Kineetilise tuulegeneraatori seade ja tööpõhimõte

Kaasaegne kineetiline tuulegeneraator võimaldab teil kasutada õhuvoolu jõudu, muutes selle elektriks. Selleks on olemas tehas- ja omatehtud mudelid, mida kasutatakse nii tööstuses kui ka eramajades.

Me räägime sellest, kuidas sellist tüüpi tuulikud on paigutatud, tutvustame seadme omadusi ja konstruktiivseid võimalusi. Meie poolt välja pakutud artikkel näitab tuuleenergia tugevaid ja nõrku külgi. Sõltumatud meistrid leiavad siin kasulikke skeeme ja soovitusi koosseisule.

Tuulegeneraatori tööpõhimõte

Tuulegeneraatori töö aluseks on tuule kineetilise energia muundamine rootori mehaaniliseks energiaks, mis seejärel muundatakse elektriks.

Tööpõhimõte on üsna lihtne: seadme teljele paigaldatud labade pöörlemine viib rootori generaatori ümmarguse liikumiseni, tekitades sellega elektrienergiat.

Saadud ebastabiilne vahelduvvool "voolab" regulaatorisse, kus see muundatakse konstantseks pingeks, mis võib akusid laadida. Sealt edastatakse muundurile võimsus, kus see muundatakse 220/380 V indikaatoriga vahelduvpingeks, mida toidetakse tarbijatele.

Tuulegeneraatori võimsus sõltub otseselt õhuvoolu võimsusest (N), mis arvutatakse valemiga N = pSV³/ 2, kus V on tuulekiirus, S on tööpiirkond, p on õhutihedus.

Tuulegeneraator

Tuulegeneraatorite erinevad versioonid erinevad üksteisest oluliselt.

Tööstuslikud seadmed on keeruline mitme meetri kujundus, mille paigaldamine eeldab vundamenti, samas kui majapidamises Mudel võib koosneda vähemalt komponentidest (alalisvoolu elektrimootor 3-12 V, elektriline kondensaator 1000 μF 6 V, räni alaldi). diood).

Tüüpiline paigaldus sisaldab järgmisi komponente:

• generaator (võimsus sõltub tuule kiirusest);
• labad, mis edastavad pöörlemist generaatori võllile (sageli on nad varustatud ka käigukastidega, rootori kiiruse stabilisaatoritega);
• tuuleveski mast, millele labad on kinnitatud (mida kõrgemad on need elemendid, seda suurem on tuuleenergia kogus, mida nad saavad);
• akud, mis koguvad energiat, mis võimaldab selle kasutamist väikese tuulevoolu või selle puudumise korral. Aku täidab ka generaatorilt elektrienergia stabiliseerimise funktsiooni;
• kontroller - generaatorist saadud vahelduvpinge muundur konstantseks, mida kasutatakse aku laadimiseks. Kontrollerit juhitakse labade keeramisega, mis võimaldab arvesse võtta õhuvoolu;
• AVR - automaatse lülituse seade, mis ühendab tuulegeneraatori teiste energiaallikatega (päikesepaneelid, elektrivõrk);
• tuule suuna andur - seade, mis hõlbustab terade otsimist tuulevoolu;
• muundur alalisvoolu muundamiseks patareidest vahelduvpingeks, mida kasutatakse elektriühenduses.

Kasutajate vajaduste paremaks rahuldamiseks saab seadet varustada erinevat tüüpi inverteritega:

• tagurpidi sinine laine, mis väljastab ruudukujulise siinuslaine. Seda tüüpi seadmed sobivad kütteelementide, hõõglampide ja muude seadmete kvaliteedi jaoks, mis ei ole võrgu kvaliteedi seisukohast vajalikud;
• kolmefaasilised elektrivõrgud;
• puhtad siinuslained, mis toodavad energiat tundlikumate seadmete jaoks;
• võrkude inverterid, mis on võimelised töötama ilma akudeta. Sellised seadmed on mõeldud vooluahelatele, mis hõlmavad elektrienergia sissepääsu otse ühisesse võrku.

Mudelite valimisel pöörake kindlasti tähelepanu inverteri tüübile.

Tuulegeneraatorite tüübid

Tuuleturbiinide liigitamisel võib arvesse võtta järgmisi omadusi:

• ametisse nimetamine;
• disaini omadused;
• labade arv;
• materjalid, millest need on valmistatud;
• pöörlemistelg;
• kruvi.

Vaatleme üksikasjalikult kahte kõige sagedamini kasutatavat klassifikatsiooni.

Tuuleturbiinide liigitamine eesmärgi järgi

On erinevaid tuuleturbiine, mis erinevad oma eesmärgist. Seadmete peamised omadused, näiteks võimsus, sõltuvad sellest.

Tööstuslikud tuuleturbiinid

Sellised seadmed on paigaldatud suurte energiaettevõtete või riigi poolt elektrienergia tarnimiseks tööstusrajatistele. Turbiinid, mille võimsus on kümme megavatti, asuvad tavaliselt tuuleplatsidel (avatud kõrgused, rannikud).

Tekkinud elektrienergia läheb reeglina otse võrku, samal ajal kui stabiilsuse ja tuuleturbiini labade pöörlemissageduse kontrollimiseks on varustatud täiendavate mehhanismidega.

Kaubanduslikud tuulegeneraatorid

Selliseid tehaseid kasutatakse elektrienergia tootmiseks müügiks või elektrienergia tarnimiseks väikese võimsusega võrkudega piirkondades (või selle täieliku puudumise korral). Sellised tuulepargid koosnevad elektrijaamade klastritest, millel on erinevad võimsused.

Kaubanduslikud jõud võivad voolata otse elektrivõrku või kasutatakse suure hulga patareide laadimiseks, kus see akumuleerub ja muundatakse söötmiseks elektrivõrk.

Majapidamises kasutatavad tuule- seadmed

Madala võimsusega seadmeid kasutatakse isiklikuks kasutamiseks. Reeglite kohaselt võib alla 25 meetri kõrguste mastidega tuuleturbiinid paigaldada üürileandjate poolt ilma ametiasutuste nõusolekuta, kõrgemate mastide puhul on nõutav spetsiaalne luba.

Kodumajapidamises kasutatavad tuulegeneraatorid sobivad patareide laadimiseks pingega 12/24 / 48V, mille energia muundatakse 220 V pingeks. Sellised seadmed võimaldavad täielikult või osaliselt lahendada elektri tarnimise väikestele objektidele, mis asuvad kesksest võrgust eemal.

Suunised tuulegeneraatori valimiseks, et pakkuda energiat eramajale tutvustab artiklitpühendatud sellele huvitavale küsimusele.

Tuuleveski kujundused

Seadme projekteerimisomaduste kohaselt võib neid jagada ka mitmeks kategooriaks, kuigi kõik sordid on kaheks põhiliigiks: vertikaalne horisontaalne.

Klassikalised horisontaalsed tuulegeneraatorid

Sarnastel paigaldistel (mida nimetatakse ka propelleriks või tiibaks) on tavaliselt 3–5 tera horisontaalteljele. Suure kiirusega pöörlevad sellised elemendid võimaldavad saada maksimaalset energiat (KIEV kuni 0,4).

Samas sõltub genereeritud elektrienergia suuresti seadme kõrgusest (seda suurem on see, seda suurem on tulemus).

Sellised seadmed on tavaliselt paigaldatud tuuleparkidesse, kus toodetakse energiat tööstuslikuks ja kaubanduslikuks kasutamiseks, kuid need sobivad ka koduseks kasutamiseks.

Vertikaalsed tuuleturbiinid

Selliste seadmete tööelement on pöörlev tuule ratas. Disainiomaduste tõttu on sellised konstruktsioonid erinevad („Barrel”, “Savonius”).

Hoolimata madalast KIEV-st (0,1-0,2) kasutatakse neid laialdaselt: vertikaalsed seadmed toimida turbulentses õhuvoolus, nii et neid oleks võimalik paigutada isegi tugevates piirkondades tuul

Vertikaalsete tuuleveskite jõudluse parandamiseks suurendavad tootjad sageli oma mõõtmete parameetreid, mis toob kaasa olulise kulude suurenemise. Kuna sellised rajatised on üsna habras, vajavad nad suuremat kaitset orkaanide ja muude loodusnähtuste vastu.

Tuulegeneraatorid "Rotor Daria"

Sellised seadmed kuuluvad vertikaalsete tuuleturbiinide kategooriasse, kuid neil on märkimisväärsed erinevused disainis. Sarnaste omaduste tõttu saavutatakse müra vähendamine ja ka KIEV kasvab, mis on lähedane horisontaalsete mudelite toimimisele.

Selliste struktuuride puuduseks on madal lähtepunkt (ainult kahe tera olemasolu tõttu on seadmel raske käivitada iseseisvalt). Probleemi lahendamiseks kasutatakse sageli hübriid "Savonius + Darya".

Purjelaevade paigaldamine

Selliste seadmete puhul võib rakendada nii vertikaalsete kui ka horisontaalsete tuuleturbiinide põhimõtet. Peamine konstruktsiooni tunnusjoon on tuuleratas, mis on kaetud mitme teraga või purjetega, samas kui selliste mudelite aerodünaamiline profiil puudub.

Hoolimata asjaolust, et purjetamisvõimalusi iseloomustab madal kiirus ja madal efektiivsus, kasutatakse neid sageli rahvamajanduses. Sarnaseid konstruktsioone on lihtne paigaldada ja kasutada ning suure pöördemomendi ja madala kombinatsiooniga pöörded võimaldavad teil vahetult käivitada mitmesuguseid kasulikke mehhanisme, näiteks pumba jaoks veega pumpamine.

Tuuleturbiini generaator

Tuuleveskite tööks on vaja tavalist kolmefaasilist generaatorit. Selliste seadmete disain sarnaneb autodel kasutatavatele mudelitele, kuid sellel on suured parameetrid.

Tuuleturbiiniseadmetel on kolmefaasiline staatori mähis (täheühendus), kus kolm juhet lähevad kontrollerisse, kus vahelduvvoolu pinge muundamine toimub püsiv.

Kiiruse suurendamiseks kasutatakse sageli kordajat. Selline seade võimaldab teil suurendada praeguse generaatori võimsust või kasutada väiksemat seadet, mis vähendab paigalduskulusid.

Kordajad on sagedamini kasutatavad vertikaalsetes tuulegeneraatorites, kus tuuleketta pöörlemine on aeglasem. Terade suure pöörlemiskiirusega horisontaalsed seadmed ei ole vajalikud, mis lihtsustab ja vähendab ehituskulusid.

Tuulegeneraatori monteerimise ja paigaldamise eripära pesumasinast ja tuuleturbiinid autotootjalt üksikasjalikult meie soovitatud artiklites.

Tuulegeneraatori plusse ja miinuseid

Vaatleme üksikasjalikult tuuleturbiinide eeliseid ja puudusi, sest nende otsustada, kas osta tuuleturbiin või mitte.

Tuuleturbiinide eelised

Tuuleenergiat kasutavate seadmete eelised hõlmavad:

• Keskkonnasõbralik. Käitised kasutavad taastuvat energiaallikat, mida saab pidevalt kasutada, ilma et see kahjustaks keskkonda. Tuulegeneraatorite poolt toodetud elekter asendab soojuselektrijaamade energiat, vähendades kasvuhoonegaaside heitkoguseid.
• Mitmekülgsus. Tuuleenergiat saab ehitada peaaegu kõikjal: tasandikel, mägedes, põldudel, saartel ja isegi madalas vees. Tuuleenergiat hinnatakse eriti kaugetes kohtades, kus tavapäraseid elektrisideid on raske venitada. Sellisel juhul võimaldavad tuulegeneraatorid seadmestiku toiteallika reguleerimist, tagades selle sõltumatuse juhuslikest teguritest (näiteks kütusest, mis ei ole õigeaegselt tarnitud).
• Kasutage tõhusust. Kaasaegsed mudelid ringlevad energiat isegi nõrkade tuultega - minimaalne piir on 3,5 m / s. Samamoodi on võimalik elektrit täiendavalt tarnida tsentraliseeritud võrgule ning samuti korraldada üksikute objektide (saare või kohaliku) toide, olenemata nende olekust võimu.
• Traditsioonilistele allikatele väärt alternatiiv. Statsionaarsed tuulepargid suudavad elamut või isegi väikest elektrijaama rajada. Sellisel juhul kogub turbiin akudesse vajaliku elektrienergia, mida kasutatakse mitte-tuulisel perioodil.
• Tõhusus. Võrreldes traditsiooniliste elektrienergiaallikatega (gaas, turvas, kivisüsi, õli) võivad jalgrattaturbiinid oluliselt vähendada energiakulusid. Paljudel juhtudel on tuulepargi ehitamine odavam kui ühendamine olemasolevate elektrisüsteemidega.

Tuuleturbiinide kasutamine võib olla alternatiiv kallite diiselgeneraatorite kasutamisele, vähendades veelgi kütuse transportimise ja ladustamise kulusid kuni 80%.

Tuuleturbiini keskmine võimsus on mitu korda erinev tippkoormusest. Tuulegeneraator vastutab ainult teatud aja jooksul toodetud energia koguse eest, mis on piirkonna jaoks iseloomulik kuu keskmine tuulekiirus.

Tuuleressursside täpsemaks hindamiseks saate kasutada spetsiaalselt tuletatud andmeid (Weibull parameetrid). Need arvud peegeldavad erinevate tugevustega tuulte iseloomulikku jaotust konkreetse paikkonna jaoks. Selline teave on oluline kaaluda kümnete MW võimsusega tuuleparkide projektide väljatöötamisel.

Tuuleturbiini toodetud võimsus on proportsionaalne kolmekordistunud tuule kiirusega. Järelikult on see näitaja nõrkade tuulevoogude korral väga väike, kuid kui see suureneb, suureneb see järsult. Tuulte suuna muutumise ja kiiruse tõttu on tuuleturbiini konstruktsioonis vaja tagada stabiliseerivad komponendid.

Tuulegeneraatori võimsuse arvutamise reeglid ja valemid antud siinSoovitame tutvuda väga kasuliku teabega.

Väikestes autonoomsetes süsteemides täidavad nende funktsioone patareid, mille laadimine hakkab tõusma niipea, kui tuulegeneraatori võimsus ületab koormuse indikaatori.

Tuleb märkida, et tuulevoogude tõhus kasutamine aitab kaasa tuulegeneraatorite erinevatele kujundustele.

Horisontaalsed turbiinid annavad suure jõudlusega tasased kohad, kus on palju tuul, samas kui vertikaalsed turbiinid töötada paremini piirkondades, kus maapinnast on täheldatud turbulentseid voolusid (mägede ülemises osas, mägi) servad).

Tuuleturbiinide peamised puudused

Samal ajal on tuuleturbiinidel negatiivsed küljed:

• Tuule tugevuse ulatust on raske eelnevalt ette ennustada, kuna see muutub sageli. Seetõttu on soovitatav mõelda turvavõrgustikule, mis tagab varuenergia allika (päikesepaneelid, elektriühendus).
• Vertikaalsed seadmed puutuvad kokku sõukruvi labade hävimise ohuga tsentrifugaaljõudude tõttu terade pöörlemisel peatelje ümber. Selle tulemusena deformeeruvad ja hävitatakse aja jooksul olulised struktuuri elemendid ja mehhanism ei toimi.
• Parem on paigaldada tuuleturbiinid vabasse ruumi, sest külgnevad hooned võivad tuule "kustutada", moodustades "surnud" õhutsooni.
• Tuuleturbiinide liigse energia säästmiseks on vaja ette näha patareide ja muude seadmete kasutamine Täiendavad seadmed, mis muudavad saadud elektri konverteerimise sobiva tarbijaga omadused.
• Töötamisel tekitavad tuulegeneraatorid müra, mis võib inimestele ebamugavust tekitada, hirmutada loomi. Seadmete labad võivad samuti põhjustada neile lendavate lindude surma.
• Mõnede ekspertide sõnul võivad tuuleturbiinid raadio- ja telesaadete vastuvõtmist halvendada.

Negatiivseid aspekte võib seostada ka selliste üksuste suhteliselt kõrge maksumusega, kuid energiaallika odavus kõrvaldab selle teguri suuresti.

Ühenduskavad ja -meetodid

Kuigi tuuleturbiin võib toimida iseseisvalt, on kombineeritud skeemide abil võimalik saavutada palju paremaid tulemusi. tuuleseadme ühendamine päikesepaneelidega, tsentraliseeritud elektri, diislikütuse või gaasiga energiaallikatest.

Autonoomne töö. Sellisel juhul pannakse paika üks paigaldis, mille abil püütakse ja koguneb tuuleenergia, mis muundatakse seejärel tarbija poolt nõutavaks elektrivooluks.

Tuulegeneraatori kombinatsioon päikesepaneelidega. Kombineeritud valikut peetakse usaldusväärseks ja tõhusaks toiteallikaks. Tuule puudumisel töötab aku päikesepaneelidning pilves ilmades ja öösel tuleb laadimine tuule paigaldamisel.

Tuulegeneraatori ja energia kombineeritud töö. Tuuleturbiini saab kombineerida elektrokomikommunikatsiooniga.

Kui toodetud elektrienergia ületab, siseneb see tsentraliseeritud võrku ja selle puudusega on võimalik kasutada elektrivoolu ühisest elektrivõrgust.

Tuuleturbiinide kasutamise nüansid

Praegu kasutatakse tuuleturbiine erinevates rahvamajanduse valdkondades. Erinevate võimsustega tööstusmudeleid kasutavad nafta- ja gaasitööstus, telekommunikatsiooniettevõtted, puurimis- ja geoloogilised uuringud, tootmisrajatised ja valitsusasutused.

Erilist tähelepanu tuleb pöörata tuuleturbiinide kasutamise tähtsusele häiritud elektri kiireks taastamiseks kataklüsmide ja loodusõnnetuste ajal. Selleks kasutavad hädaolukorra ministeeriumi üksused sageli tuuleturbiine.

Kodumajapidamises kasutatavad tuuleturbiinid sobivad ideaalselt suvilate ja eramute valgustuse ja kütte korraldamiseks, samuti majanduslikel eesmärkidel taludes.

Selles tuleks arvesse võtta mõningaid punkte:

• Kuni 1 kW võimsusega seadmed võivad pakkuda piisaval hulgal elektrit ainult tuulistes kohtades. Tavaliselt on nende toodetud energia piisav LED-valgustuse ja väikeste elektrooniliste seadmete toite jaoks.
• Maja (maamaja) elektrienergia täielikuks varustamiseks on vaja tuulegeneraatorit võimsusega üle 1 kW. See indikaator on piisav, et valgustusseadmeid, aga ka arvutit ja telerit toita selle võimsus ei ole piisav tänapäevase elektriga töötamiseks külmik
• Selleks, et anda suvilale energiat, on vaja 3-5 kW võimsusega tuuleturbiini, kuid isegi see arv ei ole kodude soojendamiseks piisav. Selle funktsiooni kasutamiseks on vaja võimsat valikut, mis ulatub 10 kW-st.

Mudeli valimisel tuleb märkida, et seadmel näidatud toiteindikaator saavutatakse ainult maksimaalse tuulekiiruse juures. Seega tekitab 300V paigaldus ainult kindla energiakoguse õhu kiirusel 10-12 m / s.

Soovime ehitada tuulegeneraator meie enda kätega järgmine artikkel, milline üksikasjalik kasulik teave.

Järeldused ja kasulik video antud teemal

Alltoodud video sisaldab üksikasjalikku teavet tuulegeneraatori majapidamismudeli tööpõhimõtte ja seadme kohta:

Tuulegeneraator on suurepärane elektrienergia tootmise allikas, mida hindavad eriti kaugemate piirkondade elanikud. Mitmed Vene ja välismaised ettevõtted pakuvad laia valikut tuulekonstruktsioone, lisaks saab omal käel teha ka sisemudeleid.

Palun kirjutage kommentaarid allolevasse kasti. Räägi meile, kuidas ehitada oma saidile tuulegeneraatorit või kuidas tuuleturbiin teie naabritele töötab. Esitage küsimusi, jaga teemast kasulikku teavet ja fotosid.