Enhet og prinsipp for drift av den kinetiske vindgeneratoren

Moderne kinetisk vindgenerator lar deg bruke kraften i luftstrømmen, konvertere den til strøm. Til dette formål er det fabrikk- og hjemmelagde modeller av enheter som brukes både i industrien og i private gårder.

Vi vil snakke om hvordan vindmøller av denne typen er arrangert, vi vil gjøre kjent med funksjonene til enheten og konstruktive alternativer. Artikkelen foreslått av oss viser styrke og svakheter i vindkraftverket. Uavhengige herrer her finner nyttige ordninger og anbefalinger for forsamlingen.

Prinsippet om drift av vindgeneratoren

Grunnlaget for driften av vindgeneratoren er transformasjonen av vindenes kinetiske energi inn i rotorens mekaniske energi, som deretter omdannes til elektrisitet.

Operasjonsprinsippet er ganske enkelt: rotasjonen av bladene som er montert på enhetsaksen, fører til sirkulære bevegelser av rotorgeneratoren, og derved genererer elektrisitet.

Den resulterende ustabile vekselstrømmen "strømmer" inn i regulatoren, hvor den omdannes til en konstant spenning som kan lade opp batteriene. Derfra leveres strøm til omformeren, hvor den omdannes til en veksling med en 220/380 V indikator, som tilføres forbrukerne.

Kraften til vindgeneratoren avhenger direkte av luftstrømmen (N), beregnet i henhold til formelen N = pSV³/ 2, hvor V er vindhastigheten, S er arbeidsområdet, p er lufttettheten.

Vindgeneratorenhet

Ulike versjoner av vindgeneratorer er vesentlig forskjellig fra hverandre.

Industrielle enheter er et komplekst flermåler design, hvor installasjonen krever et fundament, mens husholdningenes Modellen kan bestå av et minimum av komponenter (en likstrøms motor med 3-12 V, en elektrisk kondensator 1000 μF 6 V, en silikon likeretter Diode).

Typisk installasjon inkluderer følgende komponenter:

• generator (kraften avhenger av vindhastighet);
• kniver som overfører rotasjon til generatorakselen (ofte de er dessuten utstyrt med girkasser, rotorhastighetsstabilisatorer);
• Vindmøllens mast, som knivene er festet til (jo høyere disse elementene er, desto større mengde vindkraft kan de få);
• batterier som samler energi, noe som tillater bruk av det med en liten vindstrøm eller fravær. Batteriet utfører også funksjonen til å stabilisere elektrisk energi fra generatoren;
• kontroller - omformer av vekspenning, hentet fra generatoren, til en konstant, som brukes til å lade batteriet Kontrolleren styres ved å dreie bladene, noe som gjør det mulig å ta hensyn til hvor luften flyter;
• AVR - enheten til den automatiske bryteren som forbinder vindgeneratoren med andre energikilder (solpaneler, det elektriske nettverket);
• Vindretningssensor - En enhet som letter bladene, søker vindstrømmen;
• inverter for omforming av likestrøm fra batterier til veksling, som brukes i elektrisk kommunikasjon.

For bedre å imøtekomme brukernes behov kan enheten utstyres med ulike typer omformere:

• enheter med invertert sinusbølge, utstedelse av en kvadrat sinusbølge. Enheter av denne typen er egnet for varmeelementer, glødelamper og andre enheter som er ubehagelige for nettverketes kvalitet;
• trefasespenningsomformere konstruert for trefase elektriske nettverk;
• rene sinusbølgeanlegg som produserer energi for mer følsomt utstyr;
• nettverksomformere som kan fungere uten batterier. Slike enheter er konstruert for kretser som involverer inntrenging av elektrisk energi direkte inn i det felles nettverket.

Når du velger modeller, må du være oppmerksom på typen inverter.

Typer av vindgeneratorer

Klassifisering av vindturbiner kan ta hensyn til slike egenskaper som:

• avtale;
• design funksjoner;
• antall blad;
• materialene de er laget av;
• rotasjonsakse;
• skruehøyde.

Se nærmere på de to mest brukte klassifiseringene.

Vindturbin klassifisering med formål

Det finnes varianter av vindturbiner som avviker med hensikt. De viktigste egenskapene til enheter, for eksempel kraft, avhenger av det.

Industrielle vindturbiner

Slike enheter installeres av store energiselskaper eller av staten for å levere elektrisitet til industrielle anlegg. Turbiner med en kapasitet på titalls megawatt er vanligvis plassert på vindturer (åpne høyder, kyster).

Den genererte elektrisiteten går som regel direkte til nettverket, mens for stabilitet og styring av rotasjonsfrekvensen på vindmøllens blad er utstyrt med flere mekanismer.

Kommersielle vindgeneratorer

Slike planter brukes til å produsere elektrisitet til salg eller til å gi elektrisitet til næringer i regioner med lavt strømnettet (eller med fullstendig fravær). Slike vindparker består av klynger av kraftgeneratorer som kan ha ulik kapasitet.

Kommersiell kraft kan strømme direkte til elektrisk kommunikasjon eller pleide å lade et stort utvalg batterier, hvor det akkumuleres og konverteres for å mate inn strømnettet.

Husholdningsapparater

Lavt strømforsyning brukes til privat bruk. Ifølge reglene kan vindturbiner med master mindre enn 25 meter høye installeres av utleiere uten myndighetens samtykke. For høyere mastere er det nødvendig med en spesiell tillatelse.

Husholdnings vindgeneratorer er egnet for lading av batterier med en spenning på 12/24 / 48V, hvis energi omdannes til en spenning på 220 volt. Slike innretninger gjør det mulig å fullstendig eller delvis løse problemet med å forsyne strøm til små gjenstander som befinner seg vekk fra det sentraliserte strømnettet.

Med retningslinjer for å velge en vindgenerator for å gi energi til et privat hjem vil introdusere artikkelendedikert til dette interessante spørsmålet.

Varianter av vindmølle-design

I henhold til designfunksjonene til enheten kan det også deles inn i en rekke kategorier, selv om alle varianter er redusert til to hovedtyper: vertikal og horisontal.

Klassiske horisontale vindgeneratorer

Slike installasjoner (de kalles også propeller eller vinge) har vanligvis 3-5 kniver montert på en horisontal akse. Roterende med høy hastighet, tillater slike elementer å få maksimal mengde energi (KIEV opp til 0,4).

Samtidig avhenger mengden generert elektrisitet i stor grad av høyden på enheten (jo høyere er den, jo større er resultatet).

Slike enheter installeres vanligvis i vindparker, hvor energi genereres for industriell og kommersiell bruk, men de er også egnet for husholdning.

Vertikale vindturbiner

Driftselementet til slike installasjoner er et roterende vindhjul. På grunn av designfunksjonene, varierer slike konstruksjoner i typer ("Barrel", "Savonius").

Til tross for den lave KIEV (0,1-0,2), er de mye brukt: vertikale installasjoner handle på turbulent luftstrøm, slik at de kan plasseres selv i områder hvor det er sterkt vind.

For å forbedre ytelsen til vertikale vindmøller øker produsentene ofte sine dimensjonsparametere, noe som fører til en betydelig kostnadsøkning. Siden slike installasjoner er ganske skjøre, krever de økt beskyttelse mot orkaner og andre naturfenomener.

Vindgeneratorer "Rotor Daria"

Slike enheter tilhører kategorien vertikale vindturbiner, men de har uttalt forskjeller i design. På grunn av lignende funksjoner oppnås støyreduksjon, og også KIEV vokser, som er nær ytelsen til horisontale modeller.

Ulempen med slike strukturer er et lavt utgangspunkt (på grunn av tilstedeværelsen av bare to kniver, er det vanskelig for anordningen å starte uavhengig). Å løse problemet blir ofte brukt hybrid "Savonius + Darya."

Seilvindinstallasjoner

For slike installasjoner kan prinsippet om både vertikale og horisontale vindturbiner påføres. Hoveddesignet er et vindhjul, dekket med flere kniver eller seiler, mens den aerodynamiske profilen til slike modeller er fraværende.

Til tross for at seilanleggene er preget av lav hastighet og lav effektivitet, brukes de ofte i nasjonaløkonomien. Lignende konstruksjoner er enkle å installere og betjene, og kombinasjonen av høyt dreiemoment med lavt svinger gjør at du kan sette i gang forskjellige nyttige mekanismer, for eksempel en pumpe til pumpe ut vann.

Vindturbinegenerator

For driften av vindmøller trenger de vanlige trefasgeneratorene. Utformingen av slike enheter ligner modellene som brukes på biler, men den har store parametere.

Vindturbineinnretninger har en trefaset statorvikling (stjerneforbindelse), hvor går de tre ledningene til kontrolleren, hvor transformasjonen av spenningen til konstant.

For å øke hastigheten ofte brukt multiplikator. En slik enhet lar deg øke strømmen til den nåværende generatoren eller bruke en mindre enhet, noe som reduserer kostnadene ved installasjon.

Multiplikatorer brukes hyppigere i vertikale vindgeneratorer, hvor prosessen med å rotere vindhjulet er langsommere. For horisontale enheter med høy rotasjonshastighet av bladene er det ikke nødvendig med multipliseringsmaskiner, noe som forenkler og reduserer byggekostnaden.

Spesifikasjon av montering og installasjon av en vindgenerator fra vaskemaskinen og vindturbiner fra bilgenerator detaljert i artiklene vi anbefaler.

Fordeler og ulemper med en vindgenerator

La oss se nærmere på fordelene og ulempene ved vindmøller, da det er opp til dem å bestemme om man skal kjøpe en vindturbin.

Fordeler med vindturbiner

Fordelene ved enheter som bruker vindkraft inkluderer:

• Miljøvennlighet. Anlegg bruker fornybar energikilde, som kan brukes kontinuerlig uten å skade miljøet. Elektrisitet generert av vindgeneratorer erstatter energien til termiske kraftverk, som reduserer klimagassutslipp.
• allsidighet. Vindkraft kan bygges nesten overalt: på slettene, i fjellet, i markene, på øyene og til og med i grunt vann. Vindkraft er spesielt verdsatt på fjerne steder hvor det er vanskelig å strekke den vanlige elektriske kommunikasjonen. I dette tilfellet gjør vindgeneratorer det mulig å justere strømforsyningen til anleggene, slik at den er uavhengig av tilfeldige faktorer (for eksempel fra drivstoff som ikke leveres i tide).
• Bruk effektivitet. Moderne modeller resirkulerer energi, selv svake vind - minimumsgrensen er 3,5 m / s. På samme måte er det mulig å foreta ytterligere levering av elektrisitet til et sentralisert nettverk, så vel som organisere strømforsyning av individuelle gjenstander (øya eller lokal), uavhengig av deres makt.
• Et verdig alternativ til tradisjonelle kilder. Stasjonære vindparker kan fullt ut tilby et bolighus eller til og med et lite produksjonsanlegg med strøm. I dette tilfellet vil turbinen akkumulere i batteriene den nødvendige strømtilførselen til bruk i ikke-blåsende perioder.
• Økonomi. Sammenlignet med tradisjonelle kilder til elektrisk energi (gass, torv, kull, olje), kan turbinene redusere energikostnadene betydelig. I mange tilfeller er å bygge en vindkraftpark billigere enn å koble til eksisterende kraftanlegg.

Bruken av vindturbiner kan være et alternativ til bruk av dyre dieselgeneratorer, noe som reduserer kostnadene ved transport og lagring av drivstoff opptil 80%.

Vindkraftverkets gjennomsnittlige kraft er flere ganger forskjellig fra toppbelastningen. Vindgeneratoren er kun ansvarlig for mengden energiproduksjon i en viss tidsperiode med en gjennomsnittlig månedlig vindhastighetskarakteristikk for området.

For en mer nøyaktig vurdering av vindressurser kan du bruke spesielle avledede data (Weibull-parametere). Disse tallene gjenspeiler den karakteristiske fordeling av vind med forskjellig styrke for en bestemt lokalitet. Slike opplysninger er viktig å vurdere når man utvikler prosjekter for vindmølleparker med en kapasitet på tonn MW.

Kraften som genereres av vindturbinen er proporsjonal med den tredoble vindhastigheten. Følgelig er denne indikatoren svært liten i tilfelle svake vindstrømmer, men når de øker, øker den dramatisk. På grunn av variasjonen i vindretningen og deres hastighet, er det nødvendig å gi stabiliserende komponenter i vindturbinens utforming.

Regler og formler for beregning av kraften til en vindgenerator gitt herVi anbefaler å bli kjent med svært nyttig informasjon.

I små autonome systemer utføres deres funksjon av batterier, hvis ladning begynner å øke så snart vindgeneratorens kraft overstiger lastindikatoren.

Det bør bemerkes at effektiv bruk av vindstrømmer bidrar til en rekke ulike vindegeneratorer.

Horisontale turbiner gir høy ytelse på flate steder hvor det er mye vind, mens vertikale turbiner arbeid bedre i regioner med turbulente strømmer observert lavt fra bakken (i øvre del av åser, fjell rygger).

De største ulempene ved vindturbiner

Samtidig har vindturbiner sine negative sider:

• Størrelsen på vindenes kraft er vanskelig å forutsi på forhånd, da det ofte endres. På grunn av dette er det tilrådelig å tenke på sikkerhetsnett, og sørge for en energikilde (solpaneler, elektrisk tilkobling).
• Vertikale enheter er utsatt for risiko for ødeleggelse av propellbladene på grunn av sentrifugalkrefter under rotasjon av bladene rundt hovedaksen. På grunn av denne effekten deformeres og ødelegges viktige elementer i strukturen over tid, og mekanismen svikter.
• Det er bedre å installere vindturbiner i ledig plass, siden tilstøtende bygninger kan "slukke" vinden, danner en "død" luftsone.
• For å spare for vindmøller, er det nødvendig å sørge for bruk av batterier og annet Andre enheter som tjener til å konvertere den resulterende strømmen til strøm med egnet forbruker kjennetegn.
• Når du arbeider, gir vindgeneratorer støy som kan forårsake ubehag for mennesker, skremme av dyr. Blader av installasjoner kan også forårsake død av fugler som flyr til dem.
• Ifølge enkelte eksperter kan vindturbiner forverre mottakelsen av radio- og fjernsynsutsendinger.

De negative aspektene kan også tilskrives den relativt høye prisen på slike enheter, men billigheten i energikilden eliminerer i stor grad denne faktoren.

Tilkoblingsordninger og metoder

Selv om vindturbinen kan operere autonomt, kan det oppnås mye bedre resultater ved hjelp av kombinerte ordninger, kombinere vindanordning med solcellepaneler, sentralisert elektrisitet, diesel eller gass energikilder.

Autonomt arbeid. I dette tilfellet settes en enkelt installasjon, ved hjelp av hvilken vindenergi er fanget og akkumulert, som deretter omdannes til en elektrisk strøm som kreves av forbrukerne.

Kombinasjon av vindgenerator med solcellepaneler. Det kombinerte alternativet betraktes som en pålitelig og effektiv måte for strømforsyning. I fravær av vind går batteriet fra solcellepaneler, og i skyfri vær og om natten kommer ladingen fra en vindinstallasjon.

Kombinert arbeid av vindgeneratoren og kraften. Vindturbinen kan kombineres med elektrokomcommunications.

Med et overskudd av produsert strøm går det inn i det sentraliserte nettverket, og med sin mangel er det mulig å bruke elektrisk strøm fra det felles strømnettet.

Nyanser av bruk av vindturbiner

For tiden brukes vindturbiner i ulike felt av nasjonal økonomi. Industrielle modeller med ulik kapasitet brukes av olje og gass, telekommunikasjonsbedrifter, boring og geologiske letestasjoner, produksjonsanlegg og statlige organer.

Det er spesielt viktig å bruke vindturbiner for rask gjenoppretting av forstyrret elektrisitet under katastrofer og naturkatastrofer. For dette formål brukes vindturbiner ofte av enheter i Nødsituasjonen.

Husholdnings vindturbiner er perfekte for å organisere belysning og oppvarming av hyttebyer og private hus, så vel som for økonomiske formål på gårder.

Det bør ta hensyn til noen punkter:

• Enheter opptil 1 kW kan bare gi tilstrekkelig mengde strøm på vindfulle steder. Vanligvis er energien de produserer bare nok til LED-belysning og strømforsyning av små elektroniske enheter.
• For å gi strøm til hytta (landhus), trenger du en vindgenerator med en kapasitet på over 1 kW. Denne indikatoren er nok til å strømme belysningsenhetene, samt en datamaskin og en TV, men Strømmen er ikke nok til å gi strøm døgnet rundt, arbeider moderne et kjøleskap
• For å gi energi til hytta trenger du en vindturbin med en kapasitet på 3-5 kW, men selv denne figuren er ikke nok til å varme hjem. For å utnytte denne funksjonen krever et kraftig alternativ, alt fra 10 kW.

Når du velger en modell, bør det bemerkes at strømindikatoren som er angitt på enheten, oppnås bare ved maksimal vindhastighet. Således vil en installasjon på 300V produsere den angitte mengden energi bare ved lufthastigheten på 10-12 m / s.

Ønsker å bygge en vindgenerator med egne hender, tilbyr vi neste artikkel, hvilken detaljert nyttig informasjon.

Konklusjoner og nyttig video om emnet

Videoen nedenfor presenterer detaljert informasjon om operasjonsprinsippet og enheten til en husstandsmodell av en vindgenerator:

En vindgenerator er en utmerket kilde til elektrisk energiproduksjon, som vil bli verdsatt spesielt av innbyggere i fjerntliggende områder. Ulike russiske og utenlandske bedrifter tilbyr et bredt spekter av vindstrukturer, i tillegg kan huslige modeller gjøres med egne hender.

Vennligst skriv kommentarer i boksen under. Fortell oss om hvordan du bygger en vindgenerator på nettstedet ditt, eller hvordan vindturbinen fungerer for dine naboer. Still spørsmål, del nyttig informasjon og bilder om emnet.