A kinetikus szélgenerátor készüléke és működési elve

A modern kinetikus szélgenerátor lehetővé teszi a levegőáramlás használatát, átalakítva villamos energiává. Ebből a célból gyár- és házi modellek készülnek, amelyeket mind ipari, mind magángazdaságokban használnak.

Beszélünk arról, hogy az ilyen típusú szélmalmok hogyan rendeződnek, megismerkedünk az eszköz jellemzőivel és a konstruktív lehetőségekkel. Az általunk javasolt cikk bemutatja a szélerőmű erősségeit és gyengeségeit. A független mesterek itt találnak hasznos rendszereket és ajánlásokat az összeszereléshez.

A szélgenerátor működésének elve

A szélgenerátor működésének alapja a szél kinetikus energiájának átalakítása a rotor mechanikai energiává, amelyet ezután villamos energiává alakítanak át.

A működés elve meglehetősen egyszerű: az eszköz tengelyére szerelt pengék forgása a forgórész-generátor körkörös mozgatásához vezet, ezáltal villamos energiát generál.

A kapott instabil váltakozó áram "áramlik" a vezérlőbe, ahol állandó feszültségsé alakul, amely feltöltheti az elemeket. Innen a frekvenciaváltó áramellátását biztosítják, ahol 220/380 V-os indikátorral váltakozó feszültségsé alakul, amelyet a fogyasztók táplálnak.

A szélgenerátor teljesítménye közvetlenül függ a légáram (N) teljesítményétől, az N = pSV képlettel számítva³/ 2, ahol V a szélsebesség, S a munkaterület, p a levegő sűrűsége.

Szélgenerátor-eszköz

A szélgenerátorok különböző változatai jelentősen különböznek egymástól.

Az ipari berendezések egy komplex, több méteres tervezés, melynek telepítése alapot igényel, míg a háztartás A modell legalább egy komponensből állhat (egy 3–12 V-os egyenáramú motor, 1000 μF 6 V-os elektromos kondenzátor, szilícium egyenirányító Diode).

A tipikus telepítés a következő összetevőket tartalmazza:

• generátor (a teljesítmény a szélsebességtől függ);
• pengék, amelyek a forgást a generátor tengelyére továbbítják (gyakran vannak felszerelve sebességváltókkal, rotorsebesség-stabilizátorokkal);
• a szélmalom árbocja, amelyhez a pengék vannak rögzítve (minél magasabbak ezek az elemek, annál nagyobb a szélenergia mennyisége);
• energiatartalmú akkumulátorok, amelyek kis széláramlással vagy távollétével lehetővé teszik a használatát. Az akkumulátor a villamos energia stabilizáló funkcióját is ellátja;
• vezérlő - a generátorból kapott váltakozó feszültség átalakítója egy állandóra, amelyet az akkumulátor töltésére használnak. A szabályozót a lapátok forgatásával szabályozzák, ami lehetővé teszi a levegőáramlás figyelembevételét;
• AVR - az automatikus kapcsoló eszköz, amely a szélgenerátort más energiaforrásokkal (napelemekkel, az elektromos hálózattal) összekapcsolja;
• szélirány-érzékelő - olyan eszköz, amely megkönnyíti a lapátok keresését széláramlással;
• frekvenciaváltó az egyenáramok váltakozó feszültségre történő átalakítására, amelyet elektromos kommunikációban használnak.

A felhasználói igények jobb kielégítése érdekében a készülék különböző típusú inverterekkel felszerelhető:

• fordított szinuszhullámú készülékek, amelyek négyszögletes szinusz hullámot adnak ki. Az ilyen típusú eszközök alkalmasak a fűtőelemek, az izzólámpák és más, a hálózat minőségét nem igénylő eszközök számára;
• Háromfázisú elektromos hálózatokhoz tervezett háromfázisú feszültség inverterek;
• tiszta szinuszhullámú növények, amelyek energiát termelnek érzékenyebb berendezésekhez;
• akkumulátorok nélkül működő hálózati inverterek. Ezek az eszközök olyan áramkörökhöz vannak tervezve, amelyek közvetlenül a közös hálózatba kerülnek.

A modellek kiválasztásakor ügyeljen az inverter típusára.

A szélgenerátorok típusai

A szélturbinák besorolása figyelembe veheti az alábbi jellemzőket:

• találkozót;
• tervezési jellemzők;
• a lapátok száma;
• az anyagok, amelyekből készültek;
• forgási tengely;
• csavarral.

Vizsgáljuk meg részletesen a két leggyakrabban használt osztályozást.

Szél turbina besorolás cél szerint

Vannak olyan szélturbinák fajtái, amelyek céljaikban különböznek. Az eszközök fő jellemzői, például a teljesítmény, attól függnek.

Ipari szélturbinák

Ezeket az eszközöket az energiaipari vállalatok vagy az állam telepíti, hogy villamos energiát szállítson az ipari létesítményekhez. A tíz megawatt kapacitással rendelkező turbinák általában széltereken találhatók (nyílt emelkedések, partok).

A generált villamos energia rendszerint közvetlenül a hálózatba megy, míg a stabilitás és a szélturbina forgácsolási frekvenciájának szabályozása további mechanizmusokkal rendelkezik.

Kereskedelmi szélgenerátorok

Az ilyen üzemeket villamosenergia-értékesítésre vagy villamosenergia-ellátásra használják az alacsony energiahálózatú régiókban (vagy annak teljes hiányában). Az ilyen szélerőművek olyan erőművek csoportjaiból állnak, amelyek különböző kapacitással rendelkezhetnek.

A kereskedelmi erő közvetlenül áramlik az elektromos kommunikációba vagy az elemek nagy mennyiségének feltöltésére használják, ahol felhalmozódik és átalakul villamosenergia-hálózat.

Háztartási készülékek

Az alacsony teljesítményű készülékeket magánhasználatra használják. A szabályok szerint a 25 méternél alacsonyabb árbocokkal rendelkező szélturbinák a tulajdonosok beleegyezése nélkül telepíthetők a tulajdonosok részéről, a magasabb árbocoknál speciális engedélyre van szükség.

A háztartási szélgenerátorok 12/24 / 48V feszültségű akkumulátorok töltésére alkalmasak, amelyek energiája 220 voltos feszültségre változik. Az ilyen eszközök lehetővé teszik a villamos energiának a központosított villamosenergia-hálózattól távol eső kis tárgyakhoz való eljuttatásának teljes vagy részleges megoldását.

Útmutató a szélgenerátor kiválasztásához, hogy energiát biztosítson egy magánházban bemutatja a cikketszentelték ezt az érdekes kérdést.

A szélmalom fajtái

A készülék tervezési jellemzői szerint több kategóriába is osztható, bár az összes fajtát két fő típusra csökkenti: függőleges és vízszintes.

Klasszikus vízszintes szélgenerátorok

Az ilyen létesítmények (propellernek vagy szárnynak is nevezik) általában 3-5 pengével vannak felszerelve vízszintes tengelyre. Nagy sebességgel forgatva az ilyen elemek lehetővé teszik a maximális energiamennyiséget (KIEV 0,4-ig).

Ugyanakkor a generált villamos energia mennyisége nagymértékben függ a készülék magasságától (minél magasabb, annál nagyobb az eredmény).

Ezeket az eszközöket általában szélerőműparkokba telepítik, ahol az energia ipari és kereskedelmi felhasználásra kerül, de háztartási használatra is alkalmasak.

Függőleges szélturbinák

Az ilyen berendezések működési eleme egy forgó szélkerék. A tervezési jellemzők miatt az ilyen konstrukciók típusok szerint különböznek („Barrel”, „Savonius”).

Az alacsony KIEV (0,1-0,2) ellenére széles körben használják: függőleges létesítmények járjon el a turbulens levegőáramlásra, hogy azok olyan helyeken is elhelyezhetők, ahol erősek szél.

A vertikális szélmalmok teljesítményének javítása érdekében a gyártók gyakran növelik dimenziós paramétereiket, ami a költség jelentős növekedéséhez vezet. Mivel az ilyen létesítmények meglehetősen törékenyek, fokozott védelmet igényelnek a hurrikánok és más természeti jelenségek ellen.

Szélgenerátorok "Rotor Daria"

Az ilyen eszközök a vertikális szélturbinák kategóriájába tartoznak, azonban kifejezetten különböznek a tervezési szempontból. Hasonló tulajdonságok miatt zajcsökkentés érhető el, és a KIEV is növekszik, ami közel áll a horizontális modellek teljesítményéhez.

Az ilyen szerkezetek hátránya egy alacsony kiindulási pont (csak két pengék jelenléte miatt nehéz az önállóan indítani). A probléma megoldásához gyakran használják a "Savonius + Darya" hibridet.

Vitorlázás szélerőművek

Ilyen berendezéseknél a vertikális és vízszintes szélturbinák elve is alkalmazható. A fő tervezési jellemző egy szélkerék, amely több lapát vagy vitorlával van borítva, míg az ilyen modellek aerodinamikai profilja hiányzik.

Annak ellenére, hogy a vitorlázási létesítményeket alacsony sebességű és alacsony hatékonyság jellemzi, gyakran használják őket a nemzetgazdaságban. Hasonló konstrukciók könnyen telepíthetők és működtethetők, és a nagy nyomaték kombinációja alacsony A fordulatok lehetővé teszik, hogy közvetlenül hozzanak létre különböző hasznos mechanizmusokat, például egy szivattyút szivattyúzza a vizet.

Szélerőmű generátor

A szélmalmok működéséhez a szokásos háromfázisú generátorokra van szükség. Az ilyen eszközök tervezése hasonló az autókon használt modellekhez, de nagy paraméterekkel rendelkezik.

A szélturbina készülékek háromfázisú állórész tekercseléssel rendelkeznek (csillagcsatlakozás), hová mennek a három vezeték a vezérlőbe, ahol az AC feszültség átalakul állandó.

A gyakran használt szorzó növelése. Egy ilyen eszköz lehetővé teszi az áramgenerátor teljesítményének növelését, vagy egy kisebb eszköz használatát, ami csökkenti a telepítés költségét.

A vertikális szélgenerátorokban a szorzókat gyakrabban használják, ahol a szélkerék forgatásának folyamata lassabb. A lapátok nagy forgási sebességével rendelkező vízszintes eszközök esetében nincs szükség szorzóra, ami egyszerűsíti és csökkenti az építési költségeket.

A szélgenerátor szerelésének és szerelésének sajátosságai a mosógépből és szélturbinák autó generátorból részletesen az ajánlott cikkekben.

A szélgenerátor előnyei és hátrányai

Vizsgáljuk meg részletesen a szélturbinák előnyeit és hátrányait, mivel maguk dönthetnek arról, hogy vásároljanak-e szélturbinát.

A szélturbinák előnyei

A szélenergiát használó eszközök előnyei:

• Környezetbarát. A létesítmények megújuló energiaforrást használnak, amely folyamatosan felhasználható a környezet károsodása nélkül. A szélgenerátorok által termelt villamos energia helyettesíti a hőerőművek energiáját, csökkentve az üvegházhatású gázok kibocsátását.
• sokoldalúság. A szélenergia szinte mindenhol építhető: a síkságon, a hegyekben, a mezőkben, a szigeteken és a sekély vízben is. A szélenergiát különösen a távoli helyeken értékelik, ahol nehéz a szokásos elektromos kommunikációt nyújtani. Ebben az esetben a szélgenerátorok lehetővé teszik a létesítmények áramellátásának beállítását, biztosítva, hogy ez független a véletlen tényezőktől (például az időben nem szállított üzemanyagtól).
• Használja a hatékonyságot. A modern modellek a gyengébb széleket is újrahasznosítják - a minimális határérték 3,5 m / s. Hasonlóképpen lehetséges, hogy a villamos energiát egy központosított hálózatra, valamint a villamos energiára is kiterjesszék az egyes tárgyak (sziget vagy helyi) tápellátását szervezik, függetlenül azoktól teljesítmény.
• A hagyományos források méltó alternatívája. A helyhez kötött szélerőműparkok teljes mértékben villamos energiával biztosíthatják a lakóházat vagy akár egy kis termelési létesítményt. Ebben az esetben a turbina felhalmozódik az akkumulátorokban a nem szeles időszakokhoz szükséges villamos energiát.
• Gazdaság. A hagyományos elektromos energiaforrásokhoz képest (gáz, tőzeg, szén, olaj) a ciklus turbinák jelentősen csökkenthetik az energiaköltségeket. Sok esetben a szélerőműpark építése olcsóbb, mint a meglévő energiaellátó rendszerek csatlakoztatása.

A szélturbinák használata alternatívát jelenthet a drága dízelgenerátorok használatára, ami tovább csökkentheti az üzemanyag szállítási és tárolási költségeit 80% -ig.

A szélturbina átlagos teljesítménye többször különbözik a csúcsterhétől. A szélgenerátor csak egy bizonyos ideig az energiatermelésért felel, a területre jellemző átlagos havi szélsebességgel.

A szélerőforrások pontosabb értékeléséhez speciálisan származtatott adatokat (Weibull paraméterek) használhat. Ezek az adatok a különböző erősségű szelek jellegzetes eloszlását tükrözik egy adott település számára. Ezeket az információkat fontos figyelembe venni a több tíz MW teljesítményű szélerőműparkok projektjeinek kidolgozásakor.

A szélturbina által termelt energia arányos a háromszoros szélsebességgel. Ebből következően ez a mutató gyenge széláramlás esetén nagyon kicsi, azonban növekedésükkor drasztikusan nő. A szél irányának változékonysága és sebessége miatt szükséges a szélturbina tervezése során stabilizálni a komponenseket.

Szabályok és képletek a szélgenerátor teljesítményének kiszámításához itt megadottJavasoljuk, hogy megismerje a nagyon hasznos információkat.

Kis autonóm rendszerekben funkciójukat olyan akkumulátorok végzik, amelyek töltése növekszik, amint a szélgenerátor teljesítménye meghaladja a terhelésjelzőt.

Meg kell jegyezni, hogy a széláramok hatékony használata hozzájárul a szélgenerátorok különböző terveihez.

A vízszintes turbinák nagy teljesítményt nyújtanak sík helyeken, ahol sok szél van, míg a függőleges turbinák jobban működjenek olyan területeken, ahol a földről alacsony a turbulens áramlás (a hegyek felső részén, a hegyekben) gerincek).

A szélturbinák fő hátrányai

Ugyanakkor a szélturbináknak negatív oldala van:

• Nehéz előre megjósolni a szél erejét, mivel gyakran változik. Emiatt célszerű a biztonsági hálóra gondolni, biztosítva a tartalék energiaforrást (napelemek, elektromos csatlakozás).
• A függőleges eszközök ki vannak téve a légcsavar lapátok megsemmisülésének kockázatának, a centrifugális erők következtében a fűrészlapok forgása közben a fő tengely körül. Ennek következtében a szerkezet fontos elemei az idő múlásával deformálódnak és megsemmisülnek, és a mechanizmus meghibásodik.
• Jobb, ha a szélturbinákat szabad helyiségbe telepítik, mivel a szomszédos épületek „leállíthatják” a szélet, „halott” légteret alkotva.
• A szélturbinák felesleges energiájának megtakarításához elengedhetetlen az elemek és egyéb használat további eszközök, amelyek az így kapott villamos energiát megfelelő fogyasztóvá alakítják át jellemzőit.
• Munka közben a szélgenerátorok olyan zajt bocsátanak ki, amely kényelmetlenséget okozhat az embereknek, megrémítheti az állatokat. A létesítmények pengéi is okozhatnak a hozzájuk közlekedő madarak halálát.
• Egyes szakértők szerint a szélturbinák ronthatják a rádió- és televíziós adások fogadását.

A negatív szempontokat az ilyen egységek viszonylag magas költségei is tulajdonítják, azonban az energiaforrás olcsósága nagymértékben kiküszöböli ezt a tényezőt.

Csatlakozási rendszerek és módszerek

Bár a szélturbina önállóan működhet, a kombinált rendszerek segítségével sokkal jobb eredmények érhetők el, kombinálva egy szélkészüléket napelemekkel, központosított villamos energiával, dízel vagy gázzal energiaforrások.

Autonóm munka. Ebben az esetben egyetlen telepítés történik, melynek segítségével a szélenergiát rögzítik és felhalmozzák, amelyet ezután a fogyasztók által igényelt elektromos áramgá alakítanak át.

Szélgenerátor kombinációja napelemekkel. A kombinált opció az áramellátás megbízható és hatékony módja. Szél hiányában az akkumulátor működik napelemek, és felhős időben és éjszaka a töltés szélerőművekből származik.

A szélgenerátor és a teljesítmény együttes munkája. A szélturbina kombinálható az elektrokomunikációval.

A felesleges villamosenergia-termelés révén belép a központosított hálózatba, és hiányával lehetséges a közös áramhálózatból származó elektromos áram használata.

A szélturbinák használata

Jelenleg a szélturbinákat a nemzetgazdaság különböző területein használják. A különböző kapacitású ipari modelleket az olaj- és gázipari, a távközlési vállalatok, a fúró- és geológiai kutatóállomások, a termelési létesítmények és az állami szervek használják.

Különös figyelmet érdemel a szélturbinák használata a kataklizmák és a természeti katasztrófák során fellépő zavaros villamos energia gyors helyreállítása érdekében. Ebből a célból a szélerőműveket gyakran a Vészhelyzetek Minisztériumának egységei használják.

A háztartási szélturbinák tökéletesen alkalmasak a falusi falvak és magánházak világításának és fűtésének megszervezésére, valamint gazdasági célokra gazdaságokban.

Figyelembe kell vennie néhány pontot:

• Az 1 kW-ig terjedő készülékek csak szeles helyeken képesek elegendő mennyiségű villamos energiát biztosítani. Általában az általuk termelt energia elegendő a LED-es világításhoz és a kis elektronikus eszközök tápellátásához.
• Ahhoz, hogy teljes mértékben villamos energiát biztosítson a ház (vidéki ház) számára, szüksége lesz egy 1 kW-nál nagyobb teljesítményű szélgenerátorra. Ez a jelzőfény azonban elegendő a világítóeszközök, valamint a számítógép és a TV tápellátásához hatalma nem elegendő ahhoz, hogy éjjel-nappal a modern villamos energiát biztosítsa hűtőszekrény
• Ahhoz, hogy energiát biztosítson a házhoz, szüksége lesz egy 3-5 kW-os szélturbinára, de még ez a szám nem elég a lakások melegítéséhez. Ahhoz, hogy ezt a funkciót kihasználhassuk, egy nagy teljesítményű opcióra van szükség, 10 kW-tól.

A modell kiválasztásakor meg kell jegyezni, hogy a készüléken jelzett teljesítményjelző csak a maximális szélsebesség mellett érhető el. Így a 300V-os telepítés a megadott energiamennyiséget csak 10-12 m / s légsebességgel fogja elérni.

Szeretnénk saját kezűleg építeni egy szélgenerátort következő cikk, amely részletes hasznos információkat tartalmaz.

Következtetések és hasznos videó a témáról

Az alábbi videó részletesen ismerteti a szélgenerátor háztartási modelljének működési elvét és eszközét:

A szélgenerátor kiváló villamosenergia-termelési forrás, amelyet különösen a távoli területek lakói fognak értékelni. Különböző orosz és külföldi vállalkozások széles körű szélstruktúrákat kínálnak, továbbá a hazai modellek saját kezűleg is készíthetők.

Kérjük, írjon megjegyzéseket az alábbi mezőbe. Mondja el nekünk, hogyan építsünk egy szélgenerátort a webhelyére, vagy hogyan működik a szélturbina a szomszédaink számára. Kérdezzen, hasznos információkat és fotókat ossza meg a témában.