Apparat og funktionsprincip for den kinetiske vindgenerator

Moderne kinetiske vindgenerator giver dig mulighed for at bruge strømmen af ​​luftstrømmen og konvertere den til el. Til dette formål er der fabriks- og hjemmelavede modeller af enheder, der bruges både i industrien og i private gårde.

Vi vil tale om, hvordan vindmøllerne af denne type er arrangeret, vi vil kende til funktionerne i enheden og konstruktive muligheder. Den artikel, der foreslås af os, viser vindstyrkenes styrker og svagheder. Uafhængige herrer her vil finde nyttige ordninger og anbefalinger til forsamlingen.

Principen for driften af ​​vindgeneratoren

Grundlaget for driften af ​​vindgeneratoren er omdannelsen af ​​vindens kinetiske energi til rotorens mekaniske energi, som derefter omdannes til elektricitet.

Operationsprincippet er ret simpelt: Rotationen af ​​bladene monteret på enhedenes akse fører til rotorgeneratorens cirkulære bevægelser og derved genererer elektricitet.

Den resulterende ustabile vekselstrøm "strømmer" ind i regulatoren, hvor den omdannes til en konstant spænding, der kan oplade batterierne. Derefter leveres strøm til omformeren, hvor den omdannes til en vekspænding med en 220/380 V indikator, som tilføres forbrugere.

Strømmen af ​​vindgeneratoren afhænger direkte af luftstrømmen (N), beregnet i henhold til formlen N = pSV³/ 2, hvor V er vindhastigheden, S er arbejdsområdet, p er luftdensiteten.

Vindgenerator enhed

Forskellige versioner af vindgeneratorer adskiller sig væsentligt fra hinanden.

Industrielle indretninger er et komplekst multimeter design, hvis installation kræver et fundament, mens husholdningen Modellen kan bestå af et minimum af komponenter (en DC-elektrisk motor på 3-12 V, en elektrisk kondensator 1000 μF 6 V, en silicium ensretter Diode).

Typisk installation omfatter følgende komponenter:

• generator (effekt afhænger af vindhastighed);
• klinger, der overfører rotation til generatorakslen (ofte er de desuden udstyret med gearkasser, rotorhastighedsstabilisatorer);
• vindmøllens mast, hvortil knivene er fastgjort (jo højere disse elementer er, desto større mængden af ​​vindenergi kan de få);
• batterier, der akkumulerer energi, hvilket gør det muligt at bruge det med en lille vindstrøm eller fravær. Batteriet udfører også funktionen ved at stabilisere elektrisk energi fra generatoren;
• controller - omformer af vekspænding, der er opnået fra generatoren, til en konstant, som bruges til at oplade batteriet. Regulatoren styres ved at dreje knivene, hvilket gør det muligt at tage højde for, hvor luften flyder;
• AVR - enheden til den automatiske omkobling, der forbinder vindgeneratoren med andre energikilder (solpaneler, det elektriske netværk);
• vindretningsføler - en enhed, der letter blæser søger vindstrøm;
• inverter til omregning af likestrøm fra batterier til veksling, som anvendes i elektrisk kommunikation.

For bedre at kunne opfylde brugernes behov kan enheden udstyres med forskellige typer invertere:

• enheder med inverteret sinusbølge, der udsteder en firkantet sinusbølge. Enheder af denne type er egnede til opvarmningselementer, glødelamper og andre anordninger, der er ubehagelige for netets kvalitet;
• trefasespændingsomformere designet til trefase elektriske netværk;
• rene sinusbølgeplanter, der producerer energi til mere følsomt udstyr;
• netværksomformere, der kan fungere uden batterier. Sådanne indretninger er designet til kredsløb, der involverer indtrængning af elektrisk energi direkte ind i det fælles netværk.

Når du vælger modeller, skal du være opmærksom på typen af ​​inverter.

Typer af vindgeneratorer

Klassificeringen af ​​vindmøller kan tage højde for sådanne egenskaber som:

• aftale;
• design funktioner;
• antal blade;
• de materialer, de er fremstillet af
• rotationsakse;
• skruehøjde.

Lad os se nærmere på de to mest anvendte klassifikationer.

Vindmølle klassifikation efter formål

Der er forskellige vindmøller, der afviger med formål. De vigtigste egenskaber ved enheder, for eksempel strøm, afhænger af det.

Industrielle vindmøller

Sådanne anordninger installeres af større energiselskaber eller af staten for at levere elektricitet til industrielle faciliteter. Turbiner med en kapacitet på titusen megawatt er normalt placeret på vindmøller (åbne højder, kyster).

Den genererede elektricitet går som regel direkte til netværket, mens stabilitet og styring af rotationshastigheden af ​​vindmøllevingerne er udstyret med yderligere mekanismer.

Kommercielle vindgeneratorer

Sådanne planter bruges til at generere elektricitet til salg eller til at levere elektricitet til industrier i regioner med lavt strømnet (eller med fuldstændig fravær). Sådanne vindmølleparker består af klynger af kraftgeneratorer, der kan have forskellige kapaciteter.

Kommerciel magt kan strømme direkte til elektrisk kommunikation eller brugt til at oplade et stort udvalg af batterier, hvor det akkumuleres og konverteres til at matche ind elnettet.

Husholdningsapparater

Lav effektenheder bruges til privat brug. Ifølge reglerne kan vindmøller med master mindre end 25 meter høje installeres af udlejere uden myndighedernes samtykke. Ved højere master kræves der en særlig tilladelse.

Husvind vindgeneratorer er velegnede til opladning af batterier med en spænding på 12/24 / 48V, hvis energi omdannes til en spænding på 220 volt. Sådanne indretninger gør det muligt at helt eller delvis løse problemet med at forsyne elektricitet til små genstande, som er placeret væk fra det centrale strømnettet.

Med retningslinjer for at vælge en vindgenerator til at levere energi til et privat hjem vil introducere artiklendedikeret til dette interessante spørgsmål.

Varianter af vindmølle design

Ifølge enhedens designfunktioner kan også opdeles i en række kategorier, selv om alle sorter er reduceret til to hovedtyper: lodret og vandret.

Klassisk vandret vindgeneratorer

Sådanne installationer (de kaldes også propeller eller fløj) har normalt 3-5 blade monteret på en vandret akse. Roterende med høj hastighed giver sådanne elementer mulighed for at opnå den maksimale mængde energi (KIEV op til 0,4).

Samtidig afhænger mængden af ​​genereret elektricitet i vid udstrækning af enhedens højde (jo højere det er, jo større er resultatet).

Sådanne anordninger installeres normalt i vindmølleparker, hvor der produceres energi til industriel og kommerciel brug, men de er også velegnede til husholdningsbrug.

Lodrette vindmøller

Betjeningselementet af sådanne anlæg er et roterende vindhjul. På grund af designfunktionerne varierer sådanne konstruktioner i typer ("Barrel", "Savonius").

På trods af den lave KIEV (0,1-0,2) anvendes de i vid udstrækning: vertikale installationer handle på turbulent luftstrøm, så de kan placeres selv i områder hvor stærke vind.

For at forbedre præstationen af ​​vertikale vindmøller øger producenterne ofte deres dimensionsparametre, hvilket fører til en betydelig stigning i omkostningerne. Da sådanne installationer er ret skrøbelige, kræver de øget beskyttelse mod orkaner og andre naturlige fænomener.

Vindgeneratorer "Rotor Daria"

Sådanne anordninger tilhører kategorien vertikale vindmøller, men de har udtalt forskelle i design. På grund af lignende funktioner opnås støjreduktion, og KIEV vokser også, hvilket er tæt på udførelsen af ​​vandrette modeller.

Ulempen ved sådanne strukturer er et lavt udgangspunkt (på grund af tilstedeværelsen af ​​kun to blade, er det vanskeligt for anordningen at starte uafhængigt). For at løse problemet benyttes ofte hybrid "Savonius + Darya."

Sejlsvindinstallationer

For sådanne installationer kan princippet om både vertikale og vandrette vindmøller anvendes. Hoveddesignet er et vindhjul, dækket med flere knive eller sejl, mens den aerodynamiske profil af sådanne modeller er fraværende.

På trods af at sejladsinstallationer er præget af lav hastighed og lav effektivitet, bruges de ofte i den nationale økonomi. Lignende design er nemme at installere og betjene, og kombinationen af ​​højt drejningsmoment med lavt sving giver dig mulighed for direkte at igangsætte forskellige nyttige mekanismer, for eksempel en pumpe til pumpe ud vand.

Vindmølle generator

For driften af ​​vindmøllerne har brug for de sædvanlige trefase generatorer. Udformningen af ​​sådanne anordninger ligner de modeller, der anvendes på biler, men den har store parametre.

Vindmølleindretninger har en trefaset statorvikling (stjerneforbindelse), hvor går de tre ledninger til controlleren, hvor transformationen af ​​vekselstrømsspændingen ind i konstant.

For at øge hastigheden, der ofte anvendes multiplikator. En sådan enhed gør det muligt at øge strømmen af ​​den nuværende generator eller bruge en mindre enhed, hvilket reducerer omkostningerne ved installationen.

Multiplikatorer anvendes oftest i vertikale vindgeneratorer, hvor processen med at rotere vindhjulet er langsommere. For horisontale enheder med høj rotationshastighed af knivene kræves der ikke multiplikatorer, hvilket forenkler og reducerer omkostningerne ved konstruktion.

Specificitet af montering og installation af en vindgenerator fra vaskemaskinen og vindmøller fra bilgenerator detaljeret i de artikler, vi anbefaler.

Fordele og ulemper ved en vindgenerator

Lad os overveje fordelene og ulemperne ved vindmøller, da det er op til dem at afgøre, om en vindmølle skal købes eller ikke.

Fordele ved vindmøller

Fordelene ved enheder, der bruger vindenergi, omfatter:

• Miljøvenlighed. Anlæg bruger vedvarende energikilde, som kan anvendes kontinuerligt uden at forårsage skade på miljøet. Elektricitet produceret af vindgeneratorer erstatter energien fra termiske kraftværker, der reducerer drivhusgasemissionerne.
• Alsidighed. Vindkraft kan bygges næsten overalt: på sletterne, i bjergene, i markerne, på øerne og selv i lavt vand. Vindkraft er især værdsat på fjerne steder, hvor det er svært at strække den sædvanlige elektriske kommunikation. I dette tilfælde gør vindgeneratorer det muligt at justere strømforsyningen til faciliteterne, så det er uafhængigt af tilfældige faktorer (f.eks. Fra brændstof, der ikke leveres til tiden).
• Brug effektivitet. Moderne modeller genbruger energi, selv svage vinder - minimumsgrænsen er 3,5 m / s. På samme måde er det muligt at foretage yderligere levering af elektricitet til et centralt netværk, samt organisere strømforsyning af individuelle objekter (ø eller lokal), uanset deres magt.
• Et værdigt alternativ til traditionelle kilder. Stationære vindmølleparker kan fuldt ud levere et boligbyggeri eller endda en lille produktionsanlæg med elektricitet. I dette tilfælde vil turbinen akkumulere i batterier den nødvendige strømforsyning til brug i ikke-blæsende perioder.
• Økonomi. Sammenlignet med traditionelle kilder til elektrisk energi (gas, tørv, kul, olie) kan cykelturbiner reducere energikosterne betydeligt. I mange tilfælde er opbygning af en vindmøllepark billigere end at forbinde til eksisterende elsystemer.

Brugen af ​​vindmøller kan være et alternativ til brugen af ​​dyre dieselgeneratorer, hvilket yderligere reducerer omkostningerne ved transport og opbevaring af brændstof op til 80%.

Vindmøllens gennemsnitlige effekt er adskillige gange forskellig fra topbelastningen. Vindgeneratoren er kun ansvarlig for mængden af ​​energiproduktion i en vis periode med en gennemsnitlig vindhastighedskarakteristik for området.

For en mere præcis vurdering af vindressourcer kan du bruge specielt afledte data (Weibull-parametre). Disse tal afspejler den karakteristiske fordeling af vind af forskellige styrker for en bestemt lokalitet. Sådanne oplysninger er vigtige at overveje, når der udvikles projekter til vindmølleparker med en kapacitet på tiere MW.

Strømmen fra vindmøllen er proportional med den tredobbelte vindhastighed. Følgelig er denne indikator meget lille i tilfælde af svage vindstrømme, men når de øges vokser den dramatisk. På grund af variabiliteten af ​​vindretningen og deres hastighed er det nødvendigt at tilvejebringe stabiliserende komponenter i vindmøllens design.

Regler og formler til beregning af kraften i en vindgenerator givet herVi anbefaler at kende bekendtskab med meget nyttige oplysninger.

I små autonome systemer udføres deres funktion af batterier, hvis opladning begynder at stige, så snart vindegeneratorens effekt overstiger belastningsindikatoren.

Det skal bemærkes, at den effektive brug af vindstrømme bidrager til en række forskellige vindmølleformers design.

Vandrette turbiner giver høj ydeevne på flade steder, hvor der er meget vind, mens vertikale turbiner arbejde bedre i regioner med turbulente strømninger observeret lavt fra jorden (i den øverste del af bakkerne, bjergene kamme).

De største ulemper ved vindmøller

Samtidig har vindmøller deres negative sider:

• Størrelsen af ​​vindens kraft er vanskelig at forudsige på forhånd, da det ofte ændrer sig. På grund af dette er det tilrådeligt at tænke på sikkerhedsnet og sørge for en backup energikilde (solpaneler, elektrisk forbindelse).
• Lodrette anordninger udsættes for risikoen for ødelæggelse af propellerbladene på grund af centrifugalkræfterne under rotation af knivene omkring hovedaksen. På grund af denne effekt deformeres og ødelægges vigtige elementer i strukturen over tid, og mekanismen fejler.
• Det er bedre at installere vindmøller i ledig plads, da tilstødende bygninger kan "slukke" vinden og danne en "død" luftzone.
• For at spare vindmøllernes overskydende energi er det nødvendigt at sørge for brugen af ​​batterier og andet Yderligere enheder tjener til at konvertere den resulterende elektricitet til strøm med egnet forbruger karakteristika.
• Når der arbejdes, udsender vindgeneratorer støj, der kan forårsage ubehag for mennesker, skræmme dyr. Blades af installationer kan også forårsage døden af ​​fugle, der flyver til dem.
• Ifølge nogle eksperter kan vindmøller forværre modtagelsen af ​​radio- og tv-udsendelser.

De negative aspekter kan også tilskrives de forholdsvis høje omkostninger ved sådanne enheder, men energikildenes billighed eliminerer i høj grad denne faktor.

Tilslutningsordninger og metoder

Selv om vindmøllen kan fungere autonomt, kan der opnås meget bedre resultater ved hjælp af kombinerede ordninger, kombinerer en vindanordning med solpaneler, centraliseret el, diesel eller gas energikilder.

Selvstændigt arbejde. I dette tilfælde sættes en enkelt installation med hjælp fra hvilken vindenergi er fanget og akkumuleret, som derefter omdannes til en elektrisk strøm, som kræves af forbrugerne.

Kombination af vindgenerator med solpaneler. Den kombinerede løsning betragtes som en pålidelig og effektiv måde til strømforsyning. Hvis der ikke er vind, går batteriet fra solpaneler, og i overskyet vejr og om natten kommer opladningen fra en vindinstallation.

Vindkraftgeneratorens og kraftens kombinerede arbejde. Vindmøllen kan kombineres med elektrokomcommunications.

Med et overskud af produceret elektricitet kommer det ind i det centraliserede netværk, og med sin mangel er det muligt at anvende den elektriske strøm fra det fælles elnettet.

Nuancer af at bruge vindmøller

I øjeblikket anvendes vindmøller inden for forskellige områder af national økonomi. Industrielle modeller af forskellig kapacitet anvendes af olie og gas, teleselskaber, boring og geologiske udforskningsstationer, produktionsfaciliteter og offentlige myndigheder.

Af særlig betydning er vigtigheden af ​​at anvende vindmøller til hurtig genopretning af forstyrret elektricitet under katastrofer og naturkatastrofer. Til dette formål anvendes vindmøller ofte af enhederne i nødsituationen.

Husholdnings vindmøller er perfekte til at organisere belysning og opvarmning af sommerhusbyer og private huse såvel som til økonomiske formål på gårde.

Det bør tage højde for nogle punkter:

• Enheder på op til 1 kW kan kun levere en tilstrækkelig mængde elektricitet på blæsende steder. Normalt er den energi, de producerer, kun nok til LED-belysning og strømforsyning af små elektroniske enheder.
• For fuldt ud at levere elektricitet til sommerhuset (landhus) skal du have en vindgenerator med en kapacitet på over 1 kW. Denne indikator er nok til at tænde belysningsenhederne, samt en computer og et tv dets magt er ikke nok til at give elektricitet døgnet rundt arbejde moderne et køleskab
• For at give energi til hytten skal du bruge en vindmølle med en kapacitet på 3-5 kW, men selv denne figur er ikke nok til at varme hjem. For at udnytte denne funktion kræves en kraftfuld mulighed, der spænder fra 10 kW.

Når man vælger en model, skal det bemærkes, at strømindikatoren angivet på enheden kun opnås ved maksimal vindhastighed. Således vil en installation på 300V kun producere den specificerede mængde energi ved lufthastigheden på 10-12 m / s.

Ønsker at bygge en vindgenerator med egne hænder, tilbyder vi næste artikel, hvilke detaljerede nyttige oplysninger.

Konklusioner og brugbar video om emnet

Videoen nedenfor præsenterer detaljerede oplysninger om driftsprincippet og enheden af ​​en husstandsmodel af en vindgenerator:

En vindgenerator er en fremragende kilde til elektrisk energi produktion, som vil blive særligt værdsat af beboere i fjerntliggende områder. Forskellige russiske og udenlandske virksomheder tilbyder en bred vifte af vindstrukturer, derudover kan indenlandske modeller laves med egne hænder.

Skriv venligst kommentarer i boksen nedenfor. Fortæl os om, hvordan du bygger en vindgenerator på dit websted, eller hvordan vindmøllen fungerer for dine naboer. Stil spørgsmål, del nyttige oplysninger og fotos om emnet.