Kinetinio vėjo generatoriaus įrenginys ir veikimo principas

Šiuolaikinis kinetinis vėjo generatorius leidžia naudoti oro srauto galią, paverčiant jį į elektros energiją. Šiuo tikslu yra gamykliniai ir namų modeliai, naudojami tiek pramonėje, tiek privačiuose ūkiuose.

Mes kalbėsime apie tai, kaip įrengti šio tipo vėjo malūnai, supažindinsime su prietaiso ypatybėmis ir konstruktyviomis galimybėmis. Mūsų pasiūlytas straipsnis rodo vėjo jėgainės stipriąsias ir silpnąsias puses. Nepriklausomi meistrai čia ras naudingas schemas ir rekomendacijas susirinkimui.

Vėjo generatoriaus veikimo principas

Vėjo generatoriaus veikimo pagrindas yra vėjo kinetinės energijos transformavimas į rotoriaus mechaninę energiją, kuri vėliau paverčiama elektros energija.

Veikimo principas yra gana paprastas: ašmenų, sumontuotų ant prietaiso ašies, sukimas sukelia rotoriaus generatoriaus apskritus judesius ir taip generuoja elektros energiją.

Gauti nestabilūs kintamosios srovės srautai į valdiklį, kur jis paverčiamas pastovia įtampa, kuri gali įkrauti baterijas. Iš ten inverteriui tiekiama galia, kur ji transformuojama į kintamą įtampą su 220/380 V indikatoriumi, kuris tiekiamas vartotojams.

Vėjo generatoriaus galia tiesiogiai priklauso nuo oro srauto galios (N), apskaičiuotos pagal formulę N = pSV³/ 2, kur V yra vėjo greitis, S yra darbo zona, p yra oro tankis.

Vėjo generatoriaus įrenginys

Skirtingos vėjo generatorių versijos labai skiriasi viena nuo kitos.

Pramoniniai įrenginiai - tai sudėtingas kelių metrų dizainas, kurio įrengimui reikalingas pamatas, o namų ūkis Modelis gali būti sudarytas iš minimalių komponentų (nuolatinės srovės elektrinis variklis 3-12 V, elektrinis kondensatorius 1000 μF 6 V, silicio lygintuvas). diodas).

Įprastas diegimas apima šiuos komponentus:

• generatorius (galia priklauso nuo vėjo greičio);
• peiliai, kurie perduoda sukimąsi į generatoriaus veleną (dažnai jie papildomai turi reduktorių, rotoriaus greičio stabilizatorių);
• vėjo jėgainės stiebas, prie kurio pritvirtinti peiliai (kuo aukštesni šie elementai, tuo didesnis vėjo energijos kiekis, kurį jie gali gauti);
• baterijos, kaupiančios energiją, kuri leidžia ją naudoti su nedideliu vėjo srautu arba jo nebuvimu. Akumuliatorius taip pat atlieka elektros generatoriaus stabilizavimo funkciją;
• valdiklis - kintamosios įtampos keitiklis, gautas iš generatoriaus, į pastovią, naudojamą baterijai įkrauti. Reguliatorius valdomas sukant peilius, leidžiančius atsižvelgti į tai, kur teka oro srautas;
• AVR - automatinio perjungimo įtaisas, jungiantis vėjo generatorių su kitais energijos šaltiniais (saulės kolektoriais, elektros tinklu);
• vėjo krypties jutiklis - prietaisas, kuris palengvina peilių paiešką vėjo sraute;
• inverteris, skirtas nuolatinės srovės keitimui iš akumuliatorių į kintamą įtampą, kuri naudojama elektros ryšiuose.

Siekiant geriau patenkinti vartotojų poreikius, įrenginys gali būti aprūpintas įvairiais inverteriais:

• prietaisai su apverstomis sinusinėmis bangomis, išduodantys kvadratinę sinusinę bangą. Šio tipo prietaisai tinka šildymo elementams, kaitinamosioms lempoms ir kitiems prietaisams, kurie nėra tinkami tinklo kokybei;
• trifaziai įtampos inverteriai, skirti trifaziams elektros tinklams;
• grynas sine bangų augalai, kurie gamina energiją jautresnei įrangai;
• tinklo inverteriai, galintys veikti be baterijų. Tokie įtaisai skirti grandinėms, kuriose elektros energija tiesiogiai patenka į bendrą tinklą.

Pasirenkant modelius, atkreipkite dėmesį į inverterio tipą.

Vėjo generatorių tipai

Klasifikuojant vėjo jėgaines galima atsižvelgti į tokias charakteristikas kaip:

• paskyrimas;
• dizaino ypatybės;
• ašmenų skaičius;
• medžiagos, iš kurių jie pagaminti;
• sukimosi ašis;
• įsukite.

Apsvarstykite išsamiau dvi dažniausiai naudojamas klasifikacijas.

Vėjo turbinų klasifikavimas pagal paskirtį

Yra įvairių rūšių vėjo turbinos, kurios skiriasi. Tai priklauso nuo pagrindinių prietaisų charakteristikų, pvz., Galios.

Pramoninės vėjo turbinos

Tokius įrenginius įrengia stambios energetikos įmonės arba valstybė, tiekianti elektros energiją pramonės įrenginiams. Turbinos, kurių talpa yra dešimtis megavatų, paprastai yra vėjo sklypuose (atviri pakilimai, pakrantės).

Pagaminta elektros energija paprastai eina tiesiai į tinklą, o stabilumui ir vėjo jėgainių ašmenų sukimosi dažnumui valdyti yra įrengti papildomi mechanizmai.

Komerciniai vėjo generatoriai

Tokie įrenginiai naudojami elektros energijos gamybai parduoti arba elektros energijos tiekimui pramonės šakose regionuose, kuriuose yra mažos galios elektros energijos tinklas (arba jo visiškas nebuvimas). Tokie vėjo jėgainių parkai susideda iš skirtingų pajėgumų turinčių elektros generatorių grupių.

Komercinė galia gali tiesiogiai patekti į elektros ryšį arba naudojamas įkrauti didelį akumuliatorių asortimentą, kur jis kaupiasi ir konvertuojamas į jį elektros tinklą.

Buitiniai vėjo prietaisai

Mažos galios įrenginiai naudojami asmeniniam naudojimui. Remiantis taisyklėmis, vėjo jėgainės, kurių stiebai yra mažesni nei 25 metrai, gali būti įrengti savininkų be valdžios institucijų sutikimo, o aukštesniems stiebams reikalingas specialus leidimas.

Buitiniai vėjo generatoriai tinka įkrauti baterijas, kurių įtampa yra 12/24 / 48V, kurios energija transformuojama į 220 voltų įtampą. Tokie prietaisai leidžia visiškai arba iš dalies išspręsti elektros energijos tiekimo mažiems objektams, esantiems toli nuo centralizuoto elektros tinklo, problemą.

Su gairėmis, kaip pasirinkti vėjo generatorių, kuris suteiktų energiją privačiam namui pristatys straipsnįskirtas šiam įdomiam klausimui.

Vėjo malūnų modeliai

Pagal prietaiso konstrukcijos ypatybes taip pat galima suskirstyti į keletą kategorijų, nors visos veislės yra sumažintos iki dviejų pagrindinių tipų: vertikaliai ir horizontaliai.

Klasikiniai horizontalūs vėjo generatoriai

Tokie įrenginiai (jie taip pat vadinami sraigtu arba sparnais) paprastai turi 3-5 ašmenis, sumontuotus ant horizontalios ašies. Sukant dideliu greičiu, tokie elementai leidžia gauti didžiausią energijos kiekį (KIEV iki 0,4).

Tuo pačiu metu generuojamos elektros energijos kiekis labai priklauso nuo įrenginio aukščio (tuo didesnis, tuo didesnis rezultatas).

Tokie įrenginiai dažniausiai įrengiami vėjo jėgainėse, kur energija gaminama pramoniniam ir komerciniam naudojimui, tačiau jie taip pat tinka naudoti buityje.

Vertikalios vėjo turbinos

Tokių įrenginių valdymo elementas yra besisukantis vėjo ratas. Dėl konstrukcinių savybių tokios konstrukcijos skiriasi pagal tipus („Barrel“, „Savonius“).

Nepaisant mažo KIEV (0,1-0,2), jie yra plačiai naudojami: vertikalūs įrenginiai veikti turbulentiniam oro srautui, kad juos būtų galima pastatyti net tose vietose, kur stipri vėjas

Siekiant pagerinti vertikalių vėjo jėgainių našumą, gamintojai dažnai padidina matmenų parametrus, o tai labai padidina išlaidas. Kadangi tokie įrenginiai yra gana trapi, jiems reikia didesnės apsaugos nuo uraganų ir kitų gamtos reiškinių.

Vėjo generatoriai "Rotor Daria"

Tokie prietaisai priklauso vertikalių vėjo turbinų kategorijai, tačiau jie turi ryškius dizaino skirtumus. Dėl panašių savybių pasiekiamas triukšmo mažinimas, taip pat auga KIEV, kuris yra artimas horizontalių modelių veikimui.

Tokių konstrukcijų trūkumas yra mažas pradinis taškas (dėl to, kad yra tik du peiliai, prietaisui sunku paleisti atskirai). Norėdami išspręsti šią problemą, dažnai naudojamas hibridas „Savonius + Darya“.

Buriavimo vėjo įrenginiai

Tokiems įrenginiams gali būti taikomas ir vertikalių, ir horizontalių vėjo turbinų principas. Pagrindinis dizaino bruožas yra vėjo ratas, padengtas keliais peiliais ar burėmis, o tokių modelių aerodinaminis profilis nėra.

Nepaisant to, kad buriavimo įrenginiams būdingas mažas greitis ir mažas efektyvumas, jie dažnai naudojami nacionalinėje ekonomikoje. Panašus dizainas yra lengva sumontuoti ir valdyti, o didelio sukimo momento derinys yra žemas posūkiai leidžia tiesiogiai pradėti įvairius naudingus mechanizmus, pvz., siurblį išpumpuoti vandenį.

Vėjo turbinų generatorius

Vėjo malūnams eksploatuoti reikia įprastų trifazių generatorių. Tokių įrenginių projektavimas panašus į modeliuose naudojamus modelius, tačiau turi didelius parametrus.

Vėjo jėgainių įrenginiuose yra trifazis statoriaus apvijos (žvaigždės ryšys), kur trys laidai eina į valdiklį, kur kintamosios srovės įtampa transformuojama į nuolatinis.

Norėdami padidinti greitį, dažnai naudojamą daugiklį. Toks įrenginys leidžia padidinti srovės generatoriaus galią arba naudoti mažesnį įrenginį, kuris sumažina įrengimo išlaidas.

Daugiklis dažniau naudojamas vertikaliuose vėjo generatoriuose, kuriuose vėjo rato sukimosi procesas yra lėčiau. Horizontaliems įrenginiams, turintiems didelį sukimo greitį, nereikia daugiklio, kuris supaprastina ir sumažina statybos išlaidas.

Vėjo generatoriaus surinkimo ir įrengimo specifiškumas iš skalbimo mašinos vėjo turbinos iš automobilių generatoriaus išsamiai aprašyti rekomenduojamuose straipsniuose.

Vėjo generatoriaus privalumai ir trūkumai

Išsiaiškinkime vėjo jėgainių privalumus ir trūkumus, nes jie turi nuspręsti, ar pirkti vėjo turbiną.

Vėjo turbinų privalumai

Įrenginių, naudojančių vėjo energiją, privalumai:

• Ekologiškumas. Įrenginiai naudoja atsinaujinančius energijos šaltinius, kurie gali būti naudojami nuolat, nekenkiant aplinkai. Vėjo generatorių generuojama elektros energija pakeičia šiluminių elektrinių energiją, mažindama šiltnamio efektą sukeliančių dujų emisiją.
• Universalumas. Vėjo energiją galima statyti beveik visur: lygumose, kalnuose, laukuose, salose ir net sekliuose vandenyse. Vėjo energija ypač vertinama atokiose vietose, kur sunku išplėsti įprastą elektros ryšį. Šiuo atveju vėjo generatoriai leidžia reguliuoti elektros energijos tiekimą įrenginiams, užtikrinant, kad jie būtų nepriklausomi nuo atsitiktinių veiksnių (pvz., Iš degalų, pristatytų laiku).
• Naudokite efektyvumą. Šiuolaikiniai modeliai perdirbia energiją net ir silpniems vėjams - minimali riba yra 3,5 m / s. Taip pat galima papildomai tiekti elektros energiją centralizuotam tinklui, taip pat organizuoti atskirų objektų (salų ar vietinių) maitinimą, nepriklausomai nuo jų galia.
• Verta alternatyva tradiciniams šaltiniams. Stacionarūs vėjo jėgainės gali visiškai aprūpinti gyvenamąjį namą ar net nedidelį gamybos įrenginį su elektra. Tokiu atveju turbina akumuliatoriuose kaups reikiamą elektros energijos kiekį, skirtą naudoti ne vėjuotais laikotarpiais.
• Efektyvumas. Palyginti su tradiciniais elektros energijos šaltiniais (dujos, durpės, anglis, nafta), dviračių turbinos gali žymiai sumažinti energijos sąnaudas. Daugeliu atvejų vėjo jėgainių pastato statyba yra pigesnė nei prijungimas prie esamų energijos sistemų.

Vėjo jėgainių naudojimas gali būti alternatyva brangių dyzelinių generatorių naudojimui, toliau mažinant degalų transportavimo ir saugojimo išlaidas iki 80%.

Vidutinė vėjo turbinos galia kelis kartus skiriasi nuo didžiausios apkrovos. Vėjo generatorius yra atsakingas tik už tam tikro laikotarpio energijos gamybą, kai vidutinis mėnesinis vėjo greitis yra būdingas rajonui.

Norint tiksliau įvertinti vėjo išteklius, galite naudoti specialiai gautus duomenis (Weibull parametrus). Šie skaičiai atspindi būdingą skirtingų stiprių vėjų pasiskirstymą konkrečioje vietovėje. Tokia informacija yra svarbi rengiant vėjo jėgainių projektus, kurių pajėgumas yra dešimtys MW.

Vėjo turbinos generuojama galia yra proporcinga trigubam vėjo greičiui. Todėl šis rodiklis yra labai mažas silpnų vėjo srautų atveju, tačiau, didėjant, jis labai padidėja. Dėl vėjo krypties kintamumo ir jų greičio būtina įrengti vėjo jėgainės konstrukcijos stabilizavimo komponentus.

Vėjo generatoriaus galios apskaičiavimo taisyklės ir formulės pateikti čiaRekomenduojame susipažinti su labai naudinga informacija.

Mažose autonominėse sistemose jų funkciją atlieka baterijos, kurių įkrovimas pradeda didėti, kai tik vėjo generatoriaus galia viršija apkrovos indikatorių.

Pažymėtina, kad efektyvus vėjo srautų naudojimas prisideda prie įvairių vėjo generatorių dizaino.

Horizontalios turbinos užtikrina aukštą našumą plokščiose vietose, kur yra daug vėjo, o vertikalios turbinos geriau dirbti regionuose, kuriuose neramūs srautai pastebimi žemai nuo žemės (viršutinėje kalnų dalyje, kalnuose) keteros).

Pagrindiniai vėjo turbinų trūkumai

Tuo pačiu metu vėjo jėgainės turi neigiamą pusę:

• Vėjo jėgos dydį sunku iš anksto numatyti, nes dažnai jis keičiasi. Dėl šios priežasties patartina galvoti apie apsauginį tinklą, kuriame būtų numatytas atsarginis energijos šaltinis (saulės kolektoriai, elektros jungtys).
• Vertikalūs įtaisai susiduria su sraigto mentelių sunaikinimo rizika dėl centrifuginių jėgų, sukant ašmenis aplink pagrindinę ašį. Dėl šios priežasties svarbūs struktūros elementai laikui bėgant deformuojami ir sunaikinami, o mechanizmas nepavyksta.
• Geriau įrengti vėjo jėgaines į laisvą erdvę, nes gretimieji pastatai gali „atšaukti“ vėją, sudarydami „negyvą“ oro zoną.
• Norint taupyti vėjo jėgainių perteklių, būtina numatyti baterijų ir kt. Naudojimą papildomi įtaisai, kuriais siekiama konvertuoti gautą elektros energiją į tinkamus vartotojus charakteristikas.
• Dirbdami vėjo generatoriai skleidžia triukšmą, kuris gali sukelti diskomfortą žmonėms, išgąsdinti gyvūnus. Įrenginių peiliai taip pat gali sukelti jiems skraidančių paukščių mirtį.
• Pasak kai kurių ekspertų, vėjo jėgainės gali pabloginti radijo ir televizijos laidų priėmimą.

Neigiami aspektai taip pat gali būti siejami su gana didelėmis tokių vienetų kainomis, tačiau energijos šaltinio pigumas iš esmės pašalina šį veiksnį.

Ryšio schemos ir metodai

Nors vėjo jėgainė gali veikti autonomiškai, sujungus schemas galima pasiekti daug geresnių rezultatų. vėjo įrenginio sujungimas su saulės kolektoriais, centralizuota elektros energija, dyzeliu ar dujomis energijos šaltinius.

Autonominis darbas. Tokiu atveju įrengiamas vienas įrenginys, kurio pagalba gaunama ir kaupiama vėjo energija, kuri vėliau paverčiama elektros energija, reikalinga vartotojams.

Vėjo generatorių ir saulės kolektorių derinys. Kombinuota parinktis laikoma patikimu ir efektyviu energijos tiekimo būdu. Jei nėra vėjo, baterija veikia saulės baterijos, o debesuotu oru ir naktį įkrovimas gaunamas iš vėjo įrengimo.

Bendras vėjo generatoriaus ir galios darbas. Vėjo turbina gali būti sujungta su elektrokomunikacijomis.

Padidėjus pagamintai elektros energijai, jis patenka į centralizuotą tinklą, o jo trūkumas leidžia naudoti elektros srovę iš bendro elektros tinklo.

Vėjo turbinų naudojimo niuansai

Šiuo metu vėjo jėgainės naudojamos įvairiose šalies ekonomikos srityse. Skirtingų pajėgumų pramoninius modelius naudoja naftos ir dujų, telekomunikacijų įmonės, gręžimo ir geologinių tyrimų stotys, gamybos įrenginiai ir valdžios institucijos.

Ypač svarbu atkreipti dėmesį į vėjo jėgainių panaudojimo svarbą, kad kataklizmų ir stichinių nelaimių metu būtų greitai atkurta sutrikdyta elektros energija. Šiuo tikslu vėjo turbinos dažnai naudojamos ekstremalių situacijų ministerijos padaliniuose.

Buitinės vėjo jėgainės puikiai tinka namų apylinkių ir privačių namų apšvietimui ir šildymui, taip pat ekonominiams tikslams ūkiuose.

Ji turėtų atsižvelgti į kai kuriuos punktus:

• Įrenginiai iki 1 kW gali užtikrinti pakankamą elektros energijos kiekį tik vėjuotose vietose. Paprastai jų gaminama energija yra pakankama tik LED apšvietimui ir mažų elektroninių prietaisų maitinimui.
• Norint visiškai suteikti elektros energiją kotedžui (kaimo namams), jums reikės daugiau kaip 1 kW galios vėjo generatoriaus. Tačiau šis indikatorius yra pakankamas apšvietimo įrenginiams, taip pat kompiuteriui ir televizoriui maitinti jos galia yra nepakankama, kad elektros energija būtų teikiama visą parą šaldytuvas
• Norėdami suteikti energiją kotedžui, reikės 3-5 kW galios vėjo turbinos, tačiau net ir šis skaičius nėra pakankamas namų šildymui. Norint pasinaudoti šia funkcija, reikia galingo pasirinkimo, nuo 10 kW.

Pasirenkant modelį reikia pažymėti, kad ant prietaiso nurodytas galios indikatorius pasiekiamas tik esant didžiausiam vėjo greičiui. Taigi 300V įrengimas sukurs tik nustatytą energijos kiekį tik esant 10-12 m / s oro greičiui.

Mes norime pasiūlyti vėjo generatorių su savo rankomis kitas straipsnis, kuri išsami naudinga informacija.

Išvados ir naudingas vaizdo įrašas tema

Toliau pateiktame vaizdo įraše pateikiama išsami informacija apie vėjo generatoriaus namų ūkio modelio veikimo principą ir prietaisą:

Vėjo generatorius yra puikus elektros energijos gamybos šaltinis, kurį ypač vertins atokių vietovių gyventojai. Įvairios Rusijos ir užsienio įmonės siūlo platų vėjo konstrukcijų asortimentą, be to, vidaus modelius galima gaminti savo rankomis.

Prašome parašyti komentarus žemiau esančiame laukelyje. Papasakokite apie tai, kaip statyti vėjo generatorių savo svetainėje arba kaip vėjo turbinos veikia jūsų kaimynams. Užduokite klausimus, dalinkitės naudinga informacija ir nuotraukomis šia tema.