התקן עקרון הפעולה של גנרטור רוח קינטי

מודרני גנרטור רוח קינטי מאפשר לך להשתמש בעוצמה של זרימת האוויר, המרת אותו לחשמל. למטרה זו, ישנם דגמי המפעל והבית של מכשירים המשמשים הן בתעשייה והן בחוות פרטיות.

אנחנו נדבר על איך טחנות רוח מסוג זה מסודרים, נוכל להכיר את התכונות של המכשיר ואפשרויות בונה. המאמר המוצע על ידינו מראה את נקודות החוזק והחולשה של תחנת הכוח הרוח. אדונים עצמאיים כאן ימצאו תוכניות שימושיות והמלצות לאסיפה.

עקרון הפעולה של מחולל הרוח

הבסיס לפעולה של מחולל הרוח הוא הפיכת האנרגיה הקינטית של הרוח לאנרגיה המכאנית של הרוטור, אשר מומרת לאחר מכן לחשמל.

העיקרון של הפעולה הוא פשוט למדי: סיבוב הלהבים רכוב על ציר של המכשיר, מוביל תנועות מעגליות של מחולל הרוטור, ובכך לייצר חשמל.

וכתוצאה מכך הבלתי יציב משתנה לסירוגין זרם "זורם" לתוך הבקר, שם הוא הופך למתח קבוע שיכול לטעון את הסוללות. משם, הכוח מסופק על מהפך, שם הוא הופך למתח מתחלף עם מחוון 220/380 V, אשר מוזן לצרכנים.

כוחה של גנרטור הרוח תלוי ישירות בעוצמת זרימת האוויר (N), המחושבת על פי הנוסחה N = pSV³/ 2, כאשר V הוא מהירות הרוח, S הוא אזור העבודה, p הוא צפיפות האוויר.

מכשיר גנרטור רוח

גרסאות שונות של גנרטורים הרוח שונים באופן משמעותי אחד מהשני.

מכשירים תעשייתיים הם מורכבים עיצוב מרובה מטר, ההתקנה של אשר דורש בסיס, בעוד משק הבית המודל עשוי להכיל מינימום של רכיבים (מנוע חשמלי DC של 3-12 V, קבלים חשמליים 1000 μF 6 V, מיישר סיליקון דיודה).

התקנה אופיינית כוללת את הרכיבים הבאים:

• אלטרנטור (כוח תלוי במהירות הרוח);
• להבים המעבירים סיבוב לפיר הגנרטורים (לעתים קרובות הם מצוידים גם עם תיבות הילוכים, מייצבי מהירות הרוטור);
• התורן של טחנת הרוח, אשר להבי המצורפים (ככל שהרכיבים האלה גבוהים יותר, כך גדל כמות אנרגיית הרוח שהם יכולים לקבל);
• סוללות המצטברות אנרגיה, המאפשרת את השימוש בו עם זרימת רוח קטנה או היעדר. הסוללה גם מבצעת את הפונקציה של מייצב אנרגיה חשמלית מן הגנרטור;
• בקר - ממיר מתח מתחלף, המתקבל מהגנרטור, לתוך קבוע, המשמש לחיוב הסוללה. הבקר נשלט על ידי הפיכת הלהבים, המאפשרת לקחת בחשבון היכן האוויר זורם;
• AVR - התקן של מיתוג אוטומטי המחבר את גנרטור הרוח עם מקורות אנרגיה אחרים (פאנלים סולאריים, רשת החשמל);
• חיישן כיוון הרוח - מכשיר המאפשר ללהבי חיפוש זרימת הרוח;
• ממירים להמרת זרם ישיר מסוללות למתח מתחלף, המשמש בתקשורת חשמלית.

כדי לענות טוב יותר על צרכי המשתמש, המכשיר יכול להיות מצויד עם סוגים שונים של ממירים:

• התקנים עם גל סינוס הפוך, הנפקת גל סינוס מרובע. מכשירים מסוג זה מתאימים לגופי חימום, מנורות ליבון והתקנים אחרים שאינם תובעים על איכות הרשת;
• ממירי מתח תלת פאזי המיועדים לרשתות תלת פאזיות;
• טהור סינוס גל צמחים המייצרים אנרגיה עבור ציוד רגיש יותר;
• ממירים ברשת המסוגלים לתפקד ללא סוללות. מכשירים אלה נועדו עבור מעגלים מעורבים הכניסה של אנרגיה חשמלית ישירות לרשת משותפת.

בעת בחירת דגמים, הקפד לשים לב לסוג המהפך.

סוגי גנרטורים רוח

סיווג של טורבינות רוח יכול לקחת בחשבון מאפיינים כגון:

• מינוי;
• תכונות עיצוב;
• מספר הלהבים;
• את החומרים שמהם הם עשויים;
• ציר סיבוב;
• בורג המגרש.

הבה נבחן בפירוט את שני הסיווגים הנפוצים ביותר.

טורבינת רוח סיווג לפי מטרה

ישנם סוגים שונים של טורבינות רוח שונים זה מזה. המאפיינים העיקריים של התקנים, למשל, כוח, תלויים בו.

טורבינות רוח תעשייתיות

מכשירים כאלה מותקנים על ידי חברות האנרגיה הגדולות או על ידי המדינה לספק חשמל למתקנים תעשייתיים. טורבינות עם קיבולת של עשרות מגה וואט ממוקמות בדרך כלל על מגרשי הרוח (גובה פתוח, חופים).

החשמל שנוצר, ככלל, הולך ישירות לרשת, ואילו יציבות ושליטה על תדירות סיבוב של להבי טורבינת רוח מצוידים במנגנונים נוספים.

גנרטורים רוח מסחריים

מפעלים כאלה משמשים לייצור חשמל למכירה או לספק חשמל לתעשיות באזורים עם רשת חשמל נמוכה (או עם היעדרות מלאה). חוות רוח כאלה מורכבות מאשכולות של גנרטורים, שעשויות להיות בעלות יכולות שונות.

חשמל מסחרי יכול לזרום ישירות לתוך תקשורת חשמל או נהג לגבות מערך גדול של סוללות, שם הוא מצטבר ומוומר להאכיל רשת חשמל.

מכשירי רוח ביתיים

יחידות כוח נמוך משמשות לשימוש פרטי. על פי הכללים, טורבינות רוח עם תרנים שגובהן פחות מ -25 מטר ניתנות להתקנה על ידי בעלי קרקעות ללא הסכמת הרשויות, עבור תרנים גבוהים יותר, נדרש היתר מיוחד.

גנרטורי רוח ביתיים מתאימים לטעינת סוללות במתח של 12/24/48V, שאנרגייתו הופכת למתח של 220 וולט. מכשירים כאלה מאפשרים לפתור באופן חלקי או חלקי את בעיית אספקת החשמל לאובייקטים קטנים הממוקמים הרחק מרשת החשמל המרכזית.

עם הנחיות לבחירה גנרטור הרוח כדי לספק אנרגיה לבית פרטי תציג את המאמרהמוקדש לשאלה מעניינת זו.

זנים של טחנות רוח עיצובים

על פי תכונות העיצוב של המכשיר יכול גם להיות מחולק למספר קטגוריות, אם כי כל הזנים מצטמצמים לשני סוגים עיקריים: אנכי ואת אופקי.

אופקי גנרטורים רוח אופקי

מתקנים כאלה (הם נקראים גם מדחף או כנף) בדרך כלל יש 3-5 להבים רכוב על ציר אופקי. סיבוב במהירות גבוהה, אלמנטים כאלה מאפשרים לקבל את כמות האנרגיה המקסימלית (KIEV עד 0.4).

יחד עם זאת, כמות החשמל שנוצר תלויה במידה רבה בגובה המכשיר (ככל שהוא גבוה יותר, כך התוצאה גדולה יותר).

מכשירים כאלה מותקנים בדרך כלל בחוות רוח, שבהן האנרגיה נוצרת לשימוש תעשייתי ומסחרי, אך הם מתאימים גם לשימוש ביתי.

טורבינות רוח אנכי

אלמנט ההפעלה של מתקנים כאלה הוא גלגל רוח מסתובב. בשל תכונות העיצוב, מבנים כאלה שונים סוגים ("חבית", "Savonius").

למרות הקיבול הנמוך (0.1-0.2), הם נמצאים בשימוש נרחב: מתקנים אנכיים לפעול על זרימת אוויר סוער, כך שהם יכולים להיות ממוקמים גם באזורים שבהם חזק רוח

כדי לשפר את הביצועים של טחנות רוח אנכיות, יצרנים לעתים קרובות להגדיל את הפרמטרים הממדיים שלהם, אשר מוביל לעלייה משמעותית במחיר. מאז מתקנים כאלה הם שבירים למדי, הם דורשים הגנה מוגברת מפני הוריקנים ותופעות טבעיות אחרות.

רוח גנרטורים "רוטור דריה"

מכשירים כאלה שייכים לקטגוריה של טורבינות רוח אנכי, עם זאת, יש להם הבדל הבדלים בעיצוב. בשל תכונות דומות, הפחתת רעש מושגת, וגם KIEV גדל, אשר קרוב לביצוע של מודלים אופקי.

החיסרון של מבנים כאלה הוא נקודת התחלה נמוכה (בשל נוכחותם של שני להבים בלבד, קשה להתקן להתחיל באופן עצמאי). כדי לפתור את הבעיה משמש לעתים קרובות היברידית "Savonius + Darya."

שיט מתקני רוח

עבור התקנות כאלה, ניתן ליישם את העיקרון של טורבינות רוח אנכיות ואופקיות. תכונת העיצוב העיקרית היא גלגל רוח, מכוסה להבים מרובים או מפרשים, בעוד הפרופיל האווירודינמי של מודלים כאלה נעדר.

למרות העובדה כי מתקני שיט מאופיינים במהירות נמוכה ויעילות נמוכה, הם משמשים לעתים קרובות במשק הלאומי. עיצובים דומים קל להתקין ולהפעיל, ואת השילוב של מומנט גבוה עם נמוך פונה מאפשר לך להגדיר ישירות בתנועה מנגנונים שימושיים שונים, למשל, משאבה עבור שאיבה מים.

טורבינת רוח גנרטור

עבור הפעולה של טחנות רוח צריך הרגיל גנרטורים תלת פאזי. העיצוב של מכשירים כאלה דומה מודלים המשמשים מכוניות, אבל יש פרמטרים גדולים.

טורבינת רוח התקנים יש שלושה שלב stator מתפתל (חיבור כוכב), איפה שלושת החוטים ללכת הבקר, שם את השינוי של מתח AC לתוך קבע.

כדי להגדיל את המהירות המשמש לעתים קרובות מכפיל. מכשיר כזה מאפשר לך להגדיל את העוצמה של גנרטור הנוכחי או להשתמש במכשיר קטן יותר, אשר מפחית את עלות ההתקנה.

מכפילי משמשים לעתים קרובות יותר גנרטורים הרוח אנכי, שבו תהליך סיבוב גלגל הרוח הוא איטי יותר. עבור התקנים אופקי עם מהירות גבוהה של סיבוב של מכפילי הלהבים אינם נדרשים, אשר מפשט ומקטין את עלות הבנייה.

ספציפיות של הרכבה והתקנה של גנרטור הרוח ממכונת הכביסה ו טורבינות רוח מגנרטור רכב המפורטים במאמרים שאנו ממליצים.

היתרונות והחסרונות של גנרטור הרוח

תן לנו לשקול בפירוט את היתרונות והחסרונות של טורבינות רוח, שכן זה תלוי בהם להחליט אם לקנות טורבינת רוח או לא.

היתרונות של טורבינות רוח

היתרונות של מכשירים באמצעות אנרגיית רוח כוללים:

• ידידותיות לסביבה. המתקנים משתמשים במקור אנרגיה מתחדשת, אשר ניתן להשתמש בהם ברציפות, מבלי לגרום נזק לסביבה. החשמל שנוצר על ידי גנרטורים הרוח מחליף את האנרגיה של תחנות כוח תרמיות, הפחתת פליטת גזי החממה.
• צדדיות. כוח הרוח יכול להיבנות כמעט בכל מקום: על המישורים, בהרים, בשדות, על האיים ואפילו במים רדודים. אנרגיית הרוח מוערכת במיוחד במקומות מרוחקים בהם קשה למתוח את התקשורת החשמלית הרגילה. במקרה זה, גנרטורים רוח מאפשרים להתאים את אספקת החשמל למתקנים, להבטיח את זה עצמאית של גורמים אקראיים (למשל, מן הדלק לא נמסר בזמן).
• השתמש יעילות. המודלים המודרניים ממחזרים אנרגיה אפילו רוחות חלשות - הגבול המינימלי הוא 3.5 מ \ ש. כמו כן, ניתן לבצע אספקה ​​נוספת של חשמל לרשת מרכזית, כמו גם לארגן את אספקת החשמל של חפצים בודדים (אי או מקומי), ללא קשר שלהם כוח.
• חלופה ראויה למקורות מסורתיים. חוות רוח נייחות יכול לספק באופן מלא בית מגורים או אפילו מתקן ייצור קטן עם חשמל. במקרה זה, הטורבינה תצבור בסוללות את אספקת החשמל הנדרשת לשימוש בתקופות שאינן רווחות.
• יעילות. לעומת מקורות מסורתיים של אנרגיה חשמלית (גז, כבול, פחם, שמן), טורבינות מחזור יכול להפחית באופן משמעותי את עלויות האנרגיה. במקרים רבים, בניית חוות רוח היא זולה יותר מאשר התחברות למערכות חשמל קיימות.

השימוש טורבינות רוח יכול להיות אלטרנטיבה לשימוש גנרטורים דיזל יקר, עוד הפחתת העלות של תחבורה ואחסון של דלק עד 80%.

הכוח הממוצע של טורבינת הרוח הוא מספר פעמים שונה מעומס השיא. גנרטור הרוח אחראי רק על כמות של ייצור אנרגיה לתקופה מסוימת של זמן עם מהירות רוח חודשי ממוצע האופייני לאזור.

לקבלת הערכה מדויקת יותר של משאבי הרוח, אתה יכול להשתמש בנתונים נגזרים במיוחד (פרמטרים Weibull). נתונים אלה משקפים את ההתפלגות האופיינית של רוחות בעלות עוצמות שונות עבור יישוב מסוים. מידע זה חשוב לשקול בעת פיתוח פרויקטים עבור חוות רוח עם קיבולת של עשרות MW.

הכוח שנוצר על ידי טורבינת הרוח הוא יחסי למהירות הרוח המשולשת. כתוצאה מכך, אינדיקטור זה הוא קטן מאוד במקרה של זרימת רוח חלשה, עם זאת, כאשר הם גדלים, זה עולה באופן דרמטי. בשל השונות של הכיוון של הרוחות ואת המהירות שלהם, יש צורך לספק רכיבים מייצב בתכנון של טורבינת רוח.

כללים ונוסחאות לחישוב כוחה של גנרטור רוח נתון כאןאנו ממליצים להתוודע למידע שימושי מאוד.

במערכות אוטונומיות קטנות, הפונקציה שלהם מבוצעת על ידי סוללות, שאחריהן מתחיל לעלות ברגע כוחו של גנרטור הרוח עולה על מחוון עומס.

יש לציין כי השימוש היעיל בתזרימי הרוח תורם למגוון דגמים של גנרטורים.

טורבינות אופקי לתת ביצועים גבוהים במקומות שטוח שבו יש הרבה רוח, בעוד טורבינות אנכי לעבוד טוב יותר באזורים עם זרמים סוערים שנצפו נמוך מהקרקע (בחלק העליון של גבעות, ההר רכסים).

החסרונות העיקריים של טורבינות רוח

במקביל, טורבינות רוח יש צדדים שליליים שלהם:

• את עוצמת כוח הרוח קשה לנבא מראש, כפי שהוא משתנה לעתים קרובות. בגלל זה, רצוי לחשוב על רשת ביטחון, לספק מקור אנרגיה גיבוי (פאנלים סולאריים, חיבור חשמלי).
• התקנים אנכיים חשופים לסיכון להרס של להבי המדחף עקב כוחות צנטריפוגליים במהלך סיבוב הלהבים סביב הציר הראשי. כתוצאה מכך, מרכיבים חשובים של המבנה לאורך זמן מעוותים ונהרסים, והמנגנון נכשל.
• עדיף להתקין טורבינות רוח בחלל פנוי, שכן מבנים סמוכים יכול "להרוות" את הרוח, ויצירת "אוויר מת" אזור.
• כדי לשמור את עודפי האנרגיה של טורבינות רוח, יש צורך לספק את השימוש של סוללות ועוד מכשירים נוספים המשרתים להמיר את החשמל שהתקבל לתוך הנוכחי עם הצרכן המתאים מאפיינים.
• כאשר עובדים, גנרטורים הרוח פולטים רעש שיכול לגרום אי נוחות לאנשים, להפחיד את בעלי החיים. להבי מתקנים יכול גם לגרום למוות של ציפורים כי לטוס אליהם.
• לדברי כמה מומחים, טורבינות רוח יכול להחריף את קבלתם של שידורי רדיו וטלוויזיה.

אפשר לייחס את ההיבטים השליליים גם לעלויות הגבוהות יחסית של היחידות הללו, אך הזול של מקור האנרגיה מבטל במידה רבה את הגורם הזה.

חיבורים ושיטות חיבור

למרות טורבינת רוח יכול לפעול באופן אוטונומי, תוצאות הרבה יותר טוב ניתן להשיג בעזרת תוכניות משולבות, שילוב מכשיר רוח עם פאנלים סולאריים, חשמל מרכזי, דיזל או גז מקורות אנרגיה.

עבודה עצמאית. במקרה זה, התקנה אחת היא לשים, בעזרת אשר אנרגיית הרוח נתפס וצברו, אשר לאחר מכן להמיר זרם חשמלי נדרש על ידי הצרכנים.

שילוב של גנרטור רוח עם פאנלים סולאריים. האפשרות המשולבת נחשבת דרך אמינה ויעילה לאספקת חשמל. בהיעדר רוח, הסוללה פועלת פאנלים סולאריים, ובמזג אוויר מעונן ובמהלך הלילה, הטעינה מגיעה ממתקן רוח.

העבודה המשולבת של מחולל הרוח וכוח. טורבינת רוח ניתן לשלב עם elektrokomcommunications.

עם עודף של חשמל המיוצר, הוא נכנס לרשת מרכזית, ועם המחסור שלה ניתן להשתמש זרם חשמלי מרשת החשמל המשותפת.

ניואנסים של שימוש בטורבינות רוח

כיום, טורבינות רוח משמשים בתחומים שונים של הכלכלה הלאומית. מודלים תעשייתיים בעלי קיבולת שונה משמשים נפט וגז, חברות תקשורת, קידוח ותחנות חיפוש גיאולוגיות, מתקני ייצור וסוכנויות ממשלתיות.

יש לציין במיוחד את החשיבות של שימוש טורבינות רוח לשיקום מהיר של חשמל מופרע במהלך cataclysms ואסונות טבע. לשם כך, טורבינות רוח משמשות לעתים קרובות על ידי יחידות של משרד מצבי חירום.

טורבינות רוח ביתיות מושלמות לארגון תאורה וחימום של כפרי קוטג 'ובתי מגורים פרטיים, כמו גם למטרות כלכליות בחוות.

זה צריך לקחת בחשבון כמה נקודות:

• התקנים עד 1 קילוואט יכול לספק כמות מספקת של חשמל רק במקומות סוער. בדרך כלל, האנרגיה שהם מייצרים הוא מספיק רק עבור תאורת LED והפעלת מכשירים אלקטרוניים קטנים.
• כדי לספק חשמל מלא לקוטג '(בית כפרי), תצטרך גנרטור רוח עם קיבולת של מעל 1 קילוואט. מחוון זה מספיק כדי להדליק את מכשירי התאורה, כמו גם מחשב וטלוויזיה, עם זאת כוחה אינו מספיק כדי לספק חשמל מסביב לשעון עובד מודרני מקרר
• כדי לספק אנרגיה לקוטג 'תצטרך טורבינת רוח עם קיבולת של 3-5 קילוואט, אבל גם נתון זה אינו מספיק כדי לחמם בתים. כדי לנצל תכונה זו דורשת אפשרות רבת עוצמה, החל מ 10 קילוואט.

בעת בחירת דגם, יש לציין שמחוון המתח המצוין במכשיר מושג רק במהירות הרוח המקסימלית. לפיכך, התקנה של 300V יפיק את כמות מסוימת של אנרגיה רק ​​במהירות האוויר של 10-12 מ '/ ש'.

מתוך רצון לבנות גנרטור רוח במו ידינו, אנו מציעים המאמר הבא, אשר מפורט מידע שימושי.

מסקנות ווידאו שימושי בנושא

הווידאו להלן מציג מידע מפורט על עקרון הפעולה ואת המכשיר של מודל משק הבית של גנרטור הרוח:

גנרטור רוח הוא מקור מצוין לייצור אנרגיה חשמלית, אשר יהיה מוערך במיוחד על ידי תושבי אזורים מרוחקים. חברות שונות רוסית וזרים מציעים מגוון רחב של מבנים הרוח, בנוסף, מודלים מקומיים יכול להיעשות עם הידיים שלך.

אנא כתוב הערות בתיבה למטה. ספר לנו על איך לבנות גנרטור רוח באתר שלך, או איך טורבינת רוח עובד עבור השכנים שלך. שאל שאלות, שתף מידע שימושי ותמונות בנושא.