Treść
Posiadanie własnego generatora wiatrowego jest bardzo opłacalne. Po pierwsze, osoba otrzymuje darmowy prąd. Po drugie, prąd można pozyskać w miejscach odległych od cywilizacji, gdzie nie ma linii energetycznych. Wiatrak to urządzenie przeznaczone do wytwarzania kinetycznej energii wiatru. Wielu rzemieślników nauczyło się montować pionowy generator wiatrowy własnymi rękami, a teraz dowiemy się, jak to się robi.
Konstrukcja i rodzaje turbin wiatrowych
Generatory wiatrowe mają wiele nazw, ale bardziej poprawne jest nazywanie ich elektrownią wiatrową. Farma wiatrowa składa się z urządzeń elektrycznych i konstrukcji mechanicznej – turbiny wiatrowej, które są połączone w jeden system. Instalacja elektryczna pomaga zamienić wiatr w źródło energii.
Istnieje wiele rodzajów generatorów wiatrowych, ale ze względu na położenie osi roboczej umownie dzieli się je na dwie grupy:
- Najczęściej spotykane są wiatraki z poziomą osią obrotu. Instalacja elektryczna charakteryzuje się dużą sprawnością. Ponadto sam mechanizm lepiej wytrzymuje huragany, a przy słabym wietrze wirnik uruchamia się szybciej. Poziome generatory wiatrowe mają łatwiejszą kontrolę mocy.
- Wiatraki z pionową osią obrotu są w stanie pracować nawet przy małych prędkościach wiatru. Turbiny są ciche i łatwiejsze w produkcji, dlatego najczęściej instalują je rzemieślnicy na swoim podwórku.Jednak cecha konstrukcyjna wiatraka pionowego pozwala na jego instalację tylko nisko nad ziemią. Z tego powodu wydajność instalacji elektrycznej jest znacznie zmniejszona.
Generatory wiatrowe różnią się w zależności od rodzaju wirnika:
- Modele śmigieł lub skrzydeł są wyposażone w łopaty ustawione prostopadle do roboczego poziomego wału.
- Modele karuzelowe nazywane są również obrotowymi. Są one typowe dla pionowych turbin wiatrowych.
- Modele bębnów podobnie mają pionową oś roboczą.
Do generowania kinetycznej energii wiatru na skalę przemysłową wykorzystuje się najczęściej śmigłowe generatory wiatrowe. Modele bębnowe i karuzelowe są większe i mają mniej wydajny mechanizm.
Wszystkie turbiny wiatrowe mogą być wyposażone w powielacz. Ta skrzynia biegów wytwarza dużo hałasu podczas pracy. W przydomowych turbinach wiatrowych zazwyczaj nie stosuje się mnożników.
Zasada działania turbiny wiatrowej
Warto zaznaczyć, że zasada działania generatora wiatrowego jest taka sama, niezależnie od jego konstrukcji i wyglądu. Wytwarzanie energii rozpoczyna się w momencie obrotu łopat wiatraka. W tym momencie pomiędzy wirnikiem a stojanem generatora powstaje pole magnetyczne. Służy jako źródło energii, które wytwarza energię elektryczną.
Jak się więc dowiedzieliśmy, generator wiatrowy składa się z dwóch głównych części: mechanizmu obrotowego z łopatkami i generatora. Teraz o pracy animatora. Ta skrzynia biegów jest instalowana na wiatraku w celu zwiększenia prędkości wału roboczego.
Kiedy wirnik generatora obraca się, generowany jest prąd przemienny, to znaczy wychodzą trzy fazy. Wytworzona energia dociera do sterownika, a stamtąd trafia do akumulatora.W tym łańcuchu znajduje się kolejne ważne urządzenie - falownik. Zamienia prąd na stabilne parametry i dostarcza go do odbiorcy poprzez sieć.
Wiatrak rzemiosło przemysłowe 2
W dziedzinie energetyki wiatrowej dużą popularnością cieszy się przemysłowy generator wiatrowy kinetyczny 2, który posiada zmodyfikowaną jednostkę do wytwarzania energii wiatrowej. Aby obliczyć moc instalacji elektrycznej, sumę prędkości jej części roboczych mnoży się przez 0,1. Wielkość obszaru roboczego zależy od wymiarów wirnika. Podczas obrotu wytwarza energię kinetyczną kU, a nie energię elektryczną EU.
Obrót łopatek zależy od podmuchów wiatru. Najbardziej optymalną prędkość obserwuje się na wysokości 160–162 m. Burza zwiększa prędkość wiatru o 50%, a zwykły deszcz - do 20%.
Wirniki generatora wiatrowego Industrial Craft 2 różnią się wymiarami i materiałem łopatek, a także maksymalnymi wartościami siły wiatru, przy której są w stanie pracować:
- rotor drewniany z łopatkami 5x5 przeznaczony jest dla zakresu prędkości wiatru od 10 do 60 MCW;
żelazny wirnik z łopatkami 7x7 jest zaprojektowany dla zakresu prędkości od 14 do 75 MCW; - stalowy wirnik z łopatkami 9x9 przeznaczony jest dla zakresu przepływów powietrza od 17 do 90 MCW;
- Wirnik z włókna węglowego z łopatkami 11x11 został zaprojektowany dla zakresu natężenia przepływu powietrza od 20 do 110 MCW.
Generatory wiatrowe Industrial Craft 2 nie są umieszczane blisko siebie na tym samym poziomie, tyłem do siebie.
Własna produkcja pionowego generatora wiatrowego
Wiatrak z pionowym wałem najłatwiej wykonać samodzielnie. Ostrza wykonane są z dowolnego materiału, najważniejsze jest to, że są odporne na wilgoć i słońce, a także lekkie.Do łopatek domowego generatora wiatrowego można zastosować rurę PCV stosowaną w budowie kanałów ściekowych. Materiał ten spełnia wszystkie powyższe wymagania. Cztery ostrza o wysokości 70 cm wycięte są z tworzywa sztucznego, a dwa takie same wykonane są ze stali ocynkowanej. Elementy blaszane formuje się w półkola, a następnie mocuje po obu stronach rury. Pozostałe ostrza są zamontowane w tej samej odległości po okręgu. Promień obrotu takiego wiatraka wyniesie 69 cm.
Kolejnym etapem jest montaż rotora. Będziesz tutaj potrzebował magnesów. Najpierw weź dwa dyski ferrytowe o średnicy 23 cm, a za pomocą kleju przymocuj sześć magnesów neodymowych do jednego dysku. Przy średnicy magnesu 165 cm tworzy się między nimi kąt 60O. Jeżeli te elementy są mniejsze, wówczas ich liczba wzrasta. Magnesy nie są po prostu przyklejone przypadkowo, ale polaryzacja zmienia się jeden po drugim. Magnesy ferrytowe mocuje się do drugiego dysku w podobny sposób. Cała konstrukcja jest obficie wypełniona klejem.
Najtrudniejszą rzeczą jest wykonanie stojana. Musisz znaleźć drut miedziany o grubości 1 mm i wykonać z niego dziewięć cewek. Każdy element musi zawierać dokładnie 60 zwojów. Następnie obwód elektryczny stojana jest montowany z gotowych cewek. Wszystkie dziewięć z nich jest ułożonych w okrąg. Najpierw połącz końce pierwszej i czwartej cewki. Następnie podłącz drugi wolny koniec czwartego do wyjścia siódmej cewki. Rezultatem był element jednofazowy składający się z trzech cewek. Drugi obwód fazowy jest montowany w kolejności z kolejnych trzech cewek, zaczynając od drugiego elementu. Ostatnią fazą, którą należy złożyć w ten sam sposób, jest faza trzecia, zaczynając od trzeciej cewki.
Aby przymocować obwód, ze sklejki wycina się kształt. Na nim umieszcza się włókno szklane i układa się na nim obwód dziewięciu cewek. Wszystko to wylewa się klejem, po czym pozostawia do całkowitego stwardnienia.Nie wcześniej niż dzień później można podłączyć wirnik i stojan. Najpierw umieszcza się wirnik magnesami do góry, na nim umieszcza się stojan, a na górze umieszcza się drugi dysk magnesami w dół. Zasada połączenia widać na zdjęciu.
Teraz czas na montaż generatora wiatrowego. Cały jego obwód będzie się składał z wirnika z łopatkami, akumulatora i falownika. Aby zwiększyć moment obrotowy, zaleca się zainstalowanie skrzyni biegów. Prace instalacyjne mają następującą kolejność:
- Trwały maszt spawany jest z kątownika stalowego, rur lub profilu. Na wysokości powinien unieść wirnik z łopatkami ponad kalenicę dachu.
- Pod maszt wylewa się fundament. Wymagane jest zbrojenie i zapewnione są kotwy wystające z betonu.
- Następnie do masztu mocowany jest wirnik wraz z generatorem.
- Po zamontowaniu masztu na fundamencie mocuje się go do kotew, po czym wzmacnia się go stalowymi stężeniami. Do tych celów odpowiedni jest kabel lub pręt stalowy o grubości 10–12 mm.
Kiedy część mechaniczna generatora wiatrowego jest gotowa, zaczynają montować obwód elektryczny. Wyjście generatora zapewni prąd trójfazowy. Aby uzyskać stałe napięcie, w obwodzie instaluje się prostownik wykonany z diod. Ładowaniem akumulatora steruje przekaźnik samochodowy. Obwód kończy się falownikiem, z którego do sieci domowej dostarczane jest wymagane napięcie 220 woltów.
Moc wyjściowa takiego generatora wiatrowego zależy od prędkości wiatru. Na przykład przy 5 m/s instalacja elektryczna będzie wytwarzać około 15 W, a przy 18 m/s można uzyskać moc wyjściową aż do 163 W. Aby zwiększyć produktywność, maszt wiatraka wydłużono do 26 m. Na tej wysokości prędkość wiatru jest o 30% większa, co oznacza, że wytworzona energia elektryczna jest około półtora raza większa.
Film pokazuje montaż generatora do wiatraka:
Montaż generatora wiatrowego to skomplikowana sprawa. Trzeba znać podstawy elektrotechniki, umieć czytać schematy i posługiwać się lutownicą.
