Trang Chủ > Ý tưởng > Cách tự chế tạo máy phát điện gió Mô tả về tuabin gió. Tua bin gió cho gia đình: chủng loại, giá ước tính, tự sản xuất Trình tự các bước chế tạo rôto


Cách tự chế tạo máy phát điện gió Mô tả về tuabin gió. Tua bin gió cho gia đình: chủng loại, giá ước tính, tự sản xuất Trình tự các bước chế tạo rôto




Với sự gia tăng giá điện, ở khắp mọi nơi đều có sự tìm kiếm và phát triển các nguồn thay thế của nó. Ở hầu hết các vùng của đất nước, nên sử dụng các tuabin gió. Để cung cấp đầy đủ điện cho một ngôi nhà riêng, cần phải có một hệ thống lắp đặt đủ mạnh và đắt tiền.

Máy phát điện gió cho gia đình

Nếu bạn làm một máy phát điện gió nhỏ, bạn có thể sử dụng dòng điện để làm nóng nước hoặc sử dụng nó cho một phần ánh sáng, chẳng hạn như nhà phụ, lối đi trong vườn và hiên nhà. Làm nóng nước cho nhu cầu gia đình hoặc sưởi ấm là cách đơn giản nhất để sử dụng năng lượng gió mà không cần tích lũy và chuyển đổi nó. Câu hỏi đặt ra ở đây là liệu có đủ năng lượng để sưởi ấm hay không.

Trước khi chế tạo máy phát điện, trước tiên bạn cần tìm hiểu tính năng của các luồng gió trong vùng.

Một máy phát điện gió lớn, đối với nhiều nơi trong khí hậu Nga, không phù hợp vì sự thay đổi thường xuyên về cường độ và hướng của các luồng không khí. Với công suất lớn hơn 1 kW, nó sẽ hoạt động theo quán tính và không thể xả hết khi gió thay đổi. Quán tính trong mặt phẳng quay dẫn đến quá tải từ gió bên, dẫn đến hỏng hóc.

Với sự ra đời của người tiêu dùng năng lượng thấp, việc sử dụng các máy phát điện gió nhỏ sản xuất tại nhà có công suất không quá 12 vôn để chiếu sáng căn nhà gỗ bằng đèn LED hoặc sạc pin điện thoại là điều hợp lý khi trong nhà không có điện. Khi không cần thiết, máy phát điện có thể được sử dụng để làm nóng nước.

Loại máy phát điện gió

Đối với khu vực không có gió, chỉ có tuabin gió buồm là phù hợp. Để nguồn điện liên tục, bạn sẽ cần pin ít nhất là 12V, bộ sạc, bộ biến tần, bộ ổn định và bộ chỉnh lưu.

Đối với những vùng gió yếu, bạn có thể chế tạo độc lập một máy phát điện gió đứng công suất không quá 2 - 3 kw. Có nhiều lựa chọn và chúng gần như tốt như kiểu dáng công nghiệp. Khuyến khích mua tuabin gió có cánh quạt cánh buồm. Các mô hình đáng tin cậy với công suất từ ​​1 đến 100 kilowatt được sản xuất tại Taganrog.

Ở những vùng nhiều gió, bạn có thể tự tay mình chế tạo một máy phát điện thẳng đứng cho ngôi nhà của mình, nếu công suất cần thiết là 0,5-1,5 kilowatt. Các lưỡi dao có thể được làm từ các công cụ có sẵn, ví dụ như từ một cái thùng. Đó là khuyến khích để mua các thiết bị hiệu quả hơn. Rẻ nhất là thuyền buồm. Tua bin gió thẳng đứng đắt hơn, nhưng nó hoạt động đáng tin cậy hơn trong điều kiện gió mạnh.

Cối xay gió công suất thấp bằng tay của chính bạn

Không khó để làm một chiếc máy tạo gió nhỏ tự chế 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 12 V với trục ngang

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

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

Phần có điện

Để lắp ráp một máy phát điện, bạn cần có các thành phần:

  1. một động cơ nhỏ từ máy in, ổ đĩa hoặc máy quét cũ;
  2. 8 điốt loại 1N4007 cho hai cầu chỉnh lưu;
  3. tụ điện có dung lượng 1000 microfarads;
  4. Ống PVC và các bộ phận bằng nhựa;
  5. tấm nhôm.

Hình dưới đây cho thấy một sơ đồ của máy phát điện.

Động cơ bước: sơ đồ đấu dây cho bộ chỉnh lưu và bộ ổn định

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

Máy phát điện dựa trên nam châm neodymium với lực kết dính cực cao đã trở nên rất phổ biến. Chúng nên được sử dụng cẩn thận. Với một tác động mạnh hoặc làm nóng đến nhiệt độ 80-250 0 С (tùy thuộc vào loại), nam châm neodymium được khử từ.

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

Rotor với nam châm neodymium

Superglue được áp dụng cho trung tâm của nam châm neodymium có đường kính khoảng 25 mm với khoảng 20 miếng. Máy phát điện một pha được chế tạo với số cực và nam châm bằng nhau.

Các nam châm nằm đối diện nhau phải hút, nghĩa là, quay bởi các cực đối diện. Sau khi dán nam châm neodymium, chúng được làm đầy bằng nhựa epoxy.

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

Bộ phận cơ khí

Các lưỡi dao được làm từ một ống nhựa. Các khoảng trống rộng 10 cm và dài 50 cm được vẽ trên đó, sau đó cắt ra. Một ống bọc được thực hiện trên trục động cơ với một mặt bích, mà các cánh được gắn với các vít. Số lượng của chúng có thể từ hai đến bốn. Nhựa sẽ không tồn tại lâu, nhưng lần đầu tiên nó sẽ là đủ. Các vật liệu chịu mài mòn khá tốt hiện đã xuất hiện, ví dụ như carbon và polypropylene. Sau đó, các lưỡi dao hợp kim nhôm bền hơn có thể được chế tạo.

Các lưỡi dao được cân bằng bằng cách cắt bỏ các phần thừa ở các đầu, và góc nghiêng được tạo ra bằng cách làm nóng chúng bằng cách uốn cong.

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

Bảng điện có thể được đặt trên bộ phận quay, và có thể truyền điện áp đến hộ tiêu thụ qua hai vòng trượt bằng chổi than. Nếu bảng mạch với bộ chỉnh lưu được lắp đặt riêng biệt, thì số vòng sẽ bằng sáu, động cơ bước có bao nhiêu dây dẫn.

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 làm cho nó theo trục dọc, ví dụ, từ một thùng. Thiết kế ít bị quá tải bên hơn so với thiết kế nằm ngang. Hình dưới đây mô tả một cánh quạt với các cánh quạt được làm từ các mảnh vỡ của thùng, được gắn trên một trục bên trong khung và không chịu lực lật.

Tua bin gió với trục thẳng đứng và rôto từ thùng

Bề mặt định hình của thùng tạo ra độ cứng bổ sung, do đó có thể sử dụng tấm thiếc có độ dày thấp hơn.

Tua bin gió công suất hơn 1 kilowatt

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 phát điện trong phạm vi rộng.

Để làm một máy phát điện gió bằng tay của riêng bạn, trước tiên bạn cần xác định thiết kế. Nó phụ thuộc vào mức độ mạnh của gió. Nếu nó yếu, thì lựa chọn duy nhất có thể là phiên bản cánh buồm của rôto. Hơn 2-3 kilowatt năng lượng không thể lấy được ở đây. Ngoài ra, nó sẽ cần một hộp số và một bộ pin mạnh mẽ với một bộ sạc.

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

Ở những khu vực có gió lớn, một máy phát điện gió tự chế có thể có công suất 1,5-5 kilowatt. Sau đó, nó có thể được kết nối với mạng gia đình 220V. Rất khó để tự mình chế tạo một thiết bị có nhiều năng lượng hơn.

Máy phát điện động cơ DC

Là một máy phát điện, bạn có thể sử dụng động cơ tốc độ thấp tạo ra dòng điện ở 400-500 vòng / phút: PIK8-6 / 2,5 36V 0,3Nm 1600 phút-1. Chiều dài thân 143 mm, đường kính 80 mm, đường kính trục 12 mm.

Động cơ DC trông như thế nào?

Nó cần một cấp số nhân với tỷ số truyền 1:12. Với một vòng quay của cánh tuabin gió, máy phát điện sẽ tạo ra 12 vòng quay. Hình dưới đây cho thấy một sơ đồ của thiết bị.

Sơ đồ thiết bị tuabin gió

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

Nên làm các cánh bằng nhôm tấm 60x12x2. Nếu bạn lắp 6 trong số chúng vào động cơ, thiết bị sẽ không nhanh như vậy và nó sẽ không chạy xung quanh trong những cơn gió lớn. Khả năng cân bằng cần được xem xét. Đối với điều này, các cánh được hàn vào ống lót với khả năng quấn vào rôto để chúng có thể dịch chuyển xa hơn hoặc gần hơn từ tâm của nó.

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

Máy phát điện có stato không nhiễm từ không thích hợp cho công việc. Với một cơn gió nhẹ, nó sẽ dừng lại và sau đó nó sẽ không thể tự khởi động được.

Việc sưởi ấm liên tục vào mùa lạnh đòi hỏi nhiều năng lượng, và sưởi ấm một ngôi nhà lớn là một vấn đề nan giải. Đối với một nơi cư trú mùa hè về vấn đề này, nó có thể hữu ích khi bạn phải đến đó không quá 1 lần một tuần. Nếu mọi thứ được cân chính xác, hệ thống sưởi ấm trong nước chỉ hoạt động trong vài giờ. Thời gian còn lại các chủ sở hữu ở trong tự nhiên. Sử dụng tuabin gió làm nguồn cung cấp dòng điện một chiều để sạc pin, trong 1-2 tuần, bạn có thể tích lũy điện để sưởi ấm cơ sở trong một khoảng thời gian như vậy, và do đó tạo ra sự thoải mái cho bản thân.

Để chế tạo máy phát điện từ động cơ AC hoặc bộ khởi động ô tô cần phải thiết kế lại. Động cơ có thể được nâng cấp cho máy phát điện nếu rôto được làm trên nam châm neodymium, đã được gia công theo độ dày của chúng. Nó được tạo ra với số cực, giống như của stato, xen kẽ với nhau. Rotor trên nam châm neodymium được dán vào bề mặt của nó nên không bị dính khi quay.

Các loại rôto

Rotor thiết kế rất đa dạng. Các lựa chọn phổ biến được thể hiện trong hình bên dưới, trong đó các giá trị của hệ số sử dụng năng lượng gió (KIEV) được chỉ ra.

Các loại và thiết kế của rôto tuabin gió

Để quay, cối xay gió được làm theo trục thẳng đứng hoặc trục ngang. Phiên bản dọc có lợi thế về khả năng sử dụng khi các thành phần chính nằm ở phía dưới. Gối đỡ có khả năng tự căn chỉnh và có tuổi thọ lâu dài.

Hai cánh quạt của Savonius tạo ra hiện tượng giật, không thuận tiện cho lắm. Vì lý do này, nó được làm bằng hai cặp lưỡi dao cách nhau 2 cấp với một vòng quay tương đối với góc quay kia bằng 90 0. Thùng, xô, chậu có thể dùng làm giá thể.

Rôto Darrieus, các cánh được làm bằng dây đàn hồi, rất dễ sản xuất. Để thuận lợi cho việc thăng tiến, số lượng của chúng nên là số lẻ. Chuyển động bị giật, do đó phần cơ khí nhanh chóng bị hỏng. Ngoài ra, dây đai rung động khi nó quay, phát 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 rôto trực giao, các cánh được định hình. Số lượng lưỡi cắt tối ưu là ba. Thiết bị này có tốc độ cao, nhưng nó phải được mở khi khởi động.

Rôto xoắn có hiệu suất cao do các cánh có độ cong phức tạp, giúp giảm tổn thất. Nó ít được sử dụng hơn các tuabin gió khác do giá thành cao.

Thiết kế cánh quạt cánh ngang là hiệu quả nhất. Nhưng nó yêu cầu gió trung bình ổn định và cũng cần bảo vệ chống bão. Các cánh có thể được làm từ propylene khi đường kính của chúng nhỏ hơn 1 m.

Nếu bạn cắt các lưỡi dao từ một ống nhựa hoặc thùng nhựa có thành dày, bạn sẽ không thể đạt được công suất cao hơn 200 watt. Biên dạng phân đoạn không thích hợp cho môi trường khí nén. Một hồ sơ phức tạp là cần thiết ở đây.

Đường kính rôto phụ thuộc vào lượng điện năng cần đạt được, cũng như số lượng cánh quạt. Một rôto hai cánh 10 W cần rô to có đường kính 1,16 m và rô to 100 W - 6,34 m. Đối với rôto bốn và sáu cánh, đường kính lần lượt là 4,5 m và 3,68 m.

Nếu bạn đặt rôto trực tiếp lên trục máy phát, ổ trục của nó sẽ không tồn tại lâu, vì tải trên tất cả các cánh không đồng đều. Gối đỡ cho trục cối xay gió phải tự căn chỉnh, có hai hoặc ba tầng. Khi đó sự uốn cong và dịch chuyển trong quá trình quay sẽ không có gì ghê gớm đối với trục rôto.

Bộ thu dòng đóng vai trò quan trọng trong hoạt động của tuabin gió, bộ thu dòng phải được bảo dưỡng thường xuyên: bôi trơn, làm sạch, điều chỉnh. Nên dự kiến ​​khả năng phòng ngừa của nó, mặc dù điều này rất khó thực hiện.

Sự an toàn

Tua bin gió vượt quá 100 watt là thiết bị ồn ào. Một tuabin gió công nghiệp có thể được lắp đặt trong sân của một ngôi nhà riêng, nếu nó được chứng nhận. Chiều cao của nó nên cao hơn những ngôi nhà gần nhất. Ngay cả một tuabin gió công suất thấp cũng không thể được 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 sự phá hủy cấu trúc.

Tốc độ quay cao của tuabin gió đòi hỏi tay nghề chất lượng cao. Nếu không, nếu thiết bị bị phá hủy, sẽ có nguy cơ các bộ phận của thiết bị bay qua một khoảng cách xa và gây thương tích cho người hoặc vật nuôi. Điều này cần đặc biệt lưu ý khi làm một cối xay gió bằng tay của chính bạn từ vật liệu phế liệu.

Băng hình. Tự làm máy phát điện gió.

Việc sử dụng máy phát điện gió không được khuyến khích ở tất cả các vùng, vì nó phụ thuộc vào đặc điểm khí hậu. Ngoài ra, sẽ không có ý nghĩa gì nếu bạn tự làm chúng bằng tay 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 vôn mà bạn có thể sạc điện thoại hoặc thắp sáng đèn tiết kiệm năng lượng. Việc sử dụng nam châm neodymium trong máy phát điện có thể làm tăng đáng kể sức mạnh của nó.

Các tuabin gió mạnh mẽ đảm nhận một phần đáng kể nguồn điện ở nhà, tốt hơn là nên mua các tuabin công nghiệp, để tạo ra điện áp 220V, đồng thời cân nhắc kỹ lưỡng tất cả các ưu và nhược điểm. Khi kết hợp với các loại nguồn năng lượng thay thế khác, điện có thể đủ cho mọi nhu cầu của hộ gia đình, bao gồm cả hệ thống sưởi ấm trong nhà.

Nga có vị thế gấp hai lần liên quan đến các nguồn năng lượng gió. Một mặt, do tổng diện tích rất lớn và nhiều khu vực bằng phẳng, nhìn chung có rất nhiều gió và chủ yếu là bằng phẳng. Mặt khác, gió của chúng ta chủ yếu có tiềm năng thấp, chậm, xem hình. Thứ ba, ở những khu vực dân cư thưa thớt, gió rất dữ dội. Dựa trên điều này, nhiệm vụ khởi động máy phát điện gió trong trang trại là khá phù hợp. Tuy nhiên, để quyết định mua một thiết bị khá đắt tiền hay tự mình làm ra nó, bạn cần phải suy nghĩ kỹ xem nên chọn loại nào (và có rất nhiều loại) cho mục đích nào.

Các khái niệm cơ bản

  1. KIEV - hệ số sử dụng năng lượng gió. Nếu được sử dụng để tính toán mô hình cơ học của gió máy bay (xem bên dưới), nó bằng hiệu suất của rôto của nhà máy điện gió (APU).
  2. Hiệu quả - hiệu suất xuyên suốt của APU, từ gió thổi tới các đầu nối của máy phát điện hoặc đến lượng nước được bơm vào bể chứa.
  3. Tốc độ gió hoạt động tối thiểu (MWS) là tốc độ tuabin gió bắt đầu cung cấp dòng điện cho tải.
  4. Tốc độ gió tối đa cho phép (MDS) là tốc độ của nó mà tại đó việc tạo ra năng lượng ngừng lại: tự động hóa hoặc tắt máy phát điện, hoặc đặt cánh quạt trong cánh gió thời tiết, hoặc gấp nó và giấu nó, hoặc cánh quạt tự dừng, hoặc APU chỉ đơn giản là sụp đổ.
  5. Tốc độ gió khởi động (SWS) - ở tốc độ này, cánh quạt có thể quay không tải, quay lên và vào chế độ vận hành, sau đó bạn có thể bật máy phát điện.
  6. Tốc độ khởi động âm (OSS) - điều này có nghĩa là APU (hoặc tuabin gió - nhà máy điện gió, hoặc VEA, đơn vị năng lượng gió) để khởi động ở bất kỳ tốc độ gió nào yêu cầu bắt buộc quay từ nguồn năng lượng bên ngoài.
  7. Mô-men xoắn khởi động (ban đầu) - khả năng của rôto, được giảm tốc cưỡng bức trong dòng không khí, tạo ra mô-men xoắn trên trục.
  8. Tua bin gió (VD) là một bộ phận của APU từ rôto đến trục của máy phát điện hoặc máy bơm, hoặc một bộ tiêu thụ năng lượng khác.
  9. Máy phát điện gió quay - APU, trong đó năng lượng gió được chuyển đổi thành mô-men xoắn trên trục cất cánh bằng cách quay cánh quạt trong luồng không khí.
  10. Phạm vi tốc độ hoạt động của rôto là sự khác biệt giữa MDS và MPC khi hoạt động ở tải định mức.
  11. Tua bin gió tốc độ chậm - trong đó tốc độ tuyến tính của các bộ phận rôto trong dòng không vượt quá tốc độ gió hoặc thấp hơn đáng kể. Đầu dòng động được chuyển đổi trực tiếp thành lực đẩy của lưỡi dao.
  12. Tua bin gió tốc độ cao - tốc độ tuyến tính của các cánh cao hơn đáng kể (lên đến 20 lần hoặc nhiều hơn) so với tốc độ gió và cánh quạt tạo ra sự lưu thông không khí của chính nó. Chu trình chuyển đổi năng lượng dòng chảy thành lực đẩy rất phức tạp.

Ghi chú:

  1. Theo quy tắc, 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 điện mà không ngắt tải và TCO bằng không, tức là hoàn toàn tự khởi động và có thể áp dụng trong những cơn gió nhẹ nhất.
  2. Độ chậm và tốc độ là khái niệm tương đối. Tua bin gió gia dụng với 300 vòng / phút có thể là tốc độ thấp và APU mạnh mẽ của loại EuroWind, từ đó các lĩnh vực của nhà máy điện gió, trang trại gió (xem Hình.) Và có rôto quay khoảng 10 vòng / phút, là tốc độ cao, bởi vì với đường kính như vậy, vận tốc tuyến tính của các cánh và khí động học của chúng trên phần lớn của nhịp của chúng khá “giống máy bay”, xem bên dưới.

Bạn cần loại máy phát điện nào?

Máy phát điện cho tuabin gió gia đình phải tạo ra điện ở nhiều tốc độ quay và có khả năng tự khởi động mà không cần tự động hóa và các nguồn điện bên ngoài. Trong trường hợp sử dụng APU với OSS (tuabin gió có quay), theo nguyên tắc, có KIEV và hiệu suất cao, nó cũng phải có thể đảo ngược, tức là có thể hoạt động như một động cơ. Ở công suất đến 5 kW, điều kiện này được thỏa mãn bởi máy điện có nam châm vĩnh cửu dựa trên niobi (siêu nam châm); trên nam châm thép hoặc ferit, bạn có thể tin tưởng vào không quá 0,5-0,7 kW.

Ghi chú: máy phát điện xoay chiều không đồng bộ hoặc máy phát điện góp với stato không nhiễm từ hoàn toàn không phù hợp. Khi sức gió giảm, chúng "đi ra ngoài" rất lâu trước khi tốc độ của nó giảm xuống MPC, và sau đó bản thân chúng sẽ không khởi động.

Một "trái tim" tuyệt vời của APU có công suất từ ​​0,3 đến 1-2 kW có được từ máy phát tự động dòng điện xoay chiều có bộ chỉnh lưu tích hợp; những người này hiện chiếm đa số. Thứ nhất, chúng giữ điện áp đầu ra 11,6-14,7 V trong một phạm vi tốc độ khá rộng mà không cần bộ ổn định điện tử bên ngoài. Thứ hai, các van silicon mở ra khi điện áp trên cuộn dây đạt khoảng 1,4 V và trước đó máy phát "không nhìn thấy" tải. Để làm được điều này, máy phát điện cần được quay khá tốt.

Trong hầu hết các trường hợp, máy phát điện tự động có thể được kết nối trực tiếp, không cần hộp số hoặc truyền động dây đai, với trục HP tốc độ cao, bằng cách chọn tốc độ bằng cách chọn số cánh, xem bên dưới. "Người đi bộ nhanh" có mô-men xoắn khởi động nhỏ hoặc bằng không, nhưng rôto sẽ có đủ thời gian để quay đủ mà không cần ngắt tải trước khi các van mở và máy phát sẽ cung cấp dòng điện.

Sự lựa chọn của gió

Trước khi quyết định sản xuất máy phát điện gió nào, chúng ta hãy quyết định khí học địa phương. Có màu xanh xám Các khu vực (không có gió) của bản đồ gió ít nhất theo nghĩa nào đó sẽ chỉ từ một tuabin gió đang chèo thuyền(và chúng ta sẽ nói thêm về chúng). Nếu bạn cần một nguồn điện liên tục, bạn sẽ phải thêm một bộ tăng áp (một bộ chỉnh lưu có ổn áp), một bộ sạc, một pin mạnh, một biến tần 12/24/36/48 V DC thành 220/380 V 50 Hz AC. . Một nền kinh tế như vậy sẽ tiêu tốn không dưới 20.000 đô la, và khó có khả năng loại bỏ công suất lâu dài hơn 3-4 kW. Nói chung, với một người kiên định đang nỗ lực tìm kiếm năng lượng thay thế, tốt hơn hết là bạn nên tìm kiếm một nguồn năng lượng khác.

Ở những nơi có màu vàng xanh, gió yếu, nếu nhu cầu sử dụng điện lên đến 2-3 kw, bạn có thể tự lắp máy phát điện gió trục đứng tốc độ chậm.... Chúng đã được phát triển vô số, và có những thiết kế mà xét về KIEV và hiệu quả gần như không thua kém các “lưỡi dao” công nghiệp.

Nếu phải mua một tuabin gió cho một ngôi nhà, thì tốt hơn là nên tập trung vào tuabin gió có cánh quạt cánh buồm. Có rất nhiều tranh chấp và có rất nhiều trong số đó, và trên lý thuyết mọi thứ vẫn chưa rõ ràng, nhưng chúng có tác dụng. Ở Liên bang Nga "thuyền buồm" được sản xuất ở Taganrog với công suất 1-100 kW.

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

Ghi chú: nhiều nhà sản xuất, đặc biệt là cấp hai, cung cấp các bộ phụ kiện để bạn có thể tự lắp ráp máy phát điện gió có công suất lên đến 10 kw. Một bộ như vậy sẽ có giá rẻ hơn 20-50% so với một bộ làm sẵn có lắp đặt. Nhưng trước khi mua, bạn cần phải nghiên cứu cẩn thận khí học của địa điểm lắp đặt đề xuất, sau đó, theo thông số kỹ thuật, chọn loại và mô hình thích hợp.

Về an toàn

Các bộ phận của tuabin gió gia dụng đang hoạt động có thể có tốc độ tuyến tính vượt quá 120 và thậm chí 150 m / s và một mảnh vật liệu rắn bất kỳ nặng 20 g, bay với tốc độ 100 m / s, với một cú đánh "thành công", giết chết tại chỗ một người đàn ông khỏe mạnh. Một tấm thép, hoặc nhựa cứng, dày 2 mm, đang chuyển động với tốc độ 20 m / s, nó bị cắt làm đôi.

Ngoài ra, hầu hết các tuabin gió trên 100 W đều khá ồn. Nhiều loại tạo ra dao động áp suất không khí cực thấp (dưới 16 Hz) - âm thanh. Âm thanh hồng ngoại không nghe được, nhưng gây hại cho sức khỏe và lan truyền rất xa.

Ghi chú: cuối những năm 1980, tại Mỹ xảy ra một vụ bê bối - trang trại điện gió lớn nhất cả nước lúc bấy giờ phải đóng cửa. Những người Ấn Độ từ khu bảo tồn cách 200 km từ chiến trường của Lực lượng vũ trang của họ đã chứng minh trước tòa rằng các rối loạn sức khỏe gia tăng mạnh ở họ sau khi WPP được đưa vào hoạt động là do sóng hạ âm của nó.

Vì những lý do trên, việc lắp đặt APU được phép cách các tòa nhà dân cư gần nhất bằng 5 độ cao của chúng. Trong sân của các hộ gia đình tư nhân, bạn có thể lắp đặt các tuabin gió sản xuất công nghiệp, được chứng nhận phù hợp. Nói chung là không thể lắp đặt một APU trên mái nhà - trong quá trình hoạt động của chúng, ngay cả với những thiết bị công suất thấp, các tải cơ học luân phiên phát sinh có thể gây ra sự cộng hưởng của cấu trúc tòa nhà và phá hủy nó.

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

Gió, khí động học, KIEV

Máy phát điện gió sản xuất tại nhà tuân theo các quy luật tự nhiên giống như máy phát điện trong nhà máy, được tính toán trên máy tính. Và người xây nhà cần phải hiểu rất rõ những điều cơ bản về công việc của mình - thường là anh ta không có sẵn những vật liệu và thiết bị công nghệ siêu hiện đại đắt tiền. Khí động học của APU thật khó khăn làm sao ...

Gió và KIEV

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

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

Trong điều kiện đó, năng lượng lớn nhất trên một đơn vị thể tích không khí được tính theo công thức trường học, giả sử mật độ không khí ở điều kiện bình thường là 1,29 kg * mét khối. m. Ở tốc độ gió 10 m / s, một khối không khí mang 65 J và 650 watt có thể được loại bỏ khỏi một hình vuông của bề mặt cánh quạt hiệu dụng, với hiệu suất của toàn bộ APU là 100%. Đây là một cách tiếp cận rất đơn giản - mọi người đều biết rằng gió không bao giờ hoàn toàn phẳng. Nhưng điều này phải được thực hiện để đảm bảo độ lặp lại của sản phẩm - một thực tế phổ biến trong công nghệ.

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

Đây là hai ví dụ. Đầu tiên là một chiếc du thuyền vui nhộn, khá nặng, chiếc du thuyền không chỉ có thể đi ngược chiều gió mà còn nhanh hơn nó. Gió có nghĩa là bên ngoài; gió biểu kiến ​​vẫn phải nhanh hơn, nếu không nó sẽ kéo con tàu như thế nào?

Thứ hai là một kinh điển của lịch sử hàng không. Trong các cuộc thử nghiệm của MIG-19, hóa ra chiếc máy bay đánh chặn, nặng hơn một tấn so với máy bay chiến đấu tiền phương, đã tăng tốc nhanh hơn. Với các động cơ giống nhau trong cùng một tàu lượn.

Các nhà lý thuyết không biết phải nghĩ gì, và nghi ngờ nghiêm túc định luật bảo toàn năng lượng. Cuối cùng, hóa ra đó là hình nón chắn sóng radar nhô ra từ khe hút gió. Từ mũi đến vỏ, không khí được nén chặt, như thể xộc thẳng vào máy nén động cơ từ hai bên. Kể từ đó, sóng xung kích đã trở nên vững chắc về mặt lý thuyết là hữu ích, và hiệu suất bay tuyệt vời của các máy bay hiện đại một phần không nhỏ là do chúng được sử dụng khéo léo.

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 của ông "Trên các xoáy thuận" ngày 15 tháng 11 năm 1905 đánh dấu sự khởi đầu của một kỷ nguyên mới trong ngành hàng không.

Trước Zhukovsky, chúng bay trên những cánh buồm phẳng phiu: người ta cho rằng các hạt của dòng tới sẽ truyền toàn bộ động lượng của chúng cho mép trước của cánh. Điều này làm cho nó có thể ngay lập tức loại bỏ đại lượng vectơ - mô men động lượng - đã dẫn đến toán học phi phân tích và thường xuyên nhất, để chuyển sang quan hệ năng lượng thuần túy vô hướng thuận tiện hơn nhiều, và kết quả là thu được trường áp suất được tính toán trên mặt phẳng chịu lực, ít nhiều giống với hiện tại.

Cách tiếp cận cơ học như vậy có thể tạo ra những phương tiện, ít nhất, có thể cất cánh và bay từ nơi này đến nơi khác, không nhất thiết phải đâm xuống đất ở một nơi nào đó trên đường đi. Nhưng mong muốn tăng tốc độ, khả năng chuyên chở và các phẩm chất bay khác ngày càng bộc lộ sự không hoàn hảo của lý thuyết khí động học ban đầu.

Ý tưởng của Zhukovsky là: dọc theo bề mặt trên và dưới của cánh, không khí di chuyển theo một con đường khác. Từ điều kiện về tính liên tục của môi trường (bong bóng chân không tự hình thành trong không khí), dẫn đến 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 vận tốc.

Dòng xoáy quay, và định luật bảo toàn động lượng, bất biến như định luật bảo toàn năng lượng, cũng có giá trị đối với các đại lượng vectơ, tức là phải tính đến hướng chuyển động. Do đó, ngay tại đó, tại mép sau, một dòng xoáy quay ngược chiều với cùng một mômen quay sẽ được hình thành. Bằng phương tiện gì? Do năng lượng do động cơ sinh ra.

Đối với hoạt động hàng không, điều này có nghĩa là một cuộc cách mạng: bằng cách chọn hình dạng cánh thích hợp, người ta có thể cho phép xoáy kèm theo xung quanh cánh dưới dạng một vòng tuần hoàn G, làm tăng lực nâng của nó. Có nghĩa là, đã dành một phần, và đối với tốc độ cao và tải trọng cánh - một phần lớn, công suất động cơ, có thể tạo ra luồng không khí xung quanh thiết bị, cho phép đạt được các đặc tính bay tốt nhất.

Điều này khiến 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 trò chơi của các dòng không khí nữa. Tất cả những gì bạn cần là một động cơ mạnh hơn, và ngày càng mạnh hơn ...

KIEV một lần nữa

Nhưng tuabin gió không có động cơ. Ngược lại, nó phải lấy năng lượng từ gió và cung cấp cho người tiêu dùng. Và ở đây nó lộ ra - rút chân ra, đuôi bị kẹt. Quá ít năng lượng gió được cho phép đối với vòng tuần hoàn của rôto - nó sẽ yếu, lực đẩy của các cánh quạt sẽ thấp, và KIEV và công suất sẽ thấp. Hãy cho thật nhiều để tuần hoàn - rôto sẽ quay như điên khi không tải trong điều kiện gió yếu, nhưng người tiêu dùng lại nhận được rất ít: họ cho một tải nhỏ, rôto hãm lại, gió thổi ra khỏi vòng tuần hoàn, và rôto trở nên.

Định luật bảo toàn năng lượng đưa ra "giá trị trung bình vàng" ngay ở giữa: chúng ta cung cấp 50% năng lượng cho tải, và 50% còn lại chúng ta vặn dòng chảy đến mức tối ưu. Thực tiễn xác nhận các giả thiết: nếu hiệu suất của một cánh quạt kéo tốt là 75-80%, thì KIEV, giống như được tính toán cẩn thận và thổi trong một đường hầm gió, một cánh quạt có cánh đạt 38-40%, tức là tối đa một nửa những gì có thể đạt được khi dư thừa năng lượng.

Tính hiện đại

Ngày nay, khí động học, được trang bị toán học và máy tính hiện đại, đang ngày càng rời xa một điều gì đó chắc chắn và đơn giản hóa các mô hình để mô tả chính xác hành vi của một cơ thể thực trong một dòng chảy thực. Và ở đây, ngoài dòng chung - sức mạnh, sức mạnh, và nhiều sức mạnh hơn nữa! - các đường dẫn bên được tìm thấy, nhưng hứa hẹn chỉ với một lượng năng lượng hạn chế đi vào hệ thống.

Phi công thay thế nổi tiếng Paul McCready, vào những năm 80, đã tạo ra một chiếc máy bay với hai động cơ từ một chiếc cưa máy với 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 các bánh xe không có hệ thống giảm chấn. Không có phương tiện nào của McCready trực tuyến và hoạt động trong tình trạng báo động, nhưng hai chiếc - một chiếc có động cơ piston và cánh quạt, và chiếc phản lực còn lại - đã bay vòng quanh địa cầu lần đầu tiên trong lịch sử mà không cần hạ cánh tại một trạm xăng.

Sự phát triển của lý thuyết cũng ảnh hưởng rất nhiều đến các cánh buồm đã tạo ra cánh ban đầu. Tính khí động học "sống" cho phép du thuyền ở mức gió 8 hải lý / giờ. đứng trên tàu cánh ngầm (xem hình); Để tăng tốc độ lớn như vậy đến tốc độ cần thiết bằng một cánh quạt, cần phải có một động cơ ít nhất là 100 mã lực. Đua thuyền buồm với vận tốc khoảng 30 hải lý / giờ trong cùng một cơn gió. (55 km / h).

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

Nhiều bí ẩn của tự nhiên cũng đã được giải quyết; đặc biệt - chuyến bay của một con bọ cánh cứng. Theo khí động học cổ điển, nó không có khả năng bay. Giống như tổ tiên của F-117 "tàng hình" với cánh hình thoi, cũng không thể cất cánh lên không trung. Còn MiG-29 và Su-27, đôi khi có thể bay bằng đuôi về phía trước, hoàn toàn không phù hợp với bất kỳ ý tưởng nào.

Và tại sao khi đối phó với các tuabin gió, không phải là niềm vui và không phải là công cụ để tiêu diệt đồng loại của chúng, mà là một nguồn tài nguyên quan trọng, bắt buộc phải nhảy từ lý thuyết dòng chảy yếu với mô hình phẳng của nó gió? Không có cách nào để đi xa hơn?

Những gì mong đợi từ một cổ điển?

Tuy nhiên, không có trường hợp nào nên từ bỏ các tác phẩm kinh điển. Nó cung cấp một nền tảng, không dựa vào đó thì không thể vươn cao hơn. Tương tự như vậy, vì lý thuyết tập hợp không hủy bỏ bảng cửu chương, và sắc động lực học lượng tử không làm cho quả táo bay lên khỏi cây.

Vậy bạn có thể mong đợi điều gì với cách tiếp cận cổ điển? Hãy nhìn vào bức tranh. Trái - các loại rôto; chúng được hiển thị có điều kiện. 1 - băng chuyền thẳng đứng, 2 - trực giao thẳng đứng (tuabin gió); 2-5 - rôto có cánh với số lượng cánh khác nhau với cấu hình tối ưu.

Ở bên phải, dọc theo trục hoành, tốc độ rôto tương đối được vẽ, tức là tỷ số giữa tốc độ tuyến tính của cánh quạt với tốc độ gió. Dọc lên trên - KIEV. Và xuống - một lần nữa, mô-men xoắn tương đối. Một mô-men xoắn (100%) duy nhất được coi là mô-men xoắn tạo ra rôto được hãm cưỡng bức trong dòng có 100% KIEV, tức là khi tất cả năng lượng của dòng chảy chuyển thành lực quay.

Cách tiếp cận này cho phép đưa ra những kết luận sâu rộng. Ví dụ, số lượng lưỡi 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 cùng một dải tốc độ. Và băng chuyền và băng chuyền trực giao bề ngoài giống nhau về cơ bản có các đặc tính khác nhau.

Nói chung, nên ưu tiên cho rôto cánh gạt, ngoại trừ trường hợp yêu cầu giá rẻ, đơn giản, tự khởi động không cần bảo trì mà không cần tự động hóa và không thể nâng lên cột buồm.

Ghi chú: đặc biệt là hãy nói về những cánh quạt buồm - chúng dường như không phù hợp với những tác phẩm kinh điển.

Thẳng đứng

Các APU với trục quay thẳng đứng có một lợi thế không thể chối cãi đối với cuộc sống hàng ngày: các đơn vị yêu cầu bảo trì của chúng tập trung ở phía dưới và không cần phải nâng chúng lên. Vẫn còn đó, và thậm chí không phải lúc nào cũng có một ổ đỡ lực đẩy tự điều chỉnh, nhưng nó rất mạnh và bền. Do đó, khi thiết kế một tuabin gió đơn giản, việc lựa chọn các phương án nên được bắt đầu với các tổ máy thẳng đứng. Các loại chính của chúng được thể hiện trong Hình.

mặt trời

Ở vị trí đầu tiên - đơn giản nhất, thường được gọi là rôto Savonius. Trên thực tế, nó được Ya. A. và A. A. Voronin phát minh ra vào năm 1924 tại Liên Xô, và nhà công nghiệp Phần Lan Sigurd Savonius đã chiếm đoạt sáng chế một cách vô liêm sỉ, phớt lờ giấy chứng nhận bản quyền của Liên Xô, và bắt đầu sản xuất hàng loạt. Nhưng phần mở đầu trong số phận của phát minh có ý nghĩa rất lớn, do đó, để không khuấy động quá khứ và không làm xáo trộn tro tàn của người chết, chúng tôi sẽ gọi tuabin gió này là rôto Voronin-Savonius, hay gọi tắt là VS. .

Máy bay tốt cho tất cả mọi người, ngoại trừ KIEV "đầu máy" trong 10-18%. Tuy nhiên, ở Liên Xô, họ đã làm việc rất nhiều và có một số phát triển. Dưới đây, chúng tôi sẽ xem xét một thiết kế được cải tiến, không phức tạp hơn nhiều, nhưng theo KIEV đã mang lại một khởi đầu cho các lưỡi dao.

Lưu ý: máy bay hai cánh không quay mà giật; Lưỡi dao 4 chỉ mượt hơn một chút, nhưng thua rất nhiều ở KIEV. Để cải thiện 4 - cái "máng" thường được mang trên hai tầng - một cặp lưỡi ở dưới cùng và một cặp khác, xoay 90 độ theo chiều ngang, ở trên chúng. KIEV vẫn còn, và tải trọng bên trên cơ học bị yếu đi, nhưng tải trọng uốn tăng lên một chút và với sức gió lớn hơn 25 m / s, một APU như vậy trên trục, tức là. không có ổ đỡ trên cánh quạt kéo dài bởi các tấm vải liệm, "nước mắt xuống tháp".

Daria

Tiếp theo là cánh quạt Darrieus; KIEV - lên đến 20%. Nó thậm chí còn đơn giản hơn: các lưỡi được làm bằng một sợi dây đàn hồi đơn giản mà không có bất kỳ cấu trúc nào. Lý thuyết về rôto của 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 phần gù và túi băng, và sau đó nó trở nên nhanh dần, tạo thành vòng tuần hoàn của chính nó.

Mômen xoắn nhỏ, và ở các vị trí bắt đầu của rôto hoàn toàn không có song song hoặc vuông góc với gió, do đó, chỉ có thể tự quay với một số lẻ cánh (cánh?). Trong mọi trường hợp, tải từ máy phát điện phải được ngắt kết nối trong quá trình quay.

Cánh quạt Darrieus có thêm hai phẩm chất xấu nữa. Đầu tiên, trong quá trình quay, vectơ lực đẩy của lưỡi mô tả một cuộc cách mạng đầy đủ liên quan đến trọng tâm khí động học của nó, và không trơn tru, mà là giật. Do đó, cánh quạt Darrieus nhanh chóng phá vỡ cơ học của nó ngay cả trong một cơn gió mạnh.

Thứ hai, Daria không chỉ gây ồn ào, mà còn la hét và la hét, đến mức cuốn băng bị vỡ. Điều này là do sự rung động của nó. Và càng nhiều lưỡi, tiếng gầm càng mạnh. Vì vậy, nếu Daria được sản xuất, nó có hai cánh, được làm bằng vật liệu hấp thụ âm thanh có độ bền cao đắt tiền (sợi carbon, mylar) và một chiếc máy bay nhỏ được điều chỉnh để quay ở giữa cột buồm.

Trực giao

Tại pos. 3 - rôto thẳng đứng trực giao với các cánh định hình. Trực giao vì các cánh nhô ra theo phương thẳng đứng. Sự chuyển đổi từ VS sang trực giao được minh họa trong Hình. bên trái.

Góc lắp đặt các cánh so với phương tiếp tuyến của đường tròn chạm vào các tiêu điểm khí động học của cánh có thể là dương (trong hình) hoặc âm, phù hợp với sức gió. Đôi khi các cánh được làm xoay và các xe thời tiết được đặt trên chúng, tự động giữ chữ "alpha", nhưng các cấu trúc như vậy thường bị vỡ.

Phần thân chính giữa (màu xanh lam trong hình) cho phép bạn đưa KIEV đến gần 50%. của lưỡi dao, một xi lanh đơn giản là đủ. Nhưng lý thuyết cho trực giao đưa ra số lượng lưỡi tối ưu một cách rõ ràng: phải có chính xác 3 trong số chúng.

Orthogonal đề cập đến các tuabin gió tốc độ cao với OSS, tức là nhất thiết phải thăng tiến trong quá trình vận hành và sau khi bình tĩnh. Các APU không giám sát nối tiếp có công suất lên đến 20 kW được sản xuất theo sơ đồ trực giao.

Helicoid

Rôto Helicoid, hoặc rôto của Gorlov (vị trí 4) - một loại trực giao, cung cấp chuyển động quay đều; trực giao với các cánh thẳng "giọt nước mắt" chỉ yếu hơn một chút so với BC hai cánh. Việc uốn cong các cánh dọc theo hình xoắn ốc làm cho nó có thể tránh được tổn thất KIEV do độ cong của chúng. Mặc dù lưỡi cong từ chối một phần của dòng chảy mà không sử dụng nó, nhưng nó sẽ đẩy một phần của nó vào vùng có vận tốc tuyến tính cao nhất, bù đắp cho những tổn thất. Helicoids ít được sử dụng hơn các tuabin gió khác, bởi vì do sự phức tạp của quá trình sản xuất, chúng trở nên đắt hơn so với các sản phẩm cùng loại có chất lượng tương đương.

Barrel-zagrebka

5 vị trí. - rôto kiểu BC, được bao quanh bởi cánh dẫn hướng; sơ đồ của nó được hiển thị trong Hình. ở bên phải. Nó hiếm khi được tìm thấy trong thiết kế công nghiệp, bởi vì Việc thu hồi đất đắt đỏ không bù đắp được cho việc tăng công suất, và tiêu tốn nguyên vật liệu và tính phức tạp của sản xuất. Nhưng một người xây nhà sợ công việc không còn là người làm chủ nữa mà là người tiêu dùng, và nếu không cần nhiều hơn 0,5-1,5 kW, thì một chút cho anh ta:

  • Một cánh quạt loại này tuyệt đối an toàn, không gây tiếng ồn, không tạo ra rung động và có thể được lắp đặt ở bất cứ đâu, ngay cả trên sân chơi.
  • Để uốn cong các máng mạ kẽm và hàn một khung từ các đường ống là một công việc vô nghĩa.
  • Vòng quay là hoàn toàn đồng đều, các bộ phận cơ khí có thể được lấy từ rẻ nhất hoặc từ thùng rác.
  • Không sợ cuồng phong - gió quá mạnh không đẩy được vào “thùng”; một kén xoáy được sắp xếp hợp lý xuất hiện xung quanh nó (chúng ta sẽ gặp hiệu ứng này ở phần sau).
  • Và quan trọng nhất, vì bề mặt của "gắp" lớn hơn nhiều lần so với bề mặt của rôto bên trong, KIEV có thể quá đơn vị và mô-men xoắn đã ở mức 3 m / s tại "thùng" có đường kính ba mét như vậy mà một máy phát điện 1 kW với tải tối đa là người ta nói rằng tốt hơn là không bị giật.

Video: Tua bin gió Lenz

Vào những năm 60 ở Liên Xô E.S.Biryukov đã được cấp bằng sáng chế cho một APU băng chuyền với 46% KIEV. Một thời gian sau, V. Blinov đã đạt được 58% thiết kế dựa trên nguyên lý tương tự của KIEV, nhưng không có dữ liệu về các thử nghiệm của nó. Và các cuộc thử nghiệm toàn diện của Lực lượng vũ trang Biryukov được thực hiện bởi các nhân viên của tạp chí Inventor và Rationalizer. Một rôto hai tầng có đường kính 0,75 m và cao 2 m với sức gió tươi làm quay một máy phát điện không đồng bộ 1,2 kW ở công suất tối đa và chịu được 30 m / s mà không bị đứt. Bản vẽ APU của Biryukov được thể hiện trong Hình.

  1. mái tôn mạ kẽm;
  2. ổ bi hàng đôi tự căn chỉnh;
  3. cáp - cáp thép 5 mm;
  4. trục trục - ống thép có thành dày 1,5-2,5 mm;
  5. cần điều khiển tốc độ khí động học;
  6. các cánh điều tốc - ván ép hoặc tấm nhựa 3-4 mm;
  7. các thanh của bộ điều tốc;
  8. tải của bộ điều khiển tốc độ, trọng lượng của nó xác định tốc độ;
  9. ròng rọc dẫn động - bánh xe đạp không lốp có săm;
  10. lực đẩy - ổ đỡ lực đẩy;
  11. puli dẫn động - puli máy phát tiêu chuẩn;
  12. máy phát điện.

Biryukov đã nhận được một số chứng nhận bản quyền cho APU của mình. Đầu tiên, hãy chú ý đến đường cắt của rôto. Khi tăng tốc, nó hoạt động giống như một chiếc máy bay, tạo ra một thời điểm xuất phát lớn. Khi quá trình quay tiến triển, một đệm xoáy được tạo ra trong các túi bên ngoài của các cánh quạt. Từ quan điểm của gió, các cánh trở nên định hình, và rôto biến thành một trực giao tốc độ cao, với biên dạng ảo thay đổi theo sức gió.

Thứ hai, kênh định hình giữa các cánh trong phạm vi tốc độ hoạt động hoạt động như một cơ quan trung tâm. Nếu gió tăng lên, thì một đệm xoáy cũng được tạo ra trong đó, kéo dài ra ngoài cánh quạt. Kén xoáy tương tự xuất hiện như xung quanh APU với các cánh dẫn hướng. Năng lượng để tạo ra nó được lấy từ gió, và nó không còn đủ để phá hủy cối xay gió.

Thứ ba, bộ điều khiển tốc độ được thiết kế chủ yếu cho tuabin. Theo quan điểm của KIEV, anh ấy giữ cho doanh thu của cô ấy ở mức tối ưu. Và tốc độ máy phát điện tối ưu được cung cấp bởi sự lựa chọn tỷ số truyền của cơ khí.

Lưu ý: sau khi xuất bản trên IR cho năm 1965, Các lực lượng vũ trang của Ukraine, Biryukova chìm vào quên lãng. Tác giả không 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, thường xuyên đọc các tạp chí kỹ thuật nổi tiếng của Liên Xô và cấp bằng sáng chế cho mọi thứ đáng được quan tâm.

Lưỡi dao

Như đã nêu ở trên, tuabin gió cánh quạt ngang là loại tuabin gió tốt nhất trong các loại tuabin kinh điển. Nhưng trước hết, anh ta cần một luồng gió ổn định, ít nhất là cường độ trung bình. Thứ hai, việc xây dựng cho DIYer đầy rẫy những cạm bẫy, đó là lý do tại sao thường là kết 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 tháo xoắn.

Theo các sơ đồ trong Hình. chúng ta hãy xem xét kỹ hơn; chức vụ:

  • QUẢ SUNG. MỘT:
  1. cánh quạt;
  2. máy phát điện;
  3. giường máy phát điện;
  4. cánh gió bảo vệ thời tiết (xẻng bão);
  5. người thu tiền hiện tại;
  6. khung xe;
  7. nút xoay;
  8. cánh gió thời tiết làm việc;
  9. cột buồm;
  10. kẹp cho dây cáp.
  • QUẢ SUNG. B, góc nhìn từ trên xuống:
  1. cánh gió bảo vệ thời tiết;
  2. cánh gió thời tiết làm việc;
  3. bộ điều chỉnh độ căng lò xo của cánh gió thời tiết bảo vệ.
  • QUẢ SUNG. G, vòng trượt:
  1. một bộ thu với các thanh cái vòng đồng liên tục;
  2. chổi than chì bằng đồng có lò xo.

Ghi chú: Việc bảo vệ chống bão cho một cánh ngang có đường kính 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. Với kích thước nhỏ hơn, có thể đạt được độ bền của rôto lên tới 30 m / s với các cánh bằng propylene.

Vậy đâu là những vấp váp?

Lưỡi dao

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

Cấu hình phân đoạn phù hợp với môi trường không nén được, chẳng hạn như tàu cánh ngầm hoặc cánh quạt. Đối với khí, cần có một lưỡi cắt có biên dạng và cao độ thay đổi, ví dụ, xem hình; nhịp - 2 m. Đây sẽ là một sản phẩm phức tạp và tốn thời gian, đòi hỏi tính toán tỉ mỉ với đầy đủ lý thuyết, thổi ống và thử nghiệm quy mô lớn.

Máy phát điện

Khi rôto được gắn trực tiếp trên trục của nó, ổ trục tiêu chuẩn sẽ sớm bị gãy - tải như nhau trên tất cả các cánh quạt trong tuabin gió không xảy ra. Bạn cần một trục trung gian với một ổ đỡ đặc biệt và một bộ truyền cơ học từ nó đến máy phát điện. Đối với tuabin gió lớn, một ổ trục kép tự sắp xếp được lấy; trong các mô hình tốt nhất - ba tầng, Hình. D trong Hình. bên trên. Điều này cho phép trục rôto không chỉ hơi uốn cong mà còn có thể di chuyển nhẹ từ bên này sang bên kia hoặc lên xuống.

Ghi chú: mất khoảng 30 năm để phát triển ổ đỡ lực đẩy cho EuroWind APU.

Cánh báo thời tiết khẩn cấp

Nguyên tắc hoạt động của nó được thể hiện trong hình. C. Gió tăng dần, ép vào cái xẻng, lò xo dãn ra, cánh quạt cong lên, các vòng quay của nó giảm và cuối cùng nó trở nên song song với dòng chảy. Mọi thứ có vẻ ổn, nhưng nó diễn ra suôn sẻ trên giấy ...

Vào một ngày có gió, hãy thử cầm một cái nắp đun sôi hoặc một cái xoong lớn bằng tay cầm song song với gió. Chỉ cẩn thận - một miếng sắt khó chịu có thể đập vào mặt khiến nó sứt mũi, đứt môi, hoặc thậm chí làm văng mắt ra ngoài.

Gió phẳng chỉ xảy ra trong tính toán lý thuyết và đủ độ chính xác cho thực tế, trong các đường hầm gió. Trên thực tế, tuabin gió bão có xẻng bão quản lý nhiều hơn những tuabin hoàn toàn không có khả năng tự vệ. Tốt hơn hết là bạn nên thay những lưỡi dao bị cong vênh hơn là làm lại mọi thứ. Trong các cơ sở công nghiệp, đó là một vấn đề khác. Tại đó, cao độ của các lưỡi dao, từng cánh một, được theo dõi và điều chỉnh bằng hệ thống tự động hóa dưới sự điều khiển của máy tính trên bo mạch. Và chúng được làm từ vật liệu tổng hợp hạng nặng, không phải từ ống nước.

Người sưu tầm hiện tại

Đây là một trang web được bảo dưỡng thường xuyên. Bất kỳ kỹ sư điện nào cũng biết rằng bộ thu có chổi than cần phải được làm sạch, bôi trơn và điều chỉnh. Và cột buồm là từ một ống nước. Nếu bạn không vào được, cứ một hoặc hai tháng bạn sẽ phải ném toàn bộ cối xay gió xuống đất rồi lại nâng nó lên. Anh ta sẽ kéo dài được bao lâu sau khi "phòng ngừa" như vậy?

Video: máy phát điện gió có cánh + bảng điều khiển năng lượng mặt trời để cung cấp điện cho ngôi nhà mùa hè

Mini và micro

Nhưng với việc giảm kích thước của cánh gạt, những khó khăn sẽ giảm theo hình vuông đường kính của bánh xe. Chúng tôi đã có thể tự mình sản xuất một APU cánh ngang cho công suất lên đến 100 W. Một chiếc 6 lưỡi sẽ là tối ưu. Với nhiều cánh quạt hơn, đường kính rôto cho cùng một công suất sẽ nhỏ hơn, nhưng sẽ khó cố định chúng chắc chắn trên trung tâm. Có thể bỏ qua rôto có ít hơn 6 cánh: rôto 2 cánh 100 W cần rôto đường kính 6,34 m và cánh quạt 4 cánh có cùng công suất cần 4,5 m. Đối với cánh quạt 6 cánh, sự phụ thuộc công suất - đường kính được biểu thị bằng sau:

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

Tốt nhất sẽ là dựa vào công suất 10 - 20 watt. Thứ nhất, một phiến nhựa có nhịp dài hơn 0,8 m sẽ không chịu được gió vượt quá 20 m / s nếu không có các biện pháp bảo vệ bổ sung. Thứ hai, với một sải cánh lên đến 0,8 m như nhau, tốc độ tuyến tính của các đầu của nó sẽ không vượt quá tốc độ gió quá ba lần, và các yêu cầu về biên dạng với độ xoắn được giảm theo thứ tự của độ lớn; ở đây là "máng" với cấu hình được phân đoạn từ đường ống, vị trí. 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 đèn quản gia.

Tiếp theo, chọn bộ tạo. Một động cơ Trung Quốc là hoàn hảo - một trung tâm 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 khoảng 100 W. Nhưng liệu nó có phù hợp với chúng ta về mặt doanh thu không?

Chỉ số tốc độ z cho 6 cánh là 3. Công thức tính tốc độ quay khi chịu tải là N = v / l * z * 60, trong đó N là tốc độ quay, 1 / phút, v là tốc độ gió, và l là chu vi rôto. Với sải cánh 0,8 m và sức gió 5 m / s, ta được 72 vòng / phút; ở 20 m / s - 288 vòng / phút. Bánh xe đạp quay với cùng một tốc độ, vì vậy chúng ta sẽ loại bỏ 10 - 20 watt của chúng ta từ một máy phát điện có khả năng tạo ra 100. Bạn có thể lắp rôto trực tiếp vào trục của nó.

Nhưng ở đây nảy sinh vấn đề sau: chúng tôi, đã tốn rất nhiều công sức và tiền bạc, ít nhất là cho một chiếc mô tô, đã có được ... một món đồ chơi! 10 - 20, tốt, 50 watt là gì? Và bạn không thể chế tạo một chiếc cối xay gió có cánh có khả năng cung cấp năng lượng cho ít nhất một chiếc TV ở nhà. Mua máy phát điện gió mini bán sẵn có được không và giá thành rẻ hơn? Càng nhiều càng tốt, và thậm chí rẻ hơn, hãy xem vị trí. 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 động cơ bước nằm ở đâu đó từ ổ đĩa 5 hoặc 8 inch cũ, hoặc từ ổ đĩa hoặc hộp đựng giấy của máy in phun hoặc máy in kim không sử dụng được. Nó có thể hoạt động như một máy phát điện và việc gắn một rôto băng chuyền từ lon (vị trí 6) vào nó dễ dàng hơn là lắp ráp một cấu trúc như thể hiện trong vị trí. 3.

Nói chung, kết luận về "lưỡi dao" là rõ ràng: sản xuất tại nhà - có nhiều khả năng để điều chỉnh nội dung của trái tim bạn, nhưng không phải cho năng lượng thực sự trong dài hạn.

Video: máy phát điện gió đơn giản nhất để thắp sáng ngôi nhà mùa hè

Thuyền buồm

Máy phát điện gió bằng thuyền buồm đã được biết đến từ lâu, nhưng các tấm mềm của cánh quạt (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 cáp đã phổ biến rộng rãi trên khắp thế giới như một bộ truyền động cho máy bơm nước tự động công suất thấp, nhưng dữ liệu kỹ thuật của chúng thậm chí còn thấp hơn so với các loại máy quay vòng.

Tuy nhiên, một cánh buồm mềm mại như cánh cối xay gió, dường như, hóa ra không đơn giản như vậy. Đó không phải là về khả năng cản gió (các nhà sản xuất không giới hạn tốc độ gió tối đa cho phép): du thuyền buồm đã biết rằng hầu như không thể có gió làm gãy cánh buồm bermuda. Thay vào đó, tấm vải sẽ bị bung ra, hoặc cột buồm bị gãy, hoặc toàn bộ con tàu sẽ tạo ra một "chuyển động quá mức cần thiết". Đó là về năng lượng.

Thật không may, không có dữ liệu kiểm tra chính xác nào có thể được tìm thấy. Theo đánh giá của người dùng, có thể rút ra các yếu tố phụ thuộc "tổng hợp" cho việc lắp đặt tuabin gió-4.380 / 220.50 được sản xuất tại Taganrog với đường kính bánh xe gió là 5 m, trọng lượng đầu gió là 160 kg và tốc độ quay là lên đến 40 vòng / phút; chúng được hiển thị trong Hình.

Tất nhiên, không có gì đảm bảo cho độ tin cậy 100%, nhưng ngay cả như vậy rõ ràng là không có dấu hiệu của một mô hình cơ học phẳng ở đây. Không có cách nào một bánh xe dài 5 mét trên gió phẳng với tốc độ 3 m / s có thể cho khoảng 1 kW, ở tốc độ 7 m / s nó có thể đạt đến mức cao về mặt công suất và sau đó giữ nó cho đến khi có bão lớn. 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 bằng lực của họ theo kết quả của các nghiên cứu khí học địa phương.

Cũng không có lý thuyết định lượng nào; các giải thích của các nhà phát triển là tối nghĩa. Tuy nhiên, vì mọi người mua các tuabin gió Taganrog và chúng hoạt động, nên người ta vẫn cho rằng tuần hoàn hình nón được tuyên bố và hiệu ứng đẩy không phải là hư cấu. Trong mọi trường hợp, chúng có thể.

Sau đó, hóa ra, TRƯỚC rôto, theo định luật bảo toàn động lượng, cũng nên có một dòng xoáy hình nón, nhưng giãn nở và chậm lại. Và một cái phễu như vậy sẽ truyền gió đến rôto, bề mặt hiệu dụng của nó sẽ bị cuốn hơn và KIEV - quá đơn vị.

Câu hỏi này có thể được làm sáng tỏ bằng các phép đo trường áp suất phía trước rôto, ít nhất là với một thiết bị kiểm tra sức khỏe gia đình. Nếu nó cao hơn so với từ bên này sang bên kia, thì quả thực, các APU chèo thuyền hoạt động như một con bọ cánh cứng.

Máy phát điện tự chế

Từ những gì đã nói ở trên, rõ ràng là những người xây nhà nên chọn phương án dọc hoặc thuyền buồm sẽ tốt hơn. Nhưng cả hai đều rất chậm, và việc chuyển sang một máy phát tốc độ cao là công việc không cần thiết, chi phí và tổn thất không cần thiết. Bạn có thể tự chế tạo một máy phát điện tốc độ thấp hiệu quả không?

Có, bạn có thể, với nam châm làm bằng hợp kim niobi, cái gọi là. siêu nam châm. Quy trình sản xuất các bộ phận chính được thể hiện trong Hình. Các cuộn - mỗi cuộn trong số 55 vòng dây 1 mm bằng đồng, được tráng men cách nhiệt độ bền cao chịu nhiệt, FEMM, PETV, v.v. Chiều cao của các cuộn dây là 9 mm.

Chú ý đến các rãnh then hoa trong các nửa rôto. Chúng phải được định vị sao cho các nam châm (chúng được dán vào mạch từ bằng epoxy hoặc acrylic) sau khi lắp ráp lại với các cực ngược nhau. “Bánh xèo” (lõi từ) phải làm bằng nam châm từ mềm; thép kết cấu thông thường sẽ làm. Độ dày của "bánh kếp" ít nhất là 6 mm.

Nói chung, tốt hơn là mua nam châm có lỗ dọc trục và siết chặt chúng bằng vít; nam châm siêu hút với lực khủng khiếp. Vì lý do tương tự, một miếng đệm hình trụ cao 12 mm được đặt trên trục giữa "bánh kếp".

Các cuộn dây tạo nên các phần stato được kết nối theo sơ đồ cũng được chỉ ra trong Hình. Các đầu hàn không được kéo căng mà nên tạo thành các vòng, nếu không epoxy sẽ lấp đầy stato, cứng lại, có thể làm đứt dây.

Stato được đổ vào khuôn đến độ dày 10 mm. Không cần định tâm và cân bằng, stato không quay. Khe hở giữa rôto và stato mỗi bên là 1 mm. Stato trong vỏ máy phát điện phải được cố định chắc chắn không chỉ chống dịch chuyển dọc trục mà còn chống quay đầu; một từ trường mạnh có dòng điện trong tải sẽ kéo nó đi theo.

Video: Tự làm máy phát điện tuabin gió

Sự kết luận

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

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

Andrey nói:

Cảm ơn bạn đã tư vấn miễn phí ... Và giá cả "của các hãng" không thực sự đắt, và tôi nghĩ rằng các nghệ nhân từ các tỉnh sẽ có thể làm ra máy phát điện tương tự như của bạn. Và pin Li-po có thể được đặt hàng từ Trung Quốc, Biến tần ở Chelyabinsk là loại sin rất tốt) Và cánh buồm, cánh quạt hoặc rôto - đây là một lý do khác cho sự suy nghĩ của những người đàn ông Nga tiện dụng của chúng tôi.

Ivan nói:

câu hỏi:
Đối với tuabin gió có trục thẳng đứng (vị trí 1) và phiên bản “Lenz”, có thể thêm một chi tiết bổ sung - một cánh quạt tiếp xúc với gió và đóng phía vô dụng khỏi nó (đi về phía gió). Đó là, gió sẽ không làm chậm lưỡi kiếm, mà là "màn hình" này. Đặt trong gió với "đuôi" nằm phía sau cối xay gió bên dưới và phía trên các cánh quạt (đường gờ). Tôi đọc bài báo và một ý tưởng đã ra đời.

Bằng cách nhấp vào nút "Thêm nhận xét", tôi đồng ý với trang web.

Nội dung:

Các khối khí có nguồn năng lượng dự trữ vô tận mà loài người đã sử dụng trong thời cổ đại. Về cơ bản, lực của gió cung cấp chuyển động của các con tàu dưới cánh buồm và hoạt động của các cối xay gió. Sau khi phát minh ra động cơ hơi nước, loại năng lượng này đã không còn phù hợp nữa.

Chỉ trong các điều kiện hiện đại, năng lượng gió lại trở thành nhu cầu như một động lực được áp dụng cho các máy phát điện. Chúng vẫn chưa được sử dụng rộng rãi ở quy mô công nghiệp, nhưng ngày càng trở nên phổ biến hơn trong khu vực tư nhân. Đôi khi nó chỉ đơn giản là không thể kết nối với đường dây điện. Trong tình huống đó, nhiều chủ sở hữu thiết kế và sản xuất một máy phát điện gió cho một ngôi nhà riêng bằng tay của họ từ những vật liệu phế liệu. Trong tương lai, chúng được sử dụng làm nguồn điện chính hoặc phụ.

Lý thuyết tuabin gió lý tưởng

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

Công việc trong lĩnh vực này được tiếp tục bởi N.E. Zhukovsky, người đã suy ra giá trị lớn nhất của hệ số này bằng 0,593. Trong các công trình sau này của một giáo sư khác - Sabinin G.Kh. giá trị cập nhật của hệ số 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 nhiều vô kể, có chiều rộng rất nhỏ.
  • Giá trị bằng không của lực cản biên dạng của các cánh khi có sự lưu thông liên tục dọc theo các cánh.
  • Toàn bộ bề mặt quét của tuabin gió có tốc độ không khí bị mất không đổi tại bánh xe.
  • Khát vọng của vận tốc góc tới vô cùng.

Chọn tuabin gió

Khi lựa chọn một mô hình máy phát điện gió cho nhà riêng, người ta nên tính đến công suất cần thiết để đảm bảo hoạt động của các thiết bị và thiết bị, có tính đến lịch trình và tần suất bật. Nó được xác định bằng cách đo điện năng tiêu thụ hàng tháng. Ngoài ra, giá trị công suất có thể được xác định phù hợp với các đặc tính kỹ thuật của người tiêu dùng.

Cũng cần lưu ý rằng năng lượng của tất cả các thiết bị điện không được thực hiện trực tiếp từ máy phát điện gió, mà từ bộ biến tần và một bộ pin. Do đó, một máy phát điện có công suất 1 kW có thể đảm bảo hoạt động bình thường của pin cung cấp cho biến tần bốn kilowatt. Nhờ đó, các thiết bị gia dụng có công suất tương đương đều được cung cấp đầy đủ điện năng. Việc lựa chọn pin chính xác là điều cần thiết. Đặc biệt cần chú ý đến các thông số như dòng sạc.

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

  • Chiều quay của bánh xe gió là thẳng đứng hoặc nằm ngang.
  • Các cánh quạt có thể có hình cánh buồm, với bề mặt thẳng hoặc cong. Trong một số trường hợp, các tùy chọn kết hợp được sử dụng.
  • Chất liệu cho lưỡi và công nghệ sản xuất chúng.
  • Vị trí đặt các cánh quạt có độ nghiêng khác nhau so với luồng không khí đi qua.
  • Số lượng cánh quạt có trong quạt.
  • Công suất cần thiết chuyển từ tuabin gió sang máy phát điện.

Ngoài ra, cần phải tính đến tốc độ gió trung bình hàng năm cho một khu vực cụ thể, do cơ quan khí tượng quy định. Không cần thiết phải làm rõ hướng của gió, vì các thiết kế hiện đại của máy phát điện gió quay độc lập theo hướng khác.

Đối với hầu hết các khu vực của Liên bang Nga, phương án tối ưu nhất sẽ là trục quay theo hướng nằm ngang, bề mặt của các cánh quạt cong, lõm, mà luồng không khí chảy xung quanh theo một góc nhọn. Lượng sức mạnh lấy từ gió bị ảnh hưởng bởi diện tích của lưỡi dao. Đối với một ngôi nhà bình thường, diện tích 1,25m 2 là khá đủ.

Số vòng quay của tuabin gió phụ thuộc vào số cánh. Tua bin gió một cánh quay nhanh nhất. Trong những thiết kế như vậy, một đối trọng được sử dụng để giữ thăng bằng. Cũng cần lưu ý rằng ở tốc độ gió thấp, dưới 3 m / s, các tuabin gió không thể lấy năng lượng. Để thiết bị cảm nhận được gió yếu, diện tích các cánh của thiết bị phải được tăng lên ít nhất là 2 m 2.

Tính toán tuabin gió

Trước khi chọn một máy phát điện gió, cần phải xác định tốc độ và hướng gió, đặc trưng nhất ở nơi lắp đặt được đề xuất. Cần nhớ rằng chuyển động quay của các cánh bắt đầu ở tốc độ gió tối thiểu là 2 m / s. Hiệu suất cực đại đạt được khi chỉ tiêu này đạt giá trị từ 9 đến 12 m / s. Nghĩa là, để cung cấp điện cho một ngôi nhà nhỏ ở nông thôn, cần phải có một máy phát điện có công suất tối thiểu 1 kW / h và tốc độ gió ít nhất 8 m / s.

Tốc độ gió và đường kính cánh quạt có ảnh hưởng 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 cách sử dụng các công thức sau:

  1. Các phép tính 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 của tổ máy phát điện (kW).
  2. Để tính toán lắp đặt điện theo đường kính của vít, công thức được sử dụng: P = D 2 x V 3/7000, trong đó D là đường kính của vít (m), V là tốc độ gió (m / s) , P là công suất của máy phát (kW).
  3. Các tính toán phức tạp hơn có tính đến mật độ luồng không khí. Với những 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 (giá trị vô lượng), π = 3,14, R - bán kính rôto (m), V - vận tốc dòng khí (m / s), ρ - mật độ không khí (kg / m 3), η red - hiệu suất bộ giảm tốc (%), η gen - hiệu suất máy phát (%).

Do đó, điện năng được sản xuất bởi máy phát điện gió tăng về mặt định lượng theo tỷ lệ khối với tốc độ gió tăng lên. Ví dụ, nếu tốc độ gió tăng gấp đôi thì động năng do rôto sinh ra sẽ tăng lên 8 lần.

Khi chọn vị trí lắp đặt máy tạo gió, cần ưu tiên những khu vực không có nhà lớn, cây cao tạo cản gió. Khoảng cách tối thiểu từ các tòa nhà dân cư là 25 đến 30 mét, nếu không sẽ gây ra tiếng ồn trong quá trình hoạt động gây bất tiện và khó chịu. Cánh quạt của 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 nhà ở nông thôn với một mạng chung, trong trường hợp này, bạn có thể sử dụng các tùy chọn cho các hệ thống kết hợp. Hoạt động của tuabin gió sẽ hiệu quả hơn nhiều khi được sử dụng kết hợp với máy phát điện diesel hoặc pin năng lượng mặt trời.

Cách làm máy phát điện bằng tay của chính bạn

Bất kể loại và thiết kế của máy phát điện gió, mỗi thiết bị làm cơ sở đều được trang bị các yếu tố tương tự. Tất cả các mô hình đều được trang bị máy phát điện, lưỡi cắt bằng nhiều loại vật liệu, thang máy để đảm bảo mức độ cài đặt mong muốn, cũng như pin bổ sung và hệ thống điều khiển điện tử. Các đơn vị kiểu quay hoặc cấu trúc trục sử dụng nam châm được coi là dễ sản xuất nhất.

Phương án 1. Thiết kế quay của tuabin gió.

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

Tùy thuộc vào công suất thiết kế của tuabin gió, các vật liệu và thành phần cần thiết được lựa chọn:

  • Máy phát điện từ ô tô cho 12 vôn và một ắc quy ô tô.
  • Bộ điều chỉnh điện áp chuyển đổi dòng điện xoay chiều từ 12 đến 220 vôn.
  • Hộp đựng lớn. Tốt nhất là một xô nhôm hoặc nồi thép không gỉ.
  • Một rơ le tháo ra khỏi xe có thể được sử dụng như một bộ sạc.
  • Bạn sẽ cần một công tắc 12 V, một đèn sạc có bộ điều khiển, bu lông có đai ốc và vòng đệm, cũng như kẹp kim loại có đệm cao su.
  • Cáp ba lõi có tiết diện tối thiểu 2,5 mm 2 và một vôn kế thông thường được tháo ra khỏi bất kỳ thiết bị đo nào.

Trước hết, rôto được chuẩn bị từ một thùng kim loại hiện có - một cái xoong hoặc xô. Nó được đánh dấu thành bốn phần bằng nhau, các lỗ được tạo ở đầu của các đường để tạo điều kiện phân tách thành các bộ phận thành phần. Sau đó, hộp đựng được cắt bằng kéo kim loại hoặc máy mài. Các cánh rôto được cắt từ các khoảng trống tạo thành. Tất cả các phép đo phải được kiểm tra cẩn thận để tuân thủ các kích thước, nếu không cấu trúc sẽ không hoạt động chính xác.

Tiếp theo, chiều quay của puli máy phát được xác định. Theo quy luật, nó quay theo chiều kim đồng hồ, nhưng tốt hơn là bạn nên kiểm tra điều này. Sau đó, phần rôto được kết nối với máy phát điện. Để tránh mất cân bằng chuyển động của rôto, các lỗ lắp trong cả hai kết cấu phải được định vị đối xứng.

Để tăng tốc độ quay, các cạnh của các cánh phải được uốn cong một chút. Với việc tăng góc uốn, các luồng không khí sẽ được cảm nhận hiệu quả hơn khi lắp đặt trục quay. Vì lưỡi dao, không chỉ các bộ phận của hộp chứa cắt được sử dụng mà còn sử dụng các bộ phận riêng lẻ được kết nối với phôi kim loại có dạng hình tròn.

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

Vào cuối quá trình lắp ráp, biến tần, pin và tải được kết nối. Pin được kết nối với 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 cấu trúc, một trong những yếu tố chính của nó là nam châm neodymium. Về hiệu suất của chúng, chúng vượt trội hơn đáng kể so với các thiết bị quay thông thường.

Rôto là bộ phận chính của toàn bộ cấu trúc của tuabin gió. Đối với sản xuất của nó, một trung tâm bánh xe ô tô hoàn chỉnh với đĩa phanh là phù hợp nhất. Một bộ phận đã hoạt động cần được chuẩn bị - làm sạch bụi bẩn và rỉ sét, bôi trơn các ổ trục.

Tiếp theo, bạn cần phân phối và cố định các nam châm một cách hợp lý. Tổng cộng, bạn sẽ cần 20 miếng, kích thước 25 x 8 mm. Từ trường trong chúng nằm dọc theo chiều dài. Ngay cả nam châm cũng sẽ là cực, chúng nằm dọc theo toàn bộ mặt phẳng của đĩa, xen kẽ qua một. Sau đó, các ưu và khuyết điểm được xác định. Một nam châm lần lượt tiếp xúc với các nam châm khác trên đĩa. Nếu chúng hút thì cực dương.

Với số lượng cực tăng lên, phải tuân theo các quy tắc nhất định. Trong máy phát điện một pha, số cực giống như số nam châm. Trong máy phát điện ba pha, tỷ lệ 4/3 giữa nam châm và cực và tỷ lệ 2/3 giữa cực và cuộn dây được coi trọng. Các nam châm được lắp đặt vuông góc với chu vi đĩa. Một mẫu giấy được sử dụng để phân phối chúng đồng đều. Đầu tiên, các nam châm được cố định bằng keo chắc chắn và cuối cùng là cố định bằng epoxy.

Nếu chúng ta so sánh máy phát điện một pha và ba pha, thì hiệu suất của loại đầu tiên sẽ kém hơn một chút so với loại sau. Điều này là do sự dao động biên độ cao trong mạng do đầu ra dòng điện 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. Điều này đảm bảo rằng một giá trị công suất không đổi luôn được cung cấp trong mạng. Do rung động, tuổi thọ của hệ thống một pha thấp hơn đáng kể so với hệ thống ba pha. Ngoài ra, các mô hình ba pha không có tiếng ồn trong quá trình hoạt động.

Chiều cao của cột khoảng 6-12 m, được lắp đặt ở giữa ván khuôn và đổ bê tông. Sau đó, một cấu trúc làm sẵn được lắp đặt trên cột buồm, trên đó vít được gắn vào. Bản thân cột buồm được buộc chặt bằng dây cáp.

Cánh tuabin gió

Hiệu quả của tuabin gió phụ thuộc phần lớn vào thiết kế của các cánh quạt. Trước hết, đây là số lượng và kích thước của chúng, cũng như vật liệu làm các cánh quạt cho máy phát điện gió.

Các yếu tố ảnh hưởng đến thiết kế lưỡi dao:

  • Ngay cả những cơn gió nhẹ nhất cũng có thể đẩy những cánh quạt dài. Tuy nhiên, chiều dài quá dài có thể làm chậm tốc độ quay của bánh xe gió.
  • Tăng tổng số cánh gió giúp bánh xe quay gió nhạy hơn. Nghĩa là, càng nhiều lưỡi, càng bắt đầu quay tốt hơn. Tuy nhiên, công suất và tốc độ sẽ giảm, làm cho một thiết bị như vậy không thích hợp để phát 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 tương thích với vị trí lắp đặt của toàn bộ kết cấu. Trong điều kiện tối ưu nhất, các cánh quạt được lựa chọn chính xác có thể cung cấp công suất tối đa của tuabin gió.

Trước hết, bạn cần xác định trước nguồn điện và chức năng cần thiết của thiết bị. Để sản xuất đúng cách một máy phát điện gió, bạn cần nghiên cứu các thiết kế có thể có, cũng như điều kiện khí hậu mà nó sẽ được vận hành.

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

Máy phát điện gió tự làm 24v - 2500 watt

Rất 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 và xí nghiệp trong thành phố như thế nào. Thừa nhận rằng bạn, với tư cách là chủ sở hữu của một ngôi nhà riêng hoặc ngôi nhà nhỏ mùa hè, đã nhiều lần gặp phải sự cố gián đoạn, bất tiện và hư hỏng đối với các thiết bị liên quan đến chúng.

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 tự nhiên. Hơn nữa, với chi phí lao động và tài chính tối thiểu. Để làm điều này, bạn chỉ cần làm một máy phát điện bằng năng lượng gió, mà chúng tôi sẽ đề cập chi tiết trong bài viết.

Chúng tôi đã mô tả chi tiết các tùy chọn để tạo ra một hệ thống gia dụng hữu ích giúp loại bỏ sự phụ thuộc vào năng lượng. Theo lời khuyên của chúng tôi, một thợ thủ công thiếu kinh nghiệm tại nhà có thể tự tay chế tạo một máy phát điện gió. Thiết bị thiết thực sẽ giúp bạn giảm thiểu đáng kể chi phí hàng ngày.

Các nguồn năng lượng thay thế là niềm mơ ước của bất kỳ cư dân hoặc chủ nhà mùa hè nào có địa điểm nằm xa các mạng lưới trung tâm. Tuy nhiên, khi nhận được hóa đơn tiền điện tiêu thụ trong một căn hộ ở thành phố, và nhìn vào biểu giá tăng, chúng tôi nhận ra rằng một máy phát điện gió được tạo ra cho nhu cầu sinh hoạt sẽ không làm hại 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 các cơ sở ở ngoại ô. Hơn nữa, trong một số trường hợp, cài đặt của nó là lối thoát duy nhất.

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

Để cung cấp cho một ngôi nhà tranh mùa hè hoặc một ngôi nhà nhỏ có điện là đủ, công suất không vượt quá 1 kW. Các thiết bị như vậy ở Nga được coi là sản phẩm gia dụng. Cài đặt của họ không yêu cầu chứng chỉ, quyền hoặc bất kỳ phê duyệt bổ sung nào.

Do-it-yourself máy phát điện gió thẳng đứng, bản vẽ, hình ảnh, video về một tuabin gió với một trục thẳng đứng.

Máy phát điện gió được phân loại theo kiểu đặt trục quay (rôto) thành dọc và ngang. Chúng ta đã xem xét thiết kế của một tuabin gió với một cánh quạt ngang trong bài viết trước, bây giờ chúng ta hãy nói về một tuabin gió với một cánh quạt thẳng đứng.

Sơ đồ một máy phát hướng trục cho máy phát điện gió.

Chế tạo bánh xe gió.

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

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

Trong bánh xe gió này, góc uốn của các cánh đặt tốc độ quay của rôto, độ uốn càng lớn thì tốc độ quay càng lớn.

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

Để lắp đặt một máy phát điện gió thẳng đứng, bạn có thể sử dụng bất kỳ cột buồm nào, quá trình sản xuất cột buồm được mô tả chi tiết trong phần này.

Sơ đồ đấu nối máy phát điện gió.

Máy phát điện được kết nối với bộ điều khiển, đến lượt nó được kết nối với pin. Thực tế hơn là sử dụng ắc quy ô tô như một thiết bị lưu trữ năng lượng. Vì các thiết bị gia dụng được cấp nguồn bằng AC, chúng ta sẽ cần một bộ biến tần để chuyển đổi DC 12V thành AC 220V.

Để kết nối, một dây đồng có tiết diện lên đến 2,5 hình vuông được sử dụng. Sơ đồ kết nối được mô tả chi tiết.

Video cho thấy tuabin gió đang hoạt động.