Dispozitiv și principiu de funcționare a generatorului eolian cinetic

Generatorul eolian cinetic vă permite să utilizați puterea fluxului de aer, transformându-l în electricitate. În acest scop, există fabrici și modele de aparate de uz casnic, care sunt utilizate atât în ​​industrie, cât și în fermele private.

Vom vorbi despre modul în care sunt amenajate morile de vânt de acest tip, vom cunoaște caracteristicile dispozitivului și opțiunile constructive. Articolul propus de noi prezintă punctele tari și punctele slabe ale centralei electrice eoliene. Stăpânii independenți de aici vor găsi scheme utile și recomandări pentru adunare.

Conținutul articolului:

  • Principiul de funcționare al generatorului eolian
  • Dispozitiv generator de vânt
  • Tipuri de generatoare eoliene
    • Clasificarea turbinelor eoliene în funcție de scop
    • Soiuri de modele de vânt
  • Generatoare de turbine eoliene
  • Pro și contra unui generator eolian
    • Avantajele turbinelor eoliene
    • Principalele dezavantaje ale turbinelor eoliene
  • Scheme și metode de conectare
  • Nuanțe de utilizare a turbinelor eoliene
  • Concluzii și video util pe această temă

Principiul de funcționare al generatorului eolian

Baza funcționării generatorului eolian este transformarea energiei cinetice a vântului în energia mecanică a rotorului, care apoi este transformată în energie electrică.

Principiul de funcționare este destul de simplu: rotirea lamelor montate pe axa dispozitivului duce la mișcări circulare ale generatorului de rotoare, generând astfel energie electrică.

Principiul de funcționare al generatorului eolian

Energia eoliană este una dintre cele mai promițătoare industrii de energie regenerabilă. Proiectele moderne permit o utilizare eficientă a forței de circulație a aerului, utilizând-o pentru a genera energie electrică

Curentul alternativ instabil rezultant "curge" în controler, unde este transformat într-o tensiune constantă care poate încărca bateriile. De acolo, energia este furnizată invertorului, unde este transformată într-o tensiune alternativă cu un indicator de 220/380 V, care este alimentat de către consumatori.

Puterea generatorului eolian depinde în mod direct de puterea debitului de aer (N), calculată conform formulei N = pSV3/ 2, unde V este viteza vântului, S este zona de lucru, p este densitatea aerului.

Dispozitiv generator de vânt

Versiunile diferite ale generatoarelor eoliene sunt semnificativ diferite unul de celălalt.

Schema dispozitivului de generare eoliană

Diagrama prezintă structura internă a generatorului eolian clasic orizontal. Astfel de modele sunt utilizate cel mai adesea atât în ​​industrie, cât și în viața de zi cu zi.

Dispozitivele industriale sunt un proiect complex de mai multe metri, a cărui instalare necesită o fundație, în timp ce gospodăria Modelul poate consta dintr-un minim de componente (un motor electric de curent continuu de 3-12 V, un condensator electric de 1000 μF 6 V, un redresor de siliciu Dioda).

Instalarea tipică include următoarele componente:

  • alternator (puterea depinde de viteza vântului);
  • lamele care transmit rotația arborelui generatorului (de multe ori acestea sunt în plus echipate cu cutii de viteze, stabilizatoare de viteză a rotorului);
  • catargul morii de vânt, la care sunt atașate lamele (cu cât sunt mai mari aceste elemente, cu atât este mai mare cantitatea de energie eoliană pe care o pot obține);
  • bateriile care acumulează energie, ceea ce permite utilizarea acestuia cu un flux mic de vânt sau absența acestuia. De asemenea, bateria îndeplinește funcția de stabilizare a energiei electrice de la generator;
  • controler - convertor de tensiune alternativă, obținut de la generator, într-o constantă, care este utilizată pentru a încărca bateria. Controlerul este controlat prin rotirea lamelor, ceea ce permite luarea în considerare a fluxului de aer;
  • AVR - dispozitivul comutării automate care conectează generatorul eolian cu alte surse de energie (panouri solare, rețeaua electrică);
  • senzor de direcție a vântului - un dispozitiv care facilitează căutarea cu ajutorul lamelor;
  • invertor pentru convertirea curentului direct de la baterii la tensiunea alternativă, care este utilizat în comunicațiile electrice.

Pentru a răspunde mai bine nevoilor utilizatorilor, dispozitivul poate fi echipat cu diferite tipuri de invertoare:

  • dispozitive cu undă sinusoidal inversată, emise un val sinusoidal pătrate. Dispozitivele de acest tip sunt potrivite pentru elementele de încălzire, lămpile cu incandescență și alte dispozitive care nu sunt necesare pentru calitatea rețelei;
  • invertoare trifazate de tensiune proiectate pentru rețele electrice trifazate;
  • pură plante sinusoidale care produc energie pentru echipamente mai sensibile;
  • invertoare de rețea capabile să funcționeze fără baterii. Astfel de dispozitive sunt proiectate pentru circuite care implică pătrunderea energiei electrice direct în rețeaua comună.

Atunci când alegeți modele, aveți grijă să acordați atenție tipului de invertor.

Tipuri de generatoare eoliene

Clasificarea turbinelor eoliene poate lua în considerare caracteristici precum:

  • numire;
  • caracteristici de design;
  • numărul de lame;
  • materialele din care sunt fabricate;
  • axa de rotație;
  • vârful șurubului.

Să analizăm în detaliu cele două clasificări utilizate cel mai frecvent.

Clasificarea turbinelor eoliene în funcție de scop

Există varietăți de turbine eoliene care diferă în funcție de scop. Principalele caracteristici ale dispozitivelor, de exemplu puterea, depind de aceasta.

Turbine eoliene industriale

Astfel de dispozitive sunt instalate de companiile majore de energie sau de către stat pentru a furniza energie electrică instalațiilor industriale. Turbinele cu o capacitate de zeci de megawați sunt de obicei situate pe parcelele eoliene (cote deschise, coaste).

Parc eolian în mare

Fermele eoliene, unde sunt instalate zeci de turbine eoliene, sunt rupte nu numai pe sol, ci și în ape puțin adânci. Electricitatea rezultată este de obicei utilizată în scopuri industriale.

Energia electrică generată, de regulă, trece direct în rețea, iar pentru stabilitatea și controlul frecvenței de rotație a lamelor turbinei eoliene sunt prevăzute mecanisme suplimentare.

Generatoare eoliene comerciale

Astfel de instalații sunt utilizate pentru a genera energie electrică în vederea vânzării sau pentru a furniza energie electrică industriei în regiuni cu o rețea cu putere redusă (sau cu absența completă). Astfel de ferme eoliene constau din grupuri de generatoare de energie care pot avea capacități diferite.

Puterea comercială poate curge direct în comunicații electrice sau folosit pentru a încărca o gamă largă de baterii, în cazul în care se acumulează și este convertit în feed rețeaua electrică.

Ventilatoare de uz casnic

Unitățile cu putere mică sunt utilizate pentru uz privat. Conform regulilor, turbinele eoliene cu stâlpi de mai puțin de 25 de metri înălțime pot fi instalate de proprietari fără consimțământul autorităților, pentru stâlpii mai mari este necesar un permis special.

Generatoare de vânt pentru uz casnic

Turbinele eoliene de putere mică și medie pot servi drept sursă de energie electrică pentru cabane, vile, case de țară, ferme

Generatoarele eoliene de uz casnic sunt potrivite pentru încărcarea bateriilor cu o tensiune de 12/24/48 V, energia căreia este transformată într-o tensiune de 220 volți. Astfel de dispozitive permit rezolvarea completă sau parțială a problemei furnizării energiei electrice unor obiecte mici aflate în afara rețelei centralizate de alimentare.

Cu orientări pentru alegerea unui generator de energie eoliană pentru a furniza energie unei case private va introduce articoluldedicată acestei întrebări interesante.

Soiuri de modele de vânt

În funcție de caracteristicile de design ale dispozitivului poate fi, de asemenea, împărțită într-o serie de categorii, deși toate soiurile sunt reduse la două tipuri principale: vertical și orizontală.

Generatoare eoliene generice orizontale

Aceste instalații (denumite și elice sau aripi) au de obicei 3-5 lame montate pe o axă orizontală. Rotirea cu viteză mare permite obținerea cantității maxime de energie (KIEV până la 0,4).

În același timp, cantitatea de energie electrică generată depinde în mare măsură de înălțimea dispozitivului (cu cât acesta este mai mare, cu atât este mai mare rezultatul).

Generator eolian orizontal

Un generator de eolian orizontal utilizează o forță de ridicare care apare atunci când presiunea crește în punctul în care fluxul direct de aer trece prin lamele, reflectând din aceste elemente

Astfel de dispozitive sunt instalate, de obicei, în parcuri eoliene, unde energia este generată pentru uz industrial și comercial, dar este de asemenea potrivită pentru uz casnic.

Turbine eoliene verticale

Elementul de funcționare al acestor instalații este o roată eoliene rotativă. Datorită caracteristicilor de proiectare, aceste construcții diferă în funcție de tipuri ("Barrel", "Savonius").

În ciuda nivelului scăzut al KIEV (0,1-0,2), acestea sunt utilizate pe scară largă: instalații verticale acționează asupra fluxului de aer turbulent, astfel încât acestea să poată fi amplasate chiar și în zonele unde sunt puternice vânt.

Generator eolian vertical

Lucrările turbinelor eoliene verticale nu depind de direcția vânturilor. Ele sunt ușor de instalat și de operat, în afară de aceste dispozitive pot fi amplasate aproape de sol

Pentru a îmbunătăți performanța morilor de vânt vertical, producătorii își măresc adesea parametrii dimensionali, ceea ce duce la o creștere semnificativă a costurilor. Deoarece aceste instalații sunt destul de fragile, ele necesită o protecție sporită împotriva uraganelor și a altor fenomene naturale.

Generatoare de vânt "Rotor Daria"

Astfel de dispozitive fac parte din categoria turbinelor eoliene verticale, cu toate acestea, ele au pronunțate diferențe în ceea ce privește proiectarea. Datorită caracteristicilor similare, reducerea zgomotului este atinsă, iar KIEV crește, ceea ce este aproape de performanța modelelor orizontale.

Rotor darya

Turbina de joasă presiune propusă în 1931 de către designerul de aeronave francez Georges Daryet, cu o axă de rotație perpendiculară pe mediul aerian, a găsit o largă aplicație în domeniul energiei eoliene.

Dezavantajul acestor structuri este un punct de pornire scăzut (datorită prezenței numai a două lame, este dificil pentru dispozitiv să pornească independent). Pentru a rezolva problema este adesea folosit hibrid "Savonius + Darya."

Instalațiile eoliene de navigație

Pentru astfel de instalații, se poate aplica principiul turbinelor eoliene verticale și orizontale. Caracteristica principală de proiectare este o roată elastică, acoperită cu mai multe lame sau pânze, în timp ce profilul aerodinamic al unor astfel de modele este absent.

Turbină eoliană tip turbină

Există multe modele de generatoare eoliene de navigație, care diferă în ceea ce privește numărul de lame, greutatea, puterea. Toți acești parametri trebuie luați în considerare atunci când alegeți un dispozitiv.

În ciuda faptului că instalațiile de navigație sunt caracterizate de viteză redusă și eficiență scăzută, acestea sunt adesea folosite în economia națională. Proiecte asemănătoare sunt ușor de instalat și funcționează, iar combinația dintre cuplul ridicat și cea scăzută vă permite să puneți direct în mișcare diferite mecanisme utile, de exemplu o pompă pentru pomparea apei.

Generatoare de turbine eoliene

Pentru funcționarea morilor de vânt sunt necesare generatoarele obișnuite trifazate. Proiectarea unor astfel de dispozitive este similară cu modelele utilizate la autoturisme, însă are și parametri mari.

Dispozitivele cu turbine eoliene au o înfășurare cu trei faze (conexiune stea) în cazul în care cele trei fire merge la controler, în cazul în care transformarea de tensiune AC în constantă.

Elicopter Generator

Rotorul generatorului pentru turbine eoliene este fabricat pe magneți neodimici: în astfel de construcții nu este practic să se folosească excitația electrică, deoarece bobina consumă multă energie

Pentru a crește viteza utilizată de multe ori multiplicatorul. Un astfel de dispozitiv vă permite să măriți puterea generatorului de curent sau să folosiți un dispozitiv mai mic, ceea ce reduce costul instalării.

Multiplicatorii sunt mai des folosiți în generatoarele eoliene verticale, în care procesul de rotire a roții eoliene este mai lent. Pentru dispozitive orizontale cu o viteză mare de rotație a lamelor nu sunt necesare multiplicatori, ceea ce simplifică și reduce costurile de construcție.

Specificitatea asamblării și instalării unui generator eolian de la mașina de spălat și turbine eoliene de la generatorul de mașini detaliate în articolele pe care le recomandăm.

Pro și contra unui generator eolian

Să analizăm în detaliu avantajele și dezavantajele turbinelor eoliene, deoarece este de datoria lor să decidă dacă să cumpere sau nu o turbină eoliană.

Avantajele turbinelor eoliene

Avantajele dispozitivelor care utilizează energia eoliană includ:

  • Protecția mediului. Instalațiile utilizează o sursă de energie regenerabilă, care poate fi utilizată în mod continuu, fără a afecta mediul. Electricitatea generată de generatoarele eoliene înlocuiește energia centralelor termice, reducând emisiile de gaze cu efect de seră.
  • versatilitate. Puterea eoliană poate fi construită aproape pretutindeni: pe câmpie, pe munți, pe câmp, pe insule și chiar pe ape puțin adânci. Energia eoliană este apreciată în special în locuri îndepărtate, unde este dificilă întinderea comunicațiilor electrice obișnuite. În acest caz, generatoarele eoliene fac posibilă ajustarea sursei de alimentare a instalațiilor, asigurându-se că acestea sunt independente de factori aleatorii (de exemplu, de la combustibilul care nu este livrat la timp).
  • Utilizați eficiența. Modelele moderne reciclează energia chiar și vânturile slabe - limita minimă este de 3,5 m / s. În mod similar, este posibilă furnizarea suplimentară de energie electrică către o rețea centralizată, precum și organiza alimentarea cu energie a obiectelor individuale (insulare sau locale), indiferent de locul lor putere.
  • O alternativă demnă de sursele tradiționale. Firmele eoliene staționare pot oferi pe deplin o locuință rezidențială sau chiar o mică unitate de producție cu electricitate. În acest caz, turbina va acumula în baterii cantitatea necesară de energie electrică utilizată în perioadele care nu sunt vânturi.
  • Economie. În comparație cu sursele tradiționale de energie electrică (gaz, turbă, cărbune, petrol), turbinele cu ciclu pot reduce în mod semnificativ costurile cu energia. În multe cazuri, construirea unei parcuri eoliene este mai ieftină decât conectarea la sistemele energetice existente.

Utilizarea turbinelor eoliene poate fi o alternativă la utilizarea generatoarelor diesel costisitoare, reducând în continuare costul de transport și depozitare a combustibilului până la 80%.

Puterea medie a turbinei eoliene este de câteva ori diferită de sarcina de vârf. Generatorul eolian este responsabil doar pentru cantitatea de energie produsă pentru o anumită perioadă de timp, cu o viteză medie lunară a vântului caracteristică zonei.

Pentru o evaluare mai precisă a resurselor eoliene, puteți utiliza date derivate special (parametrii Weibull). Aceste cifre reflectă distribuția caracteristică a vânturilor de diferite concentrații pentru o anumită localitate. Aceste informații trebuie să fie luate în considerare la elaborarea proiectelor pentru parcuri eoliene cu o capacitate de zeci de MW.

Energia generată de turbina eoliană este proporțională cu viteza vântului triplu. În consecință, acest indicator este foarte mic în cazul unor fluxuri slabe de vânt, totuși, atunci când acestea cresc, acesta crește dramatic. Datorită variabilității direcției vântului și a vitezei sale, este necesar să se asigure stabilizarea componentelor la proiectarea unei turbine eoliene.

Reguli și formule pentru calculul puterii unui generator eolian dat aiciVă recomandăm să vă familiarizați cu informații foarte utile.

În sistemele autonome mici, funcția lor este realizată de baterii, a căror încărcare începe să crească de îndată ce puterea generatorului eolian depășește indicatorul de sarcină.

Alegerea unei moară de vânt de uz casnic

Pe măsură ce încărcătura crește, bateria poate cădea în jos. Această caracteristică a lucrării este importantă de luat în considerare atunci când se alege o unitate de uz casnic, puterea acesteia ar trebui să coincidă cu rata lunară sau anuală a consumului de energie electrică

Trebuie remarcat faptul că utilizarea efectivă a fluxurilor de vânt contribuie la o varietate de modele de generatoare eoliene.

Turbinele orizontale oferă performanțe ridicate în locuri plate unde există o mulțime de vânt, în timp ce turbinele verticale funcționează mai bine în regiuni cu debite turbulente observate scăzute de la sol (în partea superioară a dealurilor, munte Crestele).

Principalele dezavantaje ale turbinelor eoliene

În același timp, turbinele eoliene au părțile lor negative:

  • Amplitudinea forței vântului este dificil de prevăzut în avans, deoarece se schimbă adesea. Din acest motiv, este recomandabil să ne gândim la plasa de siguranță, oferind o sursă de energie de rezervă (panouri solare, conexiune electrică).
  • Dispozitivele verticale sunt expuse riscului de distrugere a paletelor elicei datorită forțelor centrifuge în timpul rotirii lamelor în jurul axei principale. Datorită acestui efect, elementele importante ale structurii în timp sunt deformate și distruse, iar mecanismul eșuează.
  • Este mai bine să instalați turbine eoliene în spațiu liber, deoarece clădirile adiacente pot "stinge" vântul, formând o zonă de aer "moartă".
  • Pentru a economisi energia excesivă a turbinelor eoliene, este necesar să se asigure utilizarea bateriilor și a altor dispozitive suplimentare care servesc la transformarea curentului electric rezultat în curent cu un consumator adecvat caracteristici.
  • În timpul lucrului, generatoarele eoliene emit zgomot care poate provoca disconfort oamenilor, sperie animalele. Lamele de instalații pot provoca, de asemenea, moartea păsărilor care zboară către ele.
  • Potrivit unor experți, turbinele eoliene pot înrăutăți recepția emisiunilor de radio și de televiziune.

Aspectele negative pot fi, de asemenea, atribuite costului relativ ridicat al acestor unități, totuși, ieftinitatea sursei de energie elimină în mare măsură acest factor.

Scheme și metode de conectare

Deși turbina eoliană poate funcționa autonom, pot fi obținute rezultate mult mai bune cu ajutorul schemelor combinate, combinând un dispozitiv eolian cu panouri solare, electricitate centralizată, diesel sau gaz surse de energie.

Muncă autonomă. În acest caz, se pune o singură instalație, cu ajutorul căreia se captează și se acumulează energia eoliană, care apoi se transformă într-un curent electric cerut de consumatori.

Turbină eoliană autonomă

Diagrama arată modul cel mai simplu de a utiliza un generator eolian, care este recomandabil să se folosească în regiuni în care vântul puternic suflă constant

Combinarea generatorului eolian cu panourile solare. Opțiunea combinată este considerată o metodă sigură și eficientă de alimentare cu energie electrică. În absența vântului, bateria funcționează de la panouri solare, iar în timpul nopții și în timpul nopții, încărcarea provine de la o instalație eoliană.

Generatoare eoliană combinată cu panouri solare

Opțiune ideală pentru casa particulară sau economia situată la distanță de rețeaua centralizată de alimentare cu energie electrică. O astfel de schemă combinată permite utilizarea a două tipuri de energie regenerabilă.

Lucrarea combinată a generatorului eolian și a puterii. Turbina eoliana poate fi combinata cu electrokomunicatii.

Combinația dintre un generator eolian și electricitate

O astfel de schemă este tipică pentru dispozitivele industriale și comerciale. Conexiunea la comunicațiile electrice include și câteva modele de generatoare eoliene de uz casnic.

Cu un exces de energie electrică produsă, acesta intră în rețeaua centralizată, iar datorită lipsei sale este posibilă utilizarea curentului electric din rețeaua electrică comună.

Nuanțe de utilizare a turbinelor eoliene

În prezent, turbinele eoliene sunt utilizate în diverse domenii ale economiei naționale. Modele industriale de capacități diferite sunt utilizate de petrol și gaze, companii de telecomunicații, stații de foraj și explorare geologică, instalații de producție și agenții guvernamentale.

Generatorul de vânt ca sursă suplimentară de energie

Moara de vânt poate fi utilizată ca o sursă suplimentară de energie în spitale și în alte instituții pentru a asigura alimentarea neîntreruptă în situații de urgență.

O atenție deosebită este importanța utilizării turbinelor eoliene pentru restaurarea rapidă a electricității perturbate în timpul cataclismelor și dezastrelor naturale. În acest scop, turbinele eoliene sunt adesea folosite de unitățile Ministerului Situațiilor de Urgență.

Turbinele eoliene de uz casnic sunt perfecte pentru organizarea iluminatului și încălzirii satelor de cabane și a caselor private, precum și pentru scopuri economice în ferme.

Ar trebui să țină cont de câteva puncte:

  • Dispozitivele de până la 1 kW pot furniza o cantitate suficientă de energie electrică numai în locuri cu vânt. De obicei, energia pe care o produc este suficientă doar pentru iluminarea cu LED-uri și alimentarea cu mici dispozitive electronice.
  • Pentru a furniza electricitate la cabana (casa), veți avea nevoie de un generator eolian cu o capacitate de peste 1 kW. Acest indicator este suficient pentru alimentarea dispozitivelor de iluminat, precum și a unui computer și a unui televizor puterea sa nu este suficientă pentru a furniza energie electrică în jurul valorii de ceasul de lucru modern un frigider
  • Pentru a furniza energie cabanei veți avea nevoie de o turbină eoliană cu o capacitate de 3-5 kW, dar chiar și această cifră nu este suficientă pentru încălzirea locuințelor. Pentru a profita de această caracteristică necesită o opțiune puternică, variind de la 10 kW.

La alegerea unui model, trebuie remarcat faptul că indicatorul de putere indicat pe dispozitiv este realizat numai la viteza maximă a vântului. Astfel, o instalație de 300V va produce cantitatea specificată de energie doar la viteza de aer de 10-12 m / s.

Dorind să construim un generator eolian cu mâinile noastre, vă oferim următorul articol, care oferă informații utile detaliate.

Concluzii și video util pe această temă

Videoclipul de mai jos prezintă informații detaliate despre principiul funcționării și dispozitivul unui model gospodăresc al unui generator eolian:

Un generator eolian este o sursă excelentă de producție de energie electrică, care va fi deosebit de apreciată de locuitorii din zonele îndepărtate. Diverse întreprinderi rusești și străine oferă o gamă largă de structuri eoliene, în plus, modelele interne pot fi făcute cu mâinile tale.

Vă rugăm să scrieți comentarii în căsuța de mai jos. Spuneți-ne despre cum să construiți un generator eolian pe site-ul dvs. sau cum funcționează turbina eoliană pentru vecinii dvs. Puneți întrebări, împărtășiți informații utile și fotografii despre subiect.

Cum se face un generator eolian 💨 pe 220V face-l singur: turbine eoliene de casă

Cum se face un generator eolian 💨 pe 220V face-l singur: turbine eoliene de casăTurbine Eoliene

Este dificil să nu observați cum stabilitatea furnizării de energie electrică pentru obiectele suburbane diferă de furnizarea de clădiri urbane și de întreprinderi cu energie electrică. Recunoaște...

Citeste Mai Mult
Dispozitiv și principiu de funcționare a generatorului eolian cinetic

Dispozitiv și principiu de funcționare a generatorului eolian cineticTurbine Eoliene

Generatorul eolian cinetic vă permite să utilizați puterea fluxului de aer, transformându-l în electricitate. În acest scop, există fabrici și modele de aparate de uz casnic, care sunt utilizate a...

Citeste Mai Mult
Faceți lame pentru o turbină eoliană cu propriile mâini

Faceți lame pentru o turbină eoliană cu propriile mâiniTurbine Eoliene

Utilizarea surselor alternative de energie este una dintre principalele tendințe ale timpului nostru. Energia eoliană curată și accesibilă poate fi transformată în electricitate chiar și în casa d...

Citeste Mai Mult