Kinētiskais vēja ģenerators: ierīce, darbības princips, pielietojums

Vēja turbīnas iekārta

Vēja ģeneratori ir absolūti videi draudzīgi un spēj nodrošināt patērētājus ar bezmaksas enerģiju neierobežotu laiku. Vēja ģeneratori - vēja parkiem ir dažādas jaudas, kas ļauj tos izmantot dažādās zonās.

Vēja parka maksimālo efektivitāti var sasniegt, uzstādot to vietās ar pastāvīgām aktīvām gaisa plūsmām. Parasti tam tiek izmantoti kalni un pakalni, jūru un okeānu krasti un citi līdzīgi apstākļi. Galvenā instalācijas daļa ir lāpstiņritenis, kas darbojas kā turbīna. Vairumā gadījumu trīs lāpstiņu vēja parku konstrukcijas tiek izmantotas dzenskrūves veidā, kas uzstādītas lielā augstumā no zemes virsmas.
Lai iegūtu vislielāko efektu, lāpstiņas kopā ar rotoru, izmantojot īpašus mehānismus, atkarībā no vēja virziena un stipruma tiek iestatītas optimālā pozīcijā. Ir arī citi dizaini - bungas, kas nav atkarīgi no iepriekš minētajiem faktoriem un neprasa nekādus pielāgojumus. Tomēr, ja dzenskrūves instalāciju efektivitāte ir 50% līmenī, tad bungu ierīcēm tā ir daudz zemāka.

Katra gaisa spēkstacija neatkarīgi no konstrukcijas ir pilnībā saistīta ar gaisa plūsmu darbību, kas bieži maina to veiktspēju. Tas savukārt noved pie lāpstiņriteņa apgriezienu skaita un saražotās elektriskās jaudas izmaiņām. Šī situācija prasa ģeneratora un elektrotīkla savienošanu pārī ar papildu aprīkojuma palīdzību.

Parasti šim nolūkam tiek izmantotas baterijas kopā ar invertoriem. Pirmkārt, akumulators tiek uzlādēts no ģeneratora, kuram strāvas vienmērīgumam nav nozīmes. Turklāt akumulatora uzlāde, kas pārveidota pārveidotājā, tiek pārsūtīta uz tīklu.

Vajadzības gadījumā WPP dzenskrūves konstrukcijas var kontrolēt. Ja vēja ātrums ir pārāk liels, lāpstiņu trieciena leņķis tiek mainīts līdz pašam minimumam.Tas samazina vēja slodzi uz turbīnu. Tomēr viesuļvētru ietekmē vēja parku lāpstiņriteņi bieži tiek deformēti, un visa mājas iekārta neizdodas. No negatīvās ietekmes pilnībā izvairīties nav iespējams, jo elektriskie ģeneratori atrodas vidēji 50 m augstumā, līdz ar to iespējams izmantot stiprākus un stabilākus vējus, kas valda lielos augstumos.

Kā izvēlēties vēja ģeneratoru

Lai izvēlētos vēja ģeneratoru, jums ir:

1. Aprēķināt uzstādīto jaudu elektroierīcēm, kuras plānots pieslēgt šim enerģijas avotam.
2. Pamatojoties uz iegūtajām jaudas vērtībām un vidējo vēja ātrumu gadā, iekārtas uzstādīšanas reģionā nosaka ģeneratora jaudu. Jauda jāņem vērā, ņemot vērā drošības koeficientu, pamatojoties uz slodžu pieaugumu un lai nepārslogotu ierīci maksimālās slodzes laikā.
3. Jāņem vērā klimats ierīces uzstādīšanas vietā, jo nokrišņi negatīvi ietekmē ģeneratora darbību. Ņem vērā dzīvesvietas klimatiskās īpatnības.
4. Instalācijas efektivitātes noteikšana ir viens no svarīgākajiem rādītājiem.
5. Uzziniet ģeneratora veiktspēju saistībā ar darbības laikā radīto troksni.
6. Veikt dažādu veidu ģeneratoru salīdzinošu analīzi visiem raksturlielumiem un parametriem.
7. Lasiet lietotāju atsauksmes par līdzīgām instalācijām.
8. Veiciet vietējo un ārvalstu ražotāju analīzi, izpētiet pārskatus par šiem uzņēmumiem.

Zema ātruma vēja ģeneratora izvietošana

Zemes gabalā tiek ielikts neliels pamats, kurā nostiprināts masts. Pie torņa, pakājē, atrodas elektrības skapis.Augšpusē ir uzstādīts rotācijas mehānisms, uz tā ir uzstādīta gondola. Pēdējā iekšpusē ir anemometrs, ģenerators, transmisija un bremzes. Gondolai ir piestiprināts rotora vāciņš, kurā ir iesprūduši asmeņi. Katrs spārns ir savienots ar sistēmu, kas automātiski pielāgo augstumu.

Zema ātruma vēja turbīnas uzstādīšana sākas ar masta pamatu un uzstādīšanu

Pēc ģeneratora uzstādīšanas viņi uzstāda zibensaizsardzības un informācijas par darbu pārraides sistēmas, kā arī apvalku un ugunsdzēšanas mehānismu.

Zema ātruma vēja ģenerators ir ierīce, kas var nodrošināt elektrību piepilsētas zonā. Lietošana ir attaisnojama vietās ar nelielu vēju.

Specifikācijas

Pirkšanas brīdī vēja turbīnas uzlādes kontrolieris jums rūpīgi jāizpēta viņa datu lapa. Izvēloties, svarīgas ir īpašības:

• jauda - jāatbilst vēja turbīnas jaudai;
• spriegums - jāatbilst vējdzirnavām uzstādīto akumulatoru spriegumam;
• Maks. jauda - norāda kontroliera modelim maksimālo pieļaujamo jaudu;
• Maks. strāva - norāda, ar kādām vēja ģeneratora maksimālajām jaudām kontrolieris var strādāt;
• sprieguma diapazons - indikatori maks. un min. akumulatora spriegums adekvātai ierīces darbībai;
• displeja iespējas - kādi dati par ierīci un tās darbību tiek parādīti konkrētā modeļa displejā;
• darbības apstākļi - pie kādām temperatūrām, mitruma līmeni izvēlētā ierīce var darboties.

Ja pats nevarat izvēlēties uzlādes vadības ierīci, sazinieties ar konsultantu un parādiet viņam savas vējdzirnavu datu lapu. Ierīce tiek izvēlēta atbilstoši vēja instalācijas iespējām.Nepareizi darbības apstākļi un novirzes no sprieguma diapazona negatīvi ietekmēs visas vēja sistēmas darbību.

Vēja turbīnas ģenerators

Vējdzirnavu darbībai ir nepieciešami parastie trīsfāzu ģeneratori. Šādu ierīču dizains ir līdzīgs automašīnās izmantotajiem modeļiem, taču tām ir lielāki parametri.

Vēja turbīnu ierīcēm ir trīsfāzu statora tinums (zvaigznes savienojums), no kura iziet trīs vadi, kas dodas uz kontrolieri, kur maiņstrāvas spriegums tiek pārveidots par līdzstrāvu.

Vēja turbīnas ģeneratora rotors ir izgatavots uz neodīma magnētiem: šādās konstrukcijās nav vēlams izmantot elektrisko ierosmi, jo spole patērē daudz enerģijas

Lai palielinātu ātrumu, bieži tiek izmantots reizinātājs. Šāda ierīce ļauj palielināt esošā ģeneratora jaudu vai izmantot mazāku ierīci, kas samazina uzstādīšanas izmaksas.

Reizinātājus biežāk izmanto vertikālajās vēja turbīnās, kurās vēja rata griešanās process ir lēnāks. Horizontālajām ierīcēm ar lielu asmeņu griešanās ātrumu nav nepieciešami reizinātāji, kas vienkāršo un samazina būvniecības izmaksas.

Kā pats veikt vēja ģeneratora aprēķinu

Formulas tiek izmantotas, lai aprēķinātu aprīkojuma jaudas parametru, kas tiks izmantots noteiktā apgabalā. Pirmkārt, tiek veikts aprēķins par enerģijas daudzumu, kas ļauj vēja ģeneratoram ģenerēt visu gadu.

Iekārtas kopējās jaudas aprēķins

Lai pabeigtu uzdevumu, tiek veiktas šādas darbības:

1. Pirmkārt, tiek veikti aprēķini.Atbilstoši iegūtajiem rezultātiem tiek izvēlēts rotācijas elementu garums, kā arī torņa augstums.
2. Tiek veikta konkrētai zonai raksturīgā gaisa plūsmas vidējā ātruma analīze. Tam būs nepieciešams īpašs aprīkojums. Ar to vairākus mēnešus jāuzrauga gaisa plūsmas stiprums. Ja instrumenta nav, rezultātus varat pieprasīt vietējās meteoroloģiskās stacijas pārstāvjiem.

Jaudas aprēķins vēja ģenerators tiek veikts pēc formulas P=krV 3S/2.

Simbolu apzīmējumi:

• r ir gaisa plūsmas blīvuma parametrs, normālos apstākļos šī vērtība ir 1,225 kg/m3;
• V ir vidējais vēja ātrums, ko mēra metros sekundē;
• S ir gaisa plūsmas kopējā platība, mēra metros;
• k ir iekārtā uzstādītās turbīnas lietderības parametrs;

Izmantojot šos aprēķinus, jūs varat precīzi noteikt jaudas daudzumu, kas nepieciešams ģeneratora komplektam noteiktā apgabalā. Ja tiek iegādāts firmas aprīkojums, tad uz tā iepakojuma jānorāda, pie kāda gaisa plūsmas spēka ierīces darbība būs visefektīvākā. Vidēji šī vērtība būs robežās no septiņiem līdz vienpadsmit metriem sekundē.

Lietotājs Odesas inženieris detalizēti runāja par ģeneratora ierīces montāžas procedūru, kā arī par aprēķinu veikšanu.

Propelleru aprēķins vēja turbīnai

Aprēķinu procedūru veic pēc formulas Z=LW/60/V, simbolu apzīmējums:

• Z ir viena dzenskrūves zemā ātruma vērtība;
• L ir apļa izmērs, ko aprakstīs rotācijas elementi;
• W ir vienas skrūves griešanās ātrums;
• V ir gaisa plūsmas padeves ātruma parametrs.

Pamatojoties uz šo formulu, tiek aprēķināts apgriezienu skaits. Bet aprēķinam ir jāņem vērā iekārtas vienas skrūves solis. To aprēķina pēc formulas H=2pR* tga.

Simbolu apraksts:

• 2n ir nemainīga vērtība 6,28;
• R ir rādiusa vērtība, kas raksturos iekārtas rotācijas elementus;
• tg a ir griezuma leņķis.

Vēja ģeneratora invertora aprēķins

Pirms šo aprēķinu veikšanas ir jāņem vērā šāds punkts. Ja mājas tīklā tiek izmantots tikai viens 12 voltu akumulators, tad nav jēgas uzstādīt invertoru. Vidējā vasarnīcas vai privātās mājsaimniecības jauda ir aptuveni 4 kW, ievērojot maksimālās slodzes. Šādam tīklam bateriju skaits būs vismaz desmit, katra no tām ir paredzēta 24 voltiem. Ja ir tik daudz akumulatoru, ieteicams izmantot invertora ierīci.

Bet šādos apstākļos, kad tiek izmantotas desmit 24 voltu baterijas, jums būs nepieciešams vēja ģenerators, kura jauda ir vismaz 3 kW. Vājāks aprīkojums nespēs nodrošināt enerģiju šādam bateriju skaitam. Sadzīves ierīcēm šī jauda var būt pārāk liela.

Invertora ierīces jaudas parametra aprēķins tiek veikts šādi:

1. Pirmkārt, ir nepieciešams apkopot visu enerģijas patērētāju jaudas raksturlielumus.
2. Pēc tam tiek noteikts patēriņa laiks.
3. Tiek aprēķināts maksimālās slodzes parametrs.

Aleksandrs Kapustins parādīja procedūru vēja ģeneratora iedarbināšanai ar invertoru.

Efektivitāte

Ir diezgan vienkārši novērtēt noteikta veida un konstrukcijas agregāta energoefektivitāti un salīdzināt to ar līdzīgu dzinēju veiktspēju.Nepieciešams noteikt vēja enerģijas izmantošanas koeficientu (KIEV). To aprēķina kā uz vēja turbīnas vārpstas saņemtās jaudas attiecību pret vēja plūsmas jaudu, kas iedarbojas uz vēja rata virsmu.

Vēja enerģijas izmantošanas koeficients dažādām iekārtām svārstās no 5 līdz 40%. Novērtējums būs nepilnīgs, neņemot vērā objekta projektēšanas un būvniecības izmaksas, saražotās elektroenerģijas apjomu un izmaksas. Alternatīvajā enerģētikā būtisks faktors ir vēja turbīnas atmaksāšanās laiks, taču jāņem vērā arī no tā izrietošā ietekme uz vidi.

Kas ir vēja ģenerators?

Vēja ģenerators ir ierīce, kas izmanto vēja enerģiju elektroenerģijas ražošanai. Gaisa straumēm, kas brīvi pārvietojas atmosfērā, ir milzīga enerģija un turklāt pilnīgi brīva. Vēja enerģija ir mēģinājums to iegūt un lietderīgi izmantot.

Vēja ģenerators ir ierīču komplekts, kas saņem, apstrādā un sagatavo lietošanai enerģiju. Vēja straumes mijiedarbojas ar vējdzirnavu rotoru, izraisot tā griešanos. Rotors ir pārspīlēts (vai tieši) savienots ar ģeneratoru, kas uzlādē akumulatorus. Uzlāde caur invertoru tiek apstrādāta standarta formā (220 V, 50 Hz) un tiek piegādāta patēriņa ierīcēm.

No pirmā acu uzmetiena komplekss ir diezgan sarežģīts. Ir arī vienkāršākas konstrukcijas, piemēram, vējdzirnavas, kas baro sūkņus. Tomēr sarežģītām ierīcēm ir nepieciešams pilns aprīkojuma komplekts, kas var nodrošināt stabilu un kvalitatīvu strāvas padevi.

Vēja turbīnu šķirnes

Ir vairāki vēja ģeneratoru veidi.Pēc asmeņu skaita vējdzirnavas ir trīs, divu, vienas, vairāku asmeņu. Ierīces tiek ražotas arī vispār bez lāpstiņām, kur kā vēju tverošā daļa kalpo kā lielu plāksni atgādinošā “bura”. Šādām iekārtām ir augstāka efektivitāte nekā citām ierīcēm, taču tās joprojām netiek plaši izmantotas. Interesanti, ka jo mazāk lāpstiņu vējdzirnavām ir, jo vairāk enerģijas tās ražo.

Plakano vēja turbīnu piemēri

Atbilstoši izmantotajam materiālam asmeņi ir stingri (izgatavoti no metāla vai stiklplasta) un auduma. Otrs veids ir tā sauktās burāšanas vēja turbīnas, tās ir lētākas, taču praktiskumā un efektivitātē zaudē stingrām.

Vēl viena svarīga īpašība ir dzenskrūves soļa iezīme, kas ļauj mainīt lāpstiņu griešanās ātrumu. Mainīga leņķa ierīces ļauj uzturēt efektivitāti pie dažādiem vēja ātrumiem. Bet tajā pašā laikā sistēmas izmaksas palielinās, un konstrukcijas sarežģītības dēļ samazinās uzticamība. Tāpēc vairumā gadījumu tiek izmantotas fiksēta soļa ierīces, kuras ir viegli kopjamas un uzticamas.

Vēja turbīnu veidi atbilstoši darba ass novietojumam

Vēja turbīnas darba rotācijas ass var atrasties gan vertikāli, gan horizontāli

Abos gadījumos ir priekšrocības un trūkumi, kuriem jāpievērš uzmanība, izvēloties.

Ir vairāki vertikālo vēja turbīnu veidi:

1. Savonius vēja ģeneratori, kuru konstrukcija sastāv no vairākiem puscilindriem, kas ir fiksēti uz ass vertikālā stāvoklī. Šādas ierīces spēks ir spēja strādāt jebkurā vēja virzienā. Bet ir arī nopietns trūkums - vēja enerģiju izmanto tikai 25 - 30%.
2. Darrieus rotorā elastīgās lentes tiek izmantotas kā lāpstiņas, kas piestiprinātas pie sijām, neizmantojot rāmi. Modeļa efektivitāte ir tāda pati kā iepriekšējai šķirnei, taču, lai palaistu sistēmu, ir nepieciešama papildu instalācija.
3. Daudzasmeņu vējdzirnavas ir visefektīvākās starp vertikālajām ierīcēm.
4. Retākā iespēja ir ierīces ar spirālveida rotoru. Speciāli savīti asmeņi nodrošina vienmērīgu vēja rata griešanos, taču konstrukcijas sarežģītība padara cenu pārāk augstu, kas ierobežo šāda veida mehānismu izmantošanu.

Horizontālās ass vējdzirnavas ir izplatītākas nekā vertikālās ass vējdzirnavas, jo tās ir efektīvākas, bet dārgākas.

Vēja turbīnu veidi gar darba asi

Trūkumi ietver efektivitātes atkarību no vēja virziena un nepieciešamību pielāgot konstrukcijas stāvokli, izmantojot vējrādītāju. Šāda veida vēja turbīnu vēlams uzstādīt atklātā vietā, kur to neaizsegs koki un ēkas, kā arī labāk prom no cilvēku pastāvīgās dzīvesvietas. Tas ir diezgan trokšņains un apdraud putnus, kas lido garām.

Vēja turbīnu ražotāji

Tirgus ietver gan ārvalstu (galvenokārt Ziemeļamerikas, Eiropas un Ķīnas) izcelsmes ierīces, gan vietējās iekārtas. Cena ir atkarīga no jaudas un konfigurācijas - piemēram, saules bateriju klātbūtnes, un svārstās no desmitiem līdz simtiem tūkstošu rubļu.

Galvenās tehniskās īpašības

Kontrolieru modeļi, kas tiek izmantoti kā daļa no konkrētas vēja turbīnas, atšķiras pēc to tehniskajiem parametriem, kas atspoguļoti produkta pasē, tie ir:

• Nominālajai jaudai, kas ir ierīces galvenais rādītājs, jāatbilst vēja ģeneratora jaudai;
• Nominālajam spriegumam, arī galvenajam indikatoram, jāatbilst vēja turbīnu veidojošo akumulatoru spriegumam;
• Maksimālā jauda, ​​nosaka maksimālo pieļaujamo vērtību konkrētam ierīces modelim;
• Maksimālā strāva raksturo ierīces spēju darboties ar vēja ģeneratora augstāko veiktspēju;
• Akumulatora maksimālā un minimālā sprieguma vērtība nosaka sprieguma diapazonu, kurā ierīce darbojas;
• Ja modelis var strādāt vienlaicīgi ar vēja turbīnu un saules elektrostaciju - maksimālā uzlādes strāva, ko rada saules paneļi;
• Displeja veids un tajā redzamie darbības parametri;
• Ekspluatācijas raksturojums - apkārtējās vides temperatūra un mitrums;
• Kopējie izmēri un svars.

Vai visas vēja turbīnas ir vienādas?

daudzas klasifikācijas asmeņu ražošanai līdz zemes virsmai,

Lielāko daļu šobrīd esošo vēja turbīnu (vēja elektrostaciju) var attiecināt uz viena, divu, trīs vai vairāku lāpstiņu. Neliela daļa modernāko ierīču nemaz nesatur asmeņus, un tajās vējš noķer tā saukto "buru", kas izskatās pēc apakštasītes. Aiz tā ir virzuļi, kas virza hidraulisko sistēmu, un jau tā rada elektrisko strāvu. Šādu iekārtu efektivitāte ir augstāka nekā visām pārējām. Attiecībā uz lāpstiņu sistēmām tendence ir šāda: jo mazāk lāpstiņu, jo vairāk enerģijas ģenerators ražo.

Vēja turbīnu šķirnes

var būt lētāk,

Ja salīdzinām vēja turbīnas pēc dzenskrūves soļa, tad ierīces ar fiksētu soli ir uzticamākas. Ir mainīga soļa vējdzirnavas, kas var mainīt griešanās ātrumu, taču to lielgabarīta konstrukcija rada papildu izmaksas šādas sistēmas uzstādīšanai un uzturēšanai.

Vējdzirnavu dizaini ir visdažādākie, ja tos aplūkojam no rotācijas ass virziena viedokļa attiecībā pret zemi.

Ierīces, kuru asmeņi griežas ap vertikālo asi, savukārt var iedalīt vairākos veidos.

1. Savonius vēja ģeneratori ir iekšā vairākas dobu cilindru puses, kas novietotas uz vertikālas ass. To galvenā priekšrocība ir iespēja griezties neatkarīgi no vēja ātruma un virziena. Būtisks trūkums ir iespēja izmantot vēja enerģiju tikai par trešdaļu.
2. Darier rotors ir divu vai vairāku asmeņu sistēma, kas ir plakanas plāksnes. Šādu ierīci ir viegli izgatavot, taču tā nedarbosies, lai ar to iegūtu daudz enerģijas. Turklāt, lai palaistu šādu rotoru, ir nepieciešams papildu mehānisms.
3. Helikoīda rotoram, pateicoties īpaši savītiem asmeņiem, ir vienmērīga rotācija. Ierīce ir izturīga, taču dizaina sarežģītības dēļ tā ir dārga.
4. Vairāku lāpstiņu vēja turbīnas ar vertikālu rotācijas asi ir visefektīvākā iespēja savā grupā.

Arī vējdzirnavām ar horizontālu rotācijas asi ir savas priekšrocības un trūkumi. To galvenā priekšrocība ir augsta efektivitāte.Starp šādu konstrukciju trūkumiem ir vērts atzīmēt nepieciešamību fiksēt vēja virzienu ar vējrādītāju un efektivitātes izmaiņas atkarībā no vēja virziena. Šajā sakarā horizontālās instalācijas ir vispiemērotākās atklātās vietās. Tajā pašā vietā, kur lāpstiņas no vēja pasargās ēkas, koki vai, piemēram, pauguri, labāk uzstādīt cita dizaina vēja turbīnu.

Turklāt šāda vēja turbīna ir dārga, un tās parādīšanās tuvākajā apkārtnē noteikti neradīs lielu sajūsmu jūsu kaimiņos. Tās asmeņi var viegli notriekt lidojošu putnu un radīt lielu troksni.

Kādi citi vēja turbīnu veidi pastāv? Nu, protams, mūsējie, pašmāju un importa. Starp pēdējiem līderpozīcijās atrodas Eiropas, Ķīnas un Ziemeļamerikas vienības. Tajā pašā laikā vietējo vēja turbīnu klātbūtne tirgū var tikai priecāties.

jauni ieraksti
Motorzāģis vai elektriskais zāģis - ko izvēlēties dārzam? 4 kļūdas, audzējot tomātus podos, ko pieļauj gandrīz visas mājsaimniecesStādu audzēšanas noslēpumi no japāņiem, kuri ir ļoti jutīgi pret zemi

Šādu ierīču cenu nosaka, pirmkārt, pēc to jaudas un papildu elementu, piemēram, saules paneļu, klātbūtnes, un tā svārstās ļoti plašā diapazonā - no vairākiem desmitiem līdz vairākiem simtiem tūkstošu rubļu.

Vējdzirnavu izgatavošana ar savām rokām

Galvenais veicamais darbs ir rotējošā rotora izgatavošana un uzstādīšana. Pirmkārt, jums vajadzētu izvēlēties konstrukcijas veidu un tā izmērus. Zinot nepieciešamo ierīces jaudu un ražošanas iespējas, tas palīdzēs to noteikt.

Lielāko daļu mezglu (ja ne visus) būs jāveido pašiem, tāpēc izvēli ietekmēs tas, kādas zināšanas ir dizaina radītājam, kādas ierīces un ierīces viņš vislabāk pārzina. Parasti vispirms tiek izgatavotas testa vējdzirnavas, ar kuru palīdzību tiek pārbaudīta veiktspēja un precizēti konstrukcijas parametri, pēc tam sāk ražot strādājošu vēja ģeneratoru.

Darbības princips

Tālāk rotācijas spēks tiek pārvērsts elektrībā, kas tiek uzkrāta akumulatorā. Jo spēcīgāka ir gaisa plūsma, jo ātrāk asmeņi griežas, radot vairāk enerģijas. Tā kā vēja ģeneratora darbība balstās uz alternatīva enerģijas avota maksimālu izmantošanu, vienai lāpstiņu pusei ir noapaļota forma, otrai ir salīdzinoši plakana. Kad gaisa plūsma šķērso noapaļoto pusi, tiek izveidots vakuuma laukums. Tas iesūc asmeni, velkot to uz sāniem. Tas rada enerģiju, kas izraisa asmeņu griešanos.

Vēja ģeneratora darbības shēma: parādīts vēja enerģijas pārveidošanas princips un iekšējo mehānismu darbība

Savu pagriezienu laikā skrūves griež arī asi, kas savienota ar ģeneratora rotoru. Kad statorā griežas divpadsmit magnēti, kas piestiprināti pie rotora, tiek radīta maiņstrāva, kuras frekvence ir tāda pati kā parastajās telpas izvados. Tas ir vēja turbīnas darbības pamatprincips. Maiņstrāvu ir viegli ģenerēt un pārraidīt lielos attālumos, taču to nav iespējams uzglabāt.

Vēja ģeneratora shematiskā diagramma

Lai to izdarītu, tas jāpārvērš līdzstrāvai. Šo darbu veic elektroniskā shēma turbīnas iekšpusē.Lai iegūtu lielu elektroenerģijas daudzumu, tiek ražotas rūpnieciskās iekārtas. Vēja parks parasti sastāv no vairākiem desmitiem iekārtu. Pateicoties šādas ierīces lietošanai mājās, jūs varat ievērojami samazināt enerģijas izmaksas. Vēja turbīnu darbības princips ļauj tos izmantot šādās opcijās:

• autonomam darbam;
• paralēli rezerves akumulatoram;
• kopā ar saules paneļiem;
• paralēli dīzeļa vai benzīna ģeneratoram.

Ja gaisa plūsma pārvietojas ar ātrumu 45 km/h, turbīna ģenerē 400 vatus elektroenerģijas. Tas ir pietiekami, lai apgaismotu piepilsētas zonu. Šo jaudu var uzkrāt, savācot to akumulatorā.

Akumulatora uzlādi kontrolē īpaša ierīce. Samazinoties lādiņam, asmeņu rotācija palēninās. Kad akumulators ir pilnībā izlādējies, asmeņi atkal sāk griezties. Tādā veidā uzlāde tiek uzturēta noteiktā līmenī. Jo spēcīgāka ir gaisa plūsma, jo vairāk elektrības var saražot turbīna.

Kā vēja turbīna tiek darbināta no alternatīva avota

Vējdzirnavas "nebarojas" ar gaisa masu, tās ir noregulētas, lai patērētu vēja ātrumu. Citiem vārdiem sakot: vējš lielā ātrumā tuvojas vēja turbīnai un atstāj to ar lēnāku ātrumu. Vēja ātruma atšķirība pirms un pēc vēja ģeneratora nosaka, cik daudz enerģijas šī ierīce absorbēja.

Daži vēja turbīnu veidi to dara labāk, daži sliktāk. Bet tā ir vēja ģeneratora galvenā funkcija – piebremzēt vēju.

Robeža starp efektivitāti un ierobežojumiem

Nekad neticiet apgalvojumiem, ka noteikta vēja turbīna darbojas ar 100% efektivitāti.Tas nozīmē, ka vējam aiz vējdzirnavu lāpstiņām ir pilnībā jāapstājas. Absurds pierādījums skaidri parāda nepatiesu apgalvojumu.

Vēja turbīnai ar ideālu efektivitāti ir jāatrod līdzsvars, kurā vējš izdala pietiekami daudz enerģijas, lai tai būtu tikai jāiziet no ierīces atvēruma loga tālākai kustībai. Efektivitāte šajā gadījumā nosaka vēja ātruma atšķirību pirms un pēc turbīnas, tieši ietekmējot vējdzirnavu jaudas koeficientu, kura formula ir šāda: P_Izeja= 1/2 × r × S × V3 × efektivitāte.

Vēja turbīnas maksimālo efektivitāti pirms vairāk nekā 100 gadiem savā fundamentālajā zinātniskajā darbā pamatoja vācu zinātnieks Betzs. Ņemot par pamatu augstāk minēto formulu, vācietis ārkārtīgi konsekventi pamatoja, ka no vēja var iegūt maksimāli 16/27 enerģijas. Pēc tam viņa aprēķinus nedaudz koriģēja itālis Loregio, un izrādījās, ka vēja ģeneratora maksimālā efektivitāte ir 59%.

Tas skaidri redzams Savonius un Darrieus turbīnu darbības principu atšķirībās. Galu galā Savonius vējdzirnavas uzņem tikai vēja stumšanas spēku, un Darier projektos tiek izmantots arī aerodinamiskais pacēlājs, kas palielina lāpstiņu griešanās ātrumu.

Vēja turbīnas darbības princips

Ja nav vai bieži rodas strāvas padeves pārtraukumi, labāk ar savām rokām izgatavot mini vēja ģeneratoru vai vairākas vēja turbīnas (vēja turbīnas) individuālai elektroapgādei. Pašdarināta ierīce vēja rata rotācijas dēļ vēja kinētisko enerģiju pārvērš mehāniskā enerģijā.

Sākotnēji mehāniskā enerģija, kas rotē rotoru, tiek pārveidota par trīsfāzu maiņstrāvu.Enerģijas plūsma caur kontrolieri tiek glabāta līdzstrāvas akumulatorā. Visbeidzot, sprieguma invertors maina strāvu, lai piegādātu elektroenerģiju ierīcēm un apgaismojumam.

Vējdzirnavu darbības princips ir vienkāršs un sastāv no trīs veidu spēka iedarbības uz asmeņiem. Impulss un pacelšana pārvar bremzēšanas spēka sistēmu un iedarbina spararatu kustībā. Pēc magnētiskā lauka veidošanās ar rotoru uz ģeneratora stacionārās daļas, strāva sākas caur vadiem.

Ierīces pielietojuma jomas

Faktiski vēja turbīnas spēj nodrošināt enerģiju dažādiem mērķiem paredzētiem objektiem. Lielas jaudas vēja turbīnas ir piemērotas elektroapgādei rūpnieciskā mērogā. Pareizi izstrādātas mājas ierīces nodrošina vietnes īpašniekam nepārtrauktu barošanu. Jūs varat izgatavot vēja ģeneratoru privātmājai ar savām rokām ar minimālām darba un naudas izmaksām.

Ierīces priekšrocības

Galvenā mājas vēja turbīnas priekšrocība ir ietaupījums uz elektrības rēķiniem. Detaļām un uzstādīšanai iztērētā nauda tiek atmaksāta ar bezmaksas elektrības piegādēm.

Pašdarinātas vēja turbīnas papildu priekšrocības:

• rūpnīcas modelis ir daudzkārt dārgāks;
• videi draudzīgs dizains, kas darbojas bez degvielas;
• neierobežots kalpošanas laiks (bojājuma gadījumā sastāvdaļas ir viegli nomainīt);
• piemērotība piemērotos klimatiskajos apstākļos ar skaitītāja vidējo gada ātrumu no 4 m / s.

Trūkumi

Atsevišķu vējdzirnavu negatīvā puse ietver:

• atkarība no laikapstākļiem;
• vētras un viesuļvētras bieži izslēdz mehānismu;
• nepieciešami profilaktiski pasākumi;
• augstiem mastiem nepieciešams zemējums;
• daži modeļi pārsniedz pieļaujamo trokšņa līmeni.

Vēja turbīnas ģenerators

Vējdzirnavu darbībai ir nepieciešami parastie trīsfāzu ģeneratori. Šādu ierīču dizains ir līdzīgs automašīnās izmantotajiem modeļiem, taču tām ir lielāki parametri.

Vēja turbīnu ierīcēm ir trīsfāzu statora tinums (zvaigznes savienojums), no kura iziet trīs vadi, kas dodas uz kontrolieri, kur maiņstrāvas spriegums tiek pārveidots par līdzstrāvu.

Vēja turbīnas ģeneratora rotors ir izgatavots uz neodīma magnētiem: šādās konstrukcijās nav vēlams izmantot elektrisko ierosmi, jo spole patērē daudz enerģijas

Lai palielinātu ātrumu, bieži tiek izmantots reizinātājs. Šāda ierīce ļauj palielināt esošā ģeneratora jaudu vai izmantot mazāku ierīci, kas samazina uzstādīšanas izmaksas.

Reizinātājus biežāk izmanto vertikālajās vēja turbīnās, kurās vēja rata griešanās process ir lēnāks. Horizontālajām ierīcēm ar lielu asmeņu griešanās ātrumu nav nepieciešami reizinātāji, kas vienkāršo un samazina būvniecības izmaksas.

Vēja turbīnas no veļas mašīnas un vēja turbīnas no automašīnas ģeneratora montāžas un uzstādīšanas specifika ir detalizēti aprakstīta mūsu ieteiktajos rakstos.

Iestatīt

• Lāpstiņu rotors. Tie, atkarībā no modeļa, var būt: viens, divi, trīs vai vairāk;
• Reduktors vai, citiem vārdiem sakot, pārnesumkārba, kas paredzēta ātruma regulēšanai starp ģeneratoru un rotoru;
• Korpuss ir aizsargājošs. Tās mērķis ir skaidrs no nosaukuma: tas aizsargā visas konstrukcijas sastāvdaļas no ārējām ietekmēm;
• Aste ir atbildīga par griešanos pūšošā vēja virzienā;
• Akumulators ir uzlādējams.Tās uzdevums ir uzkrāt enerģiju, t.i. krājums. Tā kā laikapstākļi ne vienmēr ir spēkstacijai labvēlīgi, tas vienmēr palīdzēs sliktos laikapstākļos;
• invertora uzstādīšana. To izmanto, lai pārveidotu līdzstrāvu maiņstrāvā, kas baro ikdienā lietojamās elektroierīces.

Izmēra un izvietojuma aprēķins

Lai aprēķinātu nepieciešamo vēja elektrostacijas ģeneratoru skaitu, ņemiet vērā:

• nepieciešamā jauda;
• vējainu dienu skaits;
• atrašanās vietas iezīmes.

Tātad, lai vēja turbīnas uzstādīšana attaisnotos ar izmaksām, ir jānosaka vējaino dienu skaits gadā, kā arī to dominējošais virziens. Visizdevīgākā vieta ir piejūras un kalnu apgabaliem, jo ​​šeit vēja spēks pārsniedz 60-70 m/s, un tas ir pilnīgi pietiekami, lai atteiktos no vietējās elektrības.

Līdzenajā teritorijā vējam raksturīga vienmērīga plūsma, taču tā stiprums dažkārt nav pietiekams, lai pilnībā nodrošinātu privātmāju. Ierīkošana stādījumu un mežu tuvumā vispār ir nerentabla, jo vēja enerģija tiek patērēta un lielākā mērā kavējas uz kokiem.

Vēja plūsmai ir jaudas pieaugums tieši proporcionāli attālumam no zemes virsmas. Attiecīgi, jo augstāks ir vējdzirnavu masts, jo lielāku impulsu tas spēj uzņemt. Tomēr, jo tālāk tas tiek noņemts no zemes, jo lielāks pastiprinājums tam nepieciešams. Papildu balsti ne vienmēr var pilnībā noturēt vējdzirnavas. Spēcīgā brāzmainā vējā augsta masta nokrišanas iespējamība ir daudz lielāka nekā mastam, kas uzstādīts 5-7 metru augstumā.

Optimālākā masta noņemšana no zemes ir 10-15 metri. Tās stiprināšana tiek veikta, izmantojot divas metodes:

1. Pamatu betonēšana - izrok četras dziļas, bet nelielas bedres diametrā, kurās iegremdē un iebetonē vēja turbīnu pagarinājumus. Process ir laikietilpīgs un dārgs, taču tas ir visuzticamākais. Spēcīgā vējā masts paliks nekustīgs, un vienīgais bojājums tam var būt lāpstiņu sagriešana.
2. Metāla strijas - ar metāla troses palīdzību vējdzirnavas tiek nostiprinātas perpendikulāri zemes virsmai, savukārt kabelis ir labi izstiepts, nostiprinot tā galus zemē.

Elektrostacijas darbības ilgums kopumā ir atkarīgs no masta nostiprināšanas metodes izvēles.

Speciālās tehnikas klātbūtne, kā arī pieredze šādu darbu veikšanā pasargās vēja parku no priekšlaicīgas avārijas.

Buru vēja ģenerators

Ja tradicionālo vējdzirnavu asmeņi ir izgatavoti no cietiem materiāliem, tad burāšanā, gluži pretēji, tie ir izgatavoti no mīkstiem materiāliem. Piemērots jebkuram blīvam audumam, piemēram, brezentam. Bieži vien šādās konstrukcijās tiek izmantoti neaustie lamināti. Ārēji burājošs vēja ģenerators izskatās kā liels bērnu atskaņotājs.

Pēc konstrukcijas burāšanas vējdzirnavas ir sadalītas divos veidos.

• Apļveida ar trīsstūrveida buru asmeņiem
• Ar buras riteni, arī apļveida

Buru vēja ģenerators ar trīsstūrveida lāpstiņām

Trīsstūrveida buru lāpstiņas parasti tiek izgatavotas vienādsānu, taču daudzos gadījumos to forma tiek izvēlēta individuāli – atbilstoši tās uzstādīšanas vietas vēja slodzēm. Buru vējdzirnavas sāk darboties ar vēja ātrumu 5 m/s. Tā efektivitāte ir augstāka nekā lielākajai daļai lāpstiņu vējdzirnavu, taču tajā pašā laikā tas nav bez daudziem trūkumiem. Tātad, mainoties vējam, “buru laiva” apstājas un tai ir vajadzīgs laiks, lai grieztos jaunajā vēja plūsmas virzienā.

Vēl viens trūkums ir pašu "buru" trauslums. Tie bieži saplīst, neizdodas un prasa pilnīgu nomaiņu.
Tiek uzskatīts, ka apļveida buru ģeneratoram šie trūkumi ir liegti. Tā efektivitāte ir divreiz lielāka nekā ģeneratoram ar buru lāpstiņām. Ārēji tas izskatās pēc satelītantena un atšķiras no parastajiem ģeneratoriem ar to, ka tam nav rotējošu lāpstiņu, cilindru vai rotoru. Šis ģenerators vibrē zem spiediena vai vēja brāzmām, ar savām vibrācijām pārnesot mehānisko enerģiju uz ģeneratoru.