Vertikaalne tuulegeneraator: kirjeldus ja tööpõhimõte, erinevused horisontaalse pöörlemisteljega mudelitest

Viimasel ajal on alternatiivsete energiaallikate populaarsus kiiresti kasvanud. Tuule kasutamine on energiasektoris üks nõutumaid valdkondi, mistõttu mõtlevad paljud inimesed oma koju vertikaalse tuulegeneraatori ostmisele. Käsitöölised üritavad sellist paigaldust oma kätega ehitada, mis on üsna realistlik.

Üldine informatsioon

Kaasaegse vertikaaltuuliku ülesanne on tuuleenergia muundamine elektrienergiaks. Sellise leiutise esimesed prototüübid ilmusid väga kaua aega tagasi, kuid neil päevil ei omistanud inimesed neile nii suurt tähtsust kui praegu. Kaasaegsete paigaldiste osas on neil palju eeliseid ja need pakuvad stabiilset elektrivarustust, mis on kodumaiste vajaduste jaoks täiesti piisav. Mõnes Euroopa riigis on tuuleparkide toodetud tarbitud energiaressursside osakaal 25%. Taani on nende hulgas.

Mõnes mõttes on vertikaalsed tuuleturbiinid paremad kui klassikalised horisontaalsed tuulikud, mis on tingitud spetsiifilisest disainist ja tööpõhimõttest. Neil, erinevalt horisontaalteljega mudelitest, puuduvad praktiliselt tuulevoolust juhitavad sõlmed ja mehhanismid. Tänu sellele omadusele vähenevad märkimisväärselt kõik hüdroskoopilised koormused ja konstruktsioon võtab tuulevoolu suunast sõltumata meelevaldse asendi. Pealegi on sellistel tuulikutel lihtsam disain, mis võimaldab neid kodus ehitada.

Vertikaalse pöörlemisteljega paigaldiste põhitüüpide hulgas on:

• ortogonaalne konstruktsioon;
• Darrieuse mehhanism;
• Savoniuse mehhanism;
• helikoidse disainiga tuuleturbiin.

Peamised eelised

Vertikaalse tuuleturbiini peamine eelis on selle võime töötada madalal kõrgusel, tagades kõrge efektiivsuse. Ja kuigi horisontaalne tuulegeneraator on tõhusam, ei pea vertikaalne seda tegema kasutage keerulisi mehhanisme või kalleid seadmeid, samas kui disain on kõrge töökindlusega ja suur kasutusiga.

Tänu labade eriprofiilile ja rootori spetsiifilisele kujule tagab seade parimad töönäitajad, mis ei muutu sõltuvalt tuule liikumisest. Kompaktsed majapidamismudelid on varustatud kolme (või enama) pöörleva elemendiga, mis suudavad tuuleiili hetkega tabada ja alustada selle elektrienergiaks muundamise protsessi. Need töötavad tuule kiirusel 1,5 m / s, mis suurendab oluliselt nende tõhusust ja tõhusust.

Töötamise ajal ei tekita paigaldus müra ega suurtele tuuleturbiinidele iseloomulikku heli, mida peetakse vaieldamatuks plussiks. Samuti ei eralda see atmosfääri kahjulikke aineid, ei vaja sagedast hooldust ja varustab ruume kvaliteetset energiat pikka aega. Kui teete nimekirja vertikaalsete tuuleturbiinide eelistest, siis koosneb see järgmistest elementidest:

1. Maksimaalne keskkonnasõbralikkus.
2. Võimalus töötada ilma lisakütuseta.
3. Kasumlikkus.
4. Keerulise ja sagedase hoolduse puudumine.
5. Töötage ammendamatu energia baasil.

Kui tuuleturbiin on õigesti projekteeritud, suudab see muuta erahoone autonoomseks elektritootmisrajatiseks, saades täiendavaks sissetulekuallikaks. Kuid lisaks eelistele on sellistel üksustel ka puudusi:

1. Kõrge hind. Välismaiste kaubamärkide tehasemudelid on üsna kallid, kuid Venemaal toodetud vertikaalteljega tuulikud on üsna taskukohased.
2. Korralik müratase. Selline puudus esineb suurtes tööstuslikes tuuleturbiinides, kuna majapidamiste arendused on praktiliselt vaiksed.
3. Ebastabiilne võimsus.

Tuuleturbiinide viimast omadust peetakse kõige märkimisväärsemaks, kuid eksperdid saavad sellest lahti, paigaldades mitu akut. Samuti on oluline märkida, et tuulepargi toimimist võivad mõjutada ilmastikutingimused, mis on sageli ettearvamatud. Sellise energiageneraatori eelised on palju enamad kui puudused, seega muutub selle eramajja paigaldamise küsimus üha pakilisemaks.

Tööpõhimõte ja klassifikatsioon

Vertikaalse tuuleturbiini töö põhineb magnetlevitatsiooni põhimõttel. Kui turbiinid pöörlevad, tekib impulss- ja tõstejõud, samuti tegelik pidurdusjõud. Kahe esimese tõttu hakkavad paigalduse labad liikuma, mis aktiveerib rootori ja viib magnetvälja tekkeni. Süsteem töötab autonoomselt ja ei vaja omaniku osalust.

Vaatamata üldisele tööpõhimõttele võivad tuulepüüdjad oma konstruktsioonilt erineda. Ja kuigi see praktiliselt ei mõjuta tõhusust ja tootlikkust, aitab see leida konkreetse valdkonna konkreetsete ülesannete jaoks parima võimaluse.

Kui me räägime ortogonaalsetest süsteemidest, siis need on ehitatud kindla vertikaalse pöörlemistelje ja mitme tera alusel, mis asuvad keskraamist eemal. Süsteem ei vaja täiendavate juhtsõlmede paigaldamist ja töötab täielikult iga tuulega. Peavõlli vertikaalne asend võimaldab ajami paigaldada maapinna tasemele, mis lihtsustab oluliselt edasist tööd või remonditöid.

Ortogonaalsete generaatorite ainus nõrk koht on pöördesõlmed. Neil ei ole väga pikka kasutusiga, mis on seletatav vajadusega töötada rootori suure koormuse all. Süsteemi kiire kahjustamise vältimiseks tuleb tugiosad õigeaegselt hooldada, asendades ebaõnnestunud elemendid uutega.

Seda tüüpi seadmete puuduste hulgas on labade muljetavaldav kaal, samuti madalam efektiivsusnäitaja võrreldes horisontaal-teljeliste seadmetega. Kuid majapidamises piisab sellistest tuulegeneraatoritest. Nad tulevad oma tööülesannetega parimal võimalikul viisil toime.

Darrieuse ja Savoniuse rootoriga mudelid

Darrieuse rootoril põhinevad seadmed on varustatud vertikaalse pöörlemisteljega ja kahe või kolme tasapinnaga labasüsteemid, millel ei ole iseloomulikku aerodünaamilist profiili ja mis asuvad aluses ja peal tipp. Paigalduse tööpõhimõte lähtub tuule tugevusest või suunast. Sellise tuuleturbiini eelised hõlmavad järgmist:

1. Maksimaalne pöörlemiskiirus.
2. Võimalus paigaldada ajamisüsteem otse maapinnale.
3. Ülevaatuse ja hoolduse lihtsus.

Kahe labaga mudelid suhtlevad tuulega ainult tugevate puhangute korral. Kui tuulevool on ebapiisavalt intensiivne või tuleb ühtlaselt vastu, jäävad nad paigale. Darrieuse generaatoriga tuuleturbiinide puuduste hulgas eristavad nad haavatavust dünaamiliste koormuste suhtes ja suhteliselt madalat efektiivsustegurit.

Mis puutub Savoniuse rootoriga varustatud tuuleturbiinidesse, siis need on poolsilindriliste labadega ja tagavad suure pöördemomendi ka ebapiisava tuule korral. Seda tüüpi tuuleturbiinide maksimaalne võimsus ulatub 5 kW-ni, mistõttu neid praktiliselt ei kasutata iseseisva tööjaamana. Selle asemel hakati instrumente kasutama Darrieuse rootorimudelite kiirendamise vahendina. Oluliste puuduste tõttu peetakse selliste seadmete masstootmist põhjendamatuks.

Muud tüübid

Mitme labaga rootoriga varustatud tuuleturbiinid kujutavad endast ortogonaalset tüüpi klassikaliste mudelite kvalitatiivset moderniseerimist. Nende töö põhineb rootorikompleksil, mis koosneb mitmest labast, mis on paigutatud kahte ritta. Välimine kiht on staatiline ja toimib juhtmehhanismina, püüdes kinni tuulevoolu ja surudes seda kokku. Tänu sellele tehnoloogiale suureneb tegelik tuule kiirus oluliselt.

Teine tasand koosneb liigutatavatest elementidest, mis tajuvad õhuvoolu välimistest labadest teatud nurga all. See konfiguratsioon muudab seadme väga tõhusaks ja suurendab oluliselt selle tõhusust. Kuid mitme labaga rootoriga süsteemid ei ole odavad, nii et tavatarbija peatub lihtsamate ja soodsamate lahenduste juures. Sellegipoolest väidavad energiaeksperdid, et see seade pakub oma klassi parimat efektiivsust ja suudab töötada isegi vähese tuulevooluga.

Samuti on turul laialt levinud helikoidtuulikud, mis on ortogonaalsete seadmete täiustatud versioon. Nendes seadmetes on labad keeratud kaarekujuliselt, mis tagab tõhusa tuulevoolu püüdmise ja stabiilse pöörlemise. Täiustatud pöörlemistehnoloogia kasutamine vähendab peamiste tööelementide dünaamilist koormust, mis mõjutab positiivselt tehase kasutusiga.

Spiraalsed rootorseadmed pakuvad maksimaalset töökindlust ja taluvad suuri koormusi. Kuid töö ajal võivad nad eraldada müra ja täiendavaid helilaineid.

Kahjuks pole seda tüüpi tuuleturbiinid oma kõrge hinna tõttu laialdast populaarsust saavutanud. Seda seletatakse asjaoluga, et helikoidseadmete tootmine on väga töömahukas ja aeganõudev protsess, mis hõlmab keeruka tehnoloogia kasutamist.

Vertikaalse teljega seadmed

Mis puutub vertikaaltelje generaatoritesse, siis need erinevad eelmistest tüüpidest labade süsteemi asukoha poolest. Vertikaalses konfiguratsioonis meenutab see lennukitiiba, mille telg on vertikaalse võlliga paralleelne. Oma disainiomaduste poolest on leiutis pisut sarnane Darrieuse rootoriga, kuid sellel on palju eeliseid ja unikaalseid omadusi.

Selline generaator töötab palju kiiremini.kui teised mudelid, seega on selle efektiivsusnäitajad märgatavalt kõrgemad. Käitis tagab lühikese aja jooksul vajaliku energiaressursi ja vastab tarbijate vajadustele energiatarbimises.

Süsteemi eelisteks on ka maksimaalne töökindlus ja vastupidavus, võime toime tulla muljetavaldava koormusega ja suhteline odavus. Nende omaduste tõttu on vertikaalteljega generaatorid väga populaarsed ja turuliidrid.

DIY tegemine

Isegi kõige lihtsamad tuulegeneraatorite mudelid on üsna kallid, nii et mitte igaüks ei saa endale sellist seadet osta. Seetõttu hakkasid käsitöölised ja andekad leiutajad oma kätega tootlikke mehhanisme valmistama.

Vertikaalset aksiaalset tüüpi tuulegeneraatorit pole keeruline valmistada. Selleks tuleb leida sobivad tarvikud, koostada joonised ja järgida juhiseid. Minimaalsete tuuleiilide korral hakkab selline tuulik tööle, rõõmustades selle omanikke soodsa ja kvaliteetse elektriga. Tulevase generaatori loomiseks peate ette valmistama:

• rootor - liigutatav üksus;
• tera süsteem;
• aksiaalne mast;
• staator;
• patareid;
• inverter;
• kontroller.

Oma labade valmistamisel on soovitatav kasutada kerget plastikut, millel on hea elastsus. Ülejäänud toorained kardavad igasuguseid mõjusid ja deformeeruvad kiiresti, seega on parem peatuda plastkonstruktsioonidel.

Enne tootmise alustamist peate arvestama, et selline seade ei ole piisavalt võimas ja on jõudluses oluliselt halvem kui tehasenäidised. Et omatehtud disainis mitte pettuda, on parem teha see eelnevalt 2 korda võimsamaks, kui juhistes mainitud.

Kahtlemata on tuulegeneraator meie sajandi üks kasulikumaid leiutisi. Ja sellise süsteemi saamiseks ei pea olema oligarh, sest minimaalse vaevaga saab selle ise valmis.