Ветрогенератори: преглед, принцип рада, дизајн и уређај

Алтернативни енергетски системи за дом постају све релевантнији као и развој електричне конверзије. Практично слободна енергија природних феномена данас се може претворити у високовриједну струју која може напајати кућне апарате. Најпопуларнији концепт ове врсте је соларна енергија, али ветрогенератори имају много предности. Прво, енергија која се генерише на овај начин може бити довољна за одржавање приватне куће. Друго питање је како технички имплементирати такву станицу.

Принцип ветрогенератора

За почетак, као резултат неуједначеног загревања атмосфере од стране Сунца, формирају се покретни ваздушни токови - од зона високог притиска до зона ниског притиска. У процесу настају ваздушне струје и ветар, чија се енергија може користити у различите сврхе. Иначе, најједноставнији примјер генератора вјетрењача је млин - иако не претвара енергију, већ га одмах усмјерава у радни ток.

За продуктивну употребу модерних ветрогенератора потребна је одговарајућа брзина протока ваздуха. На пример, ветар брзином од око 5-6 м / с даје само минималан енергетски ефекат. Оптимални ниво је 15-20 м / с. Ово је довољно за снабдевање ветром хоме генераторс али индустријске станице захтевају много више силе. Ветар утиче на радне дијелове генератора, чиме се активира мотор. Она, пак, преноси енергију на јединицу претварача. Крајњи пријемник енергије је батерија. Батерија акумулира енергетски потенцијал, дајући је потрошачу у облику електричне енергије.

Генерална распореда станица

Традиционални уређај за ветрењаче претпоставља постојање агрегата, дршке са јарболом (елементи усисне енергије ветра), претварача и батерије. Структура модернијих станица укључује контролер - управљачку јединицу вјетроагрегата која регулира дизајн и параметре батерије.

Што се тиче елемената напора ограде, они су обично представљени лопатицама које су монтиране на ротору. Као резултат његове ротације, генерирајући мотор генерише наизменичну струју. Даље, кроз претварач, систем ствара напон у батерији. Ово последње представља везу између генератора ветрогенератора и потрошача.

Треба напоменути да су ветрогенератори углавном аутономни уређаји. То значи да не захтевају напајање треће стране. У сваком случају, батерија се напаја директно из енергије добијене из претварача. Међутим, у великим индустријским постројењима обезбеђени су системи за напајање енергијом у нужди, који снабдијевају инфраструктуру генератора енергијом када је локална енергија недовољна.

Врсте дизајна

У модерном дизајну, ветротурбине користе једну од две варијанте мотора - са хоризонталном и вертикалном оси ротације. Иначе се зову крило и карусел. Што се тиче хоризонталног уређаја, изгледа као исти млин, али са мање ножева. То су ветрогенератори у којима је нагласак на аеродинамичким карактеристикама. Према стручњацима, ефикасност ветрењаче не зависи од броја лопатица, већ од њихове дужине и квалитета ротора. Према томе, ветротурбине постављене на крилима су често опремљене само са једном или две лопатице, чија дужина може достићи 100 м - наравно, у великим индустријским инсталацијама.

Модели вртуљка су корисни јер не овисе о њима правац ветра. У најједноставнијим конструкцијама, обезбеђена је само једна трака у облику траке, која се спирала кроз стубасти штап. Због тога, вертикални ветрогенератор, чак и при малом протоку ваздуха, може генерисати минималне количине енергије. С друге стране, током јаких ветрова, такве конструкције су непрофитабилне из разлога што се, захваљујући силама супротстављања, спирална трака сама успорава, ограничавајући њене перформансе.

Употреба ветрогенератора

Уз сву атрактивност вјетротурбина као слободног извора енергије, њихов рад је повезан са низом неекономских проблема. Као прво, ово је нетрајност. Очигледно је да корисник не може на било који начин да утиче на силу ветра и да се само може надати промени временских услова. Из тог разлога се напајање енергијом у хитним случајевима повезује на великим вјетроелектранама - само у случају дугог одсуства довољних снага вјетра.

Исти аспект је због увођења помоћне опреме у комплекс генератора. Присутност батерије, претварача и резервног генератора је неопходна како би се снага стабилизовала и напон се искључио, јер ветар може бити потпуно одсутан и може произвести различите брзине кретања.

И овде се већ појављује економски аспект, јер добро опремљени ветрогенератори у сваком случају захтевају трошкове одржавања. Ипак, како се енергетска опрема оптимизира, овај проблем постепено губи доминантну важност, остављајући прилике за развој индустрије.

Домаће ветрењаче

Увођење сопственог пројекта ветрогенератора је сасвим могуће без повезивања стручњака. Наравно, ако говоримо о домаћој изради, онда ће пројект са калкулацијама снаге и балансирања бити шаблон. Препоручује се да се таква предузећа покрену са малим ветроелектранама, чији је енергетски потенцијал 10-20 вати. Такви уређаји захтевају минималне трошкове, али ће дати практично искуство и јасну идеју о томе како се енергија производи. Затим, како структура постаје сложенија и величина се повећава, може се добити ефикасан генератор вјетра за кућу. Својим рукама овај дизајн се може саставити од готових техничких компоненти, склопова и делова који су доступни на тржишту. Испод је неколико опција за монтажу кућног ветрогенератора.

Модели мотора

Најчешће се производе кућни вјетроелектрани ДЦ мотори, раде на ниским обртајима. Препоручује се да се фокусирате на дизајн трајни магнети који ће обезбедити напон од 80-100 вати.

Генератори аутомобила се често користе у такве сврхе, међутим, у такав дизајн треба укључити и множитељ. То је због чињенице да је аутогенератор у стању да обезбеди довољан напон само при повишеним брзинама - са фреквенцијом до 2500 о / мин. Такво оптерећење једноставно није дизајниран кућни генератор вјетра. Руке ће морати да реконструишу електрану, допуњавајући је неодимијумским магнетима у подручју ротора. Може бити потребно прецизно окретање, али то зависи од типа дизајна ветрогенератора.

Модели ротора Савониус

То је концепт вертикално-аксијалног генератора, који се заснива на тзв. Одмах морам да кажем да ће ветроелектрични генератор овог типа моћи да обезбеди струју од 20 вати. То није довољно за напајање куће, али за напајање неких апарата је довољно. Радови ће користити алуминијумске лимове, цеви и батерију. Оквир карусела са унутрашњим лопатицама је израђен од лимова и цеви. Може постојати 2-3 секције, у зависности од запремине материјала.

Као елементи за причвршћивање користе се вијци и заковице са угловима. Ако успете да направите ветрогенератор сопственим рукама на бази Савонијевог ротора за напајање 12-волтних уређаја, има смисла повећати величину радне структуре пријемника, а онда можемо говорити о значајним уштедама у снабдевању цијелом кућом.

Инсталациони инсталацијски радови

Са конструктивне тачке гледишта, ветрењача се састоји од три основне компоненте - мотора, пријемника силе ветра (лопатице) и батерије са претварачем. Наравно, други дијелови могу бити додани у дизајн, али за инсталацију, вриједи размотрити ове чворове као основне. Како је инсталација ветрогенератора из различитих компоненти? Рад започиње повезивањем осовине мотора са носећом цијеви генератора. Цијев ће бити језгра цијеле структуре. У почетку би требало да направи неколико рупа на оба краја, што ће олакшати инсталацију.

У следећем кораку, јарбол је монтиран са ротором. Мора бити чврсто заварена или причвршћена специјалним конзолама. Затим слиједи још једно питање - како направити генератор вјетра физички издржати јаке зрачне струје? Ова способност ће у великој мери зависити од темеља у који је цев интегрисана. Пожељно је да бетонску платформу уредите са неколико слојева арматуре.

Закључак

До сада су ентузијасти који експериментишу са сличним изворима енергије углавном вођени аматерским интересом. У пракси, ветрогенератори се само у изолованим случајевима покажу као финансијски повољна опрема. Наравно, сам принцип производње енергије вјетра дјелује и даје користи. Међутим, у малом проценту случајева имплементира се потпуно снабдијевање домова на рачун таквих станица. Упркос томе, технолошки развој компоненти генератора инспирише оптимизам у успеху развоја овог енергетског сегмента.