Enhet och princip för driften av den kinetiska vindgeneratorn

Moderna kinetiska vindgenerator låter dig använda kraften i luftflödet och omvandla det till el. För detta ändamål finns det fabriks- och hemlagade modeller av apparater som används både inom industrin och i privata gårdar.

Vi kommer att prata om hur väderkvarnar av denna typ är ordnade, vi kommer att bekanta oss med funktionerna i enheten och konstruktiva alternativ. Den artikel som vi föreslår visar vindkraftverkets styrkor och svagheter. Oberoende mästare här kommer att hitta användbara system och rekommendationer för montering.

Principen för driften av vindgeneratorn

Grunden för vindgeneratorens funktion är omvandlingen av vindkraftens kinetiska energi till rotorns mekaniska energi, som sedan omvandlas till el.

Funktionsprincipen är ganska enkel: rotationen av bladen monterad på enhetens axel leder till rotorgeneratorens cirkulära rörelser, varigenom el produceras.

Den resulterande instabila växelströmmen "flyter" till regulatorn, där den omvandlas till en konstant spänning som kan ladda batterierna. Därifrån matas ström till omformaren, där den omvandlas till en växelspänning med en indikator på 220/380 V som matas till konsumenterna.

Vindgeneratorens kraft beror direkt på luftflödet (N), beräknat enligt formeln N = pSV³/ 2, där V är vindhastigheten, S är arbetsområdet, p är luftdensiteten.

Vindgeneratoranordning

Olika versioner av vindkraftverk skiljer sig avsevärt från varandra.

Industriella anordningar är en komplex flermålsdesign, vars installation kräver en grund, medan hushållet Modellen kan bestå av ett minimum av komponenter (en likströmsmotor med 3-12 V, en elektrisk kondensator 1000 μF 6 V, en kisellikriktare Diod).

Typisk installation inkluderar följande komponenter:

• generator (kraft beror på vindhastighet);
• blad som överför rotation till generatoraxeln (ofta är de dessutom utrustade med växellådor, rotorhastighetsstabilisatorer);
• masten på väderkvarnen, till vilken bladen är fastsatta (desto högre dessa element är desto större mängden vindkraft kan de få);
• batterier som ackumulerar energi, vilket möjliggör användningen av ett litet vindflöde eller dess frånvaro. Batteriet utför också funktionen att stabilisera elektrisk energi från generatorn;
• styrenhet - omvandlare av växelspänning, som erhålls från generatorn, till en konstant, vilken används för att ladda batteriet Styrenheten styrs genom att vrida knivarna, vilket gör det möjligt att ta hänsyn till var luften flyter.
• AVR - enheten för automatisk växling som förbinder vindgeneratorn med andra energikällor (solpaneler, det elektriska nätverket);
• Vindriktningssensor - En apparat som underlättar bladsökning av vindflöde;
• omvandlare för att omvandla likström från batterier till växelspänning, som används i elektrisk kommunikation.

För att bättre kunna uppfylla användarnas behov kan enheten vara utrustad med olika typer av omformare:

• enheter med inverterad sinusvåg, som utger en kvadrat sinusvåg. Apparater av denna typ är lämpliga för värmeelement, glödlampor och andra anordningar som är obehagliga för nätets kvalitet.
• trefasspänningsomformare avsedda för trefas elektriska nät;
• rena sinusvågsplanter som producerar energi för mer känslig utrustning;
• nätverksomformare som kan fungera utan batterier. Sådana anordningar är konstruerade för kretsar som innefattar inmatning av elektrisk energi direkt i det gemensamma nätverket.

Vid val av modeller, var noga med att vara uppmärksam på typen av omformare.

Typer av vindkraftverk

Klassificeringen av vindkraftverk kan ta hänsyn till sådana egenskaper som:

• utnämning;
• designfunktioner;
• antalet blad;
• de material från vilka de är gjorda
• rotationsaxel;
• skruvhöjd.

Låt oss betrakta de två vanligaste klassificeringarna i detalj.

Vindturbin klassificering med syfte

Det finns olika vindkraftverk som skiljer sig åt. Huvudegenskaperna hos enheter, till exempel ström, beror på det.

Industriella vindkraftverk

Sådana anordningar installeras av stora energibolag eller av staten för att leverera el till industrianläggningar. Turbiner med en kapacitet på tiotals megawatt är vanligtvis placerade på vindkraftplaner (öppna höjder, kustar).

Den genererade elen går som regel direkt till nätverket, medan stabilitet och styrning av rotationsfrekvensen hos vindkraftverkens blad är utrustade med ytterligare mekanismer.

Kommersiella vindkraftverk

Sådana växter används för att generera el till salu eller att tillhandahålla el till industrier i regioner med lågt energinät (eller med fullständig frånvaro). Sådana vindkraftparker består av kluster av kraftgeneratorer som kan ha olika kapacitet.

Kommersiell kraft kan strömma direkt till elektrisk kommunikation eller brukade ladda en stor uppsättning batterier, där den ackumuleras och omvandlas för att mata in elnätet.

Hushållsapparater för vindkraft

Låg effektenheter används för privat bruk. Enligt reglerna kan vindturbiner med master mindre än 25 meter höga installeras av hyresvärden utan myndigheternas samtycke. För högre master krävs ett särskilt tillstånd.

Hushållsgeneratorer är lämpliga för laddning av batterier med en spänning på 12/24 / 48V, vars energi omvandlas till en spänning på 220 volt. Sådana anordningar gör det möjligt att helt eller delvis lösa problemet med att tillföra elektricitet till små föremål som är belägna borta från det centrala kraftnätet.

Med riktlinjer för att välja en vindgenerator för att ge energi till ett privat hem kommer introducera artikelntillägnad denna intressanta fråga.

Varianter av väderkvarnar

Enligt enhetens konstruktionsegenskaper kan den också delas in i ett antal kategorier, även om alla sorter sänks till två huvudtyper: vertikal och horisontellt.

Klassiska horisontella vindkraftaggregat

Sådana installationer (de kallas även propeller eller vinge) har vanligtvis 3-5 blad monterade på en horisontell axel. Roterande med hög hastighet tillåter sådana element att få maximal mängd energi (KIEV upp till 0,4).

Samtidigt beror mängden genererad el i stor utsträckning på enhetens höjd (desto högre är desto större blir resultatet).

Sådana anordningar installeras vanligen i vindkraftverk, där energi genereras för industriell och kommersiell användning, men de är också lämpliga för hushållsbruk.

Vertikala vindturbiner

Operativsystemet hos sådana installationer är ett roterande vindhjul. På grund av designfunktionerna skiljer sig sådana konstruktioner i typer ("Barrel", "Savonius").

Trots den låga KIEV (0,1-0,2) används de ofta: vertikala installationer agera på turbulent luftflöde, så att de kan placeras även i områden där starka vind.

För att förbättra prestanda för vertikala väderkvarnar ökar tillverkarna ofta sina dimensionsparametrar, vilket leder till en betydande ökning av kostnaden. Eftersom sådana installationer är ganska bräckliga kräver de ökat skydd mot orkaner och andra naturfenomen.

Vindgeneratorer "Rotor Daria"

Sådana anordningar hör till kategorin vertikala vindkraftverk, men de har uttalat skillnader i design. På grund av liknande egenskaper uppnås brusreducering, och även KIEV växer, vilket ligger nära horisontella modeller.

Nackdelen med sådana strukturer är en låg utgångspunkt (på grund av närvaron av endast två blad, är det svårt för anordningen att starta oberoende). För att lösa problemet används ofta hybrid "Savonius + Darya."

Segling vindanläggningar

För sådana installationer kan principen för både vertikala och horisontella vindkraftverk appliceras. Den huvudsakliga designfunktionen är ett vindhjul, täckt med flera blad eller segel, medan den aerodynamiska profilen för sådana modeller är frånvarande.

Trots att seglingsinstallationer kännetecknas av låg hastighet och låg effektivitet används de ofta i den nationella ekonomin. Liknande konstruktioner är lätta att installera och använda, och kombinationen av högt vridmoment med lågt svängar gör att du direkt kan använda olika användbara mekanismer, till exempel en pump till pumpar ut vatten.

Vindturbingenerator

För driften av väderkvarnarna behöver de vanliga trefasgeneratorerna. Utformningen av sådana anordningar liknar de modeller som används på bilar, men den har stora parametrar.

Vindturbinanordningar har en trefasstatorlindning (stjärnanslutning), var går de tre trådarna till regulatorn, där omvandlingen av växelspänningen in i konstant.

För att öka hastigheten används ofta multiplikatorn. En sådan enhet gör att du kan öka strömmen hos den aktuella generatorn eller använda en mindre enhet, vilket minskar installationskostnaden.

Multiplikatorer används oftare i vertikala vindgeneratorer, där processen att rotera vindhjulet är långsammare. För horisontella enheter med hög rotationshastighet av knivarna krävs inte multiplikatorer, vilket förenklar och minskar byggkostnaden.

Specificitet av montering och installation av en vindgenerator från tvättmaskinen och vindkraftverk från bilgenerator detaljerad i de artiklar vi rekommenderar.

Fördelar och nackdelar med en vindgenerator

Låt oss i detalj överväga fördelarna och nackdelarna med vindkraftverk, eftersom det är upp till dem att bestämma om man vill köpa en vindkraftverk eller ej.

Fördelar med vindkraftverk

Fördelarna med enheter som använder vindkraft omfattar:

• Miljövänlighet. Anläggningar använder förnybar energikälla, som kan användas kontinuerligt, utan att skada miljön. Elektricitet som genereras av vindkraftverk ersätter värmeverkens energi, vilket minskar utsläppen av växthusgaser.
• mångsidighet. Vindkraft kan byggas nästan överallt: på slätten, i bergen, på fälten, på öarna och även i grunt vatten. Vindkraft uppskattas särskilt på avlägsna platser där det är svårt att sträcka den vanliga elektriska kommunikationen. I det här fallet gör vindgeneratorer möjligheten att justera strömförsörjningen till anläggningarna, så att den är oberoende av slumpmässiga faktorer (till exempel från bränsle som inte levereras i tid).
• Använd effektivitet. Moderna modeller återvinnar energi, även svaga vindar - minsta gränsen är 3,5 m / s. På samma sätt är det möjligt att göra ytterligare leverans av el till ett centraliserat nätverk, liksom organisera strömförsörjningen av enskilda objekt (ö eller lokalt), oavsett deras ström.
• Ett värdigt alternativ till traditionella källor. Stationära vindkraftparker kan fullt ut tillhandahålla ett bostadshus eller till och med en liten produktionsanläggning med el. I detta fall kommer turbinen att ackumulera i batterier den nödvändiga elförsörjningen för användning under icke-blåsiga perioder.
• Ekonomi. Jämfört med traditionella källor till elektrisk energi (gas, torv, kol, olja) kan cykelsturbiner minska energikostnaderna avsevärt. Byggandet av en vindkraftpark är i många fall billigare än att ansluta till befintliga elsystem.

Användningen av vindkraftverk kan vara ett alternativ till användningen av dyra dieselgeneratorer, vilket ytterligare minskar kostnaden för transport och lagring av bränsle upp till 80%.

Vindkraftverkets genomsnittliga kraft är flera gånger annorlunda än toppbelastningen. Vindgenerern är endast ansvarig för mängden energiproduktion under en viss tidsperiod med en genomsnittlig månadsvindhastighetskarakteristik av området.

För en mer exakt bedömning av vindresurser kan du använda speciellt avledda data (Weibull-parametrar). Dessa figurer återspeglar den karakteristiska fördelningen av vindar med olika styrkor för en viss ort. Sådan information är viktig att överväga när man utvecklar projekt för vindkraftparker med en kapacitet på tiotals MW.

Den kraft som genereras av vindturbinen är proportionell mot den tredubbla vindhastigheten. Följaktligen är denna indikator väldigt liten i händelse av svaga vindflöden, men när de ökar ökar den dramatiskt. På grund av variationerna i vindriktningen och deras hastighet är det nödvändigt att tillhandahålla stabiliserande komponenter i vindturbins konstruktion.

Regler och formler för beräkning av kraften hos en vindgenerator ges härVi rekommenderar att du är bekant med mycket användbar information.

I små autonoma system utförs deras funktion av batterier, vars laddning börjar öka så fort vindgeneratorens kraft överstiger lastindikatorn.

Det bör noteras att effektiv användning av vindflöden bidrar till en rad olika vindkraftverk.

Horisontella turbiner ger hög prestanda på plattor där det finns mycket vind, medan vertikala turbiner arbeta bättre i regioner med turbulenta flöden observerade låga från marken (i övre delen av kullar, berg åsar).

De största nackdelarna med vindkraftverk

Samtidigt har vindkraftverk sina negativa sidor:

• Storleken på vindkraften är svår att förutsäga i förväg, eftersom det ofta ändras. På grund av detta är det lämpligt att tänka på säkerhetsnät, vilket ger en reservkraftkälla (solpaneler, elektrisk anslutning).
• Vertikala anordningar utsätts för risken för förstöring av propellerbladet på grund av centrifugalkrafterna under rotation av blad runt huvudaxeln. På grund av denna effekt deformeras och förstörs viktiga delar av strukturen över tid, och mekanismen misslyckas.
• Det är bättre att installera vindkraftverk i ledigt utrymme, eftersom angränsande byggnader kan "släcka" vinden och bilda en "död" luftzon.
• För att spara vindkraftverkens överflödiga energi är det nödvändigt att förse batterier och andra ytterligare enheter som tjänar till att omvandla den resulterande elen till ström med lämplig konsument egenskaper.
• Vid arbetet avger vindkraftverk buller som kan ge människor obehag och skrämma bort djur. Blades av installationer kan också orsaka dödsfåglar som flyger till dem.
• Enligt vissa experter kan vindkraftverk förvärra mottagandet av radio- och tv-sändningar.

De negativa aspekterna kan också hänföras till den relativt höga kostnaden för sådana enheter, men energikällans billighet eliminerar i hög grad denna faktor.

Anslutningsplaner och metoder

Även om vindturbinen kan fungera autonomt kan mycket bättre resultat uppnås med hjälp av kombinerade system, kombinerar en vindanordning med solpaneler, centraliserad el, diesel eller gas energikällor.

Autonomt arbete. I det här fallet sätts en enda installation med hjälp av vilken vindenergi fångas och ackumuleras, vilken då omvandlas till en elektrisk ström som krävs av konsumenterna.

Kombination av vindgenerator med solpaneler. Det kombinerade alternativet betraktas som ett pålitligt och effektivt sätt för strömförsörjning. I frånvaro av vind drivs batteriet från solpaneler, och i molnigt väder och under natten kommer laddningen från en vindanläggning.

Vindkraftgeneratorens och kraftens kombinerade arbete. Vindturbinen kan kombineras med elektrokomcommunications.

Med ett överskott av producerad el går den in i det centrala nätverket, och med brist är det möjligt att använda elströmmen från det gemensamma elnätet.

Nyanser av att använda vindkraftverk

För närvarande används vindkraftverk inom olika områden av nationell ekonomi. Industriella modeller med olika kapaciteter används av olja och gas, telekommunikationsföretag, borrning och geologiska prospekteringsstationer, produktionsanläggningar och myndigheter.

Speciellt viktigt är vikten av att använda vindkraftverk för snabb återställning av störd el under katastrofer och naturkatastrofer. För detta ändamål används vindkraftverk ofta av enheterna i katastrofministeriet.

Hus vindkraftverk är perfekta för att organisera belysning och uppvärmning av stugbyar och privata hus, såväl som för ekonomiska ändamål på gårdar.

Det bör ta hänsyn till vissa punkter:

• Enheter upp till 1 kW kan bara ge en tillräcklig mängd el bara i blåsiga platser. Vanligtvis är den energi de producerar bara tillräcklig för LED-belysning och strömförsörjning av små elektroniska enheter.
• För att fullt ut tillhandahålla el till stugan, behöver du en vindgenerator med en kapacitet på över 1 kW. Denna indikator är tillräcklig för att driva belysningsenheterna, liksom en dator och en TV, dock dess makt är inte tillräckligt för att el ska fungera dygnet runt ett kylskåp
• För att ge energi till stugan behöver du en vindkraftverk med en kapacitet på 3-5 kW, men även den här siffran räcker inte för att värma hem. För att utnyttja denna funktion krävs ett kraftfullt alternativ, allt från 10 kW.

Vid val av en modell bör det noteras att strömindikatorn som indikeras på enheten uppnås endast vid maximal vindhastighet. Således kommer en installation av 300V att producera den specificerade mängden energi endast vid lufthastigheten 10-12 m / s.

Önskar bygga en vindgenerator med egna händer, vi erbjuder nästa artikel, vilken detaljerad användbar information.

Slutsatser och användbar video om ämnet

Videon nedan presenterar detaljerad information om driftsprincipen och enheten för en hushållsmodell av en vindgenerator:

En vindgenerator är en utmärkt källa till elproduktion, vilket kommer att uppskattas särskilt av invånare i avlägsna områden. Olika ryska och utländska företag erbjuder ett brett utbud av vindstrukturer, dessutom kan hushållsmodeller tillverkas med egna händer.

Vänligen skriv kommentarer i rutan nedan. Berätta för oss om hur man bygger en vindgenerator på din webbplats, eller hur vindturbinen fungerar för dina grannar. Ställ frågor, dela användbar information och foton på ämnet.