Кинетичен вятърен генератор: конструкция, принцип на действие, приложение

Разположение на вятърна турбина

Вятърните турбини се характеризират с абсолютна екологична чистота и могат да доставят безплатна енергия на потребителите за неограничен период от време. Вятърните генератори се предлагат с различен капацитет, което ги прави подходящи за широк спектър от приложения.

Максималната ефективност на вятърната електроцентрала може да се постигне, ако тя се инсталира на места с постоянни активни въздушни течения. Обикновено за тази цел се използват планини и хълмове, брегове на морета и океани и други подобни условия. Основната част на инсталацията е работното колело, което действа като турбина. В повечето случаи се използват витла с три лопатки, които се монтират на голяма височина от земята.
За да се получи най-добрият ефект, лопатките заедно с ротора се поставят в оптимално положение със специални механизми в зависимост от посоката и силата на вятъра. Съществуват и други конструкции - тип барабан - които не зависят от горепосочените фактори и не изискват никакви настройки. Въпреки това, докато витловите инсталации имат 50% ефективност, барабанните инсталации са с много по-ниска ефективност.

Всяка въздушна електроцентрала, независимо от нейната конструкция, е изцяло подвластна на действието на въздушните течения, които често променят техните стойности. Това от своя страна води до вариации в броя на оборотите на работното колело и произведената електрическа мощност. Подобна позиция изисква генераторът и електрическата мрежа да бъдат сдвоени с помощта на допълнително оборудване.

За тази цел обикновено се използват батерии и инвертори. Първоначално акумулаторът се зарежда от генератора, за който равномерността на тока е без значение. След това зарядът на батерията, преобразуван в инвертора, се прехвърля към електрическата мрежа.

Конструкцията на витлата на вятърната турбина може да се контролира, ако е необходимо. Ако скоростта на вятъра е твърде висока, ъгълът на атака на лопатките се регулира до най-ниския възможен ъгъл. По този начин се намалява ветровото натоварване на турбината. Въпреки това при бури работните колела на вятърните електроцентрали често се деформират и цялата инсталация на къщата се поврежда. Негативните ефекти не могат да бъдат напълно избегнати, тъй като електрическите генератори се поставят на средна височина от 50 м. Това дава възможност да се използват по-силните и по-стабилни ветрове, които преобладават на по-голяма височина.

Как да изберем вятърен генератор

За да изберете вятърен генератор, трябва да:

1. Изчислете инсталираната мощност на електрическите уреди, които се планира да бъдат свързани към този източник на енергия.
2. Въз основа на тези стойности и средната годишна скорост на вятъра в региона, където е монтиран агрегатът, трябва да се определи капацитетът на генератора. Капацитетът трябва да се отчита с коефициент на сигурност, така че да се даде възможност за увеличаване на натоварването и да не се претоварва устройството при пикови натоварвания.
3. Съобразете се с климатичните условия на мястото на инсталиране, тъй като валежите оказват отрицателно въздействие върху работата на генератора. Вземете предвид климатичните характеристики на мястото, където живеете.
4. Определянето на ефективността на устройството е един от най-важните показатели.
5. Разберете какви са характеристиките на генератора по отношение на шума, произвеждан по време на работа.
6. Извършване на сравнителен анализ на различните видове генератори по отношение на всички характеристики и параметри.
7. Да се запознаят с мненията на потребителите на такива устройства.
8. Направете анализ на местни и чуждестранни производители и проучете прегледите на тези компании.

Поставяне на бавно движещ се генератор на вятърна турбина

В парче земя се поставя малък фундамент, в който се закрепва мачтата. В близост до кулата, в подножието ѝ, е поставен захранващ шкаф. Върху горната част е монтиран въртящ се механизъм, а върху него е поставена гондола. Вътре в гондолата се намират анемометър, генератор, трансмисия и спирачки. Към гондолата е прикрепен капак на ротора, в който се забиват лопатките. Към всяко крило е свързана система, която автоматично регулира наклона.

Монтажът на бавноподвижен вятърен генератор започва с изграждането на фундамента и монтирането на мачтата.

След като генераторът е монтиран, се инсталират системите за мълниезащита и за предаване на информация за работата, както и кожухът и пожарогасителният механизъм.

Вятърната турбина с бавна скорост е устройство, което може да осигури електричество за селски имот. Използването им е оправдано в райони със слаб вятър.

Технически характеристики

Когато купувате контролер на заряда за вятърни турбини Необходимо е внимателно да се проучи техническият му паспорт. Следните характеристики са важни при избора.

• мощност - трябва да съответства на капацитета на вятърната турбина;
• напрежение - трябва да съответства на напрежението на батериите, монтирани на вятърната турбина;
• max. power - показва максималната мощност, разрешена за модела на контролера;
• max. current - показва максималната мощност на вятърната турбина, с която може да работи контролерът;
• диапазон на напрежението - показва максималното и минималното напрежение на батерията за адекватна работа на устройството;
• възможности за показване - какви данни за устройството и неговата работа се показват за конкретния модел;
• условия на работа - при какви температури и ниво на влажност може да работи избраният модул.

Ако не можете сами да изберете устройството за контрол на заряда, обърнете се към консултант и му покажете техническия паспорт на вашата вятърна турбина. Устройството се избира в зависимост от капацитета на вятърната турбина. Неправилните условия на работа и отклоненията от диапазона на напрежението ще имат отрицателно въздействие върху работата на цялата система на вятърната турбина.

Генератор за вятърна турбина

Вятърните турбини се нуждаят от конвенционални трифазни генератори, за да функционират. Конструкцията на тези устройства е подобна на моделите, използвани в автомобилите, но с по-големи параметри.

Уредите за вятърни турбини имат трифазна статорна намотка (свързване в звезда), от която излизат три проводника към контролера, където променливото напрежение се преобразува в постоянен ток.

Роторът на генератора на вятърна турбина е изработен от неодимови магнити: не е практично да се използва електрическо възбуждане в такива конструкции, тъй като намотката консумира много енергия.

За увеличаване на скоростта често се използва множител. Такова устройство дава възможност да се увеличи капацитетът на работещия генератор или да се използва по-малко устройство, което намалява разходите за инсталацията.

При вертикалните вятърни турбини, при които вятърното колело се върти по-бавно, често се използва множителят. За хоризонтални устройства с високи скорости на лопатките не са необходими множители, което опростява и поевтинява конструкцията.

Как да си направим сами изчисление на вятърна турбина

Формулите се използват за изчисляване на параметъра на мощността на оборудването, което ще се използва на определено място. Първата стъпка е да се изчисли количеството енергия, което вятърната турбина може да произведе за една година.

Изчисляване на общия капацитет на оборудването

За изпълнението на задачата се изпълняват следните стъпки:

1. На първо място се правят изчисленията. Според резултатите се избира дължината на въртящите се елементи, както и височината на кулата.
2. Анализира се средната скорост на въздуха, характерна за определена област. Това изисква специално оборудване. Това ще се използва за наблюдение на въздушния поток за период от няколко месеца. Ако не разполагате с това оборудване, можете да поискате резултатите от местна метеорологична станция.

Изчисляване на мощността се изчислява по формулата P=krV 3S/2.

Обозначения на символите:

• r е параметърът на плътността на въздушния поток, като при нормални условия тази стойност е 1,225 kg/m3;
• V е средната стойност на скоростта на вятъра, измерена в метри в секунда;
• S - обща площ на въздушния поток, измерена в метри;
• k - параметър на ефективността на турбината, която е монтирана в оборудването;

С помощта на тези изчисления е възможно точно да се определи количеството енергия, необходимо за даден генераторен агрегат в определен район. Ако е закупено марково оборудване, на опаковката му трябва да е посочено при каква сила на въздушния поток устройството ще работи най-ефективно. Средно тази стойност е в диапазона от седем до единадесет метра в секунда.

Инженерът от Одеса обясни подробно процедурата за сглобяване на устройството за генериране, както и начина на извършване на изчисленията.

Изчисляване на винтовете за вятърната турбина

Процедурата за изчисление се извършва по формулата Z=LW/60/V, обозначение на символа:

• Z е стойността на тишината на едно витло;
• L - размер на окръжността, която се описва от въртящите се елементи;
• W - скорост на въртене на едно витло;
• V - параметър на скоростта на подавания въздушен поток.

Тази формула се използва за изчисляване на броя на оборотите. Но за изчислението е необходимо да се вземе предвид стъпката на едно витло от оборудването. Той се изчислява по формулата H=2nR* tga.

Описание на символите:

• 2p - постоянна стойност, която е 6,28;
• R - стойност на радиуса, който ще описват елементите на въртене на оборудването;
• tg a - ъгъл на сечението.

Изчисляване на инвертор за вятърен генератор

Преди да извършите тези изчисления, трябва да вземете предвид следното. Ако в домашната мрежа ще се използва само един 12-волтов акумулатор, няма смисъл да се поставя инвертор. Средният капацитет на ваканционна къща или частно домакинство е около 4 kW при максимално натоварване. За такава мрежа броят на батериите е най-малко десет, като всяка от тях е с номинално напрежение 24 V. При толкова много батерии е подходящо да се използва инверторно устройство.

Но при тези условия, когато се използват десет 24-волтови батерии, е необходим ветрогенератор с мощност 3 kW или повече. По-слабото оборудване няма да може да захранва такъв брой батерии. За домакински уреди тази мощност може да е твърде висока.

За да изчислите номиналната мощност на инверторно устройство, процедирайте по следния начин:

1. Първо, стойностите на мощността на всички потребители на енергия трябва да се сумират.
2. След това се определя времето на потребление.
3. Изчислява се параметърът на пиковото натоварване.

Александър Капустин показа процедура за стартиране на вятърен генератор с инвертор.

Ефективност

Оценката на енергийната ефективност на даден агрегат от определен тип и конструкция се извършва лесно чрез сравняването му с подобни двигатели. Необходимо е да се определи коефициентът на оползотворяване на вятърната енергия (WUE). Тя се изчислява като съотношение между мощността, получавана на вала на вятърната турбина, и мощността на вятърния поток, действащ върху повърхността на вятърната турбина.

Коефициентът на мощност на вятъра за различните инсталации варира от 5 до 40%. Оценката ще бъде непълна, ако не се вземат предвид разходите за проектиране и изграждане на съоръжението, количеството и цената на произведената електроенергия. В областта на алтернативната енергия срокът на изплащане на вятърната турбина е важен фактор, но трябва да се вземе предвид и екологичният ефект.

Какво представлява вятърният генератор?

Вятърната турбина е устройство, което използва енергията на вятъра за производство на електроенергия. Вятърните течения, които се движат свободно в атмосферата, притежават огромно количество енергия - и то безплатна. Вятърната енергия е опит да се извлече и използва добре.

Вятърната турбина е съвкупност от устройства, които получават, обработват и подготвят енергията за използване. Ветровите течения взаимодействат с ротора на вятърната турбина, като го карат да се върти. Роторът е свързан чрез усилвател (или директно) с генератор, който зарежда акумулаторите. Зарядът се преобразува в стандартна форма (220 V, 50 Hz) чрез инвертор и се подава към потребителските устройства.

На пръв поглед комплексът е подреден доста сложно. Има и по-прости проекти, като например вятърни турбини, захранващи помпи. Сложните уреди обаче изискват пълен набор от оборудване, което може да осигури стабилно и висококачествено електрозахранване.

Разновидности на вятърните турбини

Съществуват няколко разновидности на вятърни турбини. В зависимост от броя на лопатките вятърните турбини могат да бъдат трилопаткови, двулопаткови, еднолопаткови или многолопаткови. Съществуват и устройства без лопатки, при които "платното", наподобяващо голяма плоча, служи като ветроуловител. Подобно оборудване има по-висока ефективност от други устройства, но все още не е широко разпространено. Интересно е, че колкото по-малко лопатки има една вятърна турбина, толкова повече енергия произвежда.

Примери за плоски вятърни турбини

В зависимост от използвания материал остриетата могат да бъдат твърди (от метал или фибростъкло) и от плат. Вторият вид са т.нар. ветрогенератори с платна, които са по-евтини, но отстъпват на твърдите по практичност и ефективност.

Друга важна характеристика е характеристиката на стъпката на витлото, която позволява да се променя скоростта на въртене на лопатките. Устройствата с променлива стъпка могат да поддържат ефективност при различни скорости на вятъра. Това обаче увеличава цената на системата и намалява надеждността, тъй като усложнява конструкцията. Затова в повечето случаи се използват устройства с фиксирана стъпка, които са лесни за поддръжка и надеждни.

Видове вятърни турбини в зависимост от местоположението на работната ос

Работната ос на вятърния турбинен генератор може да бъде вертикална или хоризонтална.

И в двата случая има предимства и недостатъци, които трябва да се вземат предвид при избора.

Съществуват няколко вида вертикални вятърни турбини:

1. Вятърни турбини Savonius, чиято конструкция се състои от няколко полуцилиндъра, които са монтирани вертикално върху ос. Силата на това устройство е в способността му да работи при всякаква посока на вятъра. Но има и сериозен недостатък - вятърната енергия се използва само за 25-30 %.
2. Роторът Darje използва еластични ленти, прикрепени към греди, без да използва рамка като лопатки. Ефективността на модела е същата, както при предишния вариант, но е необходима допълнителна инсталация, за да работи системата.
3. Многолопатковите вятърни турбини са най-ефективните сред вертикалните устройства.
4. Най-редкият вариант са устройствата с хеликоидален ротор. Специално усуканите лопатки осигуряват равномерно въртене на вятърното колело, но сложността на конструкцията прави цената твърде висока, което ограничава използването на механизми от този тип.

Вятърните турбини с хоризонтална ос са по-разпространени от тези с вертикална ос, тъй като имат по-висока ефективност, но са по-скъпи.

Видове вятърни турбини според работната ос

Недостатъците включват зависимостта на ефективността от посоката на вятъра и необходимостта от регулиране на позицията на конструкцията с помощта на ветропоказател. Препоръчително е този тип вятърна турбина да се инсталира на открито място, където няма да бъде блокирана от дървета и сгради, и е най-добре да се намира далеч от постоянни човешки жилища. Той е доста шумен и представлява опасност за прелитащите птици.

Производители на вятърни турбини

На пазара се предлагат както устройства с чуждестранен произход (предимно от Северна Америка, Европа и Китай), така и местни устройства. Цената зависи от мощността, както и от конфигурацията - например от наличието на слънчеви панели, и варира в диапазона от десетки до стотици хиляди рубли.

Основни технически характеристики

Моделите на контролерите, използвани като част от дадена вятърна турбина, се различават по своите технически характеристики, които са отразени в паспорта на продукта, е:

• Номиналната мощност, която е основният показател на устройството, трябва да съответства на капацитета на вятърния генератор;
• Номиналното напрежение, което е и основният индикатор, трябва да съответства на напрежението на батериите, включени във вятърната турбина;
• Максимална мощност, определя стойността, максималната допустима, за конкретен модел устройство;
• Максималният ток характеризира способността на устройството да работи при най-високата мощност на вятърния генератор;
• Максимално и минимално напрежение на батерията, определя диапазона на напрежение, в който работи устройството;
• Ако моделът може да работи едновременно с вятърна турбина и слънчева електроцентрала, максималният ток на зареждане, произвеждан от слънчевите панели;
• Видът на дисплея и работните параметри, които се показват на него;
• Работни характеристики - температура и влажност на околния въздух;
• Размери и тегло.

Всички вятърни турбини ли са еднакви?

Много класификации за производство на остриета до земната повърхност,

Повечето от съвременните вятърни турбини (ветрогенератори) могат да бъдат категоризирани като еднолопаткови, двулопаткови, трилопаткови или многолопаткови. Малка част от най-модерните устройства нямат лопатки, а вятърът се поема от така нареченото "платно", което прилича на чиния. Зад него се намират буталата, които задвижват хидравличната система, която след това генерира електрическия ток. Ефективността на тези инсталации е по-висока от тази на всички останали. Що се отнася до системите с лопатки, тенденцията е следната: колкото по-малко са лопатките, толкова повече енергия произвежда един генератор.

Разновидности на вятърните турбини

може да се различи от по-евтиния,

Ако сравним вятърните турбини според стъпката на витлото, по-надеждни са устройствата с фиксирана стъпка. Съществуват вятърни турбини с променлива стъпка, които могат да променят скоростта на въртене, но тяхната тромава конструкция води до допълнителни разходи за инсталиране и поддръжка на такава система.

Най-разнообразни са конструкциите на вятърните турбини, когато се разглеждат по отношение на посоката на оста на въртене спрямо земята.

Устройствата, чиито лопатки се въртят около вертикална ос, на свой ред могат да бъдат разделени на няколко вида.

1. Вятърните турбини на Савониус представляват няколко половини от кухи цилиндри, монтирани на вертикална ос. Основното им предимство е способността да се въртят независимо от скоростта и посоката на вятъра. Съществен недостатък е възможността да се оползотворява само една трета от енергията на вятъра.
2. Роторът на Даржо е система от две или повече лопатки, които представляват плоски плочи. Не е трудно да се конструира, но не осигурява много енергия. Освен това е необходим допълнителен механизъм за стартиране на ротора.
3. Хеликоидният ротор, благодарение на специално усуканите лопатки, има равномерно въртене. Устройството е издръжливо, но поради своята сложност е скъпо.
4. Многолопатковите вятърни турбини с вертикална ос на въртене са най-ефективният вариант в своята група.

Вятърните турбини с хоризонтална ос на въртене също имат предимства и недостатъци. Основното им предимство е високата им ефективност. Сред недостатъците на тези конструкции са необходимостта от улавяне на посоката на вятъра с помощта на метеорологична перка и промяната на ефективността в зависимост от посоката на вятъра. В тази връзка хоризонталните инсталации са най-подходящи в открити пространства. Когато лопатките ще бъдат блокирани от вятъра от сгради, дървета или например хълмове, е по-добре да се инсталира вятърна турбина с друга конструкция.

Освен това такава вятърна турбина е скъпа и появата ѝ в квартала няма да предизвика голямо вълнение сред съседите ви. Остриетата му могат лесно да повалят летяща птица и да вдигат много шум.

Какви други видове вятърни турбини има? Разбира се, има наши, местни и вносни. Сред последните водещи европейски, китайски и северноамерикански единици. В същото време наличието на местни вятърни турбини на пазара не може да не радва.

Свежи вписвания
Верижен или електрически трион - какво да изберем за градината? 4 грешки при отглеждането на домати в саксии, които почти всички домакиниТайни за отглеждане на разсад от японците, които са много чувствителни към земята

Цената на тези устройства се определя преди всичко от тяхната мощност и наличието на допълнителни елементи, като например слънчеви панели, и варира в много широк диапазон - от няколко десетки до няколкостотин хиляди рубли.

Изработване на вятърна турбина със собствените си ръце

Основната работа, която трябва да се извърши, е да се изработи и монтира въртящият се ротор. На първо място трябва да изберете вида на дизайна и неговия размер. Познаването на необходимата мощност на устройството и на производствените възможности ще ви помогне да определите това.

Повечето от компонентите, ако не и всички, ще трябва да бъдат изработени от строителя, така че изборът ще бъде повлиян от това какви познания има строителят и кои уреди и устройства са му най-познати. Обикновено първо се прави пробна вятърна турбина, която проверява работата и уточнява параметрите на конструкцията, а след това се пристъпва към производството на работеща вятърна турбина.

Принцип на работа

След това силата на въртене се преобразува в електричество, което се съхранява в батерия. Колкото по-силен е въздушният поток, толкова по-бързо се въртят лопатките и произвеждат повече енергия. Тъй като вятърният турбинен генератор използва в максимална степен алтернативен източник на енергия, едната страна на лопатките е заоблена, а другата е сравнително плоска. Когато въздушният поток преминава през заоблената страна, се създава вакуумна секция. Това засмуква острието и го издърпва настрани. Така се генерира енергията, която кара лопатките да се въртят.

Схема на вятърна турбина: показва как се преобразува енергията на вятъра и как работят вътрешните механизми.

По време на въртенето си витлата завъртат и ос, свързана с ротора на генератора. Когато дванадесетте магнита, прикрепени към ротора, се въртят в статора, се генерира променлив електрически ток, чиято честота е същата като тази на обикновения стаен контакт. Това е основният принцип на работа на вятърната турбина. Променливият ток може лесно да се генерира и предава на големи разстояния, но не може да се съхранява.

Схема на вятърен турбинен генератор

За целта той трябва да се преобразува в постоянен ток. Тази задача се изпълнява от електронна схема в турбината. За да се произвеждат големи количества електроенергия, се произвеждат промишлени вятърни турбини. Един вятърен парк обикновено се състои от няколко десетки единици. С използването на такова устройство у дома е възможно да се постигне значително намаляване на разходите за електроенергия. Принципът на действие на вятърните турбини позволява използването им по следните начини:

• за автономна работа;
• паралелно с резервната батерия;
• в комбинация със слънчеви панели;
• в паралел с дизелов или бензинов генератор.

Ако въздушният поток се движи със скорост 45 км/ч, турбината генерира 400 вата електроенергия. Това е достатъчно, за да се освети градината. Тази енергия може да се съхранява в батерия.

Специално устройство контролира зареждането на батерията. С намаляването на заряда въртенето на лопатките се забавя. Когато батерията се разреди напълно, остриетата започват да се въртят отново. Така зарядът се поддържа на определено ниво. Колкото по-силен е въздушният поток, толкова повече електроенергия може да произведе турбината.

Как вятърната турбина се захранва от алтернативен източник

Вятърните турбини не се "захранват" от масата на въздуха, а са настроени да консумират скоростта на вятъра. С други думи: вятърът се приближава към вятърната турбина с висока скорост и я напуска с по-ниска скорост. Разликата в скоростта на вятъра преди и след вятърната турбина определя колко енергия е била погълната от устройството.

Някои видове вятърни турбини се справят по-добре, други - по-зле. Но това е основната функция на вятърната турбина - да забавя вятъра.

Границата между ефективност и ограничение

Никога не вярвайте на твърдението, че даден вятърен генератор работи със 100% ефективност. Това означава, че вятърът зад лопатките на вятърната турбина трябва да спре напълно. Абсурдното доказателство ясно демонстрира невярното твърдение.

Една вятърна турбина с перфектна ефективност трябва да намери баланса, при който вятърът отдава толкова много енергия, че тя трябва да напусне само прозореца на устройството, за да се движи по-нататък. Ефективността в този случай определя разликата в скоростта на вятъра преди и след турбината, което пряко влияе върху фактора на мощността на вятърната турбина, който се приема по тази формула: Р_изход= 1/2 × r × S × V3 × ефективност.

Максималната ефективност на вятърна турбина е доказана преди повече от 100 години от германския учен Бец в неговата фундаментална научна статия. Въз основа на горната формула германците доказаха изключително убедително, че от вятъра може да се извлече максимум 16/27 енергия. Изчисленията бяха леко коригирани от италианския Lorejo и максималната ефективност на вятърните турбини се оказа 59%.

Това се вижда ясно от разликата в принципите на работа на турбините на Савониус и Дарие. В края на краищата вятърните турбини на Savonius получават само тласкащата сила на вятъра, докато проектите на Darrier използват и аеродинамичната подемна сила, която увеличава скоростта на въртене на лопатките.

Как работи вятърната турбина

При липса или чести прекъсвания на електрозахранването е по-добре да си направите собствена мини вятърна турбина или няколко вятърни турбини (VWP) за индивидуално електрозахранване. Домашното устройство преобразува кинетичната енергия на вятъра в механична енергия чрез въртене на ветровото колело.

Механичната енергия, която върти ротора, първо се преобразува в трифазен променлив ток. Енергийният поток се съхранява в батерия за постоянен ток чрез контролера. Накрая инверторът на напрежение променя тока, за да захранва уредите и осветлението.

Принципът на работа на вятърната турбина е прост и се състои от три вида сили, действащи върху лопатките. Импулсът и подемната сила преодоляват системата на спирачната сила и привеждат маховика в движение. След като роторът генерира магнитно поле върху неподвижната част на генератора, през проводниците започва да тече ток.

Приложения на устройството

По същество вятърните турбини могат да осигуряват енергия за различни цели. Вятърните турбини с голям капацитет са подходящи за промишлено електроснабдяване. Правилно проектираните самоделни устройства осигуряват на собственика на земята непрекъснато електрозахранване. Възможно е да направите вятърен генератор за частен дом със собствените си ръце с минимални разходи на труд и средства.

Предимства на устройството

Основното предимство на домашната вятърна турбина се счита за спестяване на разходи за електроенергия. Парите, похарчени за части и монтаж, се изплащат с доставката на безплатна електроенергия.

Допълнителни предимства на вятърната турбина, построена в домашни условия:

• Заводският модел е многократно по-скъп;
• екологичен дизайн, работещ без гориво;
• неограничен срок на експлоатация (в случай на повреда компонентите могат лесно да бъдат заменени);
• Пригодност за подходящи климатични условия със средна годишна скорост на вятъра от 4 м/сек.

Недостатъци

Недостатъците на отделната вятърна турбина включват:

• зависимост от времето;
• бурите и ураганите често изключват машината;
• необходими са превантивни мерки;
• високите мачти трябва да бъдат заземени;
• някои модели превишават допустимото ниво на шума.

Генератор за вятърна турбина

За да функционират вятърните турбини, са необходими конвенционални трифазни генератори. Конструкцията на тези устройства е подобна на моделите, използвани в автомобилите, но с по-големи параметри.

Вятърните турбини имат трифазна статорна намотка (свързване в звезда), от която излизат три проводника, отиващи към контролера, където променливото напрежение се преобразува в постоянно.

Роторът на генератора за вятърна турбина е изработен от неодимови магнити: при такива конструкции не е практично да се използва електрическо възбуждане, тъй като намотката консумира много енергия.

За увеличаване на скоростта често се използва множител. Такова устройство ви позволява да увеличите капацитета на работещия генератор или да използвате по-малко устройство, което намалява разходите за инсталацията.

Мултипликаторите се използват по-често във вертикални вятърни турбини, при които въртенето на ветровото колело е по-бавно. За хоризонтални устройства с висока скорост на въртене на лопатките не са необходими множители, което опростява и намалява разходите за конструиране.

Спецификите на сглобяването и инсталирането на вятърна турбина от пералня и вятърна турбина от автомобилен генератор са описани подробно в статиите, които препоръчваме.

Комплект

• Ротор с лопатки. В зависимост от модела може да има един, два, три или повече;
• Редуктор, или с други думи, редуктор, предназначен за регулиране на скоростта между алтернатора и ротора;
• Защитната качулка. Предназначението му е ясно още от името: той защитава всички компоненти от външни влияния;
• Опашката отговаря за завъртането по посока на духащия вятър;
• Батерията може да се презарежда. Той има за задача да съхранява енергия, т.е. доставките. Тъй като времето невинаги е благоприятно за електроцентралата, тя винаги е от помощ при лошо време;
• Инверторна инсталация. Той преобразува постоянния ток в променлив ток за домакинските уреди.

Изчисляване на размера и местоположението

За да се изчисли необходимият брой генератори за вятърен парк, трябва да се вземе предвид следното

• необходимата мощност;
• броят на дните с вятър;
• характеристики на местоположението.

Така че, за да си заслужава инсталирането на вятърна турбина, трябва да се определи броят на ветровитите дни в годината и преобладаващата посока на вятъра. Морските и планинските места са най-изгодните, тъй като силата на вятъра надхвърля 60-70 m/s, което е достатъчно, за да се избегне локално електричество.

В равнинната част на страната вятърният поток е равномерен, но силата му понякога не е достатъчна за пълното захранване на частен дом. Инсталирането в близост до насаждения и гори не е рентабилно, тъй като енергията на вятъра се консумира и улавя в по-голяма степен в дърветата.

Мощността на вятърния поток се увеличава правопропорционално на разстоянието от земята. Следователно, колкото по-висока е мачтата на вятърната турбина, толкова повече инерция ще може да улови тя. Колкото по-далеч е от земята обаче, толкова повече укрепване е необходимо. Спомагателните опори невинаги са в състояние да поддържат изцяло вятърната мелница. При силни поривисти ветрове вероятността за падане на висока мачта е много по-голяма, отколкото за мачта, монтирана на 5-7 метра.

Най-доброто разстояние между мачтата и земята е 10-15 метра. Има два начина за закрепване:

1. Бетониране на основата - изкопават се четири дълбоки, но малки дупки, в които се потапя и бетонира укрепването на вятърната турбина. Процесът отнема много време и средства, но е най-надежден. При силен вятър мачтата ще остане неподвижна и единствената повреда ще бъде в лопатките.
2. Метални ремъци - С помощта на метално въже вятърната мелница се закрепва перпендикулярно на земята, като въжето е добре опънато и краищата му са закотвени в земята.

Продължителността на работа на електроцентралата като цяло зависи от начина на закрепване на мачтата.

Наличието на специално оборудване, както и опит в извършването на такава работа, ще предпази вятърния парк от преждевременни повреди.

Вятърна турбина с платна

Докато лопатките на традиционните вятърни турбини са изработени от твърди материали, при ветрогенератора те са от меки материали. Подходяща е всяка плътна материя, например брезент. Често в такива структури се използват нетъкани ламинирани материали. Външно ветрогенераторът с платна прилича на голямо детско витло.

По своята конструкция ветрогенераторите се делят на два типа.

• Кръгли с триъгълни остриета на платната
• С колело за платна, също кръгло

Вятърна турбина с триъгълни лопатки

Триъгълните платна обикновено са равнобедрени, но в много случаи формата им се избира индивидуално - според ветровите натоварвания в района, където са монтирани. Вятърна турбина, задвижвана с платна, започва да работи при скорост на вятъра 5 m/sec. Тя има по-висока ефективност от повечето лопаткови вятърни турбини, но не е лишена от много недостатъци. Например, когато вятърът се промени, "платноходката" спира и се нуждае от време, за да се развие в новата посока на вятъра.

Друг недостатък са самите "платна" с кратък живот. Те често се разкъсват, повреждат и трябва да бъдат изцяло заменени.
Смята се, че генераторът с кръгла платноходка няма тези недостатъци. Ефективността му е два пъти по-висока от тази на генератор с лопатка на платно. Прилича на сателитна чиния и се различава от обикновените генератори по това, че няма въртящи се лопатки, цилиндри или ротори. Този генератор вибрира под натиска или поривите на вятъра, като вибрациите му предават механична енергия на генератора.