Cách tự làm máy phát điện gió; mô tả về tuabin gió. Máy phát điện gió cho gia đình: chủng loại, giá gần đúng, tự sản xuất Trình tự các bước thực hiện để sản xuất rôto

Với giá điện tăng cao, việc tìm kiếm và phát triển các nguồn thay thế đang được tiến hành ở khắp mọi nơi. Ở hầu hết các vùng trong cả nước, nên sử dụng máy phát điện gió. Để cung cấp đầy đủ điện một ngôi nhà riêng, cần có một cài đặt khá mạnh mẽ và đắt tiền.

Máy phát điện gió cho gia đình

Nếu bạn chế tạo một máy phát điện gió nhỏ, bạn có thể sử dụng dòng điện để làm nóng nước hoặc sử dụng nó để thắp sáng một phần chẳng hạn, nhà phụ, lối đi trong vườn và hiên nhà. Làm nóng nước cho nhu cầu sinh hoạt hoặc sưởi ấm là lựa chọn đơn giản nhất sử dụng năng lượng gió mà không tích lũy và chuyển đổi. Ở đây câu hỏi đặt ra nhiều hơn là liệu có đủ năng lượng để sưởi ấm hay không.

Trước khi chế tạo máy phát điện, trước tiên bạn nên tìm hiểu chế độ gió trong khu vực.

Máy phát điện gió lớn không phù hợp với nhiều nơi trong khí hậu Nga do thay đổi thường xuyên cường độ và hướng của dòng không khí. Với công suất trên 1 kW, nó sẽ có quán tính và không thể quay hoàn toàn khi gió thay đổi. Quán tính trong mặt phẳng quay dẫn đến quá tải do gió ngang, dẫn đến hỏng hóc.

Với sự ra đời của những người tiêu dùng năng lượng ít năng lượng, việc sử dụng máy phát điện gió nhỏ tự chế có điện áp không quá 12 volt để chiếu sáng ngôi nhà là điều hợp lý. đèn LED hay sạc pin điện thoại khi trong nhà không có điện. Khi không cần thiết, có thể sử dụng máy phát điện để làm nóng nước.

Loại máy phát điện gió

Đối với những khu vực không có gió, chỉ có máy phát điện gió cánh buồm là phù hợp. Để đảm bảo cung cấp điện liên tục, bạn sẽ cần pin ít nhất 12V, bộ sạc, bộ biến tần, bộ ổn định và bộ chỉnh lưu.

Đối với những khu vực có ít gió, bạn có thể tự chế tạo một máy phát điện gió thẳng đứng có công suất không quá 2-3 kW. Có rất nhiều lựa chọn và chúng gần như tốt như kiểu dáng công nghiệp. Nên mua tua bin gió có cánh quạt. Các mô hình đáng tin cậy có công suất từ 1 đến 100 kilowatt được sản xuất tại Taganrog.

Ở những vùng nhiều gió, bạn có thể tự tay chế tạo một máy phát điện thẳng đứng cho ngôi nhà của mình nếu công suất yêu cầu là 0,5-1,5 kilowatt. Lưỡi dao có thể được làm từ các vật liệu sẵn có, chẳng hạn như từ thùng. Đó là khuyến khích để mua các thiết bị hiệu quả hơn. Rẻ nhất là "thuyền buồm". Cối xay gió thẳng đứng đắt hơn nhưng nó hoạt động đáng tin cậy hơn khi có gió mạnh.

Cối xay gió công suất thấp tự làm

Không khó để tự làm một chiếc máy phát điện gió nhỏ tại nhà. Để bắt đầu làm việc trong lĩnh vực tạo ra các nguồn năng lượng thay thế và tích lũy kinh nghiệm quý báu về cách lắp ráp máy phát điện, bạn có thể tự chế tạo một thiết bị đơn giản bằng cách điều chỉnh động cơ từ máy tính hoặc máy in.

Máy phát điện gió 12V có trục ngang

Để làm một cối xay gió công suất thấp bằng tay của chính mình, trước tiên bạn phải chuẩn bị bản vẽ hoặc bản phác thảo.

Với tốc độ quay 200-300 vòng/phút. điện áp có thể tăng lên 12 volt và công suất tạo ra sẽ vào khoảng 3 watt. Nó có thể được sử dụng để sạc pin nhỏ. Đối với các máy phát điện khác thì phải tăng công suất lên 1000 vòng/phút. Chỉ trong trường hợp này chúng mới có hiệu quả. Nhưng ở đây bạn sẽ cần một hộp số, loại hộp số này tạo ra lực cản đáng kể và cũng có giá thành cao.

Phần có điện

Để lắp ráp một máy phát điện cần có các bộ phận sau:

một động cơ nhỏ từ máy in, ổ đĩa hoặc máy quét cũ;
8 điốt loại 1N4007 cho hai cầu chỉnh lưu;
tụ điện có công suất 1000 microfarad;
Ống nhựa PVC và các bộ phận bằng nhựa;
tấm nhôm.

Hình dưới đây cho thấy mạch máy phát điện.

Động cơ bước: sơ đồ kết nối với bộ chỉnh lưu và bộ ổn áp

Cầu điốt được nối với mỗi cuộn dây động cơ, trong đó có hai cuộn dây. Sau các cây cầu, bộ ổn định LM7805 được kết nối. Kết quả đầu ra là điện áp thường được cấp cho pin 12 volt.

Máy phát điện dựa trên nam châm neodymium có công suất cực lớn cường độ cao ly hợp. Chúng nên được sử dụng cẩn thận. Tại Tác động mạnh mẽ hoặc đun nóng đến nhiệt độ 80-250 0 C (tùy loại), quá trình khử từ xảy ra ở nam châm neodymium.

Bạn có thể lấy một trung tâm ô tô làm cơ sở cho một máy phát điện tự chế.

Rotor với nam châm neodymium

Khoảng 20 miếng nam châm neodymium có đường kính khoảng 25 mm được dán vào trục bằng keo siêu dính. Máy phát điện một pha được chế tạo với số cực và nam châm bằng nhau.

Các nam châm đặt đối diện nhau thì phải hút nhau, tức là chúng quay ngược chiều nhau. Sau khi dán nam châm neodymium, chúng được đổ đầy nhựa epoxy.

Các cuộn dây được quấn tròn và tổng số vòng là 1000-1200. Công suất của máy phát nam châm neodymium được chọn sao cho có thể sử dụng làm nguồn dòng điện một chiều, khoảng 6A, để sạc pin 12 V.

Bộ phận cơ khí

Lưỡi dao được làm từ ống nhựa. Các khoảng trống rộng 10 cm và dài 50 cm được vẽ trên đó rồi cắt ra. Một ống lót được chế tạo cho trục động cơ với một mặt bích để gắn các cánh quạt bằng vít. Số lượng của họ có thể từ hai đến bốn. Nhựa sẽ không tồn tại lâu, nhưng lần đầu tiên nó sẽ là đủ. Ngày nay, các vật liệu khá bền đã xuất hiện, chẳng hạn như carbon và polypropylen. Lưỡi dao mạnh hơn sau đó có thể được làm từ hợp kim nhôm.

Các lưỡi dao được cân bằng bằng cách cắt bỏ những phần thừa ở hai đầu và góc nghiêng được tạo ra bằng cách nung nóng và uốn cong chúng.

Máy phát điện được bắt vít vào một đoạn ống nhựa có trục thẳng đứng được hàn vào nó. Một cánh gió thời tiết bằng hợp kim nhôm cũng được lắp đặt đồng trục trên đường ống. Trục được chèn vào ống đứng cột buồm. Một ổ đỡ lực đẩy được lắp đặt giữa chúng. Toàn bộ kết cấu có thể xoay tự do trong mặt phẳng nằm ngang.

Bảng điện có thể được đặt trên bộ phận quay và điện áp có thể được truyền đến người tiêu dùng thông qua hai vòng trượt có chổi than. Nếu bo mạch có bộ chỉnh lưu được lắp riêng thì số vòng sẽ bằng sáu, bằng số chân của động cơ bước.

Cối xay gió được gắn ở độ cao 5-8 m.

Nếu thiết bị tạo ra năng lượng hiệu quả, nó có thể được cải thiện bằng cách chế tạo nó theo trục thẳng đứng, chẳng hạn như từ thùng. Cấu trúc ít bị ảnh hưởng bởi quá tải ngang hơn so với cấu trúc ngang. Hình dưới đây thể hiện một rôto có các cánh được làm từ các mảnh của thùng, được gắn trên một trục bên trong khung và không chịu lực lật.

Cối xay gió có trục thẳng đứng và rôto thùng

Bề mặt định hình của thùng tạo ra độ cứng bổ sung, do đó có thể sử dụng kim loại tấm mỏng hơn.

Máy phát điện gió có công suất trên 1 kW

Thiết bị phải mang lại những lợi ích hữu hình và cung cấp điện áp 220 V để có thể bật một số thiết bị điện. Để làm được điều này, nó phải khởi động độc lập và tạo ra điện trên phạm vi rộng.

Để chế tạo một máy phát điện gió bằng tay của chính bạn, trước tiên bạn phải xác định thiết kế. Nó phụ thuộc vào độ mạnh của gió. Nếu nó yếu, thì lựa chọn duy nhất có thể là phiên bản cánh buồm của rôto. Bạn không thể nhận được nhiều hơn 2-3 kilowatt năng lượng ở đây. Ngoài ra, nó sẽ cần hộp số và pin mạnh kèm theo bộ sạc.

Giá của tất cả các thiết bị đều cao, vì vậy bạn nên tìm hiểu xem liệu nó có mang lại lợi ích cho ngôi nhà của bạn hay không.

Ở những vùng có gió mạnh, máy phát điện gió tự chế bạn có thể nhận được 1,5-5 kilowatt điện. Sau đó, nó có thể được kết nối với mạng gia đình 220V. Thật khó để tự mình tạo ra một thiết bị có nhiều năng lượng hơn.

Máy phát điện từ động cơ DC

Một động cơ tốc độ thấp có thể được sử dụng làm máy phát điện, tạo ra điện tại 400-500 vòng/phút: PIK8-6/2.5 36V 0.3Nm 1600min-1. Chiều dài vỏ 143 mm, đường kính – 80 mm, đường kính trục – 12 mm.

Động cơ DC trông như thế nào?

Nó yêu cầu một hệ số nhân có tỷ số truyền là 1:12. Với một vòng quay của các cánh cối xay gió, máy phát điện sẽ quay được 12 vòng. Hình dưới đây cho thấy sơ đồ của thiết bị.

Sơ đồ thiết kế tuabin gió

Hộp số tạo ra một tải bổ sung, nhưng vẫn ít hơn so với máy phát điện ô tô hoặc bộ khởi động, nơi yêu cầu tỷ số truyền ít nhất là 1:25.

Nên làm các lưỡi dao từ tấm nhôm có kích thước 60x12x2. Nếu bạn lắp 6 cái trong số chúng vào động cơ, thiết bị sẽ không chạy nhanh và không quay khi có gió lớn. Khả năng cân bằng nên được cung cấp. Để làm được điều này, các lưỡi dao được hàn vào ống lót có khả năng bắt vít vào rôto để chúng có thể được di chuyển xa hơn hoặc gần hơn khỏi tâm của nó.

Công suất của máy phát điện sử dụng nam châm vĩnh cửu làm bằng ferit hoặc thép không vượt quá 0,5-0,7 kilowatt. Nó chỉ có thể được tăng lên bằng nam châm neodymium đặc biệt.

Máy phát điện có stato không có từ tính không phù hợp để vận hành. Khi có gió nhẹ thì nó dừng lại, sau đó sẽ không thể tự khởi động được nữa.

Sưởi ấm liên tục trong mùa lạnh đòi hỏi nhiều năng lượng và sưởi ấm căn nhà lớn- Đây là vấn đề. Về vấn đề này, nó có thể hữu ích cho một ngôi nhà nhỏ khi bạn phải đến đó không quá một lần một tuần. Nếu bạn cân nhắc mọi thứ một cách chính xác, hệ thống sưởi ấm trong nước chỉ hoạt động trong vài giờ. Thời gian còn lại chủ sở hữu tự nhiên. Sử dụng cối xay gió làm nguồn dòng điện một chiều để sạc pin, trong 1-2 tuần, bạn có thể tích lũy điện để sưởi ấm căn phòng trong khoảng thời gian như vậy, từ đó tạo ra sự thoải mái vừa đủ cho bản thân.

Để chế tạo máy phát điện từ động cơ Dòng điện xoay chiều hoặc khởi động xe, chúng cần được làm lại. Động cơ có thể được nâng cấp để trở thành máy phát điện nếu rôto được chế tạo bằng nam châm neodymium, được gia công theo độ dày của chúng. Nó được chế tạo với số cực bằng số cực của stato, xen kẽ với nhau. Rôto có nam châm neodymium được dán vào bề mặt của nó để không bị dính khi quay.

Các loại cánh quạt

Thiết kế cánh quạt khác nhau. Các phương án phổ biến được thể hiện trong hình bên dưới, trong đó hiển thị các giá trị của hệ số sử dụng năng lượng gió (WEI).

Các loại và thiết kế của cánh quạt tuabin gió

Để quay, cối xay gió được chế tạo với trục thẳng đứng hoặc nằm ngang. Tùy chọn dọc có ưu điểm là dễ bảo trì khi các bộ phận chính được đặt ở phía dưới. Vòng bi hỗ trợ có khả năng tự điều chỉnh và có tuổi thọ dài.

Hai cánh của rôto Savonius tạo ra hiện tượng giật, không thuận tiện cho lắm. Vì lý do này, nó được làm từ hai cặp cánh, cách nhau 2 tầng với một cánh quay so với cánh kia một góc 90 0. Thùng, xô và chảo có thể được sử dụng làm chỗ trống.

Rôto Daria, các cánh quạt được làm bằng băng đàn hồi, rất dễ chế tạo. Để thuận tiện cho việc thăng tiến, số lượng của họ phải là số lẻ. Chuyển động xảy ra giật cục nên bộ phận cơ khí nhanh chóng bị hỏng. Ngoài ra, băng rung khi quay, tạo ra tiếng gầm. Thiết kế này không phù hợp lắm để sử dụng lâu dài, mặc dù các cánh quạt đôi khi được làm bằng vật liệu hấp thụ âm thanh.
Trong một rôto trực giao, các cánh được tạo hình. Số lượng lưỡi dao tối ưu là ba. Máy chạy nhanh nhưng khi khởi động phải tháo xoắn.

Rôto helicoid có hiệu quả cao do độ cong phức tạp của lưỡi dao, giúp giảm tổn thất. Nó được sử dụng ít thường xuyên hơn các tuabin gió khác do giá thành cao.

Thiết kế rôto cánh ngang là hiệu quả nhất. Nhưng nó đòi hỏi sức gió trung bình ổn định và cũng cần có biện pháp phòng chống bão. Lưỡi dao có thể được làm từ propylene khi đường kính của chúng nhỏ hơn 1 m.

Nếu bạn cắt các lưỡi dao từ ống hoặc thùng nhựa có thành dày, bạn sẽ không thể đạt được công suất cao hơn 200 W. Cấu hình ở dạng phân đoạn không phù hợp với môi trường khí có thể nén được. Điều này đòi hỏi một hồ sơ phức tạp.

Đường kính của rôto phụ thuộc vào công suất cần thiết cũng như số lượng cánh quạt. Hai cánh 10 W cần một rôto có đường kính 1,16 m và một rôto 100 W cần 6,34 m. Đối với bốn và sáu cánh, đường kính sẽ lần lượt là 4,5 m và 3,68 m.

Nếu bạn đặt rôto trực tiếp lên trục máy phát điện, ổ trục của nó sẽ không tồn tại được lâu vì tải trọng lên tất cả các cánh quạt không đồng đều. Ổ trục đỡ trục cối xay gió phải tự thẳng hàng, có hai hoặc ba tầng. Khi đó trục rôto sẽ không sợ bị uốn cong và dịch chuyển trong quá trình quay.

Bộ thu dòng đóng vai trò chính trong hoạt động của cối xay gió, bộ thu dòng này phải được bảo dưỡng thường xuyên: bôi trơn, làm sạch, điều chỉnh. Khả năng phòng ngừa nó phải được cung cấp, mặc dù điều này rất khó thực hiện.

Sự an toàn

Cối xay gió có công suất trên 100 W là thiết bị gây ồn. Tua bin gió công nghiệp có thể được lắp đặt trong sân nhà riêng nếu được chứng nhận. Chiều cao của nó phải cao hơn những ngôi nhà gần nhất. Ngay cả cối xay gió công suất thấp cũng không thể lắp đặt trên mái nhà. Các rung động cơ học từ hoạt động của nó có thể tạo ra sự cộng hưởng và dẫn đến phá hủy cấu trúc.

Tốc độ quay cao của máy phát điện gió đòi hỏi tay nghề chất lượng cao. Ngược lại, nếu thiết bị bị phá hủy, sẽ có nguy cơ các bộ phận của nó có thể bay đi xa và gây thương tích cho người hoặc vật nuôi. Điều này cần đặc biệt được tính đến khi chế tạo cối xay gió bằng tay của chính bạn từ vật liệu phế liệu.

Băng hình. Máy phát điện gió tự làm.

Việc sử dụng máy phát điện gió không được khuyến khích ở tất cả các vùng vì nó phụ thuộc vào điều kiện khí hậu. Ngoài ra, sẽ vô nghĩa nếu bạn tự làm chúng mà không có một số kinh nghiệm và kiến thức. Để bắt đầu, bạn có thể bắt đầu tạo một thiết kế đơn giản với công suất vài watt và điện áp lên đến 12 volt, nhờ đó bạn có thể sạc điện thoại hoặc thắp đèn tiết kiệm năng lượng. Việc sử dụng nam châm neodymium trong máy phát điện có thể làm tăng đáng kể công suất của nó.

Tốt hơn hết bạn nên mua những tuabin gió mạnh mẽ, chiếm một phần đáng kể nguồn điện trong nhà, sản xuất những tuabin công nghiệp tạo ra điện áp 220V, cân nhắc cẩn thận tất cả những ưu và nhược điểm. Nếu bạn kết hợp chúng với các loại nguồn năng lượng thay thế khác, có thể sẽ có đủ điện cho mọi nhu cầu của hộ gia đình, bao gồm cả hệ thống sưởi ấm trong nhà.

Nga chiếm vị trí kép liên quan đến tài nguyên năng lượng gió. Một mặt, do tổng diện tích rất lớn và nhiều diện tích bằng phẳng nên nhìn chung có rất nhiều gió và hầu hết là gió đều. Mặt khác, gió của chúng ta chủ yếu có tiềm năng thấp và chậm, xem Hình 2. Ngày thứ ba, ở những vùng dân cư thưa thớt gió rất dữ dội. Dựa trên điều này, nhiệm vụ lắp đặt máy phát điện gió trong trang trại là khá phù hợp. Nhưng để quyết định nên mua một thiết bị khá đắt tiền hay tự chế tạo, bạn cần suy nghĩ kỹ xem nên chọn loại nào (và có rất nhiều loại) cho mục đích gì.

Các khái niệm cơ bản

KIEV - hệ số sử dụng năng lượng gió. Nếu sử dụng mô hình gió phẳng cơ học để tính toán (xem bên dưới), nó sẽ bằng hiệu suất của rôto của nhà máy điện gió (WPU).
Hiệu suất – hiệu suất từ đầu đến cuối của APU, từ gió tới đến các cực của máy phát điện hoặc đến lượng nước được bơm vào bể.
Tốc độ gió vận hành tối thiểu (MRS) là tốc độ mà cối xay gió bắt đầu cung cấp dòng điện cho tải.
Tốc độ gió tối đa cho phép (MAS) là tốc độ dừng sản xuất năng lượng: quá trình tự động hóa sẽ tắt máy phát điện hoặc đặt rôto vào cánh gió thời tiết hoặc gấp lại và giấu nó đi hoặc rôto tự dừng hoặc APU đơn giản là bị phá hủy.
Tốc độ gió khởi động (SW) - ở tốc độ này, rôto có thể quay không tải, quay lên và chuyển sang chế độ vận hành, sau đó có thể bật máy phát điện.
Tốc độ khởi động âm (OSS) - điều này có nghĩa là APU (hoặc tuabin gió - đơn vị năng lượng gió, hoặc WEA, đơn vị năng lượng gió) để khởi động ở bất kỳ tốc độ gió nào đều cần phải quay vòng bắt buộc từ nguồn năng lượng bên ngoài.
Mô-men xoắn khởi động (ban đầu) là khả năng của một rôto, bị hãm cưỡng bức trong luồng không khí, để tạo ra mô-men xoắn trên trục.
Tua bin gió (WM) là một phần của APU từ rôto đến trục của máy phát điện hoặc máy bơm hoặc thiết bị tiêu thụ năng lượng khác.
Máy phát điện gió quay - một APU trong đó năng lượng gió được chuyển đổi thành mô-men xoắn trên trục ngắt điện bằng cách quay rôto trong luồng không khí.
Phạm vi tốc độ vận hành rôto là sự khác biệt giữa MMF và MRS khi vận hành ở tải định mức.
Cối xay gió tốc độ thấp - trong đó tốc độ tuyến tính của các bộ phận rôto trong dòng chảy không vượt quá đáng kể hoặc thấp hơn tốc độ gió. Áp suất động của dòng chảy được chuyển đổi trực tiếp thành lực đẩy của lưỡi dao.
Cối xay gió tốc độ cao - tốc độ tuyến tính của cánh quạt cao hơn đáng kể (tới 20 lần hoặc hơn) so với tốc độ gió và rôto hình thành vòng tuần hoàn không khí riêng. Chu trình chuyển đổi năng lượng dòng chảy thành lực đẩy rất phức tạp.

Ghi chú:

Theo quy định, các APU tốc độ thấp có KIEV thấp hơn các APU tốc độ cao, nhưng có mô-men xoắn khởi động đủ để quay máy phát mà không ngắt tải và bằng 0 TAC, tức là. Hoàn toàn tự khởi động và có thể sử dụng được khi có gió nhẹ nhất.
Chậm và tốc độ là những khái niệm tương đối. Một cối xay gió gia đình với tốc độ 300 vòng / phút có thể là các APU tốc độ thấp, nhưng mạnh mẽ thuộc loại EuroWind, từ đó các cánh đồng của các nhà máy điện gió và trang trại gió được lắp ráp (xem hình) và có cánh quạt quay khoảng 10 vòng / phút, là tốc độ cao, bởi vì với đường kính như vậy, tốc độ tuyến tính của các cánh quạt và tính khí động học của chúng trên hầu hết nhịp khá “giống máy bay”, xem bên dưới.

Bạn cần máy phát điện nào?

Máy phát điện cho cối xay gió sử dụng trong gia đình phải tạo ra điện ở nhiều tốc độ quay khác nhau và có khả năng tự khởi động mà không cần tự động hóa hoặc nguồn điện bên ngoài. Trong trường hợp sử dụng APU với OSS (tua bin gió quay tròn), theo quy luật, có KIEV và hiệu suất cao thì nó cũng phải có khả năng đảo ngược, tức là. có thể làm việc như một động cơ. Ở công suất lên tới 5 kW, điều kiện này được thỏa mãn xe điện với nam châm vĩnh cửu dựa trên niobi (siêu nam châm); trên nam châm thép hoặc ferrite, bạn có thể tin tưởng không quá 0,5-0,7 kW.

Ghi chú: máy phát điện xoay chiều không đồng bộ hoặc máy thu có stato không nhiễm từ là hoàn toàn không phù hợp. Khi lực gió giảm, chúng sẽ “đi ra ngoài” rất lâu trước khi tốc độ giảm xuống MPC, và sau đó chúng sẽ không tự khởi động.

“Trái tim” tuyệt vời của APU có công suất từ 0,3 đến 1-2 kW được lấy từ máy tự tạo dòng điện xoay chiều có bộ chỉnh lưu tích hợp; bây giờ đây là đa số. Đầu tiên, chúng duy trì điện áp đầu ra 11,6-14,7 V trong phạm vi tốc độ khá rộng mà không cần bộ ổn định điện tử bên ngoài. Thứ hai, các van silicon mở khi điện áp trên cuộn dây đạt khoảng 1,4 V và trước đó máy phát điện “không nhìn thấy” tải. Để làm được điều này, máy phát điện cần được vận hành khá tốt.

Trong hầu hết các trường hợp, máy phát điện tự phát có thể được kết nối trực tiếp mà không cần truyền động bánh răng hoặc dây đai với trục của động cơ cao áp, tốc độ cao, chọn tốc độ bằng cách chọn số lượng cánh quạt, xem bên dưới. “Tàu tốc độ cao” có mô-men xoắn khởi động nhỏ hoặc bằng 0, nhưng rôto, ngay cả khi không ngắt tải, sẽ có thời gian quay đủ trước khi các van mở và máy phát điện tạo ra dòng điện.

Lựa chọn theo gió

Trước khi quyết định chế tạo loại máy phát điện gió nào, hãy quyết định về đặc điểm khí học của địa phương. Có màu xanh xám các khu vực (không có gió) của bản đồ gió sẽ chỉ được sử dụng từ tua bin gió cánh buồm (Chúng ta sẽ nói về chúng sau). Nếu cần nguồn điện liên tục, bạn sẽ phải thêm bộ tăng áp (bộ chỉnh lưu có bộ ổn áp), bộ sạc, pin mạnh, biến tần 12/24/36/48 V DC thành 220/380 V 50 Hz AC. Một cơ sở như vậy sẽ có chi phí không dưới 20.000 USD và khó có thể loại bỏ nguồn điện dài hạn trên 3-4 kW. Nói chung, với mong muốn vững chắc về năng lượng thay thế, tốt hơn hết bạn nên tìm kiếm một nguồn khác.

Ở những nơi có màu vàng xanh, ít gió, nếu cần điện đến 2-3 kW có thể tự sử dụng máy phát điện gió thẳng đứng tốc độ thấp. Có vô số chúng đã được phát triển và có những thiết kế gần như tốt ngang bằng với những “lưỡi dao” được sản xuất công nghiệp về mặt KIEV và hiệu quả.

Nếu bạn dự định mua một chiếc tuabin gió cho ngôi nhà của mình thì tốt hơn hết bạn nên tập trung vào một chiếc tuabin gió có cánh quạt. Có rất nhiều tranh cãi, và về mặt lý thuyết mọi thứ vẫn chưa rõ ràng, nhưng chúng có tác dụng. Tại Liên bang Nga, “thuyền buồm” được sản xuất ở Taganrog với công suất 1-100 kW.

Ở những vùng có gió đỏ, sự lựa chọn phụ thuộc vào công suất yêu cầu. Trong phạm vi 0,5-1,5 kW, các “dọc” tự chế là hợp lý; 1,5-5 kW – đã mua “thuyền buồm”. APU "dọc" cũng có thể được mua nhưng sẽ đắt hơn APU nằm ngang. Và cuối cùng, nếu bạn cần một tuabin gió có công suất từ 5 kW trở lên, thì bạn cần lựa chọn giữa những “cánh quạt” hoặc “thuyền buồm” mua ngang.

Ghi chú: Nhiều nhà sản xuất, đặc biệt là cấp thứ hai, cung cấp bộ phụ kiện để bạn có thể tự lắp ráp một máy phát điện gió có công suất lên tới 10 kW. Một bộ như vậy sẽ có giá thấp hơn 20-50% so với một bộ làm sẵn có lắp đặt. Nhưng trước khi mua, bạn cần nghiên cứu kỹ đặc điểm khí học của vị trí lắp đặt dự định, sau đó chọn loại và model phù hợp theo thông số kỹ thuật.

Về bảo mật

Các bộ phận của tuabin gió sử dụng trong vận hành trong gia đình có thể có tốc độ tuyến tính vượt quá 120 và thậm chí 150 m/s, và một mảnh vật liệu rắn bất kỳ có trọng lượng 20 g, bay với tốc độ 100 m/s, với “khả năng bay thành công”. ” đánh, sẽ giết chết một người khỏe mạnh ngay lập tức. Một tấm thép hoặc nhựa cứng dày 2 mm chuyển động với vận tốc 20 m/s sẽ cắt nó làm đôi.

Ngoài ra, hầu hết các tuabin gió có công suất trên 100 W đều khá ồn. Nhiều loại tạo ra sự dao động áp suất không khí ở tần số cực thấp (dưới 16 Hz) - siêu âm. Sóng hạ âm không nghe được nhưng có hại cho sức khỏe và truyền đi rất xa.

Ghi chú: vào cuối những năm 80 đã xảy ra một vụ bê bối ở Hoa Kỳ - trang trại gió lớn nhất nước này lúc bấy giờ đã phải đóng cửa. Người Ấn Độ ở khu bảo tồn cách cánh đồng trang trại gió của họ 200 km đã chứng minh trước tòa rằng tình trạng rối loạn sức khỏe của họ tăng mạnh sau khi trang trại gió đi vào hoạt động là do sóng hạ âm của nó gây ra.

Vì những lý do trên, việc lắp đặt APU được phép ở khoảng cách ít nhất bằng 5 độ cao của chúng so với các tòa nhà dân cư gần nhất. Trong sân của các hộ gia đình tư nhân có thể lắp đặt các cối xay gió được sản xuất công nghiệp đã được chứng nhận phù hợp. Nói chung là không thể lắp đặt APU trên mái nhà - trong quá trình vận hành, ngay cả những APU có công suất thấp, tải trọng cơ học xen kẽ phát sinh có thể gây ra cộng hưởng cấu trúc xây dựng và sự phá hủy của nó.

Ghi chú: Chiều cao của APU được coi là điểm cao nhất của đĩa quét (đối với rôto có cánh) hoặc hình hình học (đối với APU thẳng đứng có rôto trên trục). Nếu cột APU hoặc trục rôto nhô cao hơn nữa thì chiều cao được tính bằng đỉnh của chúng - đỉnh.

Gió, khí động học, KIEV

Máy phát điện gió tự chế tuân theo các quy luật tự nhiên giống như máy phát điện ở nhà máy, được tính toán trên máy tính. Và một người công nhân làm việc tại nhà cần phải hiểu rất rõ những điều cơ bản về công việc của mình - hầu hết anh ta thường không có sẵn những vật liệu và thiết bị công nghệ tiên tiến, đắt tiền. Tính khí động học của APU thật là khó khăn...

Gió và KIEV

Để tính toán các APU nối tiếp của nhà máy, cái gọi là. mô hình cơ học phẳng của gió Nó dựa trên các giả định sau:

Tốc độ và hướng gió không đổi trong bề mặt rôto hiệu dụng.
Không khí là một môi trường liên tục.
Bề mặt hiệu dụng của rôto bằng diện tích quét.
Năng lượng của luồng không khí hoàn toàn là động năng.

Trong những điều kiện như vậy, năng lượng tối đa trên một đơn vị thể tích không khí được tính bằng công thức trường học, giả sử mật độ không khí tại điều kiện bình thường 1,29 kg*con. m Ở tốc độ gió 10 m/s, một khối không khí mang 65 J và từ một ô vuông bề mặt hiệu dụng của rôto, với hiệu suất 100% của toàn bộ APU, có thể loại bỏ 650 W. Đây là một cách tiếp cận rất đơn giản - mọi người đều biết rằng gió không bao giờ đều một cách hoàn hảo. Nhưng điều này phải làm để đảm bảo tính lặp lại của sản phẩm - một điều phổ biến trong công nghệ.

Không nên bỏ qua mô hình phẳng; nó cung cấp mức năng lượng gió tối thiểu rõ ràng. Nhưng thứ nhất, không khí có thể nén được, thứ hai là nó rất lỏng (độ nhớt động chỉ 17,2 μPa * s). Điều này có nghĩa là dòng chảy có thể chảy quanh khu vực bị cuốn trôi, làm giảm bề mặt hiệu dụng và KIEV, điều thường được quan sát thấy nhất. Nhưng về nguyên tắc, tình huống ngược lại cũng có thể xảy ra: gió thổi về phía rôto và diện tích bề mặt hiệu dụng khi đó sẽ lớn hơn bề mặt bị quét và KIEV sẽ lớn hơn 1 so với nó đối với gió phẳng.

Hãy đưa ra hai ví dụ. Đầu tiên là một chiếc du thuyền thú vị, khá nặng; du thuyền không chỉ có thể đi ngược gió mà còn nhanh hơn nó. Gió có nghĩa là bên ngoài; gió rõ ràng vẫn phải nhanh hơn, nếu không nó sẽ kéo con tàu như thế nào?

Thứ hai là một tác phẩm kinh điển của lịch sử hàng không. Trong các cuộc thử nghiệm của MIG-19, hóa ra máy bay đánh chặn nặng hơn máy bay chiến đấu tiền tuyến một tấn, tăng tốc nhanh hơn. Với cùng một động cơ trong cùng một khung máy bay.

Các nhà lý thuyết không biết phải nghĩ gì và nghi ngờ nghiêm trọng định luật bảo toàn năng lượng. Cuối cùng, hóa ra vấn đề là do hình nón của mái vòm radar nhô ra khỏi cửa hút gió. Từ chân đến vỏ, một lực nén không khí xuất hiện, như thể cào nó từ hai bên sang máy nén động cơ. Kể từ đó, về mặt lý thuyết, sóng xung kích đã được khẳng định chắc chắn là hữu ích và hiệu suất bay tuyệt vời của máy bay hiện đại một phần không nhỏ nhờ vào việc sử dụng khéo léo chúng.

Khí động học

Sự phát triển của khí động học thường được chia thành hai thời đại - trước N. G. Zhukovsky và sau đó. Báo cáo “Về những cơn lốc kèm theo” của ông ngày 15 tháng 11 năm 1905 đánh dấu sự khởi đầu một kỷ nguyên mới trong ngành hàng không.

Trước Zhukovsky, họ bay bằng những cánh buồm phẳng: người ta cho rằng các hạt của dòng chảy tới đã truyền toàn bộ động lượng của chúng vào mép trước của cánh. Điều này giúp loại bỏ ngay đại lượng vectơ - động lượng góc - vốn đã dẫn đến toán học khó hiểu và thường là không giải tích, chuyển sang quan hệ năng lượng thuần túy vô hướng thuận tiện hơn nhiều, và cuối cùng thu được trường áp suất được tính toán trên mặt phẳng chịu lực ít nhiều giống mặt phẳng thật.

Cách tiếp cận cơ học này cho phép tạo ra các thiết bị ít nhất có thể bay lên không trung và bay từ nơi này sang nơi khác mà không nhất thiết phải rơi xuống đất ở đâu đó trên đường đi. Nhưng mong muốn tăng tốc độ, khả năng chịu tải và các đặc tính bay khác ngày càng bộc lộ những điểm không hoàn hảo của lý thuyết khí động học ban đầu.

Ý tưởng của Zhukovsky là thế này: không khí di chuyển theo một con đường khác dọc theo bề mặt trên và dưới của cánh. Từ điều kiện liên tục của môi trường (bản thân bong bóng chân không không hình thành trong không khí), vận tốc của dòng trên và dòng dưới đi xuống từ mép sau sẽ khác nhau. Do độ nhớt nhỏ nhưng hữu hạn của không khí, một dòng xoáy sẽ hình thành ở đó do sự khác biệt về tốc độ.

Xoáy quay, và định luật bảo toàn động lượng, cũng bất biến như định luật bảo toàn năng lượng, cũng có giá trị đối với các đại lượng vectơ, tức là. cũng phải tính đến hướng chuyển động. Do đó, ngay tại đó, trên mép sau, một xoáy quay ngược có cùng mô-men xoắn sẽ hình thành. Vì cái gì? Do năng lượng do động cơ tạo ra.

Đối với thực tiễn hàng không, điều này có nghĩa là một cuộc cách mạng: bằng cách chọn hình dạng cánh thích hợp, có thể gửi một dòng xoáy kèm theo xung quanh cánh dưới dạng vòng tròn G, làm tăng lực nâng của nó. Nghĩa là, bằng cách sử dụng một phần, để có tốc độ cao và tải trọng trên cánh – phần lớn công suất động cơ, bạn có thể tạo ra luồng không khí xung quanh thiết bị, cho phép bạn đạt được chất lượng bay tốt hơn.

Điều này làm cho hàng không trở thành hàng không, chứ không phải là một phần của hàng không: giờ đây máy bay có thể tự tạo ra môi trường cần thiết cho chuyến bay và không còn là món đồ chơi của các luồng không khí nữa. Tất cả những gì bạn cần là một động cơ mạnh mẽ hơn và ngày càng mạnh mẽ hơn...

KIEV nữa

Nhưng cối xay gió không có động cơ. Ngược lại, nó phải lấy năng lượng từ gió và cung cấp cho người tiêu dùng. Và hóa ra là - chân anh ta bị kéo ra, đuôi anh ta bị kẹt. Chúng tôi đã sử dụng quá ít năng lượng gió cho quá trình tuần hoàn của rôto - nó sẽ yếu, lực đẩy của các cánh quạt sẽ thấp, KIEV và công suất sẽ thấp. Chúng tôi cống hiến rất nhiều cho quá trình tuần hoàn - khi có gió yếu, rôto sẽ quay như điên khi không tải, nhưng người tiêu dùng lại nhận được rất ít: họ chỉ cần đặt tải, rôto chạy chậm lại, gió thổi bay vòng tuần hoàn và rôto Đã dừng làm việc.

Định luật bảo toàn năng lượng" ý nghĩa vàng" cung cấp ngay ở giữa: chúng tôi cung cấp 50% năng lượng cho tải và 50% còn lại chúng tôi tăng lưu lượng ở mức tối ưu. Thực tiễn khẳng định giả định: nếu hiệu suất của cánh quạt kéo tốt là 75-80% thì hiệu suất của cánh quạt có cánh cũng được tính toán kỹ lưỡng và thổi trong hầm gió đạt 38-40%, tức là. tới một nửa những gì có thể đạt được với năng lượng dư thừa.

Tính hiện đại

Ngày nay, khí động học, được trang bị toán học và máy tính hiện đại, đang ngày càng tránh xa các mô hình đơn giản hóa tất yếu để hướng tới mô tả chính xác hành vi của một vật thể thực trong một dòng chảy thực. Và đây, ngoài dòng chung - sức mạnh, sức mạnh, và một lần nữa sức mạnh! – các đường dẫn phụ được phát hiện, nhưng hứa hẹn chính xác khi lượng năng lượng đi vào hệ thống bị hạn chế.

Phi công thay thế nổi tiếng Paul McCready đã tạo ra một chiếc máy bay từ những năm 80 với hai động cơ cưa máy có công suất 16 mã lực. hiển thị 360 km/h. Hơn nữa, khung gầm của nó là loại xe ba bánh, không thể thu vào và bánh xe của nó không có bộ phận tạo hình. Không có thiết bị nào của McCready trực tuyến hoặc tham gia nhiệm vụ chiến đấu, nhưng hai thiết bị - một có động cơ piston và cánh quạt, còn thiết bị còn lại là máy bay phản lực - đã bay vòng quanh lần đầu tiên trong lịch sử khối cầu mà không hạ cánh tại một trạm xăng.

Sự phát triển của lý thuyết cũng ảnh hưởng khá đáng kể đến cánh buồm đã sinh ra cánh ban đầu. Khí động học “sống” cho phép du thuyền hoạt động trong điều kiện gió 8 hải lý/giờ. đứng trên tàu cánh ngầm (xem hình); Để tăng tốc một con quái vật như vậy đến tốc độ cần thiết bằng một cánh quạt, cần có động cơ có công suất ít nhất 100 mã lực. Những chiếc catamaran đua chạy với tốc độ khoảng 30 hải lý/giờ trong cùng một cơn gió. (55km/h).

Cũng có những phát hiện hoàn toàn không tầm thường. Những người hâm mộ môn thể thao hiếm nhất và mạo hiểm nhất - nhảy cơ bản - mặc bộ đồ có cánh đặc biệt, bộ đồ có cánh, bay không cần động cơ, di chuyển với tốc độ hơn 200 km/h (ảnh bên phải), rồi hạ cánh nhẹ nhàng trước -địa điểm đã chọn Trong câu chuyện cổ tích nào con người có thể tự bay?

Nhiều bí ẩn của thiên nhiên cũng được giải đáp; đặc biệt là chuyến bay của một con bọ cánh cứng. Theo khí động học cổ điển, nó không có khả năng bay. Cũng giống như người sáng lập ra máy bay tàng hình, F-117 với cánh hình kim cương cũng không thể cất cánh. Còn MIG-29 và Su-27, vốn có thể bay đuôi trước trong một thời gian, hoàn toàn không phù hợp với bất kỳ ý tưởng nào.

Và tại sao sau đó, khi làm việc trên các tuabin gió, không phải là một điều thú vị hay một công cụ để tiêu diệt đồng loại của chúng, mà là một nguồn tài nguyên quan trọng, bạn lại cần phải thoát khỏi lý thuyết về dòng chảy yếu với mô hình gió phẳng của nó? Thực sự không có cách nào để tiến về phía trước?

Những gì mong đợi từ tác phẩm kinh điển?

Tuy nhiên, người ta không nên từ bỏ tác phẩm kinh điển trong bất kỳ trường hợp nào. Nó tạo ra một nền tảng, không dựa vào đó thì không thể vươn lên cao hơn. Cũng giống như lý thuyết tập hợp không xóa bỏ bảng cửu chương, và sắc động lực học lượng tử sẽ không làm cho quả táo bay lên khỏi cây.

Vì vậy, bạn có thể mong đợi điều gì khi cách tiếp cận cổ điển? Chúng ta hãy nhìn vào bức tranh. Bên trái là các loại rôto; chúng được miêu tả có điều kiện. 1 – băng chuyền thẳng đứng, 2 – trực giao dọc (tuabin gió); 2-5 – cánh quạt có số lượng cánh quạt khác nhau với cấu hình được tối ưu hóa.

Ở bên phải dọc theo trục hoành là tốc độ tương đối của rôto, tức là tỷ lệ giữa tốc độ tuyến tính của cánh quạt và tốc độ gió. Dọc lên - KIEV. Và xuống - một lần nữa, mô-men xoắn tương đối. Một mô-men xoắn đơn (100%) được coi là mô-men xoắn được tạo ra bởi rôto bị hãm cưỡng bức trong dòng chảy với 100% KIEV, tức là. khi toàn bộ năng lượng dòng chảy được chuyển thành lực quay.

Cách tiếp cận này cho phép chúng tôi rút ra kết luận sâu rộng. Ví dụ: số lượng lưỡi dao phải được chọn không chỉ và không quá nhiều theo tốc độ quay mong muốn: 3 và 4 lưỡi ngay lập tức mất rất nhiều về KIEV và mô-men xoắn so với 2 và 6 lưỡi hoạt động tốt trong khoảng tốc độ gần như nhau. Và băng chuyền và trực giao bề ngoài giống nhau về cơ bản có các đặc tính khác nhau.

Nói chung, nên ưu tiên sử dụng cánh quạt có cánh, ngoại trừ những trường hợp cần chi phí cực thấp, đơn giản, tự khởi động không cần bảo trì mà không cần tự động hóa và không thể nâng lên cột buồm.

Ghi chú: Hãy nói riêng về cánh quạt chèo thuyền - chúng dường như không phù hợp với những tác phẩm kinh điển.

ngành dọc

APU có trục quay thẳng đứng có một lợi thế không thể phủ nhận đối với cuộc sống hàng ngày: các bộ phận cần bảo trì của chúng được tập trung ở phía dưới và không cần nâng lên. Vẫn còn, và thậm chí không phải lúc nào cũng có ổ đỡ lực đẩy tự điều chỉnh, nhưng nó mạnh mẽ và bền bỉ. Do đó, khi thiết kế một máy phát điện gió đơn giản, việc lựa chọn các phương án nên bắt đầu từ phương thẳng đứng. Các loại chính của chúng được trình bày trong hình.

Mặt trời

Vị trí đầu tiên là vị trí đơn giản nhất, thường được gọi là rôto Savonius. Trên thực tế, nó được phát minh vào năm 1924 tại Liên Xô bởi J. A. và A. A. Voronin, và nhà công nghiệp Phần Lan Sigurd Savonius đã chiếm đoạt phát minh này một cách trơ tráo, phớt lờ giấy chứng nhận bản quyền của Liên Xô và bắt đầu sản xuất hàng loạt. Nhưng việc đưa ra một phát minh trong tương lai có ý nghĩa rất lớn nên để không khuấy động quá khứ và không làm xáo trộn tro cốt của người đã khuất, chúng ta sẽ gọi chiếc cối xay gió này là rôto Voronin-Savonius, hay viết tắt là VS.

Máy bay tốt cho người tự chế, ngoại trừ KIEV “đầu máy” ở mức 10-18%. Tuy nhiên, ở Liên Xô, họ đã làm việc rất nhiều về vấn đề này và đang có những bước phát triển. Dưới đây chúng ta sẽ xem xét một thiết kế cải tiến, không phức tạp hơn nhiều, nhưng theo KIEV, nó mang lại cho người chơi một khởi đầu thuận lợi.

Lưu ý: máy bay hai cánh không quay mà giật giật; Loại 4 lá chỉ mượt hơn một chút thôi nhưng lại thua rất nhiều ở KIEV. Để cải thiện, lưỡi dao 4 máng thường được chia thành hai tầng - một cặp lưỡi bên dưới và một cặp khác, xoay 90 độ theo chiều ngang, phía trên chúng. KIEV được bảo toàn và tải trọng ngang tác dụng lên cơ học yếu đi, nhưng tải trọng uốn tăng lên đôi chút và với tốc độ gió trên 25 m/s, một APU như vậy sẽ nằm trên trục, tức là. không có ổ đỡ được kéo căng bằng dây cáp phía trên rôto, nó sẽ “xé nát tòa tháp”.

Daria

Tiếp theo là rôto Daria; KIEV – lên tới 20%. Nó thậm chí còn đơn giản hơn: các lưỡi dao được làm bằng băng đàn hồi đơn giản mà không có bất kỳ hình dạng nào. Lý thuyết về rôto Darrieus vẫn chưa được phát triển đầy đủ. Rõ ràng là nó bắt đầu giãn ra do sự khác biệt về lực cản khí động học của bướu và túi băng, sau đó nó trở thành một loại tốc độ cao, hình thành vòng tuần hoàn của chính nó.

Mô-men xoắn nhỏ, và ở các vị trí khởi động của rôto song song và vuông góc với gió, nó hoàn toàn không có, do đó chỉ có thể tự quay với số lượng cánh quạt (cánh?) lẻ. Trong mọi trường hợp, tải từ máy phát điện phải được ngắt kết nối trong quá trình quay vòng.

Rôto Daria còn có hai phẩm chất xấu nữa. Thứ nhất, khi quay, vectơ lực đẩy của lưỡi dao mô tả một chuyển động quay hoàn toàn so với trọng tâm khí động học của nó, không trơn tru mà giật cục. Do đó, rôto Darrieus nhanh chóng bị hỏng cơ học ngay cả khi có gió ổn định.

Thứ hai, Daria không chỉ gây ồn ào mà còn la hét, kêu ré đến mức đứt băng. Điều này xảy ra do sự rung động của nó. Và càng nhiều lưỡi dao thì tiếng gầm càng mạnh. Vì vậy, nếu họ chế tạo một chiếc Daria, thì nó sẽ có hai cánh quạt, làm từ vật liệu hấp thụ âm thanh có độ bền cao đắt tiền (carbon, mylar) và một chiếc máy bay nhỏ được sử dụng để quay ở giữa cột buồm.

trực giao

Tại vị trí. 3 – Rôto thẳng đứng trực giao với các cánh định hình. Trực giao vì cánh hướng ra theo chiều dọc. Sự chuyển đổi từ BC sang trực giao được minh họa trong hình. bên trái.

Góc lắp đặt các cánh so với tiếp tuyến của vòng tròn chạm vào tiêu điểm khí động học của cánh có thể dương (trong hình) hoặc âm, tùy thuộc vào lực gió. Đôi khi các lưỡi dao được làm quay và các cánh gió thời tiết được đặt trên chúng, tự động giữ "alpha", nhưng các cấu trúc như vậy thường bị gãy.

Phần thân trung tâm (màu xanh lam trong hình) cho phép bạn đưa KIEV lên gần 50%. Ở dạng trực giao ba lưỡi, nó phải có hình tam giác với các cạnh hơi lồi và các góc tròn, đồng thời với hơn một hình trụ đơn giản là đủ cho các lưỡi dao. Nhưng lý thuyết về trực giao đưa ra một số lượng cánh tối ưu rõ ràng: phải có chính xác 3 cánh trong số đó.

Trực giao đề cập đến các tuabin gió tốc độ cao với OSS, tức là nhất thiết phải được thăng chức trong quá trình vận hành và sau khi bình tĩnh. Theo sơ đồ trực giao, các APU không cần bảo trì nối tiếp có công suất lên tới 20 kW được sản xuất.

Helicoid

Rôto xoắn ốc hay rôto Gorlov (mục 4) là loại rôto trực giao đảm bảo chuyển động quay đều; một chiếc trực giao với cánh thẳng “xé” chỉ yếu hơn máy bay hai cánh một chút. Việc uốn các cánh dọc theo một đường xoắn ốc cho phép người ta tránh được tổn thất CIEV do độ cong của chúng. Mặc dù lưỡi cong loại bỏ một phần dòng chảy mà không sử dụng nó, nhưng nó cũng đưa một phần vào vùng có tốc độ tuyến tính cao nhất, bù đắp tổn thất. Helicoid được sử dụng ít thường xuyên hơn các tuabin gió khác, bởi vì Do sự phức tạp của việc sản xuất, chúng đắt hơn so với các đối tác có chất lượng tương đương.

Cào thùng

Trong 5 vị trí. - Rôto loại BC được bao quanh bởi một cánh dẫn hướng; sơ đồ của nó được hiển thị trong hình. bên phải. Nó hiếm khi được tìm thấy trong các ứng dụng công nghiệp, bởi vì Việc thu hồi đất đắt đỏ không bù đắp được cho việc tăng công suất, đồng thời mức tiêu thụ nguyên liệu và độ phức tạp của sản xuất cao. Nhưng một người tự làm sợ công việc không còn là chủ nhân nữa mà là người tiêu dùng, và nếu bạn cần không quá 0,5-1,5 kW, thì đối với anh ta, việc “cào thùng” là một điều nhỏ nhặt:

Rôto loại này tuyệt đối an toàn, im lặng, không tạo ra rung động và có thể lắp đặt ở bất cứ đâu, kể cả trên sân chơi.
Uốn một “máng” mạ kẽm và hàn khung ống là một công việc vô nghĩa.
Vòng quay hoàn toàn đồng đều, các bộ phận cơ khí có thể được lấy từ loại rẻ nhất hoặc từ thùng rác.
Không sợ bão - gió quá mạnh không thể đẩy vào thùng thùng; một cái kén xoáy được sắp xếp hợp lý xuất hiện xung quanh nó (chúng ta sẽ gặp hiệu ứng này sau).
Và điều quan trọng nhất là vì bề mặt của “thùng” lớn hơn nhiều lần so với bề mặt của rôto bên trong nên KIEV có thể quá tải và mô men quay đã ở mức 3 m/s đối với một “thùng” đường kính ba mét sao cho một máy phát điện 1 kW có tải tối đa Họ nói rằng tốt hơn hết là đừng co giật.

Video: Máy phát điện gió Lenz

Vào những năm 60 ở Liên Xô, E. S. Biryukov đã được cấp bằng sáng chế cho một APU băng chuyền với KIEV là 46%. Một lát sau, V. Blinov đã đạt được 58% KIEV từ một thiết kế dựa trên nguyên tắc tương tự, nhưng không có dữ liệu về thử nghiệm của nó. Và các thử nghiệm toàn diện về APU của Biryukov đã được thực hiện bởi các nhân viên của tạp chí “Nhà phát minh và Nhà đổi mới”. Một cánh quạt hai tầng có đường kính 0,75 m và cao 2 m, quay hết công suất trong gió tươi máy phát điện không đồng bộ 1,2 kW và chịu được tốc độ 30 m/s mà không bị hỏng. Bản vẽ APU của Biryukov được thể hiện trong Hình 2.

cánh quạt làm bằng tấm lợp mạ kẽm;
vòng bi hai hàng tự điều chỉnh;
tấm che - cáp thép 5 mm;
trục trục – ống thép với độ dày thành 1,5-2,5 mm;
đòn bẩy điều khiển tốc độ khí động học;
lưỡi điều khiển tốc độ – ván ép hoặc tấm nhựa 3-4 mm;
thanh điều khiển tốc độ;
tải điều khiển tốc độ, trọng lượng của nó quyết định tốc độ quay;
ròng rọc dẫn động - bánh xe đạp không có lốp có săm;
ổ đỡ lực đẩy - ổ đỡ lực đẩy;
ròng rọc dẫn động – ròng rọc máy phát tiêu chuẩn;
máy phát điện.

Biryukov đã nhận được một số chứng chỉ bản quyền cho APU của mình. Đầu tiên, hãy chú ý đến việc cắt rôto. Khi tăng tốc, nó hoạt động giống như một chiếc máy bay, tạo ra mô men xoắn khởi động lớn. Khi nó quay, một lớp đệm xoáy được tạo ra ở các túi bên ngoài của lưỡi dao. Từ quan điểm của gió, các cánh quạt được định hình và rôto trở thành trực giao tốc độ cao, với cấu hình ảo thay đổi theo cường độ gió.

Thứ hai, kênh định hình giữa các cánh đóng vai trò là bộ phận trung tâm trong phạm vi tốc độ vận hành. Nếu gió mạnh lên thì một lớp đệm xoáy cũng được tạo ra trong đó, kéo dài ra ngoài rôto. Kén xoáy tương tự xuất hiện xung quanh APU với cánh dẫn hướng. Năng lượng để tạo ra nó được lấy từ gió, và nó không còn đủ để phá vỡ cối xay gió nữa.

Thứ ba, bộ điều khiển tốc độ chủ yếu dành cho tuabin. Nó giữ tốc độ tối ưu theo quan điểm của KIEV. Và tốc độ quay máy phát tối ưu được đảm bảo bằng cách chọn tỉ số truyền cơ khí.

Lưu ý: sau khi xuất bản trên IR năm 1965, Lực lượng vũ trang Ukraine Biryukova đã chìm vào quên lãng. Tác giả chưa bao giờ nhận được phản hồi từ cơ quan chức năng. Số phận của nhiều phát minh của Liên Xô Họ nói rằng một số người Nhật đã trở thành tỷ phú nhờ thường xuyên đọc các tạp chí kỹ thuật phổ thông của Liên Xô và cấp bằng sáng chế cho mọi thứ đáng được chú ý.

Lopadniki

Như đã nêu, theo kinh điển, máy phát điện gió nằm ngang có cánh quạt là tốt nhất. Nhưng trước hết, nó cần một cơn gió ổn định có cường độ ít nhất là trung bình. Thứ hai, thiết kế dành cho người tự làm có nhiều cạm bẫy, đó là lý do tại sao thường là thành quả của quá trình làm việc chăm chỉ trong thời gian dài, tốt nhất là chiếu sáng nhà vệ sinh, hành lang hoặc hiên nhà, hoặc thậm chí chỉ có thể tự thư giãn .

Theo các sơ đồ trong hình. Chúng ta hãy xem xét kỹ hơn; vị trí:

Quả sung. MỘT:

cánh quạt;
máy phát điện;
khung máy phát điện;
cánh gió bảo vệ thời tiết (xẻng chống bão);
bộ sưu tập hiện tại;
khung xe;
bộ phận xoay;
cánh thời tiết làm việc;
cột buồm;
kẹp cho các tấm vải liệm.

Quả sung. B, nhìn từ trên xuống:

cánh gió bảo vệ thời tiết;
cánh thời tiết làm việc;
Bộ điều chỉnh độ căng lò xo cánh gió bảo vệ thời tiết.

Quả sung. G, bộ thu hiện tại:

bộ thu với thanh cái vòng liên tục bằng đồng;
chổi than chì bằng đồng có lò xo.

Ghi chú: Việc chống bão cho lưỡi ngang có đường kính lớn hơn 1 m là hoàn toàn cần thiết, bởi vì anh ta không có khả năng tạo ra một cái kén xoáy xung quanh mình. Tại kích thước nhỏ hơn Bạn có thể đạt được độ bền rô-to lên tới 30 m/s bằng lưỡi propylene.

Vậy chúng ta vấp ngã ở đâu?

lưỡi dao

Mong muốn đạt được công suất trên trục máy phát điện hơn 150-200 W trên các lưỡi dao có kích thước bất kỳ được cắt từ ống nhựa có thành dày, như người ta thường khuyên, là niềm hy vọng của một người nghiệp dư vô vọng. Một lưỡi ống (trừ khi nó dày đến mức chỉ được sử dụng làm vật trống) sẽ có cấu hình phân đoạn, tức là. đỉnh hoặc cả hai bề mặt của nó sẽ là các cung tròn.

Cấu hình phân đoạn phù hợp với phương tiện không nén được, chẳng hạn như tàu cánh ngầm hoặc cánh quạt. Đối với chất khí, cần có một cánh có hình dạng và bước thay đổi, ví dụ, xem Hình; nhịp - 2 m Đây sẽ là một sản phẩm phức tạp và tốn nhiều công sức, đòi hỏi phải tính toán kỹ lưỡng về mặt lý thuyết, thổi trong đường ống và thử nghiệm trên quy mô lớn.

Máy phát điện

Nếu rôto được lắp trực tiếp trên trục của nó, ổ trục tiêu chuẩn sẽ sớm bị gãy - không có tải trọng bằng nhau lên tất cả các cánh quạt trong cối xay gió. Bạn cần một trục trung gian có ổ trục đỡ đặc biệt và bộ truyền cơ khí từ nó đến máy phát điện. Đối với cối xay gió lớn, ổ trục đỡ là loại ổ trục hai hàng tự căn chỉnh; V. mô hình tốt nhất- ba tầng, Hình. D trong hình. cao hơn. Điều này cho phép trục rôto không chỉ uốn cong nhẹ mà còn di chuyển nhẹ từ bên này sang bên kia hoặc lên xuống.

Ghi chú: Phải mất khoảng 30 năm để phát triển ổ trục hỗ trợ cho APU loại EuroWind.

Cánh gió thời tiết khẩn cấp

Nguyên lý hoạt động của nó được thể hiện trong hình. B. Gió mạnh lên, gây áp lực lên xẻng, lò xo giãn ra, cánh quạt cong vênh, tốc độ giảm xuống và cuối cùng nó trở nên song song với dòng chảy. Mọi thứ có vẻ ổn, nhưng trên giấy tờ nó lại rất suôn sẻ...

Vào một ngày nhiều gió, hãy thử cầm nắp nồi hơi hoặc một cái chảo lớn bằng tay cầm song song với chiều gió. Chỉ cần cẩn thận - mảnh sắt bồn chồn có thể đập mạnh vào mặt bạn đến mức làm bầm mũi, cắt môi hoặc thậm chí làm hỏng mắt bạn.

Gió phẳng chỉ xảy ra trong các tính toán lý thuyết và với độ chính xác vừa đủ cho thực tế, trong các đường hầm gió. Trên thực tế, một cơn bão gây thiệt hại cho cối xay gió bằng xẻng bão nhiều hơn là những cối xay gió hoàn toàn không có khả năng tự vệ. Tốt hơn là nên thay những lưỡi dao bị hư hỏng hơn là làm lại mọi thứ. Trong lắp đặt công nghiệp, đó là một vấn đề khác. Ở đó, độ cao của từng cánh riêng lẻ được theo dõi và điều chỉnh bằng tự động hóa dưới sự điều khiển của máy tính trên máy bay. Và chúng được làm từ vật liệu tổng hợp chịu lực cao chứ không phải ống nước.

Bộ sưu tập hiện tại

Đây là đơn vị được bảo trì thường xuyên. Bất kỳ kỹ sư điện nào cũng biết rằng cổ góp có chổi than cần được làm sạch, bôi trơn và điều chỉnh. Và cột buồm được làm từ ống nước. Nếu không thể leo lên, cứ một hoặc hai tháng một lần, bạn sẽ phải ném toàn bộ cối xay gió xuống đất rồi mới nhặt lại. Anh ta sẽ tồn tại được bao lâu sau sự “phòng ngừa” như vậy?

Video: máy phát điện gió + bảng điều khiển năng lượng mặt trời để cung cấp năng lượng cho dacha

Nhỏ và vi mô

Nhưng khi kích thước của mái chèo giảm đi, khó khăn sẽ giảm theo bình phương đường kính bánh xe. Bạn đã có thể tự mình sản xuất một APU cánh ngang với công suất lên tới 100 W. Một chiếc 6 cánh sẽ là tối ưu. Với nhiều cánh quạt hơn, đường kính của rôto được thiết kế cho cùng công suất sẽ nhỏ hơn nhưng chúng sẽ khó gắn chặt vào trục. Không cần tính đến rôto có ít hơn 6 cánh: rôto 2 cánh 100 W cần rôto có đường kính 6,34 m, và rôto 4 cánh có cùng công suất cần 4,5 m. mối quan hệ công suất-đường kính được thể hiện như sau:

10W – 1,16m.
20W – 1,64m.
30W – 2m.
40W – 2,32m.
50W – 2,6m.
60W – 2,84m.
70W – 3,08m.
80W – 3,28m.
90W – 3,48m.
100W – 3,68m.
300W – 6,34m.

Sẽ là tối ưu nếu tính vào công suất 10-20 W. Thứ nhất, một lưỡi nhựa có sải cánh hơn 0,8 m không có biện pháp bổ sung bảo vệ sẽ không chịu được sức gió lớn hơn 20 m/s. Thứ hai, với chiều dài cánh quạt lên tới 0,8 m, tốc độ tuyến tính của các đầu của nó sẽ không vượt quá tốc độ gió quá ba lần và các yêu cầu về định hình với độ xoắn sẽ giảm theo các bậc độ lớn; ở đây là một “máng” với cấu hình ống được phân đoạn, pos. B trong hình. Và 10-20 W sẽ cung cấp năng lượng cho máy tính bảng, sạc lại điện thoại thông minh hoặc thắp sáng bóng đèn tiết kiệm điện trong nhà.

Tiếp theo, chọn một máy phát điện. Một động cơ hoàn hảo của Trung Quốc - trục bánh xe cho xe đạp điện, pos. 1 trong hình. Công suất của nó như một động cơ là 200-300 W, nhưng ở chế độ máy phát điện, nó sẽ cho công suất khoảng 100 W. Nhưng liệu nó có phù hợp với chúng ta về mặt tốc độ không?

Chỉ số tốc độ z cho 6 cánh là 3. Công thức tính tốc độ quay khi có tải là N = v/l*z*60, trong đó N là tốc độ quay, 1/phút, v là tốc độ gió, l là chu vi rôto. Với sải cánh 0,8 m và tốc độ gió 5 m/s, chúng ta đạt được tốc độ 72 vòng/phút; ở tốc độ 20 m/s – 288 vòng/phút. Một bánh xe đạp cũng quay với tốc độ gần như nhau, vì vậy chúng ta sẽ lấy đi 10-20 W từ một máy phát điện có khả năng tạo ra 100 W. Bạn có thể đặt rôto trực tiếp lên trục của nó.

Nhưng ở đây nảy sinh vấn đề sau: sau khi tốn rất nhiều công sức và tiền bạc, ít nhất là cho một chiếc xe máy, chúng tôi đã có... một món đồ chơi! 10-20, à, 50 W là bao nhiêu? Nhưng bạn không thể tạo ra một cối xay gió có cánh có khả năng cung cấp năng lượng cho cả một chiếc TV ở nhà. Có thể mua một máy phát điện gió mini làm sẵn và liệu nó có rẻ hơn không? Càng nhiều càng tốt và càng rẻ càng tốt, hãy xem pos. 4 và 5. Ngoài ra, nó cũng sẽ di động. Đặt nó trên một gốc cây và sử dụng nó.

Tùy chọn thứ hai là nếu một động cơ bước từ ổ đĩa mềm 5 hoặc 8 inch cũ đang nằm đâu đó hoặc từ ổ giấy hoặc hộp đựng của máy in phun hoặc máy in ma trận điểm không sử dụng được. Nó có thể hoạt động như một máy phát điện và việc gắn rôto băng chuyền từ lon vào nó (vị trí 6) dễ dàng hơn việc lắp ráp một cấu trúc giống như cấu trúc được hiển thị trong vị trí. 3.

Nói chung, kết luận liên quan đến “lưỡi dao” rất rõ ràng: những lưỡi dao tự chế có nhiều khả năng để mày mò theo ý muốn của bạn hơn, nhưng không mang lại hiệu quả sản xuất năng lượng thực sự lâu dài.

Video: máy tạo gió đơn giản nhất để thắp sáng ngôi nhà nông thôn

Thuyền buồm

Máy phát điện gió buồm đã được biết đến từ lâu, nhưng các tấm mềm trên cánh của nó (xem hình) bắt đầu được chế tạo với sự ra đời của các loại vải và màng tổng hợp có độ bền cao, chống mài mòn. Cối xay gió nhiều cánh với cánh buồm cứng được sử dụng rộng rãi trên khắp thế giới làm động cơ cho máy bơm nước tự động công suất thấp, nhưng thông số kỹ thuật của chúng thậm chí còn thấp hơn cả máy quay vòng.

Tuy nhiên, một cánh buồm mềm mại như cánh cối xay gió, tưởng chừng như không đơn giản như vậy. Vấn đề không nằm ở sức cản của gió (các nhà sản xuất không giới hạn tốc độ gió tối đa cho phép): các thủy thủ thuyền buồm đã biết rằng gió gần như không thể làm rách tấm cánh buồm Bermuda. Rất có thể, tấm vải sẽ bị rách, hoặc cột buồm bị gãy, hoặc toàn bộ con tàu sẽ “quay đầu quá mức cần thiết”. Đó là về năng lượng.

Thật không may, không thể tìm thấy dữ liệu thử nghiệm chính xác. Dựa trên đánh giá của người dùng, có thể tạo ra các phụ thuộc “tổng hợp” cho việc lắp đặt tuabin gió do Taganrog sản xuất-4.380/220.50 với đường kính bánh xe gió 5 m, trọng lượng đầu gió 160 kg và tốc độ quay lên tới đến 40 1/phút; chúng được trình bày trong hình.

Tất nhiên, không thể đảm bảo độ tin cậy 100%, nhưng rõ ràng là không có mùi của mô hình cơ phẳng ở đây. Không có cách nào một bánh xe dài 5 mét trong điều kiện gió phẳng 3 m/s có thể tạo ra công suất khoảng 1 kW, ở tốc độ 7 m/s, công suất đạt đến mức ổn định và sau đó duy trì cho đến khi có một cơn bão dữ dội. Nhân tiện, các nhà sản xuất tuyên bố rằng 4 kW danh nghĩa có thể đạt được ở tốc độ 3 m/s, nhưng khi được lắp đặt bởi các lực dựa trên kết quả nghiên cứu khí tượng học địa phương.

Cũng không có lý thuyết định lượng nào được tìm thấy; Lời giải thích của các nhà phát triển là không rõ ràng. Tuy nhiên, vì mọi người mua tua-bin gió Taganrog và chúng hoạt động nên chúng ta chỉ có thể giả định rằng sự hoàn lưu hình nón đã tuyên bố và hiệu ứng lực đẩy không phải là hư cấu. Trong mọi trường hợp, chúng đều có thể.

Sau đó, hóa ra, TRƯỚC rôto, theo định luật bảo toàn động lượng, một xoáy hình nón cũng sẽ xuất hiện, nhưng giãn nở và chậm lại. Và một cái phễu như vậy sẽ dẫn gió về phía rôto, bề mặt hiệu dụng của nó sẽ bị cuốn nhiều hơn và KIEV sẽ thống nhất hơn.

Các phép đo hiện trường của trường áp suất phía trước rôto, ngay cả với thiết bị aneroid gia dụng, có thể làm sáng tỏ vấn đề này. Nếu nó cao hơn các bên thì quả thực, các APU chèo thuyền hoạt động giống như một con bọ cánh cứng.

Máy phát điện tự chế

Từ những gì đã nói ở trên, rõ ràng là những người thợ thủ công tự chế nên đảm nhận thuyền dọc hoặc thuyền buồm. Nhưng cả hai đều rất chậm và việc truyền tới máy phát tốc độ cao rất chậm. công việc làm thêm, chi phí phụ trội và tổn thất. Có thể tự mình chế tạo một máy phát điện tốc độ thấp hiệu quả không?

Có, bạn có thể làm được, gọi là nam châm làm bằng hợp kim niobi. siêu nam châm. Quá trình sản xuất các bộ phận chính được thể hiện trong hình. Cuộn dây - mỗi cuộn trong số 55 vòng dây đồng 1 mm được tráng men cách nhiệt cường độ cao, PEMM, PETV, v.v. Chiều cao của cuộn dây là 9 mm.

Hãy chú ý đến các rãnh dành cho phím ở hai nửa rôto. Chúng phải được định vị sao cho các nam châm (chúng được dán vào lõi từ bằng epoxy hoặc acrylic) hội tụ với các cực đối diện sau khi lắp ráp. “Bánh pancake” (lõi từ) phải được làm bằng nam châm sắt từ mềm; Thép kết cấu thông thường sẽ làm được. Độ dày của "bánh xèo" ít nhất là 6 mm.

Nói chung, tốt hơn là nên mua nam châm có lỗ hướng trục và siết chặt bằng vít; siêu nam châm thu hút với lực khủng khiếp. Vì lý do tương tự, một miếng đệm hình trụ cao 12 mm được đặt trên trục giữa những chiếc “bánh xèo”.

Các cuộn dây tạo nên phần stato được nối theo sơ đồ trên Hình 2. Các đầu hàn không được kéo căng mà phải tạo thành các vòng, nếu không, lớp epoxy đổ vào stato có thể cứng lại và làm đứt dây.

Stator được đổ vào khuôn có độ dày 10 mm. Không cần căn giữa hoặc cân bằng, stato không quay. Khoảng cách giữa rôto và stato mỗi bên là 1 mm. Stator trong vỏ máy phát điện phải được bảo đảm an toàn không chỉ khỏi sự dịch chuyển dọc theo trục mà còn khỏi sự quay; một từ trường mạnh có dòng điện trong tải sẽ kéo nó theo.

Video: Máy phát điện cối xay gió DIY

Phần kết luận

Và cuối cùng chúng ta có gì? Sự quan tâm đến “lưỡi dao” được giải thích nhiều hơn bởi vẻ ngoài ngoạn mục của chúng hơn là chất lượng hiệu suất thực tế trong một thiết kế tự chế và ở công suất thấp. APU băng chuyền tự chế sẽ cung cấp năng lượng “dự phòng” để sạc ắc quy ô tô hoặc cung cấp năng lượng cho một ngôi nhà nhỏ.

Nhưng với các APU chèo thuyền, đáng để thử nghiệm với những người thợ thủ công có tính sáng tạo, đặc biệt là ở phiên bản mini, có bánh xe có đường kính 1-2 m. Nếu giả định của các nhà phát triển là chính xác, thì có thể loại bỏ tất cả 200-300 W khỏi cái này bằng cách sử dụng máy phát điện động cơ của Trung Quốc được mô tả ở trên.

Andrey nói:

Cảm ơn bạn đã tư vấn miễn phí... Và giá “từ các công ty” không thực sự đắt, và tôi nghĩ rằng những người thợ thủ công từ vùng sâu vùng xa sẽ có thể chế tạo ra những chiếc máy phát điện tương tự như của bạn. Và pin Li-po có thể được đặt hàng từ Trung Quốc, Bộ biến tần ở Chelyabinsk tạo ra những bộ biến tần rất tốt (có hình sin trơn tru). Và cánh buồm, cánh quạt hoặc cánh quạt là một lý do khác cho sự bay bổng trong suy nghĩ của những người đàn ông Nga khéo léo của chúng ta.

Ivan nói:

câu hỏi:
Đối với cối xay gió có trục thẳng đứng (vị trí 1) và tùy chọn “Lenz”, có thể thêm một bộ phận bổ sung - một cánh quạt hướng theo hướng gió và che đi phần vô dụng của nó (đi về phía gió) . Tức là gió sẽ không làm chậm lưỡi dao mà là “màn hình” này. Định vị theo chiều gió với “đuôi” nằm phía sau cối xay gió, bên dưới và phía trên các cánh quạt (các đường gờ). Tôi đọc bài viết và một ý tưởng đã nảy sinh.

Bằng cách nhấp vào nút “Thêm bình luận”, tôi đồng ý với trang web.

Nội dung:

Các khối không khí có nguồn năng lượng dự trữ vô tận mà loài người đã sử dụng từ thời cổ đại. Về cơ bản, sức mạnh của gió đảm bảo cho sự chuyển động của tàu thuyền và hoạt động của cối xay gió. Sau khi phát minh ra động cơ hơi nước, loại năng lượng này không còn phù hợp nữa.

Chỉ trong điều kiện hiện đại Năng lượng gió một lần nữa lại trở thành nhu cầu như động lực cho các máy phát điện. Họ vẫn chưa nhận được nó phổ biến rộng rãi V. quy mô công nghiệp nhưng đang ngày càng trở nên phổ biến trong khu vực tư nhân. Đôi khi đơn giản là không thể kết nối với đường dây điện. Trong những tình huống như vậy, nhiều chủ sở hữu thiết kế và chế tạo một máy phát điện gió cho một ngôi nhà riêng bằng chính đôi tay của mình từ những vật liệu phế liệu. Sau đó, chúng được sử dụng làm nguồn điện chính hoặc phụ.

Lý thuyết cối xay gió lý tưởng

Lý thuyết này được phát triển vào những thời điểm khác nhau bởi các nhà khoa học và chuyên gia trong lĩnh vực cơ học. Nó được phát triển lần đầu tiên bởi V.P. Vetchinkin vào năm 1914 và lý thuyết về cánh quạt lý tưởng được sử dụng làm cơ sở. Trong những nghiên cứu này, lần đầu tiên hệ số sử dụng năng lượng gió của một tuabin gió lý tưởng đã được xác định.

Công việc trong lĩnh vực này được tiếp tục bởi N.E. Zhukovsky, người đã đưa ra gia trị lơn nhât của hệ số này bằng 0,593. Trong các tác phẩm sau này của một giáo sư khác - Sabinin G.Kh. giá trị hệ số điều chỉnh là 0,687.

Theo các lý thuyết đã phát triển, một bánh xe gió lý tưởng phải có các thông số sau:

Trục quay của bánh xe phải song song với tốc độ của luồng gió.
Số lượng lưỡi dao vô cùng lớn, với chiều rộng rất nhỏ.
Giá trị bằng 0 của lực cản biên dạng của cánh khi có sự lưu thông liên tục dọc theo các cánh.
Toàn bộ bề mặt quét của cối xay gió có tốc độ không đổi của luồng không khí trên bánh xe.
Xu hướng vận tốc góc đến vô cùng.

Lựa chọn tuabin gió

Khi chọn mô hình máy phát điện gió cho nhà riêng, bạn nên tính đến công suất cần thiết để đảm bảo hoạt động của các thiết bị, dụng cụ, có tính đến lịch trình và tần suất bật. Nó được xác định bằng việc đo lượng điện tiêu thụ hàng tháng. Ngoài ra, giá trị công suất có thể được xác định theo đặc tính kỹ thuật của người tiêu dùng.

Người ta cũng nên tính đến thực tế là tất cả các thiết bị điện đều được cấp nguồn không trực tiếp từ máy phát điện gió mà từ một bộ biến tần và một bộ pin. Vì vậy, một máy phát điện 1 kW có khả năng cung cấp hoạt động bình thường pin cung cấp năng lượng cho một biến tần bốn kilowatt. Kết quả là, Thiết bị gia dụng có công suất tương tự được cung cấp điện ở đầy đủ. Tầm quan trọng lớn có sự lựa chọn đúng về pin. Đặc biệt chú ý Bạn nên chú ý đến các thông số như dòng sạc.

Khi chọn thiết kế tuabin gió, các yếu tố sau được tính đến:

Hướng quay của bánh xe gió là thẳng đứng hoặc nằm ngang.
Hình dạng của cánh quạt có thể là hình cánh buồm, bề mặt thẳng hoặc cong. Trong một số trường hợp, các tùy chọn kết hợp được sử dụng.
Vật liệu chế tạo lưỡi dao và công nghệ chế tạo chúng.
Vị trí đặt các cánh quạt có độ nghiêng khác nhau so với luồng không khí đi qua.
Số lượng cánh quạt đi kèm.
Công suất cần thiết được truyền từ tuabin gió tới máy phát điện.

Ngoài ra, cần tính đến tốc độ gió trung bình hàng năm cho một khu vực cụ thể, được quy định trong dịch vụ thời tiết. Không cần xác định hướng gió vì các thiết kế máy phát điện gió hiện đại độc lập quay theo hướng khác.

Đối với hầu hết các khu vực của Liên bang Nga, hầu hết sự lựa chọn tốt nhất trục quay sẽ có hướng nằm ngang, bề mặt của các cánh quạt sẽ có đường cong lõm, luồng không khí chảy xung quanh dưới góc nhọn. Lượng điện năng lấy từ gió bị ảnh hưởng bởi diện tích của lưỡi dao. Đối với một ngôi nhà bình thường, diện tích 1,25 m2 là đủ.

Tốc độ của cối xay gió phụ thuộc vào số lượng cánh quạt. Máy phát điện gió có một cánh quay nhanh nhất. Trong những thiết kế như vậy, một đối trọng được sử dụng để cân bằng. Cũng cần lưu ý rằng ở tốc độ gió thấp, dưới 3 m/s, tua bin gió sẽ không thể hấp thụ năng lượng. Để thiết bị nhận biết được gió yếu, diện tích cánh quạt của thiết bị phải tăng lên ít nhất 2 m2.

Tính toán máy phát điện gió

Trước khi chọn máy phát điện gió, cần xác định tốc độ và hướng gió điển hình nhất tại vị trí lắp đặt dự kiến. Cần nhớ rằng chuyển động quay của các cánh quạt bắt đầu ở tốc độ gió tối thiểu là 2 m/s. Hiệu suất tối đa có thể đạt được khi chỉ số này đạt giá trị từ 9 đến 12 m/s. Nghĩa là, để cung cấp điện cho một lượng nhỏ Nhà nghỉ, bạn sẽ cần một máy phát điện có công suất tối thiểu là 1 kW/h và tốc độ gió ít nhất là 8 m/s.

Tốc độ gió và đường kính cánh quạt có tác động trực tiếp đến công suất do tuabin gió tạo ra. Có thể tính toán chính xác các đặc tính hiệu suất của một mô hình cụ thể bằng các công thức sau:

Tính toán theo diện tích quay được thực hiện như sau: P = 0,6 x S x V 3, trong đó S là diện tích vuông góc với hướng gió (m 2), V là tốc độ gió (m/s), P là công suất tổ máy (kW).
Để tính toán lắp đặt điện dựa trên đường kính vít, người ta sử dụng công thức: P = D 2 x V 3/7000, trong đó D là đường kính vít (m), V là tốc độ gió (m/s) ), P là công suất máy phát điện (kW).
Đối với các tính toán phức tạp hơn, mật độ luồng không khí được tính đến. Với mục đích này, có một công thức: P = ξ x π x R 2 x 0,5 x V 3 x ρ x η ed x η gen, trong đó ξ là hệ số sử dụng năng lượng gió (một đại lượng không thể đo lường được), π = 3,14, R - bán kính rôto (m), V - tốc độ dòng không khí (m/s), ρ - mật độ không khí (kg/m 3), η ed - hiệu suất hộp số (%), η gen - Hiệu suất máy phát điện (%).

Do đó, điện do máy phát điện gió tạo ra tăng định lượng theo tỷ lệ khối với tốc độ dòng gió ngày càng tăng. Ví dụ, khi tốc độ gió tăng lên 2 lần thì động năng do rôto tạo ra sẽ tăng lên 8 lần.

Khi chọn vị trí lắp đặt máy phát điện gió, cần ưu tiên những khu vực không có nhà cửa lớn và cây cao tạo ra một rào cản đối với gió. Khoảng cách tối thiểu từ tòa nhà dân cư là từ 25 đến 30 mét, nếu không tiếng ồn trong quá trình vận hành sẽ tạo ra sự bất tiện và khó chịu. Rôto cối xay gió phải được đặt ở độ cao vượt quá các tòa nhà gần nhất ít nhất 3-5 m.

Nếu bạn không có kế hoạch kết nối ngôi nhà ở nông thôn của mình với mạng chung, trong trường hợp này bạn có thể sử dụng các tùy chọn của hệ thống kết hợp. Hoạt động của tuabin gió sẽ hiệu quả hơn rất nhiều khi sử dụng kết hợp với máy phát điện diesel hoặc pin năng lượng mặt trời.

Cách làm máy phát điện gió bằng chính đôi tay của bạn

Bất kể loại và thiết kế của máy phát điện gió, mỗi thiết bị đều được trang bị các bộ phận tương tự làm cơ sở. Tất cả các mẫu đều có máy phát điện, cánh quạt làm bằng Vật liệu khác nhau, thang máy cung cấp mức độ lắp đặt mong muốn cũng như pin bổ sung và hệ thống điều khiển điện tử. Đơn giản nhất để sản xuất là các bộ phận kiểu rôto hoặc cấu trúc trục sử dụng nam châm.

Phương án 1. Thiết kế máy phát điện gió rotor.

Thiết kế máy phát điện gió quay sử dụng hai, bốn cánh quạt trở lên. Những máy phát điện gió như vậy không thể cung cấp đầy đủ điện cho các ngôi nhà lớn ở nông thôn. Chúng được sử dụng chủ yếu như một nguồn điện phụ trợ.

Tùy thuộc vào công suất ước tính của cối xay gió mà chúng được chọn vật liệu cần thiết và các thành phần:

Máy phát điện ô tô 12 volt và ắc quy ô tô.
Bộ điều chỉnh điện áp chuyển đổi dòng điện xoay chiều từ 12 đến 220 volt.
Công suất với kích thước lớn. Xô nhôm hoặc chảo inox là tốt nhất.
Bạn có thể sử dụng rơle tháo ra khỏi ô tô làm bộ sạc.
Bạn sẽ cần một công tắc 12 V, đèn sạc có bộ điều khiển, bu lông có đai ốc và vòng đệm, cũng như kẹp kim loại có miếng đệm cao su.
Cáp ba lõi có tiết diện tối thiểu 2,5 mm 2 và vôn kế thông thường được tháo ra khỏi mọi thiết bị đo.

Trước hết, rôto được chuẩn bị từ một hộp kim loại hiện có - một cái chảo hoặc xô. Nó được đánh dấu thành bốn phần bằng nhau, các lỗ được tạo ở cuối các đường để thuận tiện cho việc phân chia thành các bộ phận cấu thành. Sau đó, hộp đựng được cắt bằng kéo kim loại hoặc máy mài. Các cánh quạt được cắt từ các khoảng trống thu được. Tất cả các phép đo phải được kiểm tra cẩn thận để xác định kích thước phù hợp, nếu không thiết kế sẽ không hoạt động chính xác.

Tiếp theo, chiều quay của ròng rọc máy phát được xác định. Thông thường nó quay theo chiều kim đồng hồ, nhưng tốt nhất bạn nên kiểm tra điều này. Sau đó, phần rôto được kết nối với máy phát điện. Để tránh sự mất cân bằng trong chuyển động của rôto, các lỗ lắp ở cả hai kết cấu phải được bố trí đối xứng.

Để tăng tốc độ quay, các cạnh của lưỡi dao phải được uốn cong nhẹ. Khi góc uốn tăng lên, luồng không khí sẽ được bộ phận rôto hấp thụ hiệu quả hơn. Không chỉ các bộ phận của hộp đựng đã cắt được sử dụng làm lưỡi dao mà còn sử dụng các bộ phận riêng lẻ được kết nối với phôi kim loại có hình tròn.

Sau khi gắn thùng chứa vào máy phát điện, toàn bộ cấu trúc thu được phải được lắp đặt hoàn toàn trên cột bằng kẹp kim loại. Sau đó, hệ thống dây điện được cài đặt và lắp ráp. Mỗi tiếp điểm phải được cắm vào đầu nối riêng của nó. Sau khi kết nối, hệ thống dây điện được cố định vào cột bằng dây.

Sau khi hoàn thành lắp ráp, biến tần, pin và tải được kết nối. Pin được kết nối bằng cáp có tiết diện 3 mm 2; đối với tất cả các kết nối khác, tiết diện 2 mm 2 là đủ. Sau đó, máy phát điện gió có thể được vận hành.

Phương án 2. Thiết kế trục của máy phát điện gió sử dụng nam châm.

Cối xay gió hướng trục cho gia đình là một thiết kế, một trong những yếu tố chính là nam châm neodymium. Về hiệu suất, chúng vượt trội hơn đáng kể so với các thiết bị quay thông thường.

Rôto là thành phần chính của toàn bộ thiết kế máy phát điện gió. Để sản xuất nó, một trục bánh xe ô tô hoàn chỉnh với Đĩa phanh. Cần chuẩn bị một bộ phận đã được sử dụng - làm sạch bụi bẩn và rỉ sét, đồng thời bôi trơn các ổ trục.

Tiếp theo, bạn cần phân phối và cố định nam châm một cách chính xác. Tổng cộng bạn sẽ cần 20 miếng, kích thước 25 x 8 mm. Từ trường trong chúng nằm dọc theo chiều dài. Các nam châm được đánh số chẵn sẽ là các cực; chúng nằm dọc theo toàn bộ mặt phẳng của đĩa, xen kẽ qua một. Sau đó, những ưu và nhược điểm được xác định. Một nam châm lần lượt chạm vào các nam châm khác trên đĩa. Nếu chúng hút nhau thì cực dương.

Với số lượng cực tăng lên, phải tuân thủ một số quy tắc nhất định. Trong máy phát điện một pha, số cực trùng với số lượng nam châm. Máy phát điện ba pha duy trì tỷ lệ 4/3 giữa nam châm và cực và tỷ lệ 2/3 giữa cực và cuộn dây. Các nam châm được lắp vuông góc với chu vi của đĩa. Một mẫu giấy được sử dụng để phân phối chúng đồng đều. Đầu tiên, nam châm được cố định keo mạnh, và cuối cùng được cố định bằng nhựa epoxy.

Nếu chúng ta so sánh máy phát điện một pha và ba pha, hiệu suất của máy phát điện trước sẽ kém hơn một chút so với máy phát điện sau. Điều này là do sự dao động biên độ cao trong mạng do dòng điện đầu ra không ổn định. Do đó, rung động xảy ra trong các thiết bị một pha. Trong thiết kế ba pha, nhược điểm này được bù đắp bằng tải dòng điện từ pha này sang pha khác. Do đó, mạng luôn đảm bảo giá trị công suất không đổi. Do rung động, tuổi thọ của hệ thống một pha thấp hơn đáng kể so với hệ thống ba pha. Ngoài ra, model ba pha không có tiếng ồn trong quá trình hoạt động.

Chiều cao của cột khoảng 6-12 m. Nó được lắp đặt ở giữa ván khuôn và đổ đầy bê tông. Sau đó, cấu trúc đã hoàn thiện được lắp đặt trên cột, trên đó vít được gắn vào. Bản thân cột buồm được cố định bằng dây cáp.

Cánh tuabin gió

Hiệu suất của các nhà máy điện gió phần lớn phụ thuộc vào thiết kế của các cánh quạt. Trước hết, đây là số lượng và kích thước của chúng, cũng như vật liệu mà các cánh quạt cho máy phát điện gió sẽ được chế tạo.

Các yếu tố ảnh hưởng đến thiết kế cánh:

Ngay cả cơn gió yếu nhất cũng có thể khiến những cánh quạt dài chuyển động. Tuy nhiên, chiều dài quá lớn có thể khiến bánh xe gió quay chậm hơn.
Việc tăng tổng số cánh giúp bánh xe gió phản ứng nhanh hơn. Nghĩa là, càng nhiều lưỡi dao thì vòng quay bắt đầu càng tốt. Tuy nhiên, công suất và tốc độ sẽ bị giảm, khiến thiết bị như vậy không phù hợp để tạo ra điện.
Đường kính và tốc độ quay của bánh xe gió ảnh hưởng đến độ ồn do thiết bị tạo ra.

Số lượng cánh phải kết hợp với vị trí lắp đặt của toàn bộ kết cấu. Trong điều kiện tối ưu nhất, các cánh quạt được lựa chọn phù hợp có thể mang lại công suất tối đa từ máy phát điện gió.

Trước hết, bạn cần xác định trước công suất và chức năng cần thiết của thiết bị. Để chế tạo máy phát điện gió đúng cách, bạn cần nghiên cứu thiết kế có thể, cũng như các điều kiện khí hậu nơi nó sẽ được vận hành.

Ngoài tổng công suất, nên xác định giá trị của công suất đầu ra, còn được gọi là tải cực đại. Nó đại diện cho tổng số thiết bị sẽ được bật đồng thời với hoạt động của máy phát điện gió. Nếu cần tăng con số này, nên sử dụng nhiều bộ biến tần cùng một lúc.

Máy phát điện gió DIY 24V - 2500 watt

Thật khó để không nhận thấy sự ổn định của việc cung cấp điện cho các cơ sở ngoại ô khác với việc cung cấp điện cho các tòa nhà đô thị và doanh nghiệp như thế nào. Hãy thừa nhận rằng bạn, với tư cách là chủ sở hữu của một ngôi nhà riêng hoặc ngôi nhà nhỏ, đã hơn một lần gặp phải sự gián đoạn, những bất tiện liên quan và hư hỏng thiết bị.

Những tình huống tiêu cực được liệt kê cùng với những hậu quả sẽ không còn làm phức tạp thêm cuộc sống của những người yêu thích không gian thiên nhiên. Hơn nữa, với chi phí lao động và tài chính tối thiểu. Để làm điều này bạn chỉ cần làm máy phát điện gióđiện, mà chúng tôi nói chi tiết trong bài viết.

Chúng tôi đã mô tả chi tiết các phương án sản xuất một hệ thống hữu ích trong gia đình và loại bỏ sự phụ thuộc vào năng lượng. Theo lời khuyên của chúng tôi, một thợ thủ công thiếu kinh nghiệm có thể chế tạo một máy phát điện gió bằng chính đôi tay của mình. Thiết bị thiết thực này sẽ giúp giảm đáng kể chi phí hàng ngày của bạn.

Các nguồn năng lượng thay thế là giấc mơ của bất kỳ cư dân mùa hè hoặc chủ nhà nào có lô đất nằm xa mạng lưới trung tâm. Tuy nhiên, khi chúng tôi nhận được hóa đơn điện tiêu thụ trong một căn hộ ở thành phố và xem xét mức giá tăng cao, chúng tôi nhận ra rằng một máy phát điện gió được tạo ra cho nhu cầu sinh hoạt sẽ không gây hại cho chúng tôi.

Sau khi đọc bài viết này, có lẽ bạn sẽ biến ước mơ của mình thành hiện thực.

Máy phát điện gió là một giải pháp tuyệt vời để cung cấp điện cho đất nước. Hơn nữa, trong một số trường hợp, cài đặt nó là giải pháp khả thi duy nhất.

Để không lãng phí tiền bạc, công sức và thời gian, chúng ta hãy quyết định xem: có hoàn cảnh bên ngoài nào sẽ tạo trở ngại cho chúng ta trong quá trình vận hành máy phát điện gió không?

Để cung cấp điện cho một dacha hoặc ngôi nhà nhỏđủ, công suất không vượt quá 1 kW. Những thiết bị như vậy ở Nga được coi là sản phẩm gia dụng. Việc cài đặt của họ không yêu cầu chứng chỉ, giấy phép hoặc bất kỳ phê duyệt bổ sung nào.

Tự làm máy phát điện gió thẳng đứng, bản vẽ, ảnh, video về tuabin gió có trục thẳng đứng.

Máy phát điện gió được chia theo loại vị trí của trục quay (rotor) thành dọc và ngang. Chúng ta đã xem xét thiết kế của một máy phát điện gió có rôto nằm ngang trong bài viết trước, bây giờ chúng ta hãy nói về một máy phát điện gió có rôto thẳng đứng.

Cơ chế máy phát điện hướng trục cho máy phát điện gió.

Làm bánh xe gió.

Bánh xe gió (tuabin) máy phát điện gió thẳng đứng bao gồm hai giá đỡ, trên và dưới, cũng như các lưỡi dao.

Bánh xe gió được làm từ các tấm nhôm hoặc thép không gỉ; bánh xe gió cũng có thể được cắt từ thùng có thành mỏng. Chiều cao của bánh xe gió phải ít nhất là 1 mét.

Trong bánh xe gió này, góc uốn của các cánh quạt quyết định tốc độ quay của rôto; độ uốn càng lớn thì tốc độ quay càng lớn.

Bánh xe gió được bắt vít trực tiếp vào ròng rọc máy phát điện.

Để lắp đặt một máy phát điện gió thẳng đứng, bạn có thể sử dụng bất kỳ cột buồm nào; việc chế tạo cột buồm được mô tả chi tiết trong bài viết này.

Sơ đồ nối dây của máy phát điện gió.

Máy phát điện được kết nối với bộ điều khiển, bộ điều khiển này được kết nối với pin. Sẽ thực tế hơn khi sử dụng ắc quy ô tô làm thiết bị lưu trữ năng lượng. Vì các thiết bị gia dụng chạy bằng dòng điện xoay chiều nên chúng ta sẽ cần một bộ biến tần để chuyển đổi điện áp 12 V DC thành 220 V AC.

Dùng để kết nối dây đồng mặt cắt ngang lên tới 2,5 hình vuông. Sơ đồ kết nối được mô tả chi tiết.

Video hoạt động của máy phát điện gió.

Thể loại

Lựa chọn của người biên tập