Vetrni generatorji: pregled, princip delovanja, konstrukcija in naprava

Alternativni energetski sistemi za dom postajajo vedno bolj pomembni kot razvoj električne pretvorbe. Danes lahko praktično prosto energijo naravnih pojavov pretvorimo v visoko kakovostne tokove, ki lahko napajajo gospodinjske aparate. Najbolj priljubljen koncept te vrste je sončna energija, vendar imajo vetrni generatorji veliko prednosti. Najprej, tako proizvedena energija je lahko dovolj za vzdrževanje zasebne hiše. Drugo vprašanje je, kako tehnično uvesti takšno postajo.

Načelo vetrnega generatorja

Za začetek, zaradi neenakomernega segrevanja atmosfere s strani Sonca, se oblikujejo gibljivi zračni tokovi - od visokotlačnih območij do območij z nizkim tlakom. V procesu nastajajo zračni tokovi in ​​veter, katerih energija se lahko uporablja za različne namene. Mimogrede, najpreprostejši primer generatorja vetrnice je mlin - čeprav ne pretvarja energije, ampak ga takoj usmeri v delovni tok.

Za produktivno uporabo sodobnih vetrnih turbin je potrebna ustrezna hitrost pretoka zraka. Na primer, veter s hitrostjo približno 5-6 m / s daje le minimalen energetski učinek. Optimalna raven je 15-20 m / s. To je dovolj za oskrbo z vetrom domači generatorji vendar industrijske postaje zahtevajo večkrat večjo silo. Veter vpliva na delovne dele generatorja in tako aktivira motor. Po drugi strani pa prenaša energijo v pretvornik. Končni sprejemnik energije je baterija. Baterija akumulira energetski potencial, ki ga daje potrošniku v obliki električne energije.

Splošna ureditev postaj

Tradicionalna naprava za vetrnico predvideva prisotnost generatorske enote, stebla z dvižnim teleskopom (elementi dovoda vetrne energije), pretvornika in akumulatorja. Struktura sodobnejših postaj vključuje krmilnik - krmilno enoto za vetrne turbine, ki uravnava konstrukcijo in parametre baterije.

Kar se tiče elementov napora ograje, so ponavadi predstavljeni z rezili, ki so nameščeni na rotorju. Zaradi rotacije generira motor generira izmenični tok. Nadalje, skozi pretvornik sistem ustvarja napetost v akumulatorju. Slednji deluje kot povezava med generatorjem vetrnih turbin in potrošniki.

Opozoriti je treba, da so večinoma vetrni generatorji avtonomne naprave. To pomeni, da ne potrebujejo napajanja tretjih oseb. V vsakem primeru se akumulator napaja neposredno iz energije, ki jo prejme pretvornik. Vendar pa so v velikih industrijskih obratih predvideni sistemi za oskrbo z električno energijo v sili, ki zagotavljajo energijsko infrastrukturo generatorja, kadar lokalna energija ni zadostna.

Vrste modelov

V sodobnih oblikah vetrne turbine uporabljajo eno od dveh različic motorja - z vodoravno in navpično osjo vrtenja. Drugače se imenujejo krilo in vrtiljak. Kar se tiče horizontalne naprave, je videti kot isti mlin, vendar z manj rezil. Gre za vetrne generatorje, pri katerih je poudarek na aerodinamičnih značilnostih. Po mnenju strokovnjakov učinkovitost vetrnice ni odvisna od števila lopatic, temveč od njihove dolžine in kakovosti rotorja. Zato so vetrne turbine, nameščene na krilih, pogosto opremljene le z eno ali dvema rezili, katerih dolžina lahko doseže 100 m - seveda v velikih industrijskih obratih.

Modeli vrtiljaka so koristni, ker niso odvisni od njih smer vetra. V najpreprostejših izvedbah je na voljo samo ena trakasto rezilo, ki se spiralo skozi kolonsko palico. Zato lahko vertikalni vetrni generator, tudi pri nizkih pretokih zraka, proizvede minimalne količine energije. Po drugi strani pa so pri močnih vetrovih takšne konstrukcije nedonosne, ker se zaradi sil, ki se odzivajo, spiralni trak sam upočasni, kar omejuje njegovo delovanje.

Uporaba vetrnih turbin

Pri vseh privlačnostih vetrnih turbin kot prostega vira energije je njihovo delovanje povezano s številnimi negospodarskimi problemi. Prvič, to je nestalnost. Očitno je, da uporabnik ne more na kakršenkoli način vplivati ​​na moč vetra in lahko le upa na spremembo vremenskih razmer. Iz tega razloga je napajanje z električno energijo v sili povezano na velikih vetrnih postajah - samo v primeru dolge odsotnosti dovolj močnega vetrnega toka.

Enak vidik je posledica uvajanja pomožne opreme v generatorski kompleks. Prisotnost baterije, razsmernika in rezervnega generatorja je potrebna, da se moč stabilizira in napetost izklopi, saj je lahko veter popolnoma odsoten in lahko povzroči različne hitrosti gibanja.

Tu se že pojavlja gospodarski vidik, saj dobro opremljeni vetrni generatorji v vsakem primeru zahtevajo stroške vzdrževanja. Kljub temu, ker se energetska oprema optimizira, ta problem postopoma izgubi svoj prevladujoči pomen, kar pušča priložnosti za razvoj industrije.

Domače vetrnice

Izvajanje lastnega projekta vetrne turbine je možno brez povezovanja strokovnjakov. Seveda, če govorimo o domačih izdelkih, bo projekt s izračuni moči in uravnoteženjem šablona. Priporočljivo je, da se taka podjetja začnejo z majhnimi vetrnimi turbinami, katerih energetski potencial je 10-20 vatov. Takšne naprave zahtevajo minimalne stroške, vendar bodo dali praktične izkušnje in jasno predstavo o tem, kako se proizvaja energija. Potem, ko postane struktura kompleksnejša in se njena velikost poveča, je mogoče dobiti učinkovit vetrni generator za hišo. S svojo roko lahko to zasnovo sestavite iz že pripravljenih tehničnih komponent, sklopov in delov, ki so na voljo na trgu. Spodaj je prikazanih več možnosti za sestavljanje domačega vetrnega generatorja.

Modeli motorjev

Najpogosteje iz gospodinjskih vetrnih generatorjev DC motorji, pri nizkih vrtljajih. Priporočljivo je, da se osredotočite na oblikovanje z trajni magneti ki zagotavlja napetost 80-100 vatov.

Za takšne namene se pogosto uporabljajo generatorji avtomobilov, vendar je treba v takšno zasnovo vključiti tudi množitelj. To je posledica dejstva, da je avtogenerator sposoben zagotoviti zadostno napetost samo pri povišanih hitrostih - s frekvenco do 2500 vrt / min. Takšna obremenitev preprosto ni namenjena domačem vetrnemu generatorju. Roke bodo morale rekonstruirati elektrarno in jo dopolniti z neodimovimi magneti v območju rotorja. Morda bodo potrebni natančni postopki struženja, vendar je to odvisno od vrste zasnove vetrne turbine.

Modeli rotorja Savonius

To je koncept vertikalno-aksialnega generatorja, ki temelji na tako imenovanem vrtiljaku Savonius. Takoj moram reči, da bo samonapetostni vetrni generator tega tipa lahko zagotovil moč pri 20 vatih. To ni dovolj za napajanje hiše, toda za napajanje nekaterih aparatov je dovolj. Pri delu bodo uporabljene aluminijaste pločevine, cevi in ​​baterije. Okvir vrtiljaka z notranjimi rezili je izdelan iz pločevin in cevi. Odvisno od prostornine materiala so lahko 2-3 odseki.

Kot pritrdilni elementi so uporabljeni vijaki in zakovice z vogali. Če lahko na osnovi Savonijevega rotorja za napajanje 12-voltnih naprav naredite vetrni generator z lastnimi rokami, bo smiselno povečati velikost delovne strukture sprejemnika, potem pa lahko govorimo o znatnih prihrankih pri oskrbi celotne hiše z energijo.

Namestitvena dela za namestitev

Z konstruktivnega vidika je vetrnica sestavljena iz treh osnovnih komponent - motorja, sprejemnika sile vetra (rezila) in akumulatorja s pretvornikom. Seveda se lahko oblikovanju dodajo še drugi deli, za namestitev pa je vredno razmisliti o tem, da so ta vozlišča osnovna. Kako je namestitev vetrnih generatorjev iz različnih komponent? Delo se začne s priključitvijo gredi motorja na nosilno cev generatorja. Cev bo jedro celotne strukture. Na začetku naj bi na obeh koncih naredil več lukenj, kar bo olajšalo namestitev.

V naslednjem koraku je jambor montiran z rotorjem. Mora biti togo varjena ali pritrjena s posebnimi nosilci. Potem sledi še eno vprašanje - kako narediti vetrni generator fizično vzdržljiv močan zračni tok? Ta sposobnost bo v veliki meri odvisna od temelja, na katerega je cev integrirana. Priporočljivo je urediti betonsko ploščad z več plasti ojačitve.

Zaključek

Doslej so navdušence, ki eksperimentirajo s podobnimi viri energije, večinoma vodili ljubiteljski interesi. V praksi so vetrni generatorji le v posameznih primerih finančno ugodna oprema. Seveda, načelo proizvodnje vetrne energije deluje in daje koristi. Toda popolno oskrbovanje doma na račun takih postaj se izvaja v majhnem odstotku primerov. Kljub temu pa tehnološki razvoj generatorskih komponent spodbuja optimizem pri uspehu razvoja tega energetskega segmenta.