набор от оборудване, без който не е възможна работата на вятърните турбини, включва:

• електрически генератор (двигател);
• вятърна турбина, лопатки, ротор;
• монтажи;
• механизъм за въртене;
• сензор за вятър;
• мачта;
• кабели.

Батериите, автономните и мрежовите инвертори, контролерът, системата за азимутално задвижване (опашка) и другото допълнително оборудване се избират индивидуално за всяка инсталация.

По време на поддръжката е необходима подмяна на частите на вятърната турбина, а в екстремни случаи - и ремонт.

Основните компоненти и резервните части трябва да се поръчват директно от производителя. Могат да бъдат потърсени фирми, които да доставят ремонтирани (използвани) вятърни турбини и подходящи компоненти за ремонт от Германия и други европейски страни.

Необходим е достъп до основните компоненти за ремонт

При подаване на поръчка за резервни части трябва да се предоставят данни за производителя, модела и мощността на генератора. Изисква се подробно описание на частта (възможно е да се използват и снимки), както и нейните функционални и технически спецификации.

Изчисляване на ветровите натоварвания

Така че дълго сте съгласували, изработили и накрая сте инсталирали най-добрата външна реклама.

Красиво! Всички са щастливи. Но какво... След първия силен вятър се обаждате на разгневен клиент с шокиращата новина - рекламата е паднала!

Рекламният кошмар се сбъдна... Какво се случи?

Това, което се е случило, е, че при проектирането на външната реклама е пренебрегнато или неправилно изчислено натоварването от вятъра върху външната реклама: върху материала и върху крепежните елементи.

Как да избегнете това, как да се предпазите от такъв катастрофален резултат от работата си?

Нека си припомним една проста формула за изчисляване на ветровото натоварване, което се измерва в кг/кв.м:

Pw = k * q

Нека разнищим умните съкращения

Pw е налягането на вятъра, нормално към повърхността на лагера. Приема се, че това налягане е положително.
k е аеродинамичният коефициент, който зависи от формата и положението на обекта, изложен на вятъра

обект.
q е скоростта на вятъра (кг/кв.м), съответстваща на най-високата скорост на вятъра на дадено място, включително специалните пориви.

Стойността на q в зависимост от скоростта на вятъра се определя, както следва:

q = 7 / g * sq.V / 2

7 - тегло на въздуха (1,23 kg/cbm) при PMH = 760 mm Hg и Tatm = 15 °C
g - гравитационно ускорение (9,81 m/sq.s)
V е най-високата скорост на вятъра (m/s) на дадена височина h, т.е.

Височина h над нивото на земята, m

Скорост на вятъра V, km/h m/s

Скорост на вятъра q, kg/sq.m

Височина h над нивото на земята, m	Скорост на вятъра V, km/h m/s	Скорост на вятъра q, kg/sq.m
0 — 8	103,7  28,8	51
8 — 20	128,9  35,8	80

q = sq.V / 16

Ленти, монтирани вертикално на рамка или на опъващи въжета

Конструкция - широчина b, височина d	Отношение на размера	Повърхностна площ, S	Аеродинамичен коефициент, k
Уеб материал, разположен вертикално върху рамка или опънат с въжета	d/b < 5	b * d	1,2
d/b >= 5	b * d	1,6

Така че всичко е съвсем просто.

Искате ли да научите повече за изчисляването на ветровото натоварване и да получите съвет от нашите специалисти?

Разгледайте няколко красиви идеи от Alprom

• Всички
• Банери
• Триизмерни букви
• Работи на високи етажи
• Светлинни кутии
• Реклама на покрива
• Широкоформатен печат
• LED реклама

Букви за обем за Lexusadmin2017-02-26T06:44:37+00:00

Галерия

Триизмерни букви за Lexus

Триизмерни букви, LED реклама

11-метрова композитна светлинна кутия със светодиоди в Самара от Alpromadmin2017-02-26T06:51:17+00:00

Осветена кутия с дължина 11 метра, изработена от композит със светодиоди в Самара от Alprom

Галерия

11-метрова кутия от композит със светодиоди в Самара от Alprom

Светлинни кутии, LED реклама

Светлинни кутии Trial Sport в Togliattiadmin2017-02-26T06:56:06+00:00

Светлинни кутии Trial Sport в Толиати

Галерия

Светлинни кутии Trial Sport в Толиати

Светлинни кутии, LED реклама

Големи светодиодни букви NOBEL AUTOMOTIVE в Толиатман2017-02-26T07:04:28+00:00

Рекламни писма на едро NOBEL AUTOMOTIVE в Толиати

Галерия

Триизмерни светлинни букви NOBEL AUTOMOTIVE в Толиати

Триизмерни букви, LED реклама

Входно табло на Inglot в Толиатиадмин2017-02-26T07:19:43+00:00

Входно табло на Inglot в Толиати

Галерия

Inglot Entrance Group в Толиати

Светлинни кутии, LED реклама

Обемни букви OKEY в Толиатиадмин2017-02-26T07:27:31+00:00

Обемни букви OKEI в Толиати

Галерия

Триизмерни букви OKEI в Толиати

Триизмерни букви, височинни работи, LED реклама

Букви от обемна пяна Botek Wellness в Толиатиадмин2017-02-26T07:40:55+00:00

Писма за насипна пяна Botek Wellness в Толиати

Галерия

Букви за обемна пяна Botec Wellness в Толиати

Големи букви, LED реклама

Рекламна структура на покрива на "Лада Арена" в Толиатиадмин2017-02-26T08:19:20+00:00

Покривна рекламна конструкция Lada Arena в Толиати

Галерия

Покривна рекламна конструкция Lada Arena в Толиати

Големи букви, Реклама на покрива, LED реклама

Съвети за монтаж

Вероятно всеки разбира, че вятърните турбини трябва да се инсталират в райони с максимална сила на вятъра. Това са степи, крайбрежни райони и други открити пространства, които са далеч от сгради. Вятърната турбина не трябва да се поставя в близост до дървета. Не бива да се поставя дори в близост до малки дървета, тъй като в крайна сметка те ще пораснат.

Вятърен генератор с ротор Darje

Изборът е ваш, що се отнася до споделянето с електрическата мрежа или само с вятърен турбинен генератор. Във всеки случай покупката трябва да е икономически обоснована, а не просто да е плод на модна тенденция.

Изчисляване на възвръщаемостта на вятърна турбина

След като е инвестирал стотици хиляди рубли в закупуването на устройството, новият собственик има право да очаква очевидната му полза и възвръщаемост на вятърната турбина. Нека се опитаме да изчислим цената на киловат електроенергия за стандартен модел генератор с мощност 4-5 kW.

При скорост на вятъра от 4-5 m/s устройството ще осигурява около 350 kW на месец или 4200 kW на година. Експлоатационният живот на един генератор е около 25 години, а цената на повечето модели е в диапазона от 280 000 рубли.

Разделете разходите на произведението от годишната производителност и времето за работа:

280 000 / 4 200*25 = 2 666 рубли

По този начин цената на един киловат енергия от изплатения вятърен генератор ще бъде малко над 2,5 рубли. В сравнение със сегашното ниво на цените има полза, но тя не е толкова голяма, колкото бихме искали, когато използваме алтернативни източници на енергия.

Изчислението по-горе дава различен резултат, ако скоростта на вятъра е около 7-8 m/s. Една вятърна турбина с мощност 6-7 kW ще осигури около 780 kW на месец или 9000 kW на година.

Ако тези вятърни турбини струват около 310 000, получаваме следния резултат:

310 000 / 9000*25 = 1,3722 рублиТази цена е очевидна полза, особено за енергоемки съоръжения.

От какво зависи ефективността на вятърната турбина?

Както вече беше споменато, ефективността на ветрогенератора се определя от неговото техническо състояние, вида на турбината, конструктивните особености на този модел. От училищната физика знаем, че коефициентът на полезно действие е отношението на полезната работа към общата работа. Или съотношението между енергията, изразходвана за извършване на работата, и енергията, получена като резултат.

В това отношение възниква интересен момент - използваната вятърна енергия е напълно безплатна, потребителят не полага никакви усилия. По този начин коефициентът на ефективност е чисто теоретичен, определящ чисто конструктивните качества на устройството, докато за собствениците той е по-скоро от значение.

Това създава ситуация, в която ефективността не е толкова важна, а цялото внимание е насочено към чисто практически задачи.

Независимо от това, когато работните параметри се променят в една или друга посока, ефективността автоматично се променя, което показва нейната връзка с общото състояние на устройството.

Ветрово натоварване

Процедура за изчисляване

Описание на конструкцията

Геометрични характеристики на елементите

Определяне на натоварването от вятър

Вятър под ъгъл 90° спрямо панела

Вятър под ъгъл 45° спрямо панела 5 Изчисляване на подпорите

Параграф 2. Изчисляване на стабилността

Процедура за изчисляване

Настоящият проект е модел за ветрови зони от 3 до 5:
1. Вятърна област - III, IV, V 2.
2. вид на терена за ветровите натоварвания - A
3. 3. ниво на отговорност - 3, за което коефициентът на намаляване на натоварването γn= 0,8 - 0,95 (γn=09 в този проект)
4. Живот на конструкцията 10 години
5. проектна външна температура t ≥ -w°c, като средната температура за най-студения петдневен период по SNiP 23-01-99 "Климатология на сградите", която съответства на климатичния район на строежа II4, II5
6. Зоната на влажност е "влажна" SNiP 23-01-99 (Фиг.2)
7. Агресивно въздействие на околната среда върху металните конструкции - умерено агресивно, по SNiP 2.0311-85 "Защита на строителните конструкции от корозия", табл. 24, за газова група "B" във влажна среда

Описание на рекламната структура

Диаграма на разглобяема двустранна рекламна конструкция с височина на стойката от 2 до 5 м Размерите на рекламния панел са 6180x3350x410 mm Размерът на рекламното поле е 6010x3010mm Панелът се поддържа на стойка, изработена от тръба A325 Панелът може да се монтира или с централно позициониране спрямо оста на стойката, или с изместване 3/4 (показано на диаграма 1). Стълбът се закрепва с 8 анкера за фундамент върху потънал фундамент Всички параметри, които могат да се променят в зависимост от зоната на вятъра при монтажа и височината на стълба, са показани в таблица 1

Чертеж на рекламната структура. Фиг. 1

Основни геометрични размери и елементи за закрепване на рекламната конструкция в зависимост от зоната на ветровете. Таблица 1

Височина на опората, m	Елементи на инсталацията	Ветровит район
III	IV	V
2	Стойка	Ф325х8 (С245)	Ф325х8 (С245)	F325x8 (C245)
Фондация	2.5×1.9×0.5 м	2.8×2.1×0.5м	3.2×2.1×0.5м
Дюбели	М 30	М 30	М 30
Кръстосани греди	Gnshv.236×70	Акорди.236×70	236×70
Заглавие	160х160х8(С245)	160х160х8(С245)	160 160х160х8(С245)
2,5	Стълб	Ф325х8 (С245)	Ф325х8 (С245)	C325x8 (C245)
Фондация	2.7×1.9×0.5м	3×2.1×0.5м	3.6×2.1×0.5м
Дюбели	М 30	М 30	М 30
Кръстосани греди	Gnshv.236×70	236×70 hnshv.236×70	2 бр. 236×70
Заглавие	160x160x8(C245)	160х160х8(С245)	160 160х160х8(С345)
3	Стълб	Ф325х8 (С245)	Ф325х8 (С245)	C325x10 (C245)
Фондация	3×1.9×0.5 м	3.6×2.1×0.5м	4×2.1×0.5м
Дюбели	М 30	М 30	М36
Кръстосани греди	Gnshv.236×70	Акорди.236×70	2 бр. 236×70
Заглавие	160x160x8(C245)	160х160х8(С245)	160 160х160х8 (С345)
3,5	Стълб	Ф325х8 (С245)	Ф325х8 (С245)	C325x10 (C245)
Фондация	3,4×1.9×0.5м	3.8×2.1×0.5м	4.2×2.1×0.5м
Дюбели	М 30	М 30	М36
Кръстосани греди	Gnshv.236×70	236×70 gn.sv.236×70	2 бр. 236×70
Заглавие	160x160x8(С245)	160x160x8(С245)	160 160х160х8(С345)
4	Стълб	Ф325х8 (С245)	Ф325х10 (С245)	Ф325х10 (С345)
Фондация	3.6×1.9×05м	4×2.1×0.5м	4.4×2.1×0.5м
Дюбели	М 30	М36	М36
Кръстосани греди	Gnshv.236×70	236×70 gn.sv.236×70	2 бр. 236×70
Заглавие	160x160x8(C245)	160х160х8(С245)	160 160х160х8 (С345)
4,5	Стълб	Ф325х8 (С245)	Ф325х10 (С345)	C325x10 (C345)
Фондация	3.8×1.9×0.5м	4.2×2.1×0.5м	4.6×2.1×0.5м
Дюбели	М 30	М36	М36
Кръстосани греди	Gnshv.236×70	2 бр. 236×70	2 бр. 236×70
Заглавие	160x160x8(C245)	160х160х8(С245)	160 160х160х8 (C345)
5	Стълб	Ф325х10 (С245)	C325x10 (C345)	—
Фондация	4×1.9×0.5 м	4,4х21х0,5 м	—
Котви	М36	М36	—
Кръстосани греди	Gnshv.236×70	2 бр. 236×70	—
Заглавие	160x160x8(C245)	160 160x160x8(C345)	—

нагоре

Изчисляване и избор на вятърен генератор

На какво трябва да обърнете внимание при избора на вятърен генератор. Като начало разберете, че скъпите чуждестранни модели не са непременно най-доброто решение.

В този случай трябва да съобразите нуждите си от производство на електроенергия с това. Затова изчислете колко електроенергия ще използвате.

Вятърна турбина със спирален ротор

Мощността на вятърния генератор е пряко свързана с диаметъра на кръга, който образуват лопатките. Можете да изчислите приблизително мощността по следната формула:

P = D^2 * R^3 / 7000, където

D - диаметър на лопатките;

R - скорост на вятъра.

Ако диаметърът е 1,5 метра, а скоростта във вашия район е 5 метра в секунда, мощността ще бъде около 0,04 киловата. Както можете да видите, мощността може да се увеличи по два начина: чрез увеличаване на диаметъра и на скоростта на вятъра. А последният параметър не зависи от нас.

При покупка обърнете внимание и на капацитета на батерията. Смутните дни могат да бъдат практически навсякъде, освен в крайбрежните райони.

През тези периоди уредите ви ще черпят енергия от батериите. Техният капацитет е ограничен. Затова е добре да имате допълнително резервно захранване.

Колко електроенергия е необходима на едно средностатистическо семейство? В един средностатистически апартамент получаваме около 360 kWh на месец. Вятърна турбина с мощност 5 киловата ще генерира това количество дори при ниска скорост на вятъра, каквато обикновено е в средната зона на Русия. Ако обаче потреблението на енергия е високо (например електрически нагревател, електрически котел и т.н.), 5-киловатова вятърна турбина няма да е достатъчна. Освен ако не е монтиран на брега на морето или на голям воден басейн.
 

Малко информация за разходите

Както виждате, ценовият диапазон е много широк. В Средно за инсталация с мощност 1 kW Ще струва от 25 000 до 300 000 рубли. По-скъпите модели имат редица значителни предимства - от по-висока ефективност до различни допълнителни функции.

Общи препоръки

Очевидно е, че за да се избере най-добрият диаметър на витлото на вятърната турбина, е необходимо да се знае средната скорост на вятъра на мястото на планираната инсталация. Количеството електроенергия, произведено от вятърна турбина, се увеличава в кубично съотношение с увеличаване на скоростта на вятъра. Например, ако скоростта на вятъра се увеличи 2 пъти, кинетичната енергия, генерирана от ротора, ще се увеличи 8 пъти. Следователно може да се заключи, че скоростта на вятъра е най-важният фактор, който влияе върху общия капацитет на инсталацията.

Най-подходящото място за инсталиране на вятърна турбина е в район с възможно най-малко препятствия за вятъра (без големи дървета или сгради), на разстояние най-малко 25-30 метра от къщата (не забравяйте, че вятърните турбини издават много силен шум, когато работят). Височината на центъра на ротора на вятърната турбина трябва да бъде най-малко 3-5 метра над най-близките сгради. На пътя на вятъра не трябва да има дървета или сгради. Най-подходящи за разполагане на вятърния генератор са хълмовете или планинските хребети с открит терен.

Ако не е планирано къщата ви да бъде свързана с обществената мрежа, трябва да се обмислят комбинирани системи:

• WPP + Solar
• WPP + Diesel

Комбинираните варианти могат да помогнат за решаване на проблеми в региони, където вятърът е непостоянен или зависи от годишното време, като този вариант е подходящ и за слънчевите панели.

Възобновяеми вятърни турбини - какво представляват?

Оборудването за вятърна енергия може да се счита за едно от най-надеждните, ако не и най-надеждното, в енергийната индустрия. Причината за това е не само високата технология, използвана при производството му, но и сравнително ниското напрежение, на което е подложен. Ето защо вятърните турбини работят много години, често повече от 20 години. Тъй като всеки вятърен парк и всеки вятърен генератор е обвързан с конкретен парцел земя, препоръчително е да се замени вятърният парк или вятърният генератор с по-мощен, когато се достигне срокът на възвръщаемост на конкретния проект, т.е. когато инвестицията в него се възвърне и се получи планираната печалба. Съществуващите вятърни турбини обикновено са в годно за експлоатация състояние и е разумно да се продават като "употребявани вятърни турбини" или "употребявани вятърни турбини". Световният пазар на такова оборудване е много голям. Търсенето на такова оборудване също е голямо. Причината за това е големият обем работа на компаниите, които произвеждат оборудване за вятърна енергия. По правило само малка част от това "употребявано" оборудване е вече демонтирано и складирано.

"Употребяваните" вятърни турбини се обработват предварително по специални оперативни процедури и се превръщат в така наречените "реновирани". Типичните ремонтни дейности включват подмяна на лагерите в скоростната кутия, независимо от износването, дефектите и ремонта на зъбните колела, генератора, рамата, лопатките и боядисването. След приключване на ремонтните дейности вятърните турбини се изпращат на новия им собственик. По правило след продажбата на такова оборудване то се покрива от едногодишна гаранция.

Пример за изчисление за лопатки от тръба с диаметър 160 mm за даден генератор

скорост

Най-добрият резултат получих от 160-тата тръба с диаметър 2,2 м и скорост Z3,4 - 6 остриета, но този диаметър на винта по-добре да не прави 160-милиметрова тръба, твърде тънки и крехки остриета ще получат. При номинални обороти на двигателя от 3 m/s имам 84 об/мин, а мощността на двигателя е 25 W, така че е почти правилно. Разбира се, трябва да се вземат предвид някои фактори, свързани с ефективността на генератора, но тръбата от 160c вече е доста тънка и най-вероятно ще има трептения още при 7 m/sec. Но например е добре

Сега, ако промените скоростта на вятъра в таблицата, можете да видите, че мощността и оборотите на витлото ще съвпаднат приблизително с параметрите на витлото, което ни е необходимо, защото е важно витлото да не е претоварено или недостатъчно натоварено, в противен случай то ще се обърка при силен вятър.
>

Ето как получих тези данни с различен вятър. По-долу можете да видите екранна снимка на данните за витлото при 3 m/s, максимална мощност на витлото (KIEV) при висока скорост Z3.4. оборотите и мощността при тази скорост са приблизително същите като мощността на генератора при тези скорости

Мощността на алтернатора при 100 об/мин е 2 ампера, 30 вата.
>

След това въвеждаме скорост 5 m/s, това е 141 оборота в минута и мощност на вала на витлото 124 вата, също приблизително същата като тази на генератора. Скорост на алтернатора 150 об/мин - 8 ампера 120 вата

При 7 м/сек витлото започва да заобикаля генератора по отношение на мощността и, разбира се, недостатъчно натовареното витло набира повече обороти, поради което се повиших до Z4, също така получихме приблизително съвпадение на мощността и оборотите с генератора. Обороти на алтернатора 200 об/мин -14 ампера 270 вата

При скорост 10 m/s витлото е много по-мощно от алтернатора при номинални обороти, защото ниски обороти и не може да върти алтернатора по-бързо. Така при Z4 мощността на витлото е 991 W, а оборотите са само 332 об/мин. Оборотите на алтернатора са 300 об/мин - 26 ампера 450 вата. Но недостатъчно натовареният алтернатор позволява на витлото да се движи с висока скорост Z5 или по-висока и в същото време KEW на витлото се понижаваСледователно витлото ще накара алтернатора да се завърти малко повече, но той ще загуби малко мощност и някъде ще се постигне баланс. Данните ще съвпаднат приблизително с тези на генератора, но витлото явно изпреварва генератора, така че при този вятър е време да защитите витлото, като го изведете от вятъра.

Ето как монтирахме PVC тръбата с диаметър 160 мм към генератора. В началото трябва да кажа, че шестлопатен винт с такава висока скорост е най-подходящ. Но можете да вземете предвид всякакъв диаметър и брой остриета. Само трилопатното витло с диаметър 2,3 m за този генератор е твърде високоскоростно и не би могло да развие скорост за максималния си коефициент на ефективност, защото генераторът веднага би започнал да спира.

Така че, като увеличих броя на лопатките, намалих скоростта на витлото и намалих мощността му. Така че витлото е подходящо за генератора, но тръбата 160c има някои ограничения, по-специално диаметърът е твърде голям, а при вятър със скорост 7 m/s витлото с крехки и тънки лопатки вероятно ще се разтрепери и ще се реве като излитащ хеликоптер. И с това витло получаваме само 600-700 W от генератора, грубо казано, при вятър от 10 m/s, а е възможно да го удвоите, ако увеличите скоростта на витлото и леко увеличите диаметъра му.

По-долу е показана екранна снимка от раздела за геометрия на острието. Това са размерите за изрязване на острието от тръба

Принципи на ръчно изработените лопатки за вятърни генератори

Често основното предизвикателство е да се определят оптималните размери, тъй като дължината и формата на лопатките на вятърния генератор определят неговата мощност.

Материали и инструменти

За основа са използвани следните материали:

• Шперплат или друг вид дърво;
• листове от фибростъкло;
• валцуван алуминий;
• PVC тръби, компоненти за пластмасови тръби.

Лопатки за вятърна турбина със собствените си ръце

Изберете един вид от наличните под формата на остатъци от ремонт, например. Необходими са ви маркер или молив за рисуване, прободен трион, шкурка, ножица за метал и ножовка.

Чертежи и изчисления

Ако говорим за генератори с ниска мощност, чиято мощност не надвишава 50 вата, за тях направете винт според таблицата по-долу, той е в състояние да осигури високи обороти.

След това се изчислява трилопатно витло с ниска скорост и висок начален въртящ момент. Тази част ще обслужва напълно високоскоростни генератори с мощност до 100 W. Пропелерът функционира в тандем със стъпкови двигатели, нисковолтови двигатели с ниска мощност и автомобилни генератори със слаби магнити.

От аеродинамична гледна точка чертежът на витлото трябва да изглежда по следния начин:

Изработване от пластмасови тръби

Канализационните тръби от PVC се считат за най-удобния материал, като крайният диаметър на винта е до 2 m, подходящ за заготовки с диаметър до 160 mm. Материалът е привлекателен поради лесната си обработка, достъпната цена, повсеместното разпространение и изобилието от вече разработени чертежи, схеми

Важно е да изберете качествена пластмаса, за да предотвратите напукването на остриетата.

Най-удобното изделие е право корито, което трябва само да се подреже според чертежа. Ресурсът не се влияе от влагата и е лесен за поддържане, но може да стане крехък при отрицателни температури.

Изработване на остриета от алуминиеви заготовки

Тези остриета са издръжливи, здрави и много силни. Те обаче са по-тежки от пластмасовите и колелото трябва да бъде внимателно балансирано. Въпреки че алуминият се счита за доста пластичен, работата с него изисква удобни инструменти и минимални умения за работа.

Формата на захранващия материал може да затрудни процеса, тъй като обикновената алуминиева ламарина се превръща в остриета едва след като заготовките получат характерен профил, за което предварително трябва да се създаде специален шаблон. Много начинаещи конструктори първо огъват метала върху дорник, преди да маркират и изрежат заготовките.

Остриета, изработени от алуминиеви заготовки

Алуминиевите остриета са изключително устойчиви на натоварване и не реагират на атмосферни или температурни промени.

Витло от фибростъкло

Предпочитан е от специалисти, тъй като материалът е капризен и труден за работа. Последователност на операциите:

• изрежете дървен шаблон, натрийте го с мастика или восък - покритието трябва да отблъсне лепилото;
• Първо направете едната половина на детайла - шаблонът се намазва със слой епоксидна смола и върху него се поставя тъканта от стъклени влакна. Процедурата се повтаря бързо, докато първият слой изсъхне. По този начин се постига желаната дебелина на детайла;
• Направете втората половина по подобен начин;
• След като лепилото се втвърди, двете половини могат да се съединят с епоксидна смола и фугите да се шлифоват внимателно.

Краят е снабден с втулка, с помощта на която продуктът се свързва с главината.

Как се прави гребло от дърво?

Това е трудна задача поради специфичната форма на продукта и всички работни части на витлото трябва да бъдат идентични в крайна сметка. Недостатък на това решение е и необходимостта от последваща защита от влага чрез боядисване, омасляване или импрегниране на дървото.

Дървото не е желателно като материал за ветровото колело, тъй като е склонно към напукване, изкривяване и гниене. Поради факта, че той бързо отделя и абсорбира влага, т.е. променя масата си, балансът на работното колело се регулира произволно, което има отрицателен ефект върху ефективността на конструкцията.

Изчисляване на ветровото натоварване

Нормативната стойност на ветровото натоварване (1) е:

\({w_n} = {w_m} + {w_p} = 0,1 + 0,248 = {\rm{0,348}}) kPa. (20)

Получената проектна стойност на натоварването от вятър, чрез която по-късно ще се определят силите в напречните сечения на мълниеприемника, се основава на нормативната стойност, като се взема предвид коефициентът на безопасност:

\(w = {w_n} \cdot {\gamma _f} = {\rm{0.348}} \cdot 1.4 = {\rm{0.487}}\) kPa. (21)

Често задавани въпроси (ЧЗВ)

От какво зависи параметърът на честотата във формула (6)?

Параметърът на честотата зависи от конструктивната схема и условията на закрепване. За прът с единия край твърдо закрепен, а другия свободен (конзолна греда), честотният параметър е 1,875 за първата форма на вибрация и 4,694 за втората.

Какво означават коефициентите \({10^6}\), \({10^{ - 8}}\) в уравнения (7), (10)?

Тези коефициенти превръщат всички параметри в едни и същи единици (kg, m, Pa, H, s).

Възвръщаемост и ефективност

Разходите за самата вятърна турбина не са толкова малки. И освен това ще трябва да се купят батериите, инвертора, контролера, мачтата, кабелите и т.н. Вятърните турбини с мощност от 300 вата вече са често срещани. Това са сравнително слаби модели, които произвеждат 300 ватчаса, когато вятърът духа със скорост 10-12 метра в секунда, и 30-50 ватчаса, когато вятърът духа със скорост 4-5 метра в секунда. Тези инсталации са достатъчни за осигуряване на LED осветление и захранване на малка електроника. Не трябва да очаквате, че този вятърен генератор ще може да захранва телевизор, микровълнова печка, хладилник и пълноценно осветление. Цената на вятърните турбини с ниска мощност започва от 15-20 хиляди рубли. Комплектът не включва батерии, инвертор и мачта. Пълният комплект ще струва поне 50 000 R.

Когато искате да осигурите електричество за къща и малко домакинство, ще ви е необходима вятърна турбина от 3 до 5 киловата. Цената на такава вятърна турбина е в диапазона 0,3-1 млн. рубли. Цената включва контролер, мачта, инвертор, батерии.