Из автогенератора ветрогенератор: Страница не найдена – Совет Инженера

Содержание

принцип работы и технология сборки

Желанием каждого дачника либо собственника частного дома является сокращение затрат на электроэнергию, затраты на которую занимают существенную часть расходов на коммунальные услуги. Альтернативным источником энергии может стать ветровая энергия, от которой работают ветрогенераторы. Собрать простой ветрогенератор своими рукам из автомобильного генератора можно без особых навыков.

Условия работы ветрогенератора

Ветряная электростанция — это устройство, преобразующее ветряную энергию в электроэнергию. Есть 2 вида ветряных электростанций:

  • где ротор расположен горизонтально;
  • где ротор расположен вертикально.

Чаще всего применяются генераторы первого типа. Они отличаются высоким коэффициентом полезного действия (КПД — до 50%). Их основными недостатками являются:

  • высокая степень шума и вибрации;
  • их установка требует большого количества свободного пространства (до 100 м) или наличие мачты от шести метров высотой.

КПД ветрогенератора с вертикальным ротором в три раза меньше, чем у горизонтального аналога.

Схема вертикального ветрогенератора своими руками

Работа генератора ветра состоит из 5 ключевых стадий:

  • Под воздействием ветра лопасти ветрогенератора начинают крутиться.
  • В результате начинают работать электрогенератор и ротор.
  • Произведенная энергия передается на конвертер заряда, а потом на автоаккумулятор.
  • Потом энергия поступает к инверторам и происходит ее преобразование из 12 (24) Вольт в 220 (380) B.
  • Электроэнергия передается в электросеть.

Составные части ветрогенератора

Чтобы сделать ветрогенератор, необходимо знать, из каких частей он состоит. Ветровой генератор состоит из следующих составляющих:

Устройство и конструкция ветрогенератора

  • инверторы;
  • мачта для установки;
  • ротор с лопастями;
  • электрогенератор;
  • автомобильный аккумулятор;
  • конвертер заряда;
  • электрический кабель, по которому передается электроэнергия.

В некоторых случаях возможно сделать ветрогенератор с мачтой, опускающейся при проведении профилактических либо ремонтных работ аппаратуры. Ветряк большой мощности рационально использовать в местности, где дуют постоянные ветра. Иначе ее окупаемость может затянуться на длительный срок.

Ветряная электростанция из автомобильного генератора имеет следующие технические характеристики:

  • максимальная мощность оборудования — 1500 Вт;
  • максимальное напряжение — 28 B;
  • наибольшая мощность тока — 54 A;
  • при правильной балансировке уровень шума составляет менее 57 децибел;
  • минимальная/максимальная скорость вращения — 1200/4500 об/минуту;
  • вес головки конструкции — не более 25 кг.

Конструкция и технические характеристики ветроэнергетической установки

Достоинства ветрогенератора

К основным достоинствам ветрогенератора можно отнести:

  • быстрота сборки;
  • дешевизна сооружения;
  • возможность осуществления профилактических работ;
  • бесшумный режим работы;
  • стабильность напряжения в электросети;
  • сделать прибор можно из простого автомобильного генератора на 12 В.

Преимущества ветряных электростанций

Технология сборки

Генераторы являются не только экономичными, но и экологичными устройствами. При их работе не используется бензин или иное топливо, в связи с этим они не производят загрязнение атмосферы.

Для конструирования ветряка подойдет генератор от трактора серии ДТ, модель AT-700. Его максимальное количество оборотов вращения достигает 6 тыс. об/мин. Для генератора ветровой энергии, применяемой в частном хозяйстве, эта частота вращения очень большая. Существует два варианта для устранения этой проблемы:

  • применение такого редуктора-мультипликатора, который дает нужное передаточное отношение;
  • перемотка имеющейся обмотки тракторного статора под меньшие обороты.

Схема ветрогенератора своими руками

Конструкторы рекомендуют воспользоваться для изготовления ветрогенератора своими руками вторым вариантом. При этом стоит учесть тот факт, что вес этого автомобильного генератора достигает 6 кг. При дополнении генератора редуктором вес головки конструкции увеличится в два раза, что является немаловажным параметром при сборке ветряка. Чем меньше этот показатель, тем лучше. Лопасти нужно сделать из пластиковой или дюралевой трубки диаметром 20 см и длиной 1 метр.

Порядок сборки ветряка заключается в следующем:

Схема основных узлов роторного ветряка

  • Вначале разрезают трубу на четыре равные части и из ее одной части вырезают крыло.
  • Следующие крылья вырезают по шаблону первого крыла.
  • Края крыльев скругляют и шлифуют, чтобы не было заусенцев.
  • Прикручивают лопасти к диску от циркулярной пилы, предварительно убрав с него зубья.
  • Просверливают отверстия и вставляют полученные лопасти.

Ветряное колесо прикручивают горизонтально на штатив и осуществляют его балансировку, сглаживая края верхней лопасти до равновесия колеса. Перекос допускается не более 2 мм.

Как установить ветрогенератор своими руками

Когда все составляющие будут готовы, следует дождаться безветренной погоды, чтобы установить генератор ветра. Чтобы установить ветряк на крыше дома, необходимо выполнить ряд действий:

Подробная схема подключения ветрогенератора своими руками

  • На основании флюгера укрепляют хомутами автотракторный генератор.
  • Устанавливают мачту на расстоянии 1,5–2 метра от земли и закрепляют флюгер основным болтом на подшипнике.
  • До полной фиксации болта следует пропустить провод от генератора через болт, изнутри трубы до нижней точки выхода.
  • Немного ниже основания флюгера устанавливают ограничитель, при помощи которого крутится флюгер на 360°.
  • Полностью поднимают мачту и крепят ее тросовыми растяжками.
  • Подсоединяют кончики кабеля к приемному аппарату (как правило, через конвертер к аккумулятору).

Генератор энергии ветра собран. Существует еще довольного много отдельных деталей для доработки, которые нужно произвести, чтобы генератор ветра стал радовать дом дешевой электроэнергией.

Видео по теме: Ветрогенератор своими руками из автомобильного генератора

Ветрогенератор из автомобильного генератора

За основу этого ветряка я использовал автогенератор, так как выбора особого не было, а генератор у меня уже имелся в наличие. С начало занялся адаптацией генератора под нужные параметры. Автомобильный генератор имеет электромагнитное возбуждение и соответствующую электронику для контроля этого возбуждения, так-же щётки и т.п. Я решил от этого всего избавится и переделать генератор под постоянные магниты.

Для этого вынул из генератора и разобрал ротор, снял обмотку возбуждения и вместо неё установил установил 3 дисковых обычных фееритовых магнита по размерам. После сборки ротор стал хорошо магнитить, как будто к нему подключили питание. Но когда собрал генератор, покрутив его понял, что он не работает. Оказывается железный ротор замкнул на себя электромагнитные линии магнитов и ток в катушках татора не генерировался

Проблему решил заказав у токоря немагнитный ротор, для этого отыскался кусок титанового стержня,из которого и был выточен вал. После сборки новый ротор заработал как надо. Но на 600 об/мин генератор выдавал всего 4В без нагрузки.Решил что обмотка генератора не подходит для генирации тока на малых оборотах, я отдал статор на перемотку с целью увеличения витков в катушках статора.

Увеличил количество витков в 5 раз (от 7 до 35 на одну катушку) соответственно уменьшив диаметр провода. Напряжение на тех же холостых оборотах генератор уже выдавал 20В. Нагрузил электрической лампочкой от фары автомобиля на 60Ампер. Вольтметр показал 12В а амперметр 5А.

Результат меня не устроил, хотя я думаю здесь дело в оборотах, ведь в автомобиле такие генераторы крутятся до 6000об/м, а ток начинают давать от 2000об/м, а я хочу чтоб при 600об/м, вот и мощность получается такая маленькая. Выйти из ситуации можно было поставив редуктор с большим передаточным соотношением, но это влекло за собой существенное увеличение размеров и веса всей конструкции, и от этой идеи я отказался.

Через некоторое время я раздобыл 12 прямоугольных нодимых магнита размерами 50/20/5мм. которые решил установить на ротор, надеясь таким образом увеличить мощность генератора на малых оборотах. Для этого я изготовил новый ротор. Для этого ротора переплавил старые автомобильные поршни на которе и отлил цилиндрическую болванку, из которой токорь выточил на старый титановый вал новую насадку под магниты. Под магниты были прорезаны 12 посадочных мест оставив с одной стороны бортик шириной 8мм, остальной алюминий был снял резцом на глубину магнитов и стального кольца-бандажа (5+5мм).

Бандаж выточили из куска подходящей стальной трубы диаметром 100мм и насажен на основание до упора в бортик. На бортике сверху нанес разметку, т.е. 12 секторов. Магниты клеил на стальной бандаж, придерживаясь разметки, супер клеем, чередуя их полярность. Потом, обмотав вощеной бумагой магниты, сверху усилил скотчем с таким расчетом, чтобы скотч прилип к бортику. Приготовил эпоксидный клей, поставил ротор «на попа» и аккуратно залил эпоксидку в щели между магнитами.

После того как эпоксдка затвердела я обработал ротор сгладив небольшие неровности кое-где, затем решил балансировать ротор. Для этого катал ротор на двух стальных рейках, зажав их в тиски горизонтально, при этом дисбаланса не обнаружилось.

После сборки, оказалось, что магнитное залипание было очень значительное, провернуть ротор рукой за вал было очень тяжело, несмотря на то, что магниты я клеил с небольшим перекосом относительно пазов статора. Далее испытал генератор на токарном станке. Результаты были теперь намного лучше, сказалась мощность необходимых магнитов, уже при 125 об/мин генератор выдал 15,5 вольт а при 630 об/мин – 85,7 вольт без нагрузки.

Под нагрузкой при 630 об/мин вольтметр показал 31,2 вольта а амперметр 13,5 ампера, в качестве нагрузки служил отрезок нихрама. По мощности получало что он выдавал около 400 Ватт. Выходит, что неодимовые магниты эффективнее ферритовых в 7 раз. Далее пришлось снова отдавать на перемотку статор с целью уменьшения получаемого напряжения.

Чтобы уменьшить магнитное залипание между ротором и статором, решил перебрать пластины статора. Снял болгаркой швы, ножом и молоточком отделял пластину за пластиной.

После обжима струбцинами заварил швы сварочным полуавтоматом. Обработал надфилями все заусеницы на полюсах, особенно тщательно обработал внутренние поверхности пазов – ведь там стенки получились с уступами. После этого отправил статор на намотку, получилось по 15 витков на катушку проволокой диаметром 1,35мм.

С волнением собрал генератор. Попробовал крутить рукой вал – и огорчился. Залипание осталось, правда стало меньшим. Сколько труда, а толку мало!

Пока перематывали статор, я занялся лопастями. Решил делать 3 лопасти из дюралевой трубы длиной м. Ширина в начале по 120мм лопасти, а в конце по 50мм. Ступицу сделал в виде трехслойного трехрогого бутерброда. Внутри стальной диск диаметром 100мм и толщиной 2,5мм как и толщина тела лопастей, сверху и снизу цельные махи, вырезанные из листовой стали толщиной 2мм. и выбухтованные на оправке из стальной трубы диаметром 220мм.

Просверлил отверстия для заклепок. Потом между нижним и верхним махами вставил лопасти, подогнал их концы так, чтобы получился равносторонний треугольник, просверливая тело лопастей, склепал. Балансировку делал, подвесив пропеллер на нить через центр.Лишний вес убирал болгаркой с наждачной шкуркой на липучке, шлифуя лопасти.

Ветряк из автомобильного генератора своими руками

В большинстве российских регионов состояние ветроэнергетических ресурсов позволяет создать ветряк из автомобильного генератора для частного загородного дома. Подобную конструкцию можно изготовить применительно к конкретным условиям эксплуатации, решив тем самым вопросы обеспечения электроэнергией. Самодельные ветряки способствуют определенной экономии денежных средств. Созданный ветрогенератор своими руками из автомобильного генератора, значительно дешевле своих аналогов, изготовленных в заводских условиях.

Подготовительный этап

Перед тем как приступать к созданию ветряной установки, необходимо подготовить и собрать все составные элементы будущей конструкции. Подготовка начинается с выбора автомобильного генератора. Он должен обладать повышенной мощностью, поэтому лучше всего подойдет агрегат с грузового автомобиля или автобуса. Все остальные узлы рекомендуется брать с одной и той же машины, чтобы не нарушать комплектность. В первую очередь это касается аккумулятора, реле и других деталей.

Поскольку потребители должны обеспечиваться переменным током, нужно заранее позаботиться о приобретении инвертора или другого преобразователя. Мощность инвертора должна соответствовать мощности будущего ветрогенератора.

Для изготовления ветрогенератора Вам понадобится:

  • Генератора
  • Аккумуляторная батарея
  • Реле зарядки аккумулятора
  • Вольтметр
  • Материал для изготовления лопастей
  • Болты в комплекте с гайками и шайбами
  • Хомуты для креплений

Могут потребоваться и другие детали, в зависимости от индивидуальных особенностей конструкции. Далее, прежде чем изготавливать ветряк своими руками из автомобильного генератора, необходимо выполнить расчеты, для которых используется мощность генератора и инвертора, емкость аккумулятора и другие параметры, в том числе и количество потребителей, имеющихся в доме. Расчет мощности следует производить в зависимости от напора ветра и площади лопастей, на которые воздействует ветер. Как правило, работа установки начинается при скорости ветра 2 м/с, а максимальная эффективность наступает при 10-12 м/с.

Из всех предлагаемых формул рекомендуется воспользоваться наиболее простой. Для определения мощности установки необходимо площадь винта умножить на коэффициент 0,6. Полученное значение вновь умножается на скорость ветра, возведенную в третью степень. Окончательный результат сравнивается с потенциальными потребностями. Если мощности достаточно, то можно приступать к монтажу установки. Если же потребности не обеспечиваются, в этом случае можно воспользоваться несколькими ветрогенераторами малой мощности или гибридной установкой, в состав которой входят солнечные батареи.

В большинстве частных домов среднемесячное потребление электроэнергии составляет 360 квт, при средней нагрузке 0,5 квт и пиковой – 5 квт. Таким образом, потребуется ветрогенератор, мощностью 5 квт, способный потянуть имеющуюся нагрузку. Если же потребление будет превышать нормативное значение или ветер будет стабильно слабым, в этих условиях установка не сможет нормально работать.

Основные элементы конструкции

Несмотря на большое разнообразие ветрогенераторов и способов их изготовления, все они состоят из одинаковых конструктивных элементов.

Ветровое колесо

Лопасти считаются одним из важнейших элементов ветровой установки. Их конструкция влияет на работу других узлов генератора. Для изготовления лопастей применяются различные материалы.

Перед изготовлением нужно выполнить расчеты длины лопасти. Если для изготовления берется труба, то ее диаметр должен быть не менее 20 см, при запланированной длине лопасти в 1 метр. Далее труба разрезается на 4 части с помощью лобзика. Одна часть используется для изготовления шаблона, по которому вырезаются остальные лопасти. После этого они собираются на общем диске, и вся конструкция закрепляется на валу генератора. Собранное ветровое колесо необходимо отбалансировать. Балансировка должна выполняться в помещении, закрытом от ветра. Если операция проведена правильно, колесо не будет самопроизвольно вращаться. В случае самопроизвольного вращения лопастей, они подтачиваются до тех пор, пока вся конструкция не придет в равновесие. В самом конце проверяется точность вращения лопастей. Они должны вращаться в одной плоскости, без каких-либо перекосов. Допустимая погрешность составляет 2 мм.

Мачта

Следующим элементом конструкции ветрогенератора является мачта. Чаще всего она изготавливается из старой водопроводной трубы, диаметр которой должен быть не 15 см, а длина – до 7 метров. Если в радиусе 30 метров от запланированного места установки имеются какие-либо сооружения или постройки, в этом случае высота мачты увеличивается.

Для того чтобы вся установка работала максимально эффективно, колесо с лопастями поднимается выше окружающих препятствий не менее чем на 1 метр. После установки основание мачты и колышки для крепления растяжек заливаются бетоном. В качестве растяжек рекомендуется использовать оцинкованный трос, диаметром 6 мм.

Генератор

Для ветровой установки можно использовать любой автомобильный генератор, желательно с более высокой мощностью. Они все обладают идентичной конструкцией и требуют переделки. Подобная переделка автомобильного генератора для ветряка предполагает перемотку проводника статора, а также изготовление ротора с использованием неодимовых магнитов. Чтобы их надежно зафиксировать, требуется высверлить отверстия в полюсах ротора. Установка магнитов выполняется с чередованием полюсов. Сам ротор оборачивается бумагой, а все пустоты, образующиеся между магнитами, заливаются эпоксидной смолой.

В процессе наклейки магнитов должна соблюдаться их полярность. Поэтому ротор подключается к источнику питания. Включенный ротор создает магнитное поле и каждый магнит приклеивается на свое место той стороной, которая притягивается.

Для подключения ротора можно использовать любой блок питания, напряжением 12 вольт и силой тока от 1 до 3 ампер. Подключение осуществляется таким образом, что съемное кольцо, расположенное ближе к клыкам, является минусом, а положительная сторона располагается ближе к концу ротора. Магниты, установленные в промежутки ротора или клыки, вызывают самовозбуждение генератора, и это считается их основной функцией.

В самом начале вращения ротора, магниты начинают возбуждать ток в генераторе, который также поступает на катушку, приводя к увеличению магнитных полей клыков. В результате, генератор выдает ток с еще большей величиной. Получается своеобразный круговорот тока, когда происходит возбуждение генератора и дальнейшее питание собственного ротора, на который установлены электромагнитные полюса. Собранный генератор необходимо опробовать и произвести измерения полученных выходных данных. Если агрегат при 300 оборотах выдает примерно 30 вольт, то это считается нормальным результатом.

Окончание сборки ветряной установки

Для изготовления рамы генератора используется профильная труба, для хвоста – оцинкованная жесть. Конструкция поворотной оси состоит из трубки с двумя подшипниками. Крепление генератора к мачте осуществляется таким образом, чтобы расстояние от мачты до лопастей составляло не менее 25 см. В целях обеспечения безопасной сборки и монтажа, все работы следует выполнять в безветренную погоду. Сильный ветер может погнуть лопасти, и они разобьются о мачту.

Если для питания потребителей, работающих от сети 220 вольт, планируется использовать аккумуляторы, то в этом случае потребуется установка инвертора, выполняющего преобразование напряжения. Емкость аккумуляторной батареи подбирается в зависимости от технических характеристик генератора. На этот показатель оказывают влияние скорость ветра в данной местности, общая мощность подключаемых потребителей и частота их использования.

Для того чтобы предотвратить выход аккумуляторов из строя под влиянием чрезмерной зарядки, необходимо использовать контроллер напряжения, который бывает самодельный или заводского изготовления. Готовый ветряной генератор необходимо периодически обслуживать и своевременно производить регламентные работы.

Вертикальный ветрогенератор своими руками — пошаговые инструкции по сборке


Зачастую у владельцев частных домов возникает идея о реализации системы резервного электропитания. Наиболее простой и доступный способ — это, естественно, бензиновый или дизельный генератор, однако многие люди обращают свой взгляд на более сложные способы преобразования так называемой даровой энергии (солнечного излучения, энергии текущей воды или ветра) в электричество.

Каждый из этих способов имеет свои достоинства и недостатки. Если с использованием течения воды (мини-ГЭС) все понятно — это доступно только в непосредственной близости от достаточно быстротекущей реки, то солнечный свет или ветер можно использовать практически везде. Оба этих метода будут иметь и общий минус — если водяная турбина может работать круглосуточно, то солнечная батарея или ветрогенератор эффективны только некоторое время, что делает необходимым включение аккумуляторов в структуру домашней электросети.

Поскольку условия в России (малая длительность светового дня большую часть года, частые осадки) делают применение солнечных батарей неэффективным при их современных стоимости и КПД, наиболее выгодным становится конструирование ветрового генератора. Рассмотрим его принцип действия и возможные варианты конструкции.

Так как ни одно самодельное устройство не похоже на другое, эта
статья — не пошаговая инструкция, а описание базовых основ конструирования ветрогенератора.

Общий принцип работы

Основным рабочим органом ветрогенератора являются лопасти, которые и вращает ветер. В зависимости от расположения оси вращения ветрогенераторы делятся на горизонтальные и вертикальные:

  • Горизонтальные ветрогенераторы наиболее широко распространены. Их лопасти имеют конструкцию, аналогичную пропеллеру самолета: в первом приближении это — наклонные относительно плоскости вращения пластины, которые преобразуют часть нагрузки от давления ветра во вращение. Важной особенностью горизонтального ветрогенератора является необходимость обеспечения поворота лопастного узла сообразно направлению ветра, так как максимальная эффективность обеспечивается при перпендикулярности направления ветра к плоскости вращения.
  • Лопасти вертикального ветрогенератора имеют выпукло-вогнутую форму. Так как обтекаемость выпуклой стороны больше, чем вогнутой, такой ветрогенератор вращается всегда в одном направлении независимо от направления ветра, что делает ненужным поворотный механизм в отличие от горизонтальных ветряков. Вместе с тем, за счет того, что в любой момент времени полезную работу выполняет только часть лопастей, а остальные только противодействуют вращению, КПД вертикального ветряка значительно ниже, чем горизонтального: если для трехлопастного горизонтального ветрогенератора этот показатель доходит до 45%, то у вертикального не превысит 25%.

Поскольку средняя скорость ветров в России невелика, даже большой ветряк большую часть времени будет вращаться достаточно медленно. Для обеспечения достаточной мощности электропитания от должен соединяться с генератором через повышающий редуктор, ременной или шестеренчатый. В горизонтальном ветряке блок лопасти-редуктор-генератор устанавливается на поворотной головке, которая дает им возможность следовать за направлением ветра. Важно учесть, что поворотная головка должна иметь ограничитель, не дающий ей сделать полный оборот, так как иначе проводка от генератора будет оборвана (вариант с использованием контактных шайб, позволяющих головке свободно вращаться, более сложен). Для обеспечения поворота ветрогенератор дополняется направленным вдоль оси вращения рабочим флюгером.

Наиболее распространенный материал для лопастей — это ПВХ-трубы большого диаметра, разрезаемые вдоль. По краю к ним приклепываются металлические пластины, приваренные к ступице лопастного узла. Чертежи такого рода лопастей наиболее широко распространены в Интернете.

На видео рассказывается про ветрогенератор, изготовленный своими руками

Своими руками

Приобретение готового ветрогенератора не по карману большинству пользователей. Кроме того, стремление мастерить разные механизмы и приспособления неискоренимы в народе, а если появляется еще и насущная необходимость — решение вопроса однозначно. Рассмотрим, как сделать ветрогенератор своими руками.

Простейший ветрогенератор для освещения дачи

Самые простые конструкции используются для освещения участка или питания насоса, подающего воду. В процессе участвуют, как правило приборы потребления, не боящиеся скачков напряжения. Ветряк вращает генератор, напрямую подключенный к потребителям, без промежуточного комплекта, стабилизирующего напряжение.

Ветряк своими руками из автомобильного генератора

Генератор от автомобиля является оптимальным вариантом при создании самодельного ветряка. Он нуждается в минимальной реконструкции, в основном — перемотке катушки более тонким проводом с большим числом витков. Модификация минимальна, а полученный эффект позволяет использовать ветряк для обеспечения дома. Понадобится достаточно скоростной и мощный ротор, способный вращать устройства с большим сопротивлением.

Ветрогенератор из стиральной машины

Электродвигатель от стиральной машины часто используют для создания генератора. Оптимальным вариантом является установка на ротор сильных неодимовых магнитов, обеспечивающих возбуждение обмоток. Для этого необходимо просверлить в роторе углубления, диаметром равные размеру магнитов.

Затем они устанавливаются в гнезда с чередованием полярности и заливаются эпоксидкой. Готовый генератор устанавливается на вращающуюся вокруг вертикальной оси площадку, на вал насаживается крыльчатка с обтекателем. Сзади к площадке крепится хвостовой стабилизатор, обеспечивающий наведение устройства.

Расчет лопастного ветрогенератора

Так как мы уже выяснили, что горизонтальный ветрогенератор значительно эффективнее, рассмотрим расчет именно его конструкции.

Энергия ветра может быть определена по формуле P=0.6*S*V³, где S — это площадь круга, описываемого концами лопастей винта (площадь ометания), выраженная в квадратных метрах, а V — расчетная скорость ветра в метрах в секунду. Также нужно учитывать КПД самого ветряка, который для трехлопастной горизонтальной схемы составит в среднем 40%, а также КПД генераторной установки, составляющий на пике токоскоростной характеристики 80% для генератора с возбуждением от постоянных магнитов и 60% — для генератора с обмоткой возбуждения. Еще в среднем 20% мощности израсходует повышающий редуктор (мультипликатор). Таким образом, окончательный расчет радиуса ветряка (то есть длины его лопасти) для заданной мощности генератора на постоянных магнитах выглядит так: R=√(P/(0.483*V³))

Пример: Примем требуемую мощность ветроэлектростанции в 500 Вт, а среднюю скорость ветра — в 2 м/с. Тогда по нашей формуле нам придется использовать лопасти длиной не менее 11 метров. Как видите, даже такая небольшая мощность потребует создания ветрогенератора колоссальных габаритов. Для более-менее рациональных в условиях изготовления своими руками конструкций с длиной лопасти не более полутора метров ветрогенератор сможет выдавать всего лишь 80-90 ватт мощности даже на сильном ветру.

Недостаточно мощности? На самом деле все несколько иначе, так как на самом деле нагрузку ветрогенератора питают аккумуляторы, ветряк же только заряжает их в меру своих возможностей. Следовательно, мощность ветроустановки определяет периодичность, с которой она сможет осуществлять подачу энергии.

Выбор генератора

Наиболее логичным вариантом генераторной установки для самодельного ветряка кажется автомобильный генератор. Такое решение позволяет легко скомпоновать установку, так как генератор уже имеет и крепежные точки, и шкив для ременного мультипликатора. Купить и сам генератор, и запчасти к нему нетрудно. Кроме того, встроенное реле-регулятор позволяет непосредственно подключить его к 12-вольтовой аккумуляторной батарее, а к ней, в свою очередь — инвертор для преобразования постоянного тока в переменный напряжением 220В.

Но, как уже было сказано выше, КПД генераторов с обмоткой возбуждения достаточно низок, что весьма чувствительно для и без того маломощного ветряного генератора. Второй минус в том, что при разряженном аккумуляторе автомобильный генератор не сможет возбудиться.

В ряде самодельных конструкций можно встретить тракторные генераторы Г-700 и Г-1000. Их КПД ничуть не больше, полезным отличием являются лишь намагниченность ротора, позволяющая возбудить генератор даже без аккумуляторной батареи, и низкая цена.


Некоторые авторы при постройке ветрогенераторов пользуются свойством обратимости коллекторных электродвигателей — принудительно вращая их ротор, с него можно снимать постоянный ток. Статор двигателей подобного типа состоит либо из постоянных магнитов, что более предпочтительно в наших целях, либо имеет обмотку. Для применения двигателя в режиме генератора она подключается к автомобильному реле-регулятору, чтобы обеспечить нужное напряжение. Рассмотрим подключение реле-регулятора на примере узла от ВАЗовской классики (оно удобно тем, что не объединено в один блок с щеточным узлом):

  1. Одну из щеток двигателя соедините с корпусом — это будет отрицательный полюс генератора. Сюда же надежно подключите металлический корпус реле-регулятора и клемму «-» аккумулятора.
  2. Клемму 67 реле соедините с одним из выводов статорной обмотки, второй временно с корпусом.
  3. Клемму 15 соедините через выключатель с положительным полюсом аккумулятора (при этом на обмотку подастся ток возбуждения). Придайте ротору вращение в том же направлении, что будет обеспечивать винт ветроустановки, и подключите между свободной щеткой и корпусом вольтметр. Если на щетке обнаружится отрицательный потенциал, поменяйте местами соединения статора с реле-регулятором и массой.

Основной особенностью подключения генератора постоянного тока к аккумуляторной батарее является необходимость в разделении их полупроводниковым диодом, не дающим аккумулятору разряжаться на обмотку ротора при остановке генератора. В современных автомобильных генераторах эту функцию выполняет трехфазный диодный мост, и мы также можем его использовать, параллельно соединив его фазы для уменьшения падения напряжения на нем.

Наибольшую же мощность можно снять с генератора, ротор которого состоит из неодимовых магнитов. Распространены конструкции на основе автомобильной ступицы с тормозным диском, по краю которого закрепляются мощные магниты. На минимальном расстоянии от них располагается статор с однофазной или трехфазной обмоткой.

Ветряк #2 — аксиальная конструкция на магнитах

Аксиальные ветряки с безжелезными статорами на неодимовых магнитах в России до последнего времени не делали по причине недоступности последних. Но теперь они есть и в нашей стране, причем стоят они дешевле, чем изначально. Поэтому и наши умельцы стали изготавливать ветрогенераторы этого типа.

Со временем, когда возможности роторного ветрогенератора уже не будут обеспечивать все потребности хозяйства, можно сделать аксиальную модель на неодимовых магнитах

Что необходимо подготовить?

За основу аксиального генератора нужно взять ступицу от автомобиля с тормозными дисками. Если эта деталь была в эксплуатации, её необходимо разобрать, подшипники поверить и смазать, ржавчину счистить. Готовый генератор будет покрашен.

Чтобы качественно отчистить ступицу от ржавчины, воспользуйтесь металлической щеткой, которую можно насадить на электродрель. Ступица снова будет выглядеть отлично

Распределение и закрепление магнитов

Нам предстоит наклеивать магниты на диски ротора. В данном случае используются 20 магнитов размером 25х8мм. Если вы решите сделать другое количество полюсов, то используйте правило: в однофазном генераторе должно быть сколько полюсов, столько и магнитов, а в трехфазном необходимо соблюдать соотношение 4/3 или 2/3 полюса к катушкам. Размещать магниты следует, чередуя полюса. Чтобы их расположение было правильным, используйте шаблон с секторами, нанесенными на бумаге или на самом диске.

Если есть такая возможность, магниты лучше использовать прямоугольные, а не круглые, потому что у круглых магнитное поле сосредоточено в центре, а у прямоугольных – по их длине. Противостоящие магниты должны иметь разные полюса. Чтобы ничего не перепутать, маркером нанесите на их поверхность «+» или «-». Для определения полюса возьмите один магнит и подносите к нему другие. На притягивающихся поверхностях ставьте плюс, а на отталкивающихся – минус. На дисках полюса должны чередоваться.

Магниты правильно размещены. Перед их фиксацией эпоксидной смолой, необходимо сделать бортики из пластилина, чтобы клейкая масса могла застыть, а не стекла на стол или пол

Для закрепления магнитов нужно использовать сильный клей, после чего прочность склейки дополнительно усиливают эпоксидной смолой. Ею заливают магниты. Чтобы предотвратить растекание смолы можно сделать бордюры из пластилина или просто обмотать диск скотчем.

Трехфазные и однофазные генераторы

Однофазный статор хуже трехфазного, потому что при нагрузке он даёт вибрацию. Это происходит из-за разницы в амплитуде тока, которая возникает по причине непостоянной отдачи его за момент времени. Трехфазная модель этим недостатком не страдает. Мощность в ней всегда постоянна, потому что фазы друг друга компенсируют: если в одной ток падает, а в другой он нарастает.

В споре однофазного и трехфазного вариантов последний выходит победителем, потому что дополнительная вибрация не продлевает срок службы оборудования и раздражает слух

В результате отдача трехфазной модели на 50% превышает тот же показатель однофазной. Другим плюсом отсутствия ненужной вибрации является акустический комфорт при работе под нагрузкой: генератор не гудит во время его эксплуатации. Кроме того, вибрация всегда выводит ветрогенератор из строя до истечения срока его эксплуатации.

Процесс наматывания катушек

Любой специалист вам скажет, что перед наматыванием катушек нужно произвести тщательный расчет. А любой практик все сделает интуитивно. Наш генератор не будет слишком быстроходным. Нам нужно, чтобы процесс зарядки 12-вольтового аккумулятора начался при 100-150 оборотах в минуту. При таких исходных данных общее число витков во всех катушках должно составлять 1000-1200шт. Осталось разделить эту цифру на количество катушек и узнать, сколько витков будет в каждой.

Чтобы сделать ветрогенератор на низких оборотах мощнее, нужно увеличить число полюсов. При этом в катушках возрастет частота колебания тока. Для намотки катушек лучше использовать толстый провод. Это уменьшит сопротивление, а, значит, сила тока возрастет. Следует учесть, что при большом напряжении ток может оказаться «съеденным» сопротивлением обмотки. Простой самодельный станочек поможет быстро и аккуратно намотать качественные катушки.

Статор размечен, катушки уложены на свои места. Для их фиксации используется эпоксидная смола, стеканию которой снова противостоят пластилиновые бортики

Из-за числа и толщины магнитов, расположенных на дисках, генераторы могут значительно различаться по своим рабочим параметрам. Чтобы узнать, какую мощность ждать в результате, можно намотать одну катушку и прокрутить её в генераторе. Для определения будущей мощности, следует измерить напряжение на определенных оборотах без нагрузки.

Например, при 200 оборотах в минуту получается 30 вольт при сопротивлении 3 Ом. Отнимаем от 30 вольт напряжение аккумулятора в 12 вольт, а получившиеся 18 вольт делим на 3 Ом. Результат – 6 ампер. Это тот объём, который отправится на аккумулятор. Хотя практически, конечно, выходит меньше из-за потерь на диодном мосту и в проводах.

Чаще всего катушки делают круглыми, но лучше их чуть вытянуть. При этом меди в секторе получается больше, а витки катушек оказываются прямее. Диаметр внутреннего отверстия катушки должен соответствовать размеру магнита или быть немногим больше его.

Проводятся предварительные испытания получившегося оборудования, которые подтверждают его отличную работоспособность. Со временем и эту модель можно будет усовершенствовать

Делая статор, учтите, что его толщина должна соответствовать толще магнитов. Если число витков в катушках увеличить и сделать статор толще, междисковое пространство увеличится, а магнитопоток уменьшится. В результате может образоваться то же напряжение, но меньший ток из-за возросшего сопротивления катушек.

В качестве формы для статора используют фанеру, но можно на бумаге разметить сектора для катушек, а бордюры сделать из пластилина. Прочность изделия увеличит стеклоткань, помещенная на дно формы и поверх катушек. Эпоксидная смола не должна прилипать к форме. Для этого её смазывают воском или вазелином. Для тех же целей можно использовать пленку или скотч. Катушки закрепляют между собой неподвижно, концы фаз выводят наружу. Потом все шесть проводов соединяют треугольником или звездой.

Генератор в сборе тестируют, используя вращение рукой. Получившееся напряжение составляет 40 вольт, сила тока при этом составляет примерно 10 Ампер.

Расчет мультипликатора

Генераторная установка имеет наклонную токоскоростную характеристику: с ростом оборотов ротора увеличивается максимальная отдаваемая им мощность. Следовательно, чтобы обеспечить наибольшую эффективность тихоходного ветрогенератора, нам понадобится мультипликатор с большим коэффициентом повышения.

Для самодельной конструкции наиболее оптимальное решение — это ременной мультипликатор: он прост в изготовлении и требует минимума станочных работ. Коэффициент повышения оборотов у него будет равен отношению диаметра ведущего шкива, связанного с осью винта, к диаметру ведомого шкива генератора. При необходимости передаточное число будет легко скорректировать заменой одного из шкивов.

При проектировании мультипликатора нужно учитывать как средние обороты лопастного узла, так и токоскоростную характеристику генератора. Если мы используем серийный автомобильный генератор, то ее без труда можно найти в Интернете, с самодельными же конструкциями, скорее всего, придется идти методом проб и ошибок.

Для примера возьмем распространенный тракторный генератор, о котором уже писали выше.

Взяв расчетную мощность нашей ветроустановки в 90 ватт, найдем точку на графике, соответствующую выходу генератора на эту мощность. При номинальном напряжении 14 В нам потребуется токоотдача не менее 6,5 А — согласно графику, это произойдет при оборотах чуть выше 1000 об/мин. Пусть винт нашей конструкции вращается ветром со скоростью 60 об/мин (ветер средней силы). Значит, нам потребуется как минимум двадцатикратное соотношение диаметров шкивов — для 70-миллиметрового шкива генератора шкив ветряка должен будет иметь диаметр почти полтора метра, что неприемлемо. Это недвусмысленно намекает, насколько мала эффективность ветрогенераторов такого типа — без сложного многоступенчатого редуктора, который сам по себе приведет к большим потерям мощности, вывести автомобильный генератор на рабочий режим практически невозможно.

Преимущества и недостатки роторного ветрогенератора

Когда ветрогенератор сделать как надо, он будет функционировать без каких-либо ошибок. С аккумулятором на 75А и с хорошим инвертером на 1000 W, ветряк без проблем будет обеспечивать светом улицу, площадку дома, питать защитную сигнализацию, видеонаблюдение и т. д.

Ветрогенераторы такого типа имеют следующие преимущества:

  • простота монтажа;
  • небольшая себестоимость;
  • экономичность;
  • податливость к ремонту;
  • не привередлив к условиям функционирования;
  • надежность и бесшумность работы.

Минусов ветрогенератора несколько:

  • небольшая производительность ветрогенератора;
  • полная зависимость ветряка от ветра;
  • лопасти может сорвать воздушный поток.

Подготовка материалов для ветрогенератора

Первым делом нужно собрать все расходники и детали для ветряка. Сделанный вами ветрогенератор будет выдавать мощность не более 1,5 КВт. Чтобы сделать агрегат вам нужно иметь:

  • Автомобильный генератор на 12 В.
  • Гелиевый или кислотный аккумулятор на 12 В.
  • Специальный преобразователь с 12 В на 220 В и с 700 Вт на 1500 Вт.
  • Большую емкость из нержавейки или алюминия: ведро или кастрюля.
  • Простой вольтметр.
  • Болты, шайбы и гайки.
  • Реле зарядки аккумулятора от автомобиля и контрольной лампочки заряда.
  • Провода с разным сечением (2,5 мм2 и 4 мм2).
  • Хомуты, фиксирующие ветрогенератор.
  • Выключатель «кнопка» полугерметичный, на 12 В.
  • Кроме того, запаситесь такими инструментами:

  • болгаркой или ножницами по металлу;
  • рулеткой;
  • строительным карандашом или маркером;
  • отверткой, дрелью, кусачками и сверлом.

Конструкторские работы ветрогенератора

Работа заключается в изготовлении ротора и переделывания шкива генератора. Этапы следующие:

  • Подготовьте ведро или кастрюлю.
  • При помощи рулетки и маркера сделайте разметку, разделив емкость на 4 одинаковые части.
  • Теперь нужно вырезать лопасти.
  • Обратите внимание! Работая ножницами по металлу, необходимо вырезать под них отверстие. Если же ведро сделано не из покрашенной жести или оцинковки, то можно использовать болгарку.

  • Снизу ведра и в шкиве пометьте место, где будут отверстия. В них ввинчиваются болты. Не торопитесь, сделайте все ровно, так как при вращении может возникнуть дисбаланс. После чего сделайте отверстия.
  • Теперь отогните лопасти. Только не забудьте учесть, в каком направлении крутится генератор.
  • Угол изгиба лопасти влияет на площадь, которую будет встречать ветер. Это напрямую влияет на скорость и частоту оборотов ветряка.
  • При помощи болтов, закрепите ведро на шкиве.
  • Установите свой ветрогенератор на мачту, закрепив его хомутами.
  • Осталось подсоединить провода и собрать цепь.
  • На мачте зафиксируйте провода, чтобы они не болтались.
  • Для подсоединения аккумулятора возьмите провода, сечение которых 4 мм2. Рекомендуемый размер – не больше 1 м. А благодаря проводам с 2,5 мм2 подключите свет и приборы. Не забудьте установить инвертер (преобразователь). Подключите прибор в сеть к контактам №7 и №8, показанным на схеме ниже. Пользуйтесь проводами 4 мм2.

    Вот и все, теперь ваш ветрогенератор готов к работе. Не может не радовать то, что он сделанный своими руками.

    Мачта

    Мачта, на которой крепится ветрогенератор — это один из самых важных его узлов.
    Она не только обеспечивает безопасность эксплуатации ветряка (нижняя точка круга, описываемого лопастями, должна быть не ближе 2 метров к земле), но и позволяет ему максимально эффективно использовать энергию ветра, поток которого вблизи от земли становится более турбулентным.

    Большая высота приводит к низкой жесткости мачты ветрогенератора и делает ее прочностной расчет достаточно сложным не только для мастера-любителя, но и для инженера. Можно перечислить лишь основные моменты:

    • Размещайте мачту возможно дальше от дома и деревьев, затеняющих воздушный поток. Кроме того, при сильном ветре возможно падение ветрогенератора на здание либо его повреждение деревьями;
    • Оптимальная конструкция мачты — это ажурная сварная ферма наподобие вышек электропередач, но в изготовлении она сложна и дорога. Простейший, но достаточно эффективный вариант — это несколько параллельных труб диаметром 80-100 мм, сваренных короткими швами между собой и забетонированных на глубину не менее метра в земле. Конструкцию из одной трубы крайне желательно усилить тросовыми растяжками, которые также крепятся к залитым в бетон опорам.
    • Для упрощения обслуживания ветряка его мачту можно сделать переломной: в этом случае при ослаблении растяжки, идущей в направлении перелома, мачту можно будет наклонить к земле.

    Рассказ об очень простом ветрогенераторе из домашнего вентилятора

    Дополнительное электрооборудование

    Как уже было сказано выше, неотъемлемой частью ветряной электростанции является аккумулятор, берущий на себя питание потребителей. при его выборе нужно помнить, что чем больше его емкость, тем дольше он сможет поддерживать напряжение в сети, но при этом и дольше будет заряжаться. Приблизительное время работы можно определить как то время, за которое исчерпается половина емкости аккумулятора (после этого падение напряжения станет уже ощутимым, кроме того, глубокий разряд снижает ресурс свинцово-кислотных батарей).

    Пример: Так, аккумулятор емкостью 65 А*ч условно сможет отдавать в нагрузку 30-35 ампер-часов энергии. Много это или мало? Обычная лампа освещения мощностью 60 ватт потребует, с учетом наличия инвертора, преобразующего 12 В постоянного тока в 220 В переменного и имеющего собственный КПД в пределах 70%, тока в 7 ампер — это чуть больше четырех часов работы. Восстанавливать же растраченную энергию наш ветряк с условной мощностью 90 ватт даже в лучшем случае, при постоянном сильном ветре, будет не менее пяти часов. Как вы видите, при использовании ветрогенератора исключительно как автономного источника энергии электричество в вашем доме будет доступным лишь на несколько часов в день.

    Вторым узлом системы электроснабжения становится инвертор. В нашем случае можно использовать как готовый автомобильный, так и извлеченный из источника бесперебойного питания. В любом случае важно не перегружать его потреблением тока, учитывая, что реальная эксплуатационная мощность его в 1,2-1,5 раза меньше указываемой максимальной мощности.

    Как вы можете видеть, привлекательность использования даровой энергии упирается во многочисленные ограничения, и даже единственный эффективный в средней полосе России вариант — ветрогенератор — неспособен обеспечивать длительную автономность.

    Но вместе с тем эта идея неплоха и как источник аварийного электропитания и, особенно, как конструкторская задача — удовольствие от создания своими руками ветрогенераторной установки может в разы превосходить ее мощность.

    Самодельный ветрогенератор как сделать своими руками

    С момента появления разнообразных технических устройств, выпускаемых серийно, люди, имеющие желание познать что-то новое и создать это новое своими руками, изготавливают подобные устройства и механизмы самостоятельно.

    Самодельный ветровой генератор не является исключением. Для его изготовления используют как подручные средства и материалы, так и применяют компоненты заводского производства, ранее использованные в других устройствах.

    Принцип работы

    Содержание статьи

    Работа ветрового генератора основана на преобразовании энергии ветра в электрическую энергию. Преобразование осуществляется путем передачи кинетической поступательной энергии ветровых потоков (№1 на схеме), во вращательное движение (№2 на схеме) лопастей ветровой установки («В» на схеме). В свою очередь вращательное движение лопастей, посредством механической передачи (устройство вторичного вала и редуктора), передается на вал электрического генератора («G» на схеме), вырабатывающего электрический ток (№3 на схеме).

    Как сделать своими руками, что потребуется

    При изготовлении ветрового генератора своими руками могут быть использованы различные материалы и подручные средства, имеющиеся в наличии. Самым главным условием для успешного решения поставленной задачи является желание изготовить подобный механизм самостоятельно и умение работать разнообразным инструментом, а также наличие свободного времени.

    Вот некоторые из вариантов изготовления подобных устройств из подручных средств:

    Из автомобильного генератора

    Автомобильный генератор, по своему устройству, предполагает производство электрической энергии, которая вырабатывается при вращении его вала. В связи с этим, вариант использования подобного устройства, является наиболее простым решением, при самостоятельном сооружении ветровой установки.

    Наиболее сложной частью, подобного устройства, являются лопасти и узел их крепления. Для изготовления данного узла можно использовать листовой, не поддающийся коррозии, металл, (алюминий, нержавеющая или оцинкованная сталь), который должен иметь способность крепиться к валу генератора и позволять закрепить необходимое количество лопастей на нем.

    Лопасти можно изготовить из пластиковых труб диаметром 100,0 — 120,0 мм, для чего их следует нарезать требуемой длины и разрезать пополам, после чего места пиления обработать абразивными материалами и закрепить на ранее подготовленном узле их крепления. Собранный узел монтируется на вал генератора.

    Из металлических труб, диаметром 20,0 – 25,0 мм изготавливается несущая конструкция, ее размер и форма, зависят от типа автомобильного генератора. Данный узел установки несет на себе максимальную нагрузку, в связи с тем, что именно эта часть создаваемого ветрового генератора подвергается воздействию потоков ветра и на рнего воздействует собственный вес монтируемых деталей.

    На изготовленную несущую конструкцию монтируется генератор с лопастями, а также хвостовик установки, который может быть изготовлен из любого прочного материала: пластик, фанера, листовой металл.

    Когда конструкция готова, к выводам генератора подсоединяются провода и вся установка монтируется на заранее подготовленном основании. Высота основания и место его установки, должны быть выбраны индивидуально, в зависимости от конкретных условий и региона расположения, что определяется наличием и скоростью воздушных потоков.

    Один из вариантов ветряка, изготовленного с использованием автомобильного генератора, приведен на ниже приведенном фото:

    Из асинхронного двигателя

    Асинхронный двигатель, это электрический аппарат, служащий для преобразования электрической энергии в механическую, в виде вращательного движения вала данного устройства.

    В своей конструкции, асинхронный двигатель имеет статор, в который помещены электрические обмотки и ротор, вращающийся внутри статора, и если в нормальном режиме работы, ротор вращается под воздействием электрического поля, создаваемого в статоре, при подаче на обмотки напряжения, то при использовании подобных электрических машин, при изготовлении ветрового генератора, происходит обратный процесс – при вращении ротора, в электрических обмотках статора образуется электрический ток. Единственное условие, при данном варианте конструкции, это необходимость не значительное переделки используемого асинхронного двигателя.

    Объем переделки зависит от типа используемого двигателя, так если это оборотистая машина, с числом оборотов более 1000, то необходима перемотка обмоток статора, при использовании тихоходных устройств — перемотка не требуется. Кроме этого, для обеспечения надежной работы создаваемого ветрового генератора, необходимо выполнить установку магнитов, для этого ротор машины протачивается, на размер устанавливаемых магнитов, магниты приклеиваются к ротору, после чего данный узел заливается эпоксидной смолой.

    Магниты размещаются по шаблону, для создания равномерно направленной ЭДС, образующейся в устройстве. Полюса магнитов («+» и «-») должны чередоваться, что обеспечит правильную работу аппарата.

    Вариант расположения магнитов, на роторе асинхронного двигателя, приведен на фото, расположенном ниже:

    Когда работы по переделке ротора завершены, двигатель собирается, и изготавливаются лопасти ветровой установки и конструкция их крепления.

    Лопасти могут быть изготовлены, как и в случае использования автомобильного генератора (пластиковые трубы), или из иного, имеющегося в наличии материала: листовой металл, пластик, дерево и т.д.

    Несущая конструкция должна быть прочной, т.к. асинхронный двигатель обладает значительным весом. Один из вариантов монтажа приведен на ниже расположенном фото:

    Для подключения собранной и смонтированной установки используются схема соединения обмоток «треугольник», приведенная ниже:

    где:

    М – асинхронный двигатель;

    С – конденсаторы, обеспечивающие нормальный режим работы установки;

    SA1 – коммутационный аппарат, служащий для вывода двигателя из работы;

    ХР1 – клеммная колодка, служащая для соединения двигателя с нагрузочной сетью.

    На неодимовых магнитах

    Неодимовый магнит – это мощное устройство, в состав которого входит редкоземельный металл – неодим, железо и бор. Данный вид магнитов отличается стойкостью к размагничиванию и мощностью притяжения.

    Для изготовления ветрового генератора данного вида необходимо приобрести комплект неодимовых магнитов и использовать автомобильную ступицу или иное устройство (шкив и т.д.), которые послужат основой конструкции.

    При изготовлении 1-фазного генератора, количество полюсов должно соответствовать количеству магнитов, при изготовлении 3-фазного генератора, соотношение полюсов и катушек, должно быть – 2/3 или 4/3, соответственно.

    Магниты наклеиваются на поверхность ступицы (шкива), при этом их полюса должны чередоваться. Для того, чтобы не ошибиться при изготовлении данного элемента, лучше всего выполнить разметку поверхности, на которой крепятся магниты, а также промаркировать их полярность. Вариант монтажа магнитов, с использованием шкива, приведен на фото:

    Из медного провода наматываются катушки, количество которых соответствует количеству установленных магнитов. При наматывании, используется провод ПЭТВ или аналог, применяемый при изготовлении обмоток электрических машин. Количество витков можно рассчитать, но при отсутствии опыта выполнения подобных расчетов, вариант подбора, требуемого количества, также может быть применен.

    Для небольшого генератора на неодимовых магнитах, общее количество витков в обмотке статора, должно составлять 1000 – 1200 штук, в свою очередь для определения количества витков в одной катушке, данное количество необходимо разделить на количество изготавливаемых катушек.

    Внутренний диаметр (отверстие) катушки должен соответствовать диаметру магнита, или быть несколько большим, чем он.

    Изготавливается статор генератора. Для этого можно воспользоваться прочным пластиком или фанерой, на поверхности которых выполняется разметка и крепление изготовленных катушек.

    Вариант выполнения данной операции приведен на ниже следующем фото:

    Катушки крепятся с использованием клея, после чего вся поверхность заливается эпоксидной смолой. Толщина получаемого статора должна соотноситься с толщиной неодимовых магнитов. Концы катушек, перед заливкой, выводятся наружу, где в последствии соединяются по схеме «звезда» или «треугольник».

    Выполняется сборка изготовленных узлов, в единое изделие. В случае использования автомобильной ступицы, конструкция выглядит следующим образом:

    К ротору генератора (ступице) крепятся лопасти или приводной вал, в случае горизонтальной установки статора. Собранные узлы крепятся на подготовленной основании, а к выводам катушек подключается нагрузка.

    Самодельный ветрогенератор для дома и дачи

    Для резервного электроснабжения загородного дома или дачи, наиболее подойдет вертикальный ветровой генератор, что обусловлено простотой конструкции, возможностью работать при малых ветровых нагрузках и отсутствие необходимости в монтаже высоких мачт, служащих площадкой для установки ветрового генератора.

    Из рассмотренных выше вариантов изготовления подобных устройств своими силами, наиболее эффективен вариант с использованием неодимовых магнитов. В этом случае изготавливается опорная конструкция, в нижней части которой устанавливается изготовленный генератор и приемное устройство, в виде полусфер, как показано на ниже приведенном рисунке:

    Ведущий вал изготавливается из стальной шпильки, которая помещается в подшипники, устанавливаемые на несущей конструкции, которая в свою очередь изготавливается из профильного (уголок, труба и т.д.) и листового металла.

    В нижней части шпилька крепится к оси генератора, а в ее верхней части, монтируется конструкция, на которую устанавливаются лопасти.

    Каракас лопасти (полусфера) может быть изготовлен из дерева, фанеры или толстого пластика. Для поверхности лопастей, используется тонкая фанера, тонкий пластик или легкий металл (оцинкованное железо и т.д.), которые закрепляются на каркасе лопасти, после чего выполняется их монтаж на конструкцию в верхней части шпилек.

    После завершения сборки, собранное изделие устанавливается на подготовленном заранее месте и включается в работу.

    Ветрогенератор для отопления

    При принятии решения об устройстве системы отопления загородного дома или дачи, необходимо помнить, что, как и в случае с электроснабжением подобных объектов, ветровой генератор не является надежным источником энергии, и может лишь служить аварийным, либо в качестве второго источника, дополняя прочие альтернативные способы получения требуемой энергии: солнечные панели, геотермальные установки и т.д.

    Вне зависимости от того, в качестве какого источника (основного, дополнительного или резервного) работает ветровой генератор, для работы системы отопления необходима электрическая энергия, идущая на нагрев ТЭНов отопительного котла и работы циркуляционных насосов.

    В связи с этим, на выбор конструкции собираемой установки, влияет ее мощность, т.е. способность производить определенное количество электричества в единицу времени. Из рассмотренных выше вариантов, для устройства системы отопления можно применить конструкцию с использованием неодимовых магнитов и асинхронного двигателя.

    Плюсы и минусы самоделок

    У любого технического устройства есть свои достоинства и недостатки, и ветровые установки не являются исключением. Так различным типам ветровых генераторов присущи свои плюсы и минусы, которые определяют их технические характеристики, стоимость и условия монтажа.

    Тем не менее, вне зависимости от конструкции таких устройств, если они изготавливались самостоятельно, то им присущи общие достоинства и недостатки, которые можно сформулировать следующим образом:

    Достоинства самоделок:

    1. Низкая стоимость.
    2. Возможность изготовления из подручных средств.

    Недостатки самоделок:

    1. Не возможность создать устройства надежные по обеспечению потребителей электрической энергией достаточной мощности.
    2. Сложность изготовления, требующая знаний в этой области техники и умение работать различным инструментом.

    Вероятно, Вам также понравятся следующие материалы:Лопасти для ветрогенератора 


    Спасибо, что дочитали до конца! Не забывайте подписываться на канал, Если статья Вам понравилась!

    Делитесь с друзьями, оставляйте ваши комментарии

    Добавляйтесь в нашу группу в ВК:        

    ALTER220 Портал о альтернативную энергию

    и предлагайте темы для обсуждений, вместе будет интереснее!!!

    Ветряк из автомобильного генератора

    Самодельный ветряк из автомобильного генератора

    У каждого «Кулибина» есть свое видение, как сделать простой ветрогенератор в домашних условиях. После продолжительных поисков на просторах Интернета, я выработал некую общую идею. Идея не нова и не уникальна, но она легкая в исполнении и обойдется относительно недорого.

    Самодельный ветрогенератор

    В местном строительном магазине я купил трубы, переходной тройник, заглушку и несколько метров 3/8-16 проводов (some 3/8-16 all thread). Для этого творения я нашел в своих запасах генератор переменного тока GM 7127. На просторах Internet я нашел компанию, которая занимается продажей высоковольтных катушек статора, еще одна фирма занимается продажей трансмиссии, а у третьей я купил электронный контролер для простоты наблюдения за процессом зарядки моего аккумулятора.

    Ветряк своими руками

    В местном строительном магазине я купил трубы, переходной тройник, заглушку и несколько метров 3/8-16 проводов (some 3/8-16 all thread). Для этого творения я нашел в своих запасах генератор переменного тока GM 7127. На просторах Internet я нашел компанию, которая занимается продажей высоковольтных катушек статора, еще одна фирма занимается продажей трансмиссии, а у третьей я купил электронный контролер для простоты наблюдения за процессом
    зарядки моего аккумулятора.

     

    После покраски весь механизм выглядит намного симпатичнее. Я установил небольшой диод на верхушке стойки турбины и подсоединил ее проводами к катушке. Это не генератор с постоянным магнитом. Лампочка позволит катушке самовозбуждаться и покажет, когда генератор не выдает заряд и может быть отсоединен от аккумулятора.

    На фото выше видно как я уже установил лопости из углеволокна. Я покрасил ступицу и крепежи лопастей в белый цвет. Осталось дождаться безветрянного дня или практически безветрянного дня, чтобы протестировать мою конструкцию “в полевых условиях”. Генератор 7127 я купил в компании AutoZone, набор для усовершенствования статора — MTM cientific, углеволоконные лопости и ступица — Picou Builders Supply, Co Inc., трубы и остальные мелкие детали — в ближайшем строительном магазине. Итого я потратил $135.00. Как только я установлю механизм на верхушку башни и подключу ее, смогу посчитать затраты на 1 Вт.

    При монтаже на месте, я решил снять лопости, чтобы облегчить процесс установки и не повредить лопости при поднятии и установке.

    После более тщательных подсчетов я обнаружил, что при текущей длине флагштока мне не удасться правильно установить механизм на месте. Я отрезал 16″ трубы согласно новым расчетам, но почему-то новый отрезок трубы оказался на 0.015″ толще, чем нужно. При помощи напильника и наждачной бумаги через 2 часа я получил желаемый диаметр.

    Благодаря помощнику я поднял свою турбину на платформу, но оказалось, что на платформе я не могу самостоятельно поднять и правильно сбаланстровать турбину, чтобы укрепить ее на стойке. На этом я решил остановиться и привязал турбину к платформе, чтобы в случае сильного ветра она не свалилась вниз.

    На фото вверху Вы видите три 10′ куска 3/4″ кабеля. Можно купить в любом строительном магазине по приемлемой цене.

    Благодаря своим инженерным способностям я собрал трехног-подъемник для удобства самостоятельного поднятия и установки ветротурбины.

    Наконец-то турбина заработала. Осталось только подсоединить ее к аккумулятору.

    Прошлой ночью дул достаточно сильный ветер, но турбина “была на высоте”. Временами порыв ветра достигал 35 — 40 миль/час. При таком ветре турбина создавала шум, но главное, что она выдержала такое испытание. Из-за заводского ограничения автомобильный генератор не начинает вырабатывать ток, пока сила ветра не достигнет 12 миль/час. Но для моих нужд этого много. Проблема с автомобильным генератором заключается в том, что при нулевых оборотах он не вырабатывает и не показывает напряжение, а при низких оборотах до момента начала выработки тока, он его потребляет. Такие перемены напряжения практически испортили мой аккумулятор. Я немного отложил установку турбины на флагшток и купил небольшие “навороты”, чтобы сделать генератор переменного тока с постоянным магнитом.

    Я перемотал обмотку статора, который купил в сети. Изначально статор имел 4 витка провода №14. Я подсчитал, что могу заменить их на 10 витков провода №18. (Несколько лет назад я уже менял обмутку статора обычного автомобиля на меньшее кол-во витков при большем диаметре провода. В этом случае мотор генерирует больше тока и имеет большую мощность. Я просчитался и сделал обмотку из 11 витков, вместо планируемых 10. При укладке первого слоя (фазы) все прошло как по маслу, но уложить дополнительные 4 провода в последнем слое — оказалось непростой задачей.

    Я попытался сделать с помощью пресса углубления в старом статоре, но безрезультатно. Отчаявшись добиться результата прессом, я вытачил карман глубиной в палец для нового магнита.

    Моя затея с ручной перемоткой статора провалилась. Некоторые кольца обмотки соприкасались с металлическим сердечником и создавали короткое замыкание. Мне пришлось купить лентопротяжный мотор DC Ametek мощностью 38 В. Я пометил капы и развел их для пущего удобства. Купленный мною ротор со скошенными пазами дает хороший пусковой момент. Я подсоединил вольтметр и с помощью ручной тяги получил чуть более 9 В.

    Я вытачил фланец для того, чтобы привентить к нему мотор/генератор к тому же креплению, что я использовал для автомобильного генератора переменного тока.

    Новый статор не настолько велик как его предшественник — автомобильный генератор, но зато даже при легком ветерке вся конструкция пришла в действие. Нужно было с самого начала идти этим путем, но зато как говориться: “На ошибках учимся!” Предохраняющий диод не дает генератору перейти в режим мотора. Для выработки более 13 В, чтобы преодолеть сопротивление аккумулятора и начать зарядку, хвататет силы ветра равно 7-8 миль/час. Похоже дело стоило усилий. Думаю, нужно подготовить документацию на такую успешную модель.

    Выше Вы видите фото моего старого аккумуляторного блока. Как видите наглядности в ней маловато. Сейчас я работаю над новой доской с измерительными приборами, которую я планирую повесить над аккумулятором. Доска с измерительными приборами будет состоять из индикатора заряда аккумулятора, резистора нагрузки, вентилятора системы охлаждения, выпрямительного моста, регулятора зарядки и клеммника с предохранителями. На следующий день при силе ветра 10 миль/час мой аккумулятор был полностью заряжен и регулятор зарядки переключил реле на сеть. Я подключил электросчетчик и “О, диво!” стрелка на нем показала чуть больше 16 В при 3 А и 8 Ом. (я последовательно соединил четыре по 2 Ом 100 Вт резистора.) Не плохо для начала!

    Вот фото вращающегося механизма, над которым я сейчас работаю. Генератор Ametek монтируется справа, а хвост крепиться на изогнутую часть трубы сзади. При очень сильном ветре, вся конструкия генератора поворачивается по ветру поднимая и заворачивая хвост. Как только выпадет безветренный денек, я снова примусь за монтаж обновленной конструкции. При скорости ветра 40 миль/час лопасти при вращении задевают флагшток и создают такой звук как вроде бы на моей крыше пытается приземлиться вертолет. Соседи стали жаловаться и это послужило дополнительным стимулом для переделки.

    Для пущей наглядности на доске с измерительными приборами я установил амперметр и вольметр. Так мне легче будет контролировать показания. Я расчитываю получить мощность в три раза больше от текущего показателя (около 700Вт)

    Я соединил лентопротяжной мотор с механизмом вращения. Но монтировать всю конструкцию еще рано, пока я не закончил мотор. Когда я его открыл, то решил заменить подшипники и покрыть его слоем защитной краски, чтобы уберечь от стихии.

    В действии…

    Возможно на картинке и не видно, но стрелочка силы ветра дошла до показателя в 13 миль/час, а это составляет 10 А при напряжении в 20 В = 200 Вт.

    По материалам www.alt-energy.org.ua

    Энергия ветра, альтернативная энергия, ветрогенератор, ветряк своими руками, самодельный ветряк из автомобильного генератора, ветрогенератор из автомобильного генератора своими руками

     

    Ветряк из тракторного генератора без переделки. Выбор генератора для домашней ветроэлектростанции. Самовозбуждение автомобильного генератора

    Задумались ли вы зачем делать Ветрогенератор из автомобильного генератора своими руками? Бесперебойное снабжение электричества – проблема с которой все чаще сталкиваются владельцы частных домов и дач.

    Использую источники ветра и солнца можно создать бесперебойное электроснабжение. Либо ветрогенератор может стать дополнительным источником электроэнергии.

    В этой статье опишем для чего используются ветрогенераторы сделанные из автомобильных генераторов, какие типы конструкции могут быть, их достоинства и недостатки. Пропишем пошаговую инструкцию как переделать автомобильный генератор в ветрогенератор и конечно приведем советы специалистов в изготовлении ветрогенераторов.

    Что это и в чем преимущества использования

    Ветрогенератор – это устройство, с помощью которого преобразуется кинетическая энергия ветра в электричество. Если не брать в расчет промышленные ветрогенераторы, то эти устройства необходимы там, где отсутствует бесперебойная подача электричества.

    Преимущество использования ветрогенератора в том, что они не наносят вред окружающей среде, так как не имеет отходов.

    Принцип работы самодельного ветрогенератора заключается в том, что при воздействии ветра на лопасти, и заставляя крутиться автомобильный генератор, вращаясь устройство вырабатывает электрический ток, который поступает через инверторное устройство к нагрузке.

    Выбор конструкции

    Конструкций много, в статье будет рассмотрено два типа: конструкция роторного типа и аксиальная конструкция на магнитах.

    Ветрогенератор с роторной турбиной делается из двух, в иногда из четырех лопастей. Эта конструкция проста за счет того, что используются подручные материалы. Двухэтажный дом таким ветрогенератором, конечно, не удастся обеспечить.

    Подойдет для освещения прихозяйственной постройки, фонарей и для подачи энергии небольшой бытовой технике. Такие генераторы прослужат долго и не создадут проблем. К достоинствам можно отнести низкую исходную цену на изготовление и ремонт. По уровню шума данная конструкция относится к малошумным.

    Аксиальная конструкция ветрогенераторов делаются при помощи неодимовых магнитов. Основной элемент конструкции – ступица колеса автомобиля вместе с тормозными дисками. Так как в последнее время магниты стали дешевле, то эту конструкцию тоже можно отнести к бюджетным. Отличается от роторного типа тем, что вырабатывает большее количество электроэнергии.

    Пошаговое описание процесса переделки

    Переделывает автомобильный генератор за несколько доступных шагов:

    • 1-й шаг. Изготовить новый вал из немагнитного материала, например, титана на подобии старого.
    • 2-й шаг. Перемотать статор автогенератора, увеличив количество витков в семь раз, а диаметр уменьшить. Это нужно, чтобы увеличить генерацию энергии на малых оборотах.
    • 3-й шаг. Изготовить новый ротор можно или из алюминиевого ведра, разделив на 4 лопасти, или вырезать из водопроводной трубы. Прикрепить к генератору болтами.
    • 4-й шаг. Установить бандаж, например, из трубы, и приклеить парное число неодимовых магнитов, чередуя полюса.

    Специалисты рекомендуют правильно выбирать мощность генератора.

    Принцип чем мощнее, тем лучше здесь не работает. Нужно обязательно сбалансировать оборудование ветроколеса, чтобы не произошло разрыва и мачты.

    В интернете огромное количество умельцев советуют «свой» тип конструкции, используя различные генераторы, приведем особенности нескольких.

    1. Генератор на базе асинхронного двигателя:
    • на выходе 220 вольт;
    • не стабильное напряжение;
    • к нему обязательно нужен трансформатор.

    1. Генератор постоянного тока.
    • высокие обороты;
    • дорогое устройство;
    • сложный щеточный механизм.
    1. генератор отечественного производства.
    • доступность;
    • простота в сборке;
    • удобство.

    Важно, что автомобильный генератор, должен быть с мощного автомобиля или трактора. Поднять ветрогенератор надо высоко, по возможности на возвышенности и подальше от построек. Не забываем про очень нужную деталь ветрогенератора – , который позволит вращать лопасти по ходу ветра.

    Ветрогенератор сделать не трудно, имея у себя автомобильный генератор, алюминиевое ведро, водопроводные трубы, усердие и немного времени. Это сэкономит Вам деньги на покупке уже готового оборудования, а проработает оно долгие годы.

    Чтобы ветрогенератор прослужил долго, его нужно периодически проверять на наличие каких-либо поломок и проводить обслуживающие работы:

    1. Проверять токосъемник, чистить щетки генератора, смазывать для профилактики раз в два месяца.
    2. При первых признаках неисправности лопасти, такие как дрожание и разбалансировка колеса необходимо сразу провести ремонт и при необходимости заменить лопасти.
    3. Раз в три года металлические детали покрывать антикоррозийной краской.
    4. Регулярно проверять крепления и натяжение тросов.

    Как сделать генератор из автомобильного, смотрите в следующем видео:


    Автор: Юрий Колесник
    В связи с отсутствием бесперебойного электроснабжения многие владельцы частных и дачных домов все чаще задумываются над тем как можно организовать бесперебойное, автономное электроснабжение или в крайнем случае резервное электроснабжение, используя возобновляемые источники энергии например ветра и солнца.
    ветрогенератор можно сделать самому, а так же типичные ошибки при его изготовлении.
    Мы рассмотрим какой простейший, самый дешевый и мгновенно окупаемый ветрогенератор можно сделать самому.
    С того, что у нас сейчас под рукой или может запросто оказаться без особых вложений.

    Однозначно с сердца нашей ветроустановки, генератора и только с него.
    Изготавливать самостоятельно генератор сможет далеко не каждый и перематывать готовый. Присылают фото перемотанных генераторов и с добавлением магнитов на роторе. Больше 200ватт никто выжать не может. Ладно бы это дело было без затрат денег и времени.тоже дело щепетильное, долгое и далеко не простое.
    Сил положено не мало, а результат не достаточный.
    Это обычный,тракторный генератор. Почему именно он? Так с чего тогда все таки начинать?
    Тема этого материала наглядно показать, как ветрогенератор сделать проще.
    Генератор на неодимовых магнитах собрать может далеко не каждый? А в селах тракторный самый,
    что ни на есть ходовой. Да и залипания, характерного для генератора на неодимовых магнитах у него не будет,
    а это, как вы понимаете есть очень и очень Хорошо.
    И что не мало важно, многие умельцы уже сделали на его основе ветрогенераторы.
    Ситуация такова, что накопилось под сотню писем с просьбой прояснить, как можно сделать
    достойный ветрогенератор без редуктора и без самодельного генератора на неодимовых магнитах,
    чтобы быстро окупался, да и к тому же ИЗГОТАВЛИВАЛСЯ ЗА ОДИН ДЕНЬ!!!


    КПД у тракторного вентильного типа до 0,8 он не дотягивает,но будет более 0,7.
    Конечно надо уточнить не все тракторные, а именно те, которые могут работать без
    аккумулятора в цепи обмотки возбуждения. Такие генераторы уже содержат в своей конструкции
    магниты постоянного тока и после несложной доработки такой генератор вполне годится для
    использования в простейшем ветрогенераторе без редуктора или мультипликатора.
    ИМЕННО ЭТА ДОВОДКА И ОПИСЫВАЕТСЯ В ДАННОМ ПОСОБИИ.
    ОБРАТИТЕ ВНИМАНИЕ НА ТЕСТИРОВАНИЕ — при одних и тех же оборотах мощность возрастает в два раза

    И вы прямо сейчас можете получить инструкцию с помощью которой вы в течении 10 минут
    сделаете из обычного тракторного генератора готовый генератор для простого Ветрогенератора.

    Поскольку я уже и купила и отвязала материал, то могу сообщить, что реально улучшение есть и с любым лопастным механизмом нужно отметить, что мощность генератора сдвинулась с 350 об\м на 250 об\м. А это очень существенно т.к. даже при 4 м\с такой генератор будет способен давать до 500 Вт в час, что делает его самым привлекательным в диапазоне цена качество.

    Ветряки – перспективная альтернатива для традиционной энергетики. Энергия ветра, преобразованная в электричество, обещает стать дешёвой, просто добываемой и малозатратной. А если брать во внимание счета, которые приходят сейчас за электричество, то в целях экономии стоит попытаться собрать собственный ветрогенератор, согласны?

    Есть реальные примеры создания установок, вырабатывающих приличный объем энергии. Тем не менее возможности ветряков пока существенно опережают конкурентов, способных противостоять традиционному способу добычи электричества.

    Мы представили руководство, следуя которому вы сможете собрать ветрогенератор из автомобильного генератора своими руками. В предложенной к ознакомлению статье подробно разобраны распространенные ошибки, которые допускают при конструировании ветряков. Для наглядности статья сопровождается тематическими фото- и видеоматериалами.

    Особый интерес к ветряной энергии проявляется на уровне бытовой сферы. Это понятно, если краем глаза взглянуть на очередной счёт за потреблённую энергию. Поэтому разного рода умельцы активизируются, используя все возможности получения электричества недорого.

    Одна из таких возможностей, вполне реальная, тесно связана с ветряком из автомобильного генератора. Уже готовый прибор – автомобильный генератор – достаточно лишь оснастить , чтобы иметь возможность снимать с клемм генератора какое-то значение электрической энергии.

    Правда эффективно работать он будет лишь при условии наличия ветреной погоды.

    Пример из практики бытового применения ветряных генераторов. Удачно разработанная и вполне эффективная практическая конструкция ветряка. Установлен трёхлопастной винт, что редкость для бытовых аппаратов

    Использование фактически любого автомобильного генератора приемлемо для конструирования ветряка. Но подобрать для дела обычно стараются модель мощную, способную выдавать большие токи. Здесь на пике популярности конструкции генераторов от грузовых автомобилей, крупных пассажирских автобусов, тракторов и т.п.

    Помимо генератора для изготовления ветряка потребуется ещё ряд комплектующих деталей:

    • винт двух- или трёх- лопастной;
    • автомобильный аккумулятор;
    • электрический кабель;
    • мачта, элементы опоры, крепёж.

    Конструкция винта на две или три лопасти считается наиболее оптимальной для классического ветряного генератора. Но бытовой проект зачастую далёк от инженерной классики. Поэтому чаще всего на домашнюю конструкцию стараются подобрать уже готовые винты.

    Крыльчатка от вентилятора легкового автомобиля, которая будет использована в качестве винта ветряной домашней установки. Лёгкость и большая полезная площадь для воздушной силы позволяют применять такие варианты

    Таким, к примеру, может стать крыльчатка от внешнего блока сплит-системы кондиционирования воздуха или от вентилятора того же автомобиля. Но когда есть желание следовать традициям конструирования ветрогенераторов, придётся сооружать пропеллер ветряка от начала до конца своими руками.

    Перед принятием решения о сборке и установке ветрогенератора стоит оценить климатические данные участка и рассчитать окупаемость. Существенную помощь в этом окажет информация весьма , рекомендуемой нами к ознакомлению.

    Технология сборки ветрогенератора

    Оптимальной основой для генератора домашнего ветряка видится модель АТ-700, взятая от трактора серии ДТ. Правда этот тракторный генератор в его изначальном виде рассчитан на частоту вращения ротора до 6000 об/мин. Под конструкцию домашнего ветряка такой параметр явно чрезмерный.

    Есть два выхода из положения:

    1. Применить какой-нибудь редуктор-мультипликатор, дающий требуемое передаточное отношение.
    2. Перемотать существующую обмотку статора АТ-700 под малые обороты.

    В принципе, оба варианта модернизации прибора достижимы. Но, судя по отзывам состоявшихся конструкторов, вариант с перемоткой обмотки статора более приемлем. Тем более если учитывать вес самого генератора АТ-700, достигающий 6 кг.

    Тракторный генератор АТ-700. Многочисленные проекты в бытовой сфере разрабатывались на базе именно этого устройства, обладающего высокой отдачей по току. Но требуется небольшая модернизация

    Если прибор дополнить редуктором, вес общего модуля увеличится вдвое. А это важный параметр для конструкции ветряка. Вес всегда стремятся уменьшить.

    При использовании в конструкции ветряка генератора К 701 потребуется некоторая модернизация:

    Галерея изображений


    Этот ветрогенератор сделан на основе генератора Г-700 от трактора. Винт генератора имеет двухлопастную конструкцию, что в комплекте позволяет развивать высокие обороты даже прим алых ветрах. Средняя мощность которую выдает генератор составляет 150 ватт, она достигается уже при ветре в 6 м\с. В статье рассмотрены основные моменты модернизации и конструктивных особенностей ветрогенератора данной модели.

    Материалы и детали необходимые для постройки ветряка данного типа:
    1) тракторный генератор Г-700
    2) провод 0.8 мм толщиной около 200 метров.
    3) профильная труба
    4) дюралюминиевая труба 110 мм
    5) болты м10

    Рассмотрим более подробно конструкцию ветряка и его основных составляющих.


    Основной частью ветряка является генератор, который в данном случае был переделан из стандартного тракторного генератора Г-700. Тракторный генератор Г-700 обладает следующими характеристиками: номинальное напряжение равно 14 В, номинальный ток 50 А, генератор весит 5.4 кг без шкива, а так же имеет ресурс в 10000 часов.

    Единственной загвоздкой для использования этого генератора без переделок стали слишком высокие рабочие обороты от 5000 до 6000 оборотов. Поэтому для начала автор занялся модернизацией генератора.


    Был полностью перемотан статор генератора при помощи провода толщиной в 0.8 мм по 80 витков. Это было сделано для того, чтобы поднят напряжение на оборотах. Так подверглась переработке и катушка возбуждения электромагнитов. На катушку тем же проводом, что использовался для статора, было намотано 250 витков. С учетом полной перемотки статора и домотки катушки автор затратил около 200 метров провода на подобную модернизацию.


    Затем автор приступил к созданию крепления для этого генератора. Конструкция крепления была сделана из профильной трубы таким образом, чтобы привод проходил внутри и свивал вертикально. Так же конструкцией ветряка была предусмотрена защита от сильного ветра. Для того, чтобы снизить нагрузки организована защита при помощи «складывания хвоста», для этого был приварен шкворень, на который в последующем будет одет хвост ветрогенератора.


    Так как генератору все же требуются достаточно высокие обороты для качественной работы конструкция винта была выбрана двухлопастной. Сам винт получился диаметром около 136 см, а материалом для его создания стала дюралюминиевая труба диаметром в 110 мм. Из этой трубы и были вырезаны обе лопасти винта. Длинна каждой лопасти получилась 63 см. Для того, чтобы уменьшить закрутку и сделать лопасти более плоскими автор раскатал их. В итоге получилось как будто лопасти были сделаны из трубы диаметром 400 мм.

    Фотографии готового ветряка:

    Благодаря тому, что у использованного генератора нет залипаний, винт стартует даже от самого легкого ветра и развивает высокие обороты. Длинна мачты ветрогенератора составляет 5 метров. Высоту добавляет так же труба самого генератора.

    Крепление происходит в трех местах через болты м10. Для удержания мачты ветрогенератора в вертикальном положении она была закреплена при помощи растяжек. провод от ветрогенератора идет внутри трубы, таким образом он надежно защищен от внешних условий. В конструкции автор не использовал токосъемные кольца.

    Зарядка аккумулятора начинается уже при ветре в 3.5 м\с, а при скорости в 4 м\с винт ветрогенератора разгоняется до 300 об\м, при 7 м\с обороты достигают отметки в 800-900, когда ветер 15 м\с то винт выходит на обороты в 1500 об\м.

    Максимальная мощность генератора, которая была зафиксирована автором составляла 250 ватт. При стандартном ветре в 6 м\с ветрогенератор каждый час выдает 150 ватт энергии. Этой мощности вполне хватает для зарядки автомобильного аккумулятора.

    В качестве генератора для этого ветряка был использован

    Технические характеристики этого генератора.

    Напряжение номинальное, 14 В

    Номинальный ток 50А

    Масса генератора без шкива 5,4 кг

    Частота вращения номинальная 5000об/м

    Частота вращения максимальная 6000об/м

    Направление вращения со стороны привода правое

    Ресурс генератора, 10 000 мото/часов

    Но в таком виде генератор не совсем подходил в качестве генератора для ветряка, так-как рассчитан на большие обороты, и он был модернизирован. Статор генератора был перемотан проводом 0,8 мм по 80 витков с целью поднятия напряжения на тех-же оборотах. Катушка возбуждения электромагнитов была домотана тем-же проводом, домотано 250 витков. В общем провода понадобилось порядка 200 метров с учетом полной перемотки статора и домотки катушки.

    >

    Крепление генератора и основа сварена из профильной трубы. Конструкция сделана так, чтобы привод проходил внутри трубы и свисал вертикально в нее. Сама конструкция предполагает защиту ветроголовки от сильного ветра складыванием хвоста, для которого приварен шкворень. На этот шкворень потом оденется хвост ветрогенератора.

    >

    Так выглядит уже готовый ветрогенератор. Винт ветряка двухлопастной, это обусловлено потребностью в больших оборотах для генератора. Диаметр винта 1,36м, сделан из дюралюминиевой трубы диаметром 110 мм. Из нее были вырезаны две лопасти длинной 63 см, потом раскатаны чтобы уменьшить крутку и сделать их более плоскими, крутка получилась как будто их вырезали из 400 -й трубы.

    >

    Так-как у генератора нет залипаний, то винт стартует от любого ветерка, и развивает большие обороты. На фото ветрогенератор поднят на мачту высотой 5 метров, плюс труба самого ветрогенератора. К мачте ветрогенератор прикручивается через эту трубу в трех местах на болты М10. Так-же чтобы мачта как-то держалась, она была закреплена на растяжки. Провод от ветрогенератора проходит в трубе, токосьемные кольца не использовались.

    >

    >

    >

    >

    >

    Зарядка начинается при 3,5 м/с, при скорости ветра 4 м/с винт ветрогенератора развивает 300 об/м. При 700 об/м обороты достигают 800-900об/м, а при ветре 15 м/с винт разгоняется до 1500 об/м. Максимальная мощность, которая была зафиксирована 250 ватт, при ветре 6 м/с ветрогенератор выдает порядка 150 ватт.Вот так просто и легко делаются простые ветрогенераторы из доступных запчастей и материалов. Мощность конечно в этом варианте не велика, но для зарядки автомобильного аккумулятора или нескольких в самый раз.

    На этом эксперименты и улучшения конструкции ветрогенератора не закончились. Для него был изготовлен новый однолопастной винт, продолжение ниже по ссылке на новую статью..,

    DIY Wind Turbine — Mother Earth News

    Может быть, вы живете на лодке, отдыхаете в уединенной хижине или живете вне сети, как я. Или, возможно, вы просто хотите снизить счет за электроэнергию. В любом случае, с помощью горстки недорогих и легких материалов, вы можете построить самодельный ветрогенератор, который сделает электричество вашим, пока дует ветер. Вы сможете осветить складское помещение, включить электричество в свой сарай или использовать генератор, чтобы поддерживать все аккумуляторные батареи в автомобиле.

    Электроэнергия для моей автономной кабины поступает от солнечной и ветровой энергии, хранящейся в группе из четырех 6-вольтовых батарей для гольф-каров, подключенных к 12-вольтовой системе. Контроллер заряда и аккумуляторная батарея предохраняют мою систему от недостаточной или чрезмерной зарядки. Весь шебанг обошелся мне меньше чем в 1000 долларов, и у меня есть освещение, вентиляторы, телевизор и стереосистема, холодильник и дискотечный шар, который поднимают для особых случаев.

    Если вы можете поворачивать гаечный ключ и работать с электродрелью, вы можете построить этот простой генератор за два дня: один день на поиск деталей и один день на сборку компонентов.Четыре основных компонента включают автомобильный генератор переменного тока со встроенным регулятором напряжения, вентилятор и блок сцепления General Motors (GM) (я использовал один из двигателя GM 350 1988 года), опору или столб, на котором можно установить генератор (15 футы использованных 2-дюймовых трубок обошлись мне в 20 долларов), и металл для сборки кронштейна для крепления генератора на мачте или столбе. Если вы любитель Ford или Mopar, ничего страшного — просто убедитесь, что в вашем генераторе есть встроенный регулятор напряжения. Вам также понадобится электрический кабель или провода, чтобы подключить генератор к аккумуляторным батареям.Я использовал 3-жильный кабель 8-го калибра, украденный из масляного пятна. (И они сказали, что переход от ископаемого топлива к возобновляемым источникам энергии займет годы. Пфф!)

    Узел муфты вентилятора к генератору

    Лопасти ветрогенератора заменены на муфту автомобильного вентилятора. Чтобы прикрепить лопасти к генератору, вы можете приварить ступицу муфты вентилятора непосредственно к ступице генератора — просто убедитесь, что вентилятор идеально совмещен с валом генератора. Кроме того, убедитесь, что разъемы для встроенных проводов генератора расположены в нижней части генератора.Если у вас нет доступа к сварочному аппарату, вы можете подключить муфту вентилятора к генератору, используя следующие материалы:

    • Шайба 5/8 дюйма на 3 дюйма, толщина 3/16 дюйма
    • Электродрель
    • Метчик с резьбой 1/4 дюйма
    • Сверло, соответствующее специальному метчику с резьбой
    • (4) 1 / Болты размером от 4 дюймов на 1-1 / 2 дюйма до 2-1 / 2 дюйма с соответствующими гайками и стопорными шайбами ​​

    Создайте соединение, используя 3-дюймовую шайбу и четыре болта, которые будут скреплять вместе муфту вентилятора и генератор.Просверлите четыре отверстия в шайбе, чтобы они совпадали с отверстиями в муфте вентилятора, а затем нарежьте резьбу в отверстиях с помощью метчика на 1/4 дюйма. Вверните болты в отверстия. Чтобы определить длину необходимых болтов, поместите вентилятор на верхнюю часть генератора так, чтобы шкив вентилятора опирался на шкив генератора и оба вала были расположены на одной линии. Измерьте длину по двум валам от задней части вентилятора генератора до задней части ступицы муфты вентилятора. Используйте эту длину для болтов. Отвинтите гайку шкива генератора и снимите шкив и небольшой вентилятор.Наденьте соединение, которое вы сделали из шайбы и четырех болтов на вал генератора, так, чтобы болты были направлены в сторону от генератора. Затем снова прикрепите вентилятор генератора и гайку к валу, не снимая шкив. Большая гайка удерживает соединение на месте. Присоедините узел муфты вентилятора к болтам, которые теперь выступают из генератора, и затяните гайки с установленными стопорными шайбами.

    Кронштейн в сборе для установки генератора

    Если у вас есть сварщик, сделать кронштейн несложно.Я использовал 1-дюймовую квадратную трубку для всех частей кронштейна и кусок 1-дюймовой трубы длиной 2 фута для вращающегося стержня, который помещается внутри стойки. Если у вас нет сварщика, не бойтесь. Кронштейн в сборе может быть соединен с оцинкованной трубой 1/2 дюйма и фитингами. Вот список фитингов, которые вам, скорее всего, понадобятся:

    • (5) тройников 1/2 дюйма
    • (2) колена 1/2 дюйма
    • (2) штуцера 1/2 дюйма на 12 дюймов
    • (2) 1/2 дюйма- ниппели размером 6 дюймов
    • (2) ниппели 1/2 дюйма на 1 1/2 дюйма
    • (2) ниппели 1/2 дюйма на 2 дюйма
    • (3) 1 / 2-дюймовые соски

    К 12-дюймовому штуцеру в задней части кронштейна должен быть прикреплен хвостовой стабилизатор, чтобы вращать генератор и выровнять его с направлением ветра.Вы можете вырезать плавник высотой около 1 фута и длиной 2 фута из старого оловянного сайдинга или кровли с помощью ножниц или резака — лучше всего подойдет прямоугольный треугольник. Если вы используете гофрированный металл, обязательно обрезайте ребро так, чтобы гофры проходили горизонтально. После того, как плавник будет вырезан, положите его поверх одного из 12-дюймовых ниппелей и просверлите три пилотных отверстия в нижней части хвостового плавника и в боковой части соска. Используйте три винта (подойдут стальные кровельные винты), чтобы прикрепить хвост к ниппелю.

    Башня ветрогенератора

    Я использовал старую телевизионную антенную вышку высотой 20 футов вместе с трубой диаметром 2-1 / 2 дюйма для верхней части. Вам также потребуется приварить или закрепить болтами упор в верхней части мачты, который будет контактировать с упором на вашем узле кронштейна. Ограничители позволяют генератору вращаться только на 360 градусов по часовой стрелке или против часовой стрелки, поэтому ваш кабель не перекручивается вокруг мачты и мачты.

    Соединение 2–3 / 8-дюймовых толстостенных металлических труб длиной от 10 до 20 футов (или высотой после возведения) создает хорошую башню после ее прикрепления к зданию или другой прочной, стационарной конструкции.Убедитесь, что он надежен, и при необходимости рассмотрите возможность использования растяжек.

    После того, как вы скрепили все компоненты генератора вместе и прикрепили к кронштейну в сборе, установите его на неизвлекаемую стойку или башню. Вставьте трубу на кронштейне генератора в опору или верх башни. Используйте две стальные шайбы, сложенные вместе, чтобы создать гладкую поверхность, которая будет служить опорой между генератором и башней. Присоедините положительный и отрицательный провода к генератору и закрепите их на кронштейне и вдоль опоры с помощью стяжек, тюков или изоленты.(На самом деле он не самодельный, если только на нем где-то не есть небольшая проволока и клейкая лента, правда?) Убедитесь, что провода достаточно провисают, чтобы ветрогенератор мог вращаться на 360 градусов.

    Скорее всего, вам понадобится помощь, чтобы поставить башню и генератор в вертикальное положение, так как они будут довольно тяжелыми. Веревки и попутчик помогут, если вы поднимаетесь довольно высоко. Если в вашем районе всегда ветрено, вам нужно только подняться достаточно высоко над землей, чтобы движущиеся части находились над головой.Надежно закрепите башню на месте. Ветер может быть обманчиво сильным, поэтому не срезайте углы на этом этапе окончательной сборки. После того, как вы установили свой ветрогенератор, подключите провода к аккумуляторной батарее с контроллером заряда между ними, чтобы предотвратить недостаточную или чрезмерную зарядку.

    Теперь вы готовы зажигать свет, заводить джемы и исполнять те старые дискотечные трюки, которые, я знаю, вы копили на электрическую горку с семьей и друзьями.

    Небольшой отказ от ответственности: создавайте и используйте на свой страх и риск.Мой генератор работает нормально, но вы несете ответственность за свою работу. Удачи и сил!


    Роберт Д. Коупленд разводит и продает мясной скот на травяном откорме и является владельцем автономного пансионата в Техасе под названием The Sunflower , в комплекте с коттеджами из соломенных тюков и глиняной штукатурки, свежих органических питание, обучение пермакультуре, семинары и многое другое!

    Другие статьи о ветроэнергетике:

    Power From the Wind — это полностью переработанное и обновленное издание руководства для частных лиц и предприятий, заинтересованных в установке небольших ветроэнергетических систем.Это практическое руководство, написанное для непрофессионала, дает точное и беспристрастное представление обо всех аспектах малых ветроэнергетических систем, в том числе:

    • Опции для ветроэнергетики и ветроэнергетики
    • Способы оценки ветровых ресурсов на вашем участке
    • Ветряные турбины и башни
    • Инверторы и батареи
    • Монтаж и обслуживание систем
    • Стоимость и преимущества установки ветряной системы

    Читатели получат знания, необходимые им для принятия мудрых решений при проектировании, покупке и установке небольших ветроэнергетических систем, а также для эффективного общения с установщиками ветряных систем, а также смогут помочь сделать наиболее разумный и экономичный выбор.Заказ в магазине новостей Матери-Земли или по телефону 800-456-6018.

    Генераторы

    для ветряных турбин — Часть 2: Как выбрать один


    Генераторы разные

    Есть несколько типов генераторов, которые могут быть связаны с небольшими ветряными турбинами: наиболее важно типы постоянного или переменного тока, а также синхронные или асинхронные, которые работают с постоянными магнитами или возбуждением электрического поля соответственно. Выбор зависит от различных факторов, таких как приложение (автономное или подключенное к сети), тип нагрузки, технологичность, номинальная выходная мощность, частота вращения турбины и стоимость.Тем не менее, все эти электрические машины являются электромеханическими устройствами, работающими по закону электромагнитной индукции Фарадея.


    Синхронный и асинхронный

    Как объяснялось в приквеле к этой статье, вращающаяся часть генератора содержит какой-то компонент, который создает магнитное поле. Следовательно, он представляет собой вращающиеся полюса. Есть два типа компонентов, которые могут выполнить эту задачу.

    В так называемых синхронных генераторах мы найдем простые постоянные магниты.Они похожи на подковообразные магниты или на вид магнит, который можно прикрепить к холодильнику. Тип генератора, который использует постоянные магниты называются синхронными, потому что ротор и магнитные поля вращаются с одинаковой скоростью. Синхронные генераторы обычно обладают высокой удельной мощностью и малой массой, поэтому все чаще используются в ветряных турбинах. Задачи, которые ставят перед собой эти генераторы, заключаются в том, что при сильном нагреве постоянные магниты могут размагничиваться, что генератор бесполезен, и что они не могут производить электричество с фиксированной частота.Это связано с изменчивостью скорости ветра и вращение с одинаковой скоростью. Следовательно, этим генераторам требуется выпрямляющая мощность. конвертеры.

    Аналог синхронного — асинхронный. генераторы. Они создают электрическое поле не с помощью постоянных магнитов, а с помощью дополнительные катушки. Закон Фарадея предполагает, что электрический ток и магнитное поле поля всегда существуют вместе. Это позволяет нам использовать магнитное поле для индукции электрический ток описанным здесь способом, но он также помогает нам создать магнитное поле, посылая ток через катушку.Это точно что делают асинхронные генераторы. Поэтому для этого типа генератора требуется питание. поставка специально для магнитов, но она менее подвержена повреждениям и может быть надежнее своего аналога. Более того, он имеет более высокую степень демпфирование, чтобы он мог легче поглощать колебания скорости ротора.


    Динамо и генераторы переменного тока

    Основное различие между динамо-машинами и генераторами переменного тока тип тока, который они производят: динамо-машины вырабатывают постоянный ток (DC), в то время как генераторы переменного тока вырабатывают переменный ток, который постоянно меняет расход направление.

    Для очень простой настройки генератора мы узнали в приквеле к этой статье, что вырабатываемая выходная мощность будет электричеством переменного тока. Часть, которая позволяет динамо-машине вырабатывать мощность постоянного тока без полного изменения концепции, называется коммутатором. В простейшем случае это фиксированный переключатель, который подключает и отключает два разных концевых контакта силовой цепи генератора при вращении вала. Это позволяет коммутатору постоянно изменять полярность выходного тока, так что в конечном итоге выход всегда будет одной полярности.

    Основное преимущество динамо-машин, вырабатывающих постоянный ток: что большинству наших электрических устройств для работы требуется постоянный ток. Это означает, что если вы генерируете мощность переменного тока, вам всегда понадобится преобразователь мощности для использования электричество в вашем доме.

    Тем не менее, генераторы переменного тока далеки от более распространены сегодня. Причина этого в том, что электричество переменного тока намного проще. и более эффективен для передачи по огромным линиям электропередач. Преобразование переменного тока в чрезвычайно высокое напряжение для транспортировки, а затем снова его снижение до приемлемого уровня. легко и без значительных потерь мощности.То же самое очень трудно сделать с постоянным током. Как только он прибыл в желаемое место для потребления мощность переменного тока может быть снова легко преобразована в постоянный ток.


    Стандарт в ветроэнергетике: синхронные генераторы с постоянными магнитами

    В ветряных турбинах чаще всего используются следующие типы генераторов: синхронные генераторы с постоянными магнитами. Это потому, что в последние годы они приобрели привлекательность за счет повышения производительности и снижения стоимости. Они конкурентоспособны, особенно для турбин с прямым приводом, потому что могут иметь большее число полюсов — 60 или более полюсов по сравнению с обычным асинхронный генератор.Это означает, что, несмотря на более низкие скорости вращения, может быть достигнута разумная выходная частота мощности.

    При нормальной работе генераторы с постоянными магнитами стабильны и безопасны и, самое главное, не требуют дополнительного питания питание цепи возбуждения для создания магнитного поля. Это делает конструкция и электрическое подключение намного проще и исключает возбуждение ротора потери, которые могут составлять 20-30% от общих потерь генератора. Следовательно, удельная мощность высока, а генератор остается небольшим и эффективным.Это привлекательным, потому что с учетом риска размагничивания должным образом, это обещает низкую стоимость в течение всего срока службы и небольшие проблемы или обслуживание.


    Кривая мощности

    Хотя это может показаться простым, связь между ветряной турбиной и генератором не только механическая с валом и коробкой передач. Для достижения удовлетворительной производительности кривые мощности ветряной турбины и генератора должны быть согласованы.

    Вообще говоря, есть разные типы мощности, но у них есть физическая единица ватт.Там есть механическая сила, сначала содержащаяся в ветре, затем во вращающихся лопастях, а затем, есть электричество.

    С одной стороны, ротационные механическая мощность, содержащаяся во вращающихся лопастях ветряной турбины, рассчитывается как скорость вращения ротора умножается на его вращательный момент. Скорость по сути, как часто вал поворачивается в течение фиксированного периода времени, в то время как импульс соответствует тому, какое «сопротивление» или момент инерции вал может обернуться. Чтобы визуализировать импульс, представьте, что вы поворачиваете карандаш в рука.Если вы будете держать его слабо, это будет очень легко сделать. Если вы возьмете более плотный захват, вам нужно будет приложить больше усилий, чтобы карандаш поворачивался на та же скорость, что и раньше. Что происходит, так это то, что вам нужно подать заявку на более высокую импульс к нему, потому что ваша плотная хватка останавливает вращательное движение, похоже на высокий момент инерции.

    Итак, мощность ротора ветряной турбины выход зависит от скорости вращения и от текущего импульса в любой момент время. Конечно, выходная мощность не всегда бывает одинаковой.Это существенно меняется при увеличении или уменьшении скорости ветра. Эти шансы составляют так называемую кривую мощности.

    С другой стороны, электрическая мощность рассчитывается как напряжение устройства, умноженное на его ток. Проще говоря, что происходит в генераторе заключается в том, что он извлекает часть энергии, содержащейся во вращении чтобы преобразовать его в электрическую энергию. Сколько энергии можно извлечь очевидно, зависит от количества присутствующей мощности. Проблема в что сам по себе генератор не знает, сколько в нем вращательной мощности.Однако он может получать данные от датчика ветра, чтобы знать текущая скорость ветра. Благодаря кривой мощности турбины ее текущее вращательное мощность может быть напрямую получена из указанной скорости ветра. Итак, теперь мы можем решить, как большую мощность, которую генератор должен извлекать при любой заданной скорости ветра, и запрограммировать ее сделать так. Таким образом, мы придаем ему собственную кривую мощности.


    Энергия и выходная мощность — в чем разница?

    Распространенное заблуждение, когда люди Говоря о ветряных турбинах, они путают мощность с выработкой энергии.В разница в следующем: выходная мощность говорит нам, сколько энергии производится по сравнению с определенным периодом времени. Выход энергии говорит нам, сколько энергии на самом деле произведено. Единица, которая используется для обозначения выхода энергии, обычно kWh — киловатт-час. Производство энергии в один киловатт-час может означать что в течение одного часа электрическое устройство произвело ровно тысячу ватт электричества или что в пределах половины нашего, он произвел две тысячи ватт электроэнергии.

    Итак, если вы хотите рассказать кому-нибудь, как много энергии, которую ваша ветряная турбина произвела в прошлом году, вы можете сказать «моя турбина произвел 400 кВтч — разве не круто? ».В этом контексте, говоря о власти не имело бы смысла. Обычно сравнение выходной мощности полезно для пример при сравнении двух разных типов турбин, которые работают под одинаковые условия окружающей среды. Имеет ли смысл говорить о власти или выход энергии сильно зависит от ситуации. Тем не менее, знайте свои единицы — используйте ватт, когда говорят о мощности, и киловатт-часах, когда говорят об энергии.

    made-wind-power-how-choose-right-motor — Web

    Очевидно, что двигатель, который вы используете, является наиболее важной частью вашего ветрогенератора.Если вы новичок в создании небольших ветряных турбин, то обнаружите, что это может быть одним из самых запутанных (и спорных) аспектов процесса. Моторы, генераторы, генераторы, о боже !? Вы найдете много слов, которые, кажется, относятся к одним и тем же вещам.

    Так почему он называется мотором?

    Из многих промышленных двигателей получаются отличные и очень доступные ветряные генераторы. В ветряной турбине двигатель используется для выработки электричества. Технически «мотор» больше не будет называться «мотором»; это будет «генератор» или «генератор переменного тока».В этой статье рассматриваются потенциальные двигатели, которые можно недорого купить в Интернете в качестве излишков и использовать для создания собственного ветряного генератора.

    Очевидно, что важно выбрать подходящий двигатель для своего генератора. Выберите неправильный, и вы можете обнаружить, что:

    • Ваш ветрогенератор не будет производить электричество.
    • Ваш ветрогенератор будет вырабатывать электричество, но никогда не достигнет напряжения, достаточно высокого для производства электричества, пригодного для использования.
    • Ваш ветрогенератор изначально будет работать, но через несколько дней или недель он перегреется и перестанет работать.

    Но не расстраивайтесь. Существуют сотни двигателей, которые будут производить несколько сотен или даже тысяч ватт полезной энергии. И что еще лучше, мы дадим несколько советов, как их найти по разумной цене.

    Есть три способа, которыми генераторы производят электричество: либо посредством индукции; с помощью возбудителя; или с помощью ПОСТОЯННЫХ МАГНИТОВ.

    Магниты, магниты, магниты!

    Самоделы строят ветряные генераторы почти исключительно с двигателями с постоянными магнитами, потому что они широко доступны, надежны из-за характера своей конструкции и начинают вырабатывать электричество практически при любых оборотах в минуту.Чего нельзя сказать о некоторых других типах двигателей.

    Внутри двигателя с постоянными магнитами находится катушка из намотанной меди, окруженная постоянными магнитами. Эти двигатели вращаются с помощью электромагнитной индукции, что означает, что электричество подается на намотанный медный провод, который создает магнитное поле. Магнитное поле, создаваемое электричеством, протекающим по медному проводу, противодействует постоянным магнитам в корпусе двигателя. В результате медный провод, прикрепленный к валу двигателя, пытается «оттолкнуться» от постоянных магнитов.Итак, ваш мотор начинает крутиться!

    Те же рассуждения применяются при рассмотрении двигателя с постоянными магнитами в качестве генератора. Прядение медной проволоки с использованием энергии ветра в присутствии магнитов создает разность напряжений между двумя концами медной проволоки. Разница в напряжении заставляет электрические заряды (электроны) течь по медному проводу, генерируя электрический ток.
    Итак, теперь вы понимаете основные принципы работы генератора.

    Итак, на что следует обратить внимание при выборе двигателя?

    Отношение вольт к оборотам в минуту

    Отношение вольт к оборотам в минуту — одна из наиболее важных характеристик, на которые следует обращать внимание при выборе двигателя.Большинство домашних мастеров используют свой двигатель для зарядки 12-вольтовой батареи из-за их стоимости и широкой доступности. Для зарядки 12-вольтовой батареи необходимо, чтобы двигатель с постоянными магнитами вырабатывал не менее 12 вольт. В противном случае он не сможет преодолеть сопротивление батареи 12 В, и двигатель никогда не будет заряжать батарею. Как узнать, способен ли ваш двигатель вырабатывать более 12 вольт при ветре? Читать дальше.

    Отношение вольт к оборотам в минуту двигателя с постоянными магнитами определяется как вольты, необходимые для вращения двигателя при заданных оборотах (оборотов в минуту).Итак, предположим, что у вас есть двигатель с постоянными магнитами, на этикетке которого написано: «100 вольт, 2500 об / мин». Это просто означает, что если вы запитаете двигатель напряжением 100 вольт, он будет вращаться со скоростью 2500 об / мин. Его соотношение вольт к оборотам составляет 0,040 В / об / мин (100 делятся на 2500).

    Это число дает приблизительную оценку того, сколько вольт будет генерировать двигатель при данной частоте вращения. Теперь предположим, что наш 100-вольтный двигатель с частотой вращения 2500 об / мин вращается со скоростью 450 об / мин. Какое напряжение он будет выдавать на этих оборотах? Расчет выглядит следующим образом:

    (450 об / мин) x (0.04 Вольт / об / мин) = 18 Вольт

    Теперь нужно сделать еще один шаг. Мы должны умножить 18 Вольт на 80%. Почему? Потому что 18 Вольт — это число, только если мотор используется как мотор. Этот мотор не используется в качестве мотора. Он используется как генератор, но не на 100% эффективен как генератор. В качестве генератора его КПД составляет примерно 80-85%.

    Следовательно, 18 В x 0,8 = 14,4 В

    Мы знаем, сколько Вольт будет выдавать наш двигатель при 450 об / мин: 14,4 Вольт. Затем мы должны рассмотреть реалистичные обороты ветряного генератора.Скорее всего, вы строите «небольшой» ветрогенератор мощностью от 100 до 500 Вт. Если поставить на этот двигатель несколько хорошо сконструированных лопастей диаметром от 50 до 60 дюймов, то при скорости ветра 8-10 миль в час, когда двигатель находится под нагрузкой, легко будет развиваться скорость 450 об / мин (под нагрузкой двигатель подключен к блоку батарей. A Генератор должен работать больше, когда он находится под нагрузкой, и поэтому он будет вращаться немного медленнее по сравнению с тем, когда он не находится под нагрузкой). Таким образом, этот мотор начнет заряжать аккумуляторную батарею на 12 В при скорости ветра около 8-10 миль в час.

    Это именно то, к чему вы стремитесь, и поэтому мы можем сделать вывод, что этот двигатель с постоянными магнитами может хорошо работать с ветрогенератором.

    Отношение напряжения к частоте вращения НЕ МЕНЬШЕ 0,035 является минимальным требованием при поиске двигателя с постоянными магнитами. Если число больше 0,035, это прекрасно. Если число меньше 0,035, этого, скорее всего, будет недостаточно, если только он не расположен в районе с сильными ветрами.

    Номинальная сила тока

    Следующий пункт — номинальная сила тока двигателя.Это дает информацию о том, какой ток будет выдавать двигатель в качестве генератора. Исходя из нашего опыта, очень сложно предсказать, какой ток будет выдавать ваш двигатель в качестве генератора. Мы видели двигатели, которые вырабатывают больше ампер, чем те, на которые они рассчитаны. Однако одно остается верным: чем выше номинальная сила тока, тем лучше. Вам следует искать двигатель с минимальной номинальной силой тока не менее 5 А. Что-нибудь выше 5 ампер, и все готово.
    Мощность, которую производит ветрогенератор, прямо пропорциональна току и напряжению:

    Фактически, мощность = вольт x сила тока

    Помните, что чем больше ампер и вольт создает ветрогенератор, тем больше мощности он производит!

    Так что запомните эти три критических момента:

  • Будьте проще: покупайте только двигатель с постоянными магнитами
  • Ищите минимальное соотношение вольт к оборотам, равное 0.035
  • Ищите минимальный номинальный ток 5
  • Эта статья является всего лишь введением, и мы упускаем из виду некоторые детали, чтобы все было просто и лаконично. Но эта информация — все, что вам нужно для уверенной покупки двигателя ветрогенератора.

    Если у вас есть более конкретные вопросы о моторе или моторах, которые вы нашли, напишите нам по электронной почте или задайте вопросы на наших форумах пользователей. Наши сотрудники или один из участников нашего форума будут рады ответить на ваши конкретные вопросы.

    И, пожалуйста, ознакомьтесь с ассортиментом качественных продуктов WindyNation, доступным прямо здесь, на нашем веб-сайте. Сравните их с конкурентами и посмотрите, сможет ли кто-нибудь превзойти нашу 90-дневную гарантию возврата денег!

    Типы ветрогенераторов и их функции

    Большинство из нас видели ветряные турбины, но знаете ли вы, какие элементы помогают в бесперебойной работе этих турбин?

    Один из таких элементов — ветряные генераторы. Прежде чем мы подробно поговорим о генераторах, расскажите нам, как они работают в ветряных турбинах.

    Ветровые турбины вырабатывают электроэнергию, используя энергию ветра для привода электрогенератора.

    Когда ветер проходит над лопастями, он создает вращающую силу. Вращающиеся лопасти заставляют вращаться вал внутри гондолы, переходящей в редуктор.

    Затем коробка передач ускоряет вращение до уровня, подходящего для генератора, который использует магнитные поля для преобразования энергии вращения в электричество.

    В основном ветряные турбины бывают двух типов — турбины с фиксированной скоростью и ветровые турбины с регулируемой частотой вращения.

    Из этих двух типов ветряных турбин наиболее часто используются турбины с фиксированной частотой вращения, в которых индукционный генератор напрямую подключен к сети. Однако у этой системы есть свои недостатки, потому что она часто не может контролировать сетевое напряжение.

    Чтобы избежать недостатков ветряной турбины с фиксированной скоростью, используются ветровые турбины с регулируемой скоростью. Эти турбины обеспечивают стабильность динамического поведения турбины и снижают шум при низких скоростях ветра.

    Однако для работы ветряной турбины с регулируемой скоростью необходим электронный преобразователь, и именно здесь играет роль генератор ветряной турбины.

    Для оснащения ветряной турбины любым трехфазным генератором, например синхронным генератором и асинхронным генератором, для обеспечения более стабильной работы.

    В этой статье мы в основном поговорим о различных типах ветряных генераторов и их функциях.

    Какие типы ветряных генераторов?

    Существует четыре типа ветряных генераторов (WTG), которые можно рассматривать для различных систем ветряных турбин, а именно:

    1. Генераторы постоянного тока (DC)
    2. Синхронные генераторы переменного тока (AC)
    3. Асинхронные генераторы переменного тока и
    4. Импульсные генераторы сопротивления.

    Каждый из этих генераторов может работать с фиксированной или переменной скоростью. Из-за динамического характера энергии ветра идеально использовать WTG с переменной скоростью.

    Работа генератора с регулируемой скоростью снижает физическую нагрузку на лопатки и привод турбины, что улучшает аэродинамическую эффективность системы и переходные характеристики крутящего момента.

    1. Генератор постоянного тока

    Система ветрогенератора постоянного тока состоит из ветряной турбины, генератора постоянного тока, инвертора на биполярном транзисторе с изолированным затвором (IGBT), трансформатора, контроллера и электросети.

    Для генераторов постоянного тока с параллельной обмоткой ток возбуждения увеличивается с увеличением рабочей скорости, тогда как баланс между крутящим моментом привода ветряной турбины определяет фактическую скорость ветряной турбины.

    Электричество извлекается через щетки, которые подключают комментатор, который используется для преобразования генерируемой мощности переменного тока в выход постоянного тока.

    Эти генераторы требуют регулярного обслуживания и относительно дороги из-за использования коммутаторов и щеток.

    Использование WTG постоянного тока необычно для ветряных турбин, за исключением ситуаций с низким энергопотреблением.

    2. Синхронный генератор переменного тока Синхронные ветряные генераторы

    переменного тока могут принимать постоянное или постоянное возбуждение от постоянных магнитов или электромагнитов.

    Вот почему они оба называются «синхронными генераторами с постоянными магнитами (PMSG)» и «синхронными генераторами с электрическим возбуждением (EESG)» ».

    Когда ветряная турбина приводит в движение ротор, трехфазная энергия вырабатывается в обмотках статора, которые подключены к сети через трансформаторы и преобразователи мощности.

    В случае синхронных генераторов с фиксированной частотой вращения частота вращения ротора должна быть точно такой же, как и частота вращения синхронного генератора. В противном случае синхронизация будет потеряна.

    При использовании синхронных генераторов с фиксированной частотой вращения случайные колебания скорости ветра и периодические возмущения возникают из-за эффектов затенения башни.

    Кроме того, синхронные WTG имеют тенденцию к низкому демпфирующему эффекту, поэтому они не позволяют электрически поглощать переходные процессы трансмиссии.

    Когда синхронные WTG интегрированы в электрическую сеть, синхронизация их частоты с сетью требует деликатной операции.

    Кроме того, эти генераторы более сложны, дороги и подвержены отказам по сравнению с индукционными генераторами.

    В течение последних десятилетий генераторы с постоянными магнитами все чаще использовались в ветряных турбинах из-за их высокой плотности мощности и малой массы.

    Конструкция генераторов PM относительно проста. Прочные PM устанавливаются на ротор для создания постоянного магнитного поля, а произведенная электроэнергия собирается от статора с помощью коллектора, контактных колец или щеток.

    Иногда PM интегрируются в цилиндрический литой алюминиевый ротор для снижения стоимости. Основной принцип работы генераторов PM аналогичен синхронным генераторам, за исключением того, что генераторы PM могут работать асинхронно.

    Одним из преимуществ PMSG является отсутствие коммутатора, контактных колец и щеток, что делает машины прочными, надежными и простыми.

    Из-за изменчивости фактических скоростей ветра PMSG не могут производить электричество с фиксированной частотой.Для этого генераторы должны быть подключены к электросети путем выпрямления переменного-постоянного-переменного тока преобразователями мощности.

    Это означает, что генерируемая мощность переменного тока, содержащая переменную частоту и величину, сначала выпрямляется в постоянный постоянный ток, а затем преобразуется обратно в мощность переменного тока.

    Кроме того, эти машины с постоянными магнитами могут быть полезны для приложений с прямым приводом, поскольку в этом случае они могут избавиться от проблемных редукторов, которые вызывают отказы большинства ветряных турбин.

    Одним из возможных вариантов синхронных генераторов является высокотемпературный сверхпроводящий генератор.

    Сверхпроводящие генераторы имеют такие компоненты, как задняя часть статора, медная обмотка статора, индукционные катушки возбуждения, сердечник ротора, опорная конструкция ротора, система охлаждения ротора и другие.

    Сверхпроводящие катушки могут пропускать почти в 10 раз больший ток, чем традиционные медные провода с умеренным сопротивлением и потерями в проводнике.

    Кроме того, использование сверхпроводников может остановить все потери мощности в цепи возбуждения. Кроме того, увеличение плотности тока позволяет создавать сильные магнитные поля, что приводит к значительному уменьшению массы и размеров генераторов ветряных турбин.

    Таким образом, сверхпроводящие генераторы могут иметь больший потенциал в плане высокой мощности и снижения веса и могут лучше подходить для ветряных турбин мощностью 10 МВт или более.

    В 2005 году компания Siemens запустила в производство первый в мире сверхпроводящий ветрогенератор, представлявший собой синхронный генератор мощностью 4 МВт.

    Наряду с более высокой мощностью синхронные генераторы могут создавать ряд технических проблем, особенно для долговечных ветряных турбин, не требующих особого обслуживания.

    Одной из таких проблем, например, является охлаждение системы и восстановление работы после технической ошибки.

    3. Асинхронные генераторы переменного тока

    Когда традиционный способ производства электроэнергии использует синхронные генераторы, современные ветроэнергетические системы используют индукционные машины, широко применяемые в ветряных турбинах.

    Индукционные генераторы подразделяются на двух типов: : индукционные генераторы с фиксированной скоростью (FSIG), с короткозамкнутыми роторами и индукционные генераторы с двойным питанием (DFIG), с обмотанными роторами.

    Как правило, индукционные генераторы просты, надежны, недороги и хорошо спроектированы.

    Эти генераторы обладают высокой степенью демпфирования и могут поглощать колебания скорости ротора и переходные процессы трансмиссии.

    В случае индукционных генераторов с фиксированной частотой вращения статор подключается к сети через трансформатор, а ротор подключается к ветряной турбине через редуктор.

    До 1998 года большинство производителей ветряных турбин производили индукционные генераторы с фиксированной скоростью 1.5 МВт и менее.

    Эти генераторы обычно работали со скоростью 1500 оборотов в минуту (об / мин) в электросети 50 Гц вместе с трехступенчатой ​​коробкой передач.

    Индукционные генераторы с короткозамкнутым ротором (SCIG) могут использоваться в ветряных турбинах с регулируемой скоростью, а также в управляющих синхронных машинах.

    В таких случаях, однако, выходное напряжение невозможно контролировать, и требуется внешний источник реактивной мощности.

    Это означает, что индукционные генераторы с фиксированной скоростью имеют ограничения, когда дело доходит до работы только в узком диапазоне дискретных скоростей.

    Другими недостатками этих генераторов являются размер машины, низкий КПД, шум и надежность.

    В наши дни более 85% установленных ветряных турбин используют DFIG, а самая большая мощность для коммерческих ветряных турбин увеличилась до 5 МВт.

    Увеличенная мощность дает несколько преимуществ, в том числе высокий выход энергии, снижение механических нагрузок, колебаний мощности и управляемость реактивной мощности.

    Индукционные генераторы также подвержены нестабильности напряжения.Кроме того, эффект демпфирования может привести к потерям мощности в роторе. Нет прямого контроля ни напряжения на клеммах, ни устойчивых токов короткого замыкания.

    В этих случаях можно регулировать скорость и крутящий момент DFIG, управляя преобразователем на стороне ротора (RSC).

    В подсинхронном режиме преобразователь на стороне ротора работает как инвертор, а преобразователь на стороне сети (GSC) — как выпрямитель.

    С другой стороны, в случае суперсинхронной работы RSC работает как выпрямитель, а GSC как инвертор.

    4. Ветрогенератор с переключаемым сопротивлением

    Генераторы ветряных турбин с регулируемым сопротивлением имеют такие особенности, как прочные ротор и статор. При вращении ротора изменяется сопротивление магнитной цепи, соединяющей статор и ротор. Затем он, в свою очередь, наводит токи в обмотке якоря (статора).

    Реактивный ротор изготовлен из многослойных стальных листов и не имеет обмоток электрического поля или постоянных магнитов.

    По этой причине генератор сопротивления прост, его легко изготовить и собрать. Еще одна очевидная особенность этих генераторов — их высокая надежность. Это потому, что они могут работать в суровых или высокотемпературных условиях.

    Из-за того, что крутящий момент реактивного сопротивления составляет лишь часть электрического крутящего момента, ротор переключаемого генератора реактивного сопротивления обычно больше, чем другой, с электрическими возбуждениями для данной скорости крутящего момента.

    Когда генераторы сопротивления объединены с функциями прямого привода, машины будут довольно большими и тяжелыми, что сделает их менее полезными в ветроэнергетических установках.

    Статья по теме: 10 крупнейших оффшорных ветряных электростанций в мире

    Заключительные слова

    Суть в том, что ветряные турбины работают по простому принципу — вместо того, чтобы использовать электричество для выработки ветра, как вентилятор, ветряные турбины используют ветер для производства электроэнергии. Ветер вращает лопасти турбины вокруг ротора, который вращает генератор, вырабатывающий электричество.

    Эту механическую мощность можно использовать для определенных задач (например, перекачивания воды), или генератор может преобразовывать эту мощность в электричество.

    Ветряные турбины могут быть построены на суше или в море в крупных водоемах, таких как озера и океаны. Правительства многих стран мира финансируют такие проекты. Например, Министерство энергетики США в настоящее время финансирует проекты по развитию морских ветроэнергетических проектов в водных объектах страны.

    Статья по теме: Статистика солнечной энергии в США, 2019

    С самого начала Сумит был глубоко обеспокоен климатическим кризисом и всегда чувствовал себя обиженным, видя, как вмешательство человека нарушает экологический баланс.Он на 100% считает, что солнечная энергия — это недостающая загадка в нашем энергетическом переходе, и мы должны приложить все усилия, чтобы внедрить это энергетическое решение во всем мире. Если вы хотите опубликовать свои статьи в журнале SolarFeeds, щелкните здесь.

    Связанные

    Ветряной электрогенератор — обзор

    9.3.1 Водонасосные системы

    Водонасосные системы — это особый тип WHPS. Эти системы используют энергию ветра для подачи энергии на валу, которая используется непосредственно для перекачивания воды или для выработки электроэнергии для привода электрического насоса.Ветряные водяные насосы использовались на протяжении многих веков в таких странах, как Нидерланды; даже сегодня большое количество этих устройств используется в удаленных местах.

    Водонасосные системы могут применяться на обширных территориях лучше, чем системы поверхностного водоснабжения, основанные на больших ирригационных плотинах. Из-за большого количества воды, необходимой для орошения, энергия ветра редко используется для орошения сельскохозяйственных культур. Однако более крупные и эффективные ветряные турбины способны вырабатывать достаточно электроэнергии для использования в ирригационных проектах (Gipe, 1993; Gasch and Twele, 2002).

    В развивающихся странах, где многие регионы не подключены к электросети, энергия ветра может применяться для выработки механической энергии или электроэнергии для перекачивания воды с небольших глубин. Солнечная энергия и обычные дизельные двигатели также могут быть рассмотрены для улучшения водоснабжения, хотя в случае дизельных двигателей (используемых для привода электродвигателей) важно учитывать запас топлива (Gipe, 1993; Gasch and Twele, 2002).

    Большое количество лопастей использовалось в старых роторах с низким передаточным числом для водяных насосов, а также в тех случаях, когда требовался высокий пусковой крутящий момент.Современные роторы с высоким передаточным числом для выработки электроэнергии имеют всего две или три лопасти. Количество лопастей ротора косвенно связано с отношением скорости вершины лопасти λ, которое является радиосвязью скорости вершины лопасти и скорости ветра (Manwell et al. , 2002):

    9,1λ = ωRv

    , где ω -1 ) — частота вращения, R (м) — радиус аэродинамического ротора и v (м с -1 ) — скорость ветра.

    Преобразование ветровой энергии в гидравлическую с помощью ветряной насосной системы может быть произведено, если скорость ветра больше 2.5–3,0 м с −1 , с коэффициентом мощности более 45% (т. Е. Отношение фактической мощности ветряной турбины за период времени к ее мощности, если она все время работала с полной номинальной мощностью) . Можно использовать ветровую насосную систему, если уровень воды в водохранилище существенно не меняется, и если также возможно хранить воду на три дня или одну неделю, чтобы учесть дни без ветра. Для работы механического привода для перекачивания воды ветряная турбина должна быть размещена рядом с резервуаром для воды, а основные части системы должны быть защищены от погодных условий.В случае ветряных турбин, которые подают электроэнергию для перекачивания воды, ветряную турбину можно разместить далеко от резервуара с водой, чтобы максимизировать преобразование энергии ветра.

    Можно выделить четыре типа ветровой откачки: сельское водоснабжение, ирригация, водоснабжение скота и дренаж. Ветряные турбины с прямым механическим соединением — наиболее распространенный метод перекачки воды на пахотные земли и домашний скот. Многие более современные ветряные турбины имеют электрическую связь, при этом водяной насос подключен к ветровой турбине через соединение двигателя-генератора.Типичный ветряной насос изображен на рис. 9.1.

    9.1. Система ветрового насоса и резервуар для хранения. Хранение необходимо для обеспечения водой в безветренный период (Aermotor Windmill Company, Inc.).

    В настоящее время существует три типа ветроэнергетических систем для перекачивания воды: два используют механическую энергию для перекачивания воды, а третий преобразует энергию ветра в электрическую (Gasch and Twele, 2002):

    Механический (поршневой) насос). Эта система преобразует вращающуюся энергию ветра в вертикальное движение, используя змеевик и поршневой насос для подъема воды.

    Механический (эрлифтный насос). Эта система использует энергию ветра для зарядки компрессора, который нагнетает воздух для подъема воды.

    Электронасос. Электрическая насосная система направляет генерируемую энергию непосредственно в водяной насос и / или в аккумуляторную систему хранения.

    Конструкция системы зависит от конкретных потребностей в энергии, от того, требуется ли аккумуляторная система хранения, и от количества ветра, доступного на площадке.Гибридные ветряные / солнечные / традиционные системы рассматриваются, когда ветровые ресурсы недоступны в течение нескольких месяцев в году (например, летом, когда увеличивается потребность в воде). Новые спиральные насосные системы могут питаться либо от солнечно-фотоэлектрической (PV) энергии, либо от энергии ветра и поддерживаться дизельной или аккумуляторной системой. Винтовой насос (поршневой насос прямого вытеснения) должен обеспечивать более высокие скорости потока на большей глубине откачки при меньших потребностях в мощности, чем центробежный насос (насос большого объема). Еще один аспект, который следует учитывать при выборе системы, заключается в том, что на батареи могут приходиться более 20% общих капитальных вложений.

    Чтобы оценить размер ветряной турбины, необходимой для перекачивания воды, необходимо учитывать три основных параметра: напор насоса (H м), требуемый расход воды (Q м 3 с −1 ) и средняя скорость ветра (v¯.m s −1 ) местности. Фактическая передаваемая мощность ротора должна равняться требуемой гидравлической мощности, а именно:

    9,2Cpηm12ρairAv¯3 = ρwgHQ

    , где C p — коэффициент полезного действия или эффективность преобразования ветра ротора, η м — механический КПД ветрового насоса, ρ воздух — плотность воздуха (принята равной 1.15 кг · м −3 ), A (m 2 ) — площадь ротора, ρ w — плотность воды (принята равной 1000 кг · м −3 ) и г. (м с −2 ) — ускорение свободного падения. Площадь ротора может быть выражена как:

    9,3A = 1000 кгм − 310HQ0,58 кгм − 3Cpηmv¯3

    , а диаметр ротора D получается из

    9,4D = 4Aπ

    . расход воды, напор насоса и скорость ветра будут меняться в течение года; поэтому удобно оценивать среднее значение каждой переменной для каждого месяца (Omer, 2008).Электрическая мощность различных водяных насосов представлена ​​на рис. 9.2.

    9.2. Оптимальные энергетические характеристики небольшой ветряной турбины по сравнению с потребляемой мощностью поршневого насоса и центробежного насоса.

    Сравнение рабочих характеристик винтовых и центробежных водяных насосов с характеристиками мощности высокоскоростной ветряной турбины показывает, что рабочие характеристики водяного насоса могут быть легче согласованы с характеристиками мощности ветрового ротора, если вода насос центробежный (рис.9.2). Простая причина заключается в том, что характеристики двух «гидравлических машин», ветряного ротора и центробежного насоса, лучше совпадают (Hau, 2006). Хотя электрическая передача энергии от ветряной турбины к водяному насосу включает в себя двойное преобразование энергии с соответствующими потерями в общей сложности около 30%, в большинстве случаев эти потери более чем компенсируются оптимальным размещением ветряной турбины (Hau, 2006). .

    Электрические водяные насосы, которые подключаются к розетке с использованием переменного тока (AC), как правило, не рассчитаны на очень эффективную работу, потому что нет контроля над количеством подаваемой электроэнергии, и двигатели переменного тока должны работать с полной номинальной мощностью, чтобы работать эффективно.Системы ветряных насосов предназначены для использования постоянного тока (DC), обеспечиваемого ветряной турбиной, хотя в некоторых более новых версиях используется двигатель переменного тока с переменной частотой и контроллер трехфазного насоса переменного тока, который позволяет им питаться напрямую от ветряных турбин. Поскольку ветряные турбины дороги, а их выработка энергии может изменяться, ветряные насосные системы должны быть как можно более эффективными; то есть им необходимо максимально увеличить общее количество литров воды, перекачиваемой на ватт потребляемой электроэнергии. Они также должны быть способны перекачивать в условиях низкой скорости ветра.

    Чтобы удовлетворить эти требования, производителям насосов пришлось изменить конструкцию водяных насосов. В большинстве обычных насосов переменного тока используется центробежная крыльчатка, которая «приводит» воду в движение. Многоступенчатый центробежный насос имеет ряд установленных друг на друга рабочих колес и камер. При работе на малой мощности резко падает количество воды, перекачиваемой центробежными насосами. Это ограничивает использование центробежных насосов в солнечных батареях (хотя доступны и эффективные центробежные насосы). Многие разработчики водяных насосов прибегли к использованию поршневых насосов прямого вытеснения, которые нагнетают воду в камеру, а затем вытесняют ее с помощью поршня или винтового винта.Как правило, они перекачивают медленнее, чем другие типы насосов, но обладают хорошими характеристиками в условиях малой мощности и могут достигать высокого подъема. Доступны как погружные (с оставшимся под водой насос), так и поверхностные насосы. Поверхностные насосы менее дороги, чем погружные, но они плохо подходят для всасывания и могут забирать воду только с высоты примерно 6 метров по вертикали. Поверхностные насосы отлично подходят для перекачивания воды на большие расстояния. В некоторых случаях оба типа насосов используются в одной и той же системе, когда напор насоса превышает 6 м, а вода перекачивается на большие расстояния.

    Во многих странах мира, таких как Индия, Китай, Австралия, Греция и Египет, реализуются программы по откачке воды с использованием энергии ветра. Соединенные Штаты осуществили одну из важнейших программ в этой области. В сентябре 2004 года Р. Нолан Кларк и Брайан Д. Вик из Службы сельскохозяйственных исследований Министерства сельского хозяйства США (Бушленд, Техас) начали исследовательский проект под названием «Удаленная перекачка воды и выработка электроэнергии с использованием возобновляемых источников энергии». Одна из основных целей проекта заключалась в разработке и оценке автономных ветроэнергетических водонасосных систем для орошения, животноводства и фермерских хозяйств путем разработки инверторных и выпрямительных контроллеров размером с ферму для увеличения количества полезной энергии, доступной для насоса. , а также путем разработки стратегий управления, которые определяют приоритеты и распределяют электроэнергию по нескольким нагрузкам (например, насосам, водонагревателям, батареям и нагрузкам балансира).Проект был закрыт в конце августа 2009 г. (Clark and Vick, 2009).

    Руководство по пониманию наиболее распространенных типов ветряных генераторов

    Когда вы едете на работу утром, вы можете видеть, что турбины на вашей ветряной электростанции вращаются и работают. Они производят силу. Но вы можете сказать, сколько мощности? Я не могу. Это почему?

    Это потому, что турбина вращается примерно с одинаковой скоростью или оборотами в минуту (об / мин), когда турбина производит минимальную или максимальную мощность.

    Насколько хорошо ваша команда понимает, как турбогенератор вырабатывает энергию? Давайте разберемся.

    Сегодня в ветряных турбинах используется много различных типов генераторов, но наиболее распространенными являются асинхронные генераторы. Чаще всего используются два типа: индукционный генератор с короткозамкнутым ротором и индукционный генератор с фазным ротором, также известный как индукционный генератор с двойным питанием (DFIG).

    Оба типа работают примерно одинаково, но у DIFG есть некоторые дополнительные возможности.

    Я начну с объяснения работы индукционного генератора с беличьей клеткой, а затем объясню атрибуты другого.

    Для большинства современных турбин, если турбина безопасна, не имеет неисправностей или ошибок и присутствует достаточный ветер, турбина будет обращена навстречу ветру, и лопасти начнут вращаться, поскольку они поглощают энергию. Когда ротор вращает редуктор, вращается и генератор. Но, как все мы знаем, турбина не вырабатывает энергию, если она вращается со скоростью, меньшей, чем скорость подключения генератора.Турбина может вращаться часами или днями, если ветра недостаточно, чтобы разогнать ее до скорости подключения генератора. Мы знаем, что турбина, то есть вал генератора, должна набрать определенную скорость, прежде чем мы подключим ее к сети, подав на нее питание. Эта скорость называется синхронной скоростью и является скоростью, при которой генератор не потребляет и не вырабатывает мощность (кроме реактивной мощности, но это тема для отдельной статьи).

    На самом деле мы могли подать питание на генератор в любой момент.Но если мы сделаем это до того, как достигнем соединительной скорости, мы будем запускать генератор как двигатель. Если мы запустим генератор как двигатель, мы будем потреблять энергию, а это будет стоить нам денег. Почему это?

    Скорость подключения генератора определяется количеством полюсов в генераторе. Это также функция частоты сети. Частота в США составляет 60 Гц (или циклов в секунду). В других частях света используется частота 50 Гц. Генератор сконструирован таким образом, что существует зависимость между количеством полюсов в генераторе и частотой мощности, подаваемой в сеть.Это соотношение определяет синхронную скорость генератора. Шестиполюсный генератор имеет синхронную скорость 1200 об / мин при 60 Гц, а четырехполюсный генератор имеет синхронную скорость 1800 об / мин при 60 Гц.

    Вы можете спросить: «Что все это значит?» Синхронная скорость означает, что вал генератора вращается с той же скоростью, что и вращающееся магнитное поле, которое формируется, когда генератор получает питание от статора, когда он подключен к сети. Если вал вращается медленнее, чем магнитное поле в статоре, генератор будет работать как двигатель и потреблять энергию.Вот почему мы не подключаем генератор на оборотах, намного меньших, чем синхронная скорость. Обычно мы подключаемся чуть ниже или с синхронной скоростью — точкой, в которой турбина должна вырабатывать мощность. Когда мы подключаем питание к генератору только с синхронной скоростью, ветер пытается толкать генератор быстрее, чем скорость вращения магнитного поля в генераторе. Вместо того, чтобы генератор вращался быстрее, система вырабатывает энергию. Если ветер мягко противодействует магнитному полю или сильно противодействует магнитному полю, генератор поддерживает примерно те же обороты, но вырабатывает больше мощности, чем сильнее ветер.

    Вот хороший практический пример происходящего. Вращающееся магнитное поле в 4-полюсном генераторе вращается со скоростью 1800 об / мин и частотой 60 Гц здесь, в США. Это магнитное поле представляет собой стенку, которая не позволяет валу генератора вращаться быстрее. Чтобы проиллюстрировать этот момент, выберите стену в своем офисе. Эта стена будет представлять собой магнитное поле генератора, вращающееся со скоростью 1800 об / мин. Идите вперед и прижмите руку к стене. Это движется? Нет. Давай сильнее. Вы можете заставить стену прогнуться, но она не сдвинется с места, как бы сильно вы ни давили на нее.Тот же принцип применим к магнитному полю в генераторе. Как только турбина набирает скорость и подключается к генератору, ветер давит, но магнитное поле в генераторе не позволяет валу ротора генератора вращаться быстрее. Вместо этого мощность производится в зависимости от силы ветра. Ветер раскручивает турбину и, в свою очередь, толкает вращающееся магнитное поле генератора.

    Если бы вы удалили стену и толкнули туда, где она когда-то существовала, вы бы кувыркались вперед (предположительно, в другую комнату.То же самое произошло бы, если бы вы сняли магнитное поле с генератора (отключили генератор). Если вы уберете магнитное поле, пока дует ветер, лопасти все равно будут поглощать энергию. Эта энергия должна куда-то уйти. В этом случае передача энергии увеличит скорость вращения турбины, что приведет к превышению скорости турбины.

    DFIG работает так же, как генератор беличьей клетки, за исключением того, что он позволяет перемещать «стену», к которой вы толкаете.Мы можем перемещать магнитное поле генератора, регулируя мощность, подаваемую на ротор, через контактные кольца. Вместо того, чтобы фиксировать стену на скорости 1800 об / мин, ее можно регулировать электрически. Регулируя мощность ротора, он может двигаться вперед до 900 об / мин и назад до 2000 об / мин. Преимущество возможности перемещать стену позволяет нам производить мощность на более низких оборотах в минуту и ​​поглощать некоторые нагрузки порывов ветра, позволяя стене двигаться назад или быстрее, поглощая дополнительную нагрузку. Мы перемещаем стенку или магнитное поле в генераторе, регулируя мощность на намотанном роторе с помощью силовой электроники.

    Надеюсь, это расширит ваше понимание того, как генераторы в ваших турбинах производят энергию, и объяснит, почему вы не можете определить, глядя на вращающиеся турбины, сколько энергии вырабатывается. Я оставлю вам последний совет по поводу роторов с обмоткой. Если турбина испытывала истинное превышение скорости, было бы разумно выполнить осмотр обмоток на предмет наличия у нее расширяющегося движения. Как минимум, ситуация требует подъема к турбине, чтобы прослушать генератор вблизи на очень низких оборотах, чтобы обнаружить трение обмоток ротора о статор.Если присутствует трение, ротор может быть поврежден, и вы можете принять меры для предотвращения повреждения статора.

    Всегда работайте как можно безопаснее и старайтесь не допускать сюрпризов.

    Как это круто: сверхпроводящие генераторы стремятся открыть больше морской ветровой энергии по более низкой цене

    В 1911 году голландский физик Хайке Камерлинг-Оннес сделал очень интересное открытие. Электроны обычно теряют энергию, когда они проходят через электрический проводник, но он заметил, что кое-что забавное происходит в ртутном проводе при температурах, приближающихся к абсолютному нулю — минус 459 градусов по Фаренгейту: электроны не встречают сопротивления, и ток течет беспрепятственно, без потерь энергии.Спустя десятилетия это явление, называемое сверхпроводимостью, окажется полезным во множестве приложений, от высокоскоростных компьютерных чипов до сканеров магнитно-резонансной томографии (МРТ), которые могут помочь обнаружить такие состояния, как рак и инсульты.

    Сейчас в компании GE Research в Нискайуне, Нью-Йорк, дела идут еще круче. Инженеры стремятся вывести работу Камерлинг-Оннеса на новый уровень в буквальном смысле слова. Они стремятся включить сверхпроводящие магниты в мощные морские ветряные генераторы, которые преобразуют сильный морской ветер в электроэнергию для использования на суше.Опираясь на контракт на 20,3 миллиона долларов с Министерством энергетики, команда GE стремится снизить общие затраты на энергию ветра, упростить цепочку поставок для производства турбин и поддержать цель Министерства энергетики почти утроить роль энергии ветра в производстве энергии в США — до 20% — более следующее десятилетие.

    Люди знали, что электричество и магнетизм тесно связаны с тех пор, как 200 лет назад такие ученые, как Майкл Фарадей, начали создавать первые электродвигатели и генераторы. Фарадей доказал, что электрическая энергия может быть преобразована в механическую, пропуская электрический ток через магнитное поле.Тот же принцип работает и в обратном направлении, позволяя вращающимся роторам вырабатывать электричество.

    Один из способов получить больше электричества из ветра — это построить большие турбины с большими магнитами, которые могут генерировать более сильные электромагнитные поля. В прошлом году компания GE Haliade-X выработала рекордные 312 мегаватт-часов за один день, чего достаточно, чтобы осветить до 30 000 домов в Роттердаме, Нидерланды. Но экономика строительства и обслуживания еще более крупных турбин в конечном итоге начинает сталкиваться с препятствиями.«Вы можете придерживаться тех же старых постоянных магнитов, но это означает все больше и больше генераторов, лопастей и всего, что с этим связано», — говорит Дэвид Торри, старший главный инженер GE Research и руководитель проекта по проекту сверхпроводящего генератора. «В какой-то момент вы будете ограничены в размере».

    Размер — не единственное ограничение обычных генераторов на постоянных магнитах. Эти магниты сделаны из редкоземельных элементов, таких как неодим и диспрозий, которые представляют собой потенциальное узкое место в цепочке поставок.«Министерство энергетики очень воодушевлено отказом от содержания редкоземельных элементов, и клиенты также хотят, чтобы турбины были более экологичными», — говорит Торри.

    Сверхпроводники — привычная территория для GE. Они играют решающую роль в современных сканерах МРТ, в разработке которых участвовали такие исследователи, как Джон Шенк из GE, а инженер GE Уолтер Робб помогал вывести их на рынок в 1980-х годах. Без сверхпроводящих катушек сканер потреблял бы слишком много электричества для создания магнитного поля, которое помогает создавать изображения.(Команда МРТ GE Research подтолкнула разработку сверхпроводящих магнитов для увеличения силы их магнитных полей при минимизации занимаемой площади и веса. В настоящее время они работают над головным сканером, который, возможно, мог бы быть достаточно мощным, чтобы пролить больше света на микроструктура мозга и то, как информация передается между функциональными группами нейронов мозга.)

    Новое исследование ветряного генератора обещает большую мощность в меньшем и легком корпусе с использованием катушек сверхпроводящего провода, сделанного из сплава титана и ниобия (обычно используемого в стали), для создания магнитного поля.Плотность тока в сверхпроводящей катушке до 100 раз больше, чем в нормально проводящем материале, таком как медь. Результат: более сильное поле и меньшие потери энергии.

    «В идеале вы хотите работать с как можно большим магнитным полем, чтобы вашему генератору требовался меньший ток, чтобы вырабатывать такое же количество энергии», — говорит Торри. Эта дополнительная эффективность может снизить приведенную стоимость энергии ветряной электростанции — общую стоимость владения, деленную на общее количество произведенной энергии.Но как сохранить достаточно холодные катушки, чтобы они оставались сверхпроводящими и сохраняли магнитное поле?

    Инженерам нужно было принять некоторые решения. Зарядка катушек от отдельного источника питания могла работать; однако использование дополнительной мощности может компенсировать некоторые выгоды от избавления от магнитов и дополнительной стали, используемой для направления поля. Вместо этого команда GE решила зарядить катушки один раз и зафиксировать ток. При отсутствии сопротивления в катушках эти электроны продолжали бы течь, пока катушки оставались холодными.«Если что-то пойдет не так, поле нужно будет подзарядить, но это можно сделать с помощью портативного источника питания», — говорит Торри.

    Удержание катушек в сверхпроводящем состоянии тоже потребовало некоторого воображения. В обычной турбине лопасти вращают вал, удерживающий магнитную решетку, которая индуцирует напряжение в наборе неподвижных медных обмоток. В новой конструкции GE медные катушки, генерирующие напряжение, вращаются внутри внешнего кольца неподвижных сверхпроводящих катушек, которые генерируют сильное магнитное поле.Эта установка соблюдает законы индукции, избегая при этом огромной проблемы, связанной с поддержанием холодных катушек. Что касается самого охлаждающего устройства, каждому генератору потребуется восемь холодильников, называемых криокулерами, по сравнению с одним для сканера МРТ.

    Торри и его команда полагают, что к середине 2023 года они создадут рабочий прототип сверхпроводящего ветряного генератора. «Мы построим один, протестируем его и проведем отработку технологии между сверхпроводящим генератором и генератором на постоянных магнитах», — говорит он.«Если он будет работать хорошо, у нас будет основа для будущих поколений ветряных турбин Haliade X».

    .

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *