Автомобильный генератор для ветряка без переделки: как сделать «ветряк» своими руками без переделки? Схема для самодельного ветряного генератора

как сделать своими руками тихоходное устройство, его преимущества и недостатки

Генератор для ветряка из автогенератора

Генератор является таким же основным элементом ветряка, как и крыльчатка. Если лопасти рабочего колеса преобразуют энергию ветра во вращательное движение, то генератор вращение превращает в электроэнергию. Его конструкция и возможности определяют производительность и мощность установки, способность работы на слабых потоках ветра.

При изготовлении ветряков вопрос об использовании самодельного или готового генератора встает практически всегда. Чаще всего к решению подходят комбинированным способом — используют готовый автомобильный генератор, иногда без конструктивных изменений, но чаще всего — с некоторыми доработками, повышающими чувствительность или выходную мощность.

Автомобильные генераторы представляют собой готовые устройства, созданные для выработки электрического тока заданного напряжения. Оно постоянно на выходе, что обеспечивает стабилизатор (регулятор) напряжения, удерживающий значения в узких рамках. Единственная особенность, требующая вмешательства, это режим работы — автомобильные генераторы приводятся от двигателя и работают на больших скоростях.

Причем, скорость вращения двигателя автомобиля не постоянна, она меняется на протяжении всего времени работы в значительных пределах — от 800 об/мин до 6000 об/мин, а иногда и больше. Кроме того, автомобильный генератор имеет предел по силе тока, превысить который устройство не сможет ни при каких обстоятельствах.

КПД автогенераторов не превышает 60%, что объясняется наличием потерь в конструкционных узлах, расходом энергии на токи Фуко. Чем выше общая мощность устройства, тем выше его КПД. Производится переменный ток, который преобразуется в постоянный при помощи диодного выпрямителя.

Преимущества и недостатки

Использование автомобильного генератора как элемента ветроэлектростанции дает существенные преимущества:

• Имеется готовый генератор, который может использоваться без вмешательства в конструкцию или с некоторой модернизацией.
• Автомобильный генератор выдает стабильное напряжение, что важно для ветряков с их постоянно меняющейся скоростью вращения.
• Используется стандартное оборудование, доступное и не нуждающееся во вмешательстве в конструкцию.
• Автомобильные генераторы широко распространены, что делает их ремонтопригодными и доступными для замены при необходимости.

Наряду с достоинствами имеются и некоторые недостатки:

• Автомобильный генератор нуждается в высокой скорости вращения, что требует использования повышающего редуктора или изменений в конструкции устройства.
• Ресурс автомобильного генератора ограничен примерно 4000 часами работы (в среднем). Даже новый генератор не выдержит и года непрерывной работы и потребует ремонта.
• Система возбуждения некоторых генераторов требует подачи напряжения на катушку, что вынуждает изменять конструкцию и устанавливать постоянные магниты.

Несмотря на имеющиеся недостатки, автомобильный генератор считается оптимальным вариантом, возможным при самостоятельном создании ветроэлектростанции.

Как сделать своими руками?

Изготовление ветрогенератора складывается из двух основных этапов:

• Создание вращающегося ротора с лопастями.
• Изготовление или модернизация генератора, приводимого во вращение крыльчаткой.

Изготовление крыльчатки требует отдельного подробного описания, так как существует масса вариантов конструкции, выбор наиболее подходящего из них требует определенных познаний и опыта.

Изготовление генератора своими руками требует четкого знания принципа работы устройства, обладания навыками, материалами и необходимыми инструментами. Для ускорения процесса и получения более качественного результата надо использовать готовое устройство, нуждающееся в небольших вмешательствах в конструкцию. Это поможет сэкономить время, усилия и получить устройство с заранее известными параметрами.

Обычным изменением, которое приходится вносить в конструкцию генератора, является установка постоянных неодимовых магнитов вместо обмотки возбуждения. Этот вариант создает возможность самовозбуждения и повышает производительность генератора, но нередко создает эффект залипания, затрудняющий старт вращения ротора.

Также часто изменяют число витков обмотки, индуцирующей ток. Таким образом повышается чувствительность устройства, создается возможность генерации тока на низких скоростях вращения. Примечательно, что все переделки производятся достаточно просто и не требуют глубокого вмешательства в конструкцию. Меняется количество витков и толщина провода обмотки.

Тихоходный генератор

Наиболее предпочтительна конструкция генератора, способного производить ток при малых оборотах. Скорость ветра в регионах России в большинстве средняя и низкая, создать номинальную скорость вращения для автомобильного генератора чрезвычайно сложно. Потребуется установка повышающего редуктора, который будет существенно уменьшать чувствительность.

Вариантов решения вопроса может быть несколько:

• Модернизация автомобильного генератора.
• Использование магнето в качестве основы для создания генератора.
• Создание быстроходного ротора, способного обеспечить необходимый режим работы генератора.

Первый вариант используется чаще всех в силу своей простоты и доступности, хотя изменения, вносимые в конструкцию, требуют использования производственного оборудования (токарный станок), приобретения супермагнитов (неодимовых) и изменения числа витков обмотки статора.

Применение магнето вызывает немало споров, хотя причиной для них становится неподготовленность. Конструкция магнето позволяет создать производительный и относительно тихоходный генератор, требуется лишь изменить параметры трансформатора на соответствующие режиму вращения имеющегося ветряка.

Изготовление быстроходных крыльчаток возможно при наличии естественных условий — наличие достаточно сильных и ровных ветров в регионе. Такое имеется не везде, в большинстве районов ветра слабые и имеют эпизодический характер.

Ветрогенератор из тракторного генератора Г-700

Тракторный генератор Г-700 имеет следующие номинальные параметры:

• Напряжение — 14 В.
• Сила тока — до 50 А.
• Скорость вращения — 5000 об/мин (номинальная), 6000 об/мин (максимальная).

Ротор ветряка не сможет обеспечить такую частоту вращения, поэтому потребуется перемотать обмотку статора для того, чтобы обеспечить нужную производительность при низкой скорости вращения. Для этого надо использовать более тонкий провод, чтобы увеличить число витков в катушках. Обычно используется провод толщиной 0,8 мм, число витков делается максимальным, сколько сможет вместить корпус статора. Обычно делается не менее 80 витков.

Катушка возбуждения также подлежит доработке. Обмотка перематывается таким же проводом, добавляется до 250 витков. В результате получается устройство практически с исходными параметрами, но способное работать на низких скоростях вращения.

После доработки генератор устанавливается на ротор ветряка, испытывается на производительность и чувствительность в рабочем режиме. При необходимости параметры обмоток могут быть изменены, оптимальный режим находится опытным путем на основании эксплуатационных показателей.

Ветряк из автогенератора от бычка

Неплохие результаты показывает автомобильный генератор от грузовика «Бычок». Понадобится перемотать обмотку статора проводом 0,6 мм (получено опытным путем), для трехфазной обмотки понадобится около 90 витков на каждую катушку, всего 18 шт.

Ротор генератора подлежит некоторой доработке — на токарном станке стачивается толщина (диаметр) для того, чтобы получить пространство под неодимовые магниты. Исследования показывают, что наилучший результат достигается при большом числе магнитов.

При этом, необходимо избегать сильного залипания, что можно регулировать увеличением расстояния от магнитов до сердечников статора. Имеется возможность добиться минимального залипания при максимальном выходном напряжении, что потребует некоторых затрат времени, по поможет получить оптимальных результатов.

Подготовленный генератор устанавливается на ветряк, присоединяется к крыльчатке и тестируется на практике.

Инструкция по сбору и установке

После перемотки или установки неодимовых магнитов генератор собирается обычным образом. Гайки на соединительных элементах надежно затягивают, исключая возможность расшатывания собранной конструкции. Провода качественно изолируют, по возможности помещают в гофрированную трубу. Снаружи корпус генератора неплохо защитить корпусом, в качестве которого можно использовать отрезок полипропиленовой трубы с заглушками, в которых проделаны соответствующие отверстия.

Монтаж устройства к ветряку производится согласно выбранной конструкции. Поскольку оптимальным способом является непосредственная установка крыльчатки на вал генератора, следует заранее предусмотреть способ крепления и изоляции от атмосферной влаги. В идеале вращающиеся части должны быть надежно закрыты от доступа внешнего воздуха, что предотвратит появление коррозии, обледенение, появление пылевых наносов.

Оптимальным способом монтажа принято считать фиксацию на опорной штанге при помощи хомутов. Такой вариант не нуждается в использовании крепежных болтов, опасных из-за возможности появления ржавчины и сложностей при ремонте. Проблемы, возникшие с хомутами, решить намного проще – их всегда можно срезать и заменить новыми.

Иногда приходится использовать соединительную муфту. Она устанавливается как переходный элемент с вала ротора ветряка на вал генератора, установленных соосно. Требуется точное соблюдение размеров и прочность крепления муфты, иначе передача вращения прекратится или будет происходить с большими потерями.

Рекомендуемые товары

Самодельный ветрогенератор из автомобильного генератора

Для вас, Кулибины, рассказ

О том, как смастерить самодельный ветрогенератор из автомобильного генератора. Занятие довольно увлекательное и имеет экономический смысл этим заняться прямо сегодня, чтобы через пару недель получить первый дармовой электроток в свою квартиру. А, может, и раньше. Всё зависит от вашей расторопности. Кое-какие незначительные затраты всё же ожидают вас.

Собираем все составляющие, а уж потом начинаем работать. Что надо иметь, прежде чем приступить к сборке ветроустановки? Желательно иметь автомобильный генератор с более мощных машин (автобус, трактор). Учтите при этом, что все узлы надо приобретать в комплекте: аккумулятор, реле, генератор с одной машины.

Так как потребителям подавай переменный ток, то надо иметь и преобразователь, или инвертор. Если мощность этого прибора будет 100 ватт, то этого вполне достаточно для работы двух лампочек от 40 ватт. В той местности, где достаточно высокая скорость ветра (среднегодовая не менее 5,5 м/сек), можно смело устанавливать ветрогенераторы больших мощностей. Но речь идёт о ветроустановках небольшой мощности, для чего вполне пригодны автомобильные генераторы.

Для их сборки надо:

• автомобильный генератор 12 вольт;
• вольтметр;
• реле аккумуляторной зарядки;
• материал для лопастей;12-ти вольтовый аккумулятор;
• закрывающаяся коробка для проводов;
• четыре болта в комплекте с гайками и шайбами;
• хомуты для крепления генератора.

В первую очередь делаем ротор-ветряк. Оптимальным вариантом для самодельного ветрогенератора с применением автомобильного генератора будет изготовление роторного колеса из 4-х лопастей. Его можно сделать из листового железа, даже из железной бочки. Режущий инструмент – «болгарка», или шлифовальная машина.

После изготовления ветряка соединяем его с осью генератора: сверлим отверстия, соединяем болтами. Затем собираем электрическую схему, устанавливаем мачту, крепим генератор и провода, подсоединяем к аккумулятору, преобразователю напряжения. Словом, делаем всё, как учили в школе на уроках физики по составлению электросхемы.

Монтаж подобного ветрогенератора делается быстро, просто и без особых финансовых затрат. Роторный ветрогенератор имеет свои преимущества: прост, бесшумен, надёжен в работе. Недостаток – боится ураганного напора.

На что способна ветроустановка?

В измерении расстояния самой малой единицей будем считать сантиметр, хотя есть миллиметр, микрон и т.д. Мощность электротока измеряется в ваттах. Это самая малая единица, как сантиметр в расстоянии. Поэтому пользуются киловаттами (1000 ватт). Выработка и потребление энергии измеряется и по времени – 1 час. Итак, мы пришли к сокровенному измерению – (квт/ч). Отсюда и танцуем.

Сколько же может дать ветрогенератор из автогенератора, сделанный собственными руками? 100 — ваттовая лампочка за 10 часов работы расходует 1 квт/ч . Теперь представим себе такую картину. Вы спите – установка при ветре работает. Проснулись и бодрствуете, но не пользуетесь электричеством – ветряк продолжает на вас работать. Вы включили телевизор и начали потреблять энергию – ветряк какую-то часть компенсирует. И вдруг ветер стихает и совсем прекратился. Вот тут-то и пошло-поехало! Энергия идёт только из аккумулятора.

Здесь уже потребуется мощный инвертор, преобразующий постоянный ток в переменный и подающий её на точки потребления. Если даже ветрогенератор не настолько сильный, чтобы дать нужную мощность, зато по продолжительности работы он достаточно накапливает энергию. И здесь решающее значение имеет ёмкость аккумулятора. Принцип старый, как мир: сколько накопишь, столько и возьмёшь.

Переходим к более точным расчётам. Нам всем интересно знать, сможет ли сделанный нами ветрогенератор из автомобильного генератора потянуть все потребители энергии, которые есть в доме. Потребление энергии одной лампочки мы уже знаем и теперь нетрудно посчитать, сколько их. С учётом того, что теперь мы всё больше пользуемся энергосберегающими потребителями. А на остальных потребителях (стиральной машине, кухонном комбайне, посудомойке, электродрели и т.п.) указано количество потребляемой мощности.Считаем, но при этом учитываем, что не все же одновременно приборы мы включаем. А то получится, что и мощной гидростанции будет недостаточно.

Расчёт мощности установки простой до безобразия. Она зависит от напора ветра и площади вращения винта, или площади лопастей, в которые ударяет ветер. Начинает «просыпаться» установка при ветерке 2м/сек, а наиболее продуктивная её работа при ветре 10-12 м/сек.

Итак, считаем. Специальная литература предлагает несколько формул подсчёта мощности ветроустановок. Возьмём самую простую. Они мало чем отличаются и результаты подсчёта незначительны один от другого. Покажем формулу не в условно-буквенном выражении, а в словесном.

Мощность равна площади винта, помноженной на 0,6, полученное число снова умножаем на скорость ветра в кубе. Вот и вся формула. Сравниваем с нашим «аппетитом». Если такая установка обеспечит необходимой энергией – устанавливаем. Если нет, то ставим несколько малых ветрогенераторов, или монтируем гибридную установку, подкрепив её солнечными батареями.

«Золотая» цифра потребления электроэнергии средней семьи 360 квт/ч в месяц. Средняя нагрузка 0,5 квт, а пиковая, самая напряжённая, когда включено много приборов, составляет 5 квт/ч. Значит, ваш 5-киловаттный ветрогенератор сможет потянуть нагрузку. А если круглосуточно работают отопительные батареи – то при месячном потреблении 700 квт/ч и выше такая установка при слабых ветрах уже не потянет.

В.Ильин

Видео на тему создания генератора из асинхронного двигателя:

Низкооборотный генератор для ветряка – Автономное энергообеспечение

Добрый день

давно есть идея построить ветрогенератор, конечно не для промышленных масштабов а так для декоративной подсветки на фазенде,

вобщемто конструкция не сложная и можно сделать из подручных материалов, а вот само сердце конструкции никак не могу подобрать, в сети много разных материалов по постройки ветряков, если брать самодельные варианты то это на постоянных магнитах и катушки между ними, получается громоздко и геморойно в изготовлении, переделка асинхронников тоже связана с некоторыми трудностями, автомобильный генератор требует возбуждения и достаточно больших оборотов

жаль что промышленность не выпускает ничего подобного в законченном виде пригодного для конечного использования без переделок

 

была мысль использовать шаговый двигатель, он как раз подходит, низкое сопротивление вращения без нагрузки и хорошие характеристики на низких оборотах, но мне доставались только небольшие моторы которых недостаточно чтобы сделать чтото более или менее пригодное для зарядки аккумулятора

 

в целях эксперимента сделал простенький ветрячок с мотором от принтера, при ветре 2-4 м\с зажигает 4 светодиода до полной яркости, а если их разместить на лопостях то получается очень симпатично

 

 

так вот и возникла мысль переделать обычный автомобильный генератор по принципу шагового двигателя, тоесть заменить индукционный магнит на постоянные магниты, для этого нужно изготовить другой якорь и вставить в него неодимовые магниты, вот только осталось разобраться как именно нужно разместить магниты, какие по форме в какой последовательности и геометрически, по трудозатратам это вроде не так сложно

 

кто что подскажет в этом направлении

Изменено 30 сентября, 2012 пользователем tank581

​Ветряк для выработки электроэнергии: сколько стоит, как работает, примеры

Ветроэлектростанции (ВЭС), или как их еще называют ветряки – это устройства, преобразующие энергию движения ветра в электричество. Электричество, получаемое при помощи ветряков, является простым и экологичным источником энергии, поэтому в некоторых частях земли построены огромные комплексы, объединяющие множество ветрогенераторов в единую сеть. Такие массивы способны обеспечивать электроэнергией крупные населенные пункты, и даже целые регионы. Но для питания частного дома достаточно одного небольшого ветряка, и получать электричество при его помощи можно практически в любой местности.

Содержание

Классификация ВЭС

Существует множество разновидностей ВЭС, и все их можно классифицировать по различным признакам. Основным отличительным признаком являются конструктивные особенности. По конструкции они подразделяются на роторные и крыльчатые. По способу расположения выделяют следующие виды:

• Наземные;
• Прибрежные;
• Плавающие;
• Офшорные.

А по функциональному назначению ветряные электростанции бывают стационарные и мобильные.

Наиболее популярной конструкцией для промышленного получения электрической энергии являются ветряки крыльчатого типа. Они позволяют вырабатывать больше энергии, но, при этом, роторные конструкции издают меньше шума и не так сильно зависят от направления ветра.

Принцип работы

Все современные ветряки работают по проверенному веками принципу ветряной мельницы. Только в данном случае энергия вращения лопастей передается не на механический привод, а на генератор, при вращении ротора которого вырабатывается электричество. Затем электроэнергия накапливается в блоке аккумуляторных батарей и через инвертор передается к потребителям. Для обеспечения электроснабжения большого количества потребителей требуется объединение ветряков в единую сеть.

Для изготовления ветряка применены следующие элементы:

• Лопасти;
• Ротор турбины;
• Редуктор;
• Контроллер;
• Ось электрического генератора;
• Генератор
• Инвертор;
• Аккумулятор.

Для изготовления пропеллера можно использовать практически любые материалы, обеспечивающие достаточную парусность. Это может быть парусный ветряк из прочной ткани, ветряк из бочки или пластиковых бутылок. При изготовлении миниатюрной установки ветряк можно сделать даже из бумаги.

При изготовлении ветряка своими руками можно использовать ротор из шуруповерта или двигатель от любой бытовой техники. Для изготовления самодельного генератора для ветряка подойдет шаговый двигатель от принтера, а автомобильный генератор можно использовать практически без переделки.

Шаговый двигатель

Электрическая схема генератора на шаговом двигателе

С появлением на российском рынке неодимовых магнитов, популярность приобрела схема изготовления низкооборотистого аксиального генератора для ветряка на этих магнитах.

Подключение ветряка к генератору

При изготовлении своими руками ветряка мощностью до 3 кВт и рабочим напряжением 220В можно воспользоваться идеей разработки российской компании Аэрогрин. В конструкции данного ветряка применен принцип роторной авиационной турбины. В качестве лопастей используются небольшие лопатки из полимерных материалов. Вся конструкция укрыта кожухом из звукопоглощающего материала. Такой ветряк не тратит энергию на поиск ветра, создает минимум шума и не раздражает соседей постоянно вращающимися лопастями.

Сколько стоит ветряк

Для того чтобы купить ВЭС заводского производства в России можно сравнить цены на ветряки для выработки электроэнергии от различных производителей. Лучше всего для этого указать в запросе поисковой системы свой регион, это позволит быстрее найти поставщиков, которые работают ближе к планируемому месту установки ветряка и сэкономить на доставке и установке. Например, при необходимости организовать электроснабжение дачи в Ленинградской области, в поисковой строке можно набрать следующий запрос: «купить ветряк для частного дома цена СПб».

Приобрести можно как комплекс целиком, так и отдельные детали. Если лопасти и ротор можно изготовить самостоятельно, то генератор для ветряка можно купить по сравнительно низким ценам.

Выбор конструкции ветрогенератора

Основной проблемой при выборе конструкции ветряка является выбор между ветряками с горизонтальной и вертикальной осью вращения. Однозначного ответа на вопрос, какой ветряк лучше горизонтальный или вертикальный, не существует.

Классический ветрогенератор имеет горизонтальную ось вращения и механизм поиска ветра, работающий по принципу флюгера. Для его раскручивания необходим ветер, дующий со скоростью 7 – 8 м/с.

Тогда как спиралевидные ветряки с вертикальной осью вращения не так сильно зависят от скорости и направления ветра.

Но самое широкое распространения ВЭС получили на территории Крымского полуострова. В силу своего географического положения Крым имеет возможность использовать энергию ветра с максимальной пользой. Ветряки в Крыму расположены практически везде, где позволяет местность. Здесь расположено несколько крупных ветряных электростанций. На самой крупной из них работают 127 ветрогенераторов.

В прошлом году в Ульяновске был запущен комплекс из 14 ветряков общей мощностью более 30МВт. Строительство ветряной электростанции начато и в республике Адыгея. Планируется, что ветряки, установленные в Адыгее, будут давать мощность в 150МВт.

Также в прошлом году начало свою работу совместное российско-испанское предприятие по выпуску ветряков в Таганроге. Производство организовано на заводе «Красный котельщик».

Ветряки в Европе

Для многих европейских стран наличие ветряков в некоторых регионах уже давно стало привычным делом. Причем устанавливают их не только на суше но и в море.

Лидерами по производству и использованию ветряков являются Франция, Германия и скандинавские страны.

В последнее время в европейских странах построено множество гигантских ветряков. Например, одним из крупнейших ветряков в Германии является огромная башня высотой 120м с ротором, каждая из трех лопастей которого имеет длину 52 м, ширину 6 м и весит 20 т. Это гигантское сооружение построено под Магдебургом в 2002 году и его мощность составляет 4,5 МВт.

На данный момент самым большим в мире ветряком считается ветрогенератор мощностью 7 МВт и высотой 141 м, расположенный рядом с немецким городом Эмден. Но в ближайшее время в Норвегии планируется запуск ветряка высотой 162 м, который сможет обеспечить электроэнергией около 2000 домов.

Изготовление ветрогенератора в домашних условиях используя автомобильный генератор — ALTENEX.RU

Исследования в области ветроэнергетики, а именно разработка новых способов преобразования ветряной энергии в электрическую, ведется уже довольно давно. Существуют серийно выпускаемые промышленные ветрогенераторы, которые способны обеспечивать электроэнергией целые поселки. В связи с этим многие домовладельцы с интересом изучают это направление получения альтернативной энергии и задаются вопросом приобретения либо интересуются как сделать ветрогенератор в домашних условиях. Можно сделать ветрогенератор своими руками из автомобильного генератора, надо только выполнить определенную переделку.

Вариант, который мы рассмотрим в этой статье — это сборка ветрогенератора из автомобильного генератора. В этом случае используется уже готовый узел (хотя он и требует некоторой модификации). Также потребуется винт, аккумулятор, преобразователь, мачта и элементы крепления. При выборе конструкции ветрового генератора традиционно отдают предпочтение ветрякам с горизонтальной ориентацией пропеллера ввиду более высокого КПД и менее сложной конструктивной части.

Переделка автомобильного генератора

Процесс сборки ветряка из автомобильного генератора начинается c выбора самого генератора. Можно использовать любой автомобильный генератор, однако предпочтение отдается наиболее мощным устройствам с грузовых машин, сельскохозяйственной техники. Многие умельцы используют тракторные генераторы АТ700, Г700, Г.964. Мощность генератора этого класса позволяет вырабатывать достаточное количество энергии.

Принимая за основу конструкции ветряка автомобильный генератор, нужно помнить, что он рассчитан на работу при частототах вращения ротора 1200 — 6000 об/м. Домашний ветрогенератор таких оборотов просто не требует, поэтому автогенератор нуждается в некоторой переделке и доработке: требуется установить понижающий редуктор либо произвести перемотку статора. Делается это более тонким проводом с увеличением количества витков в 5-7 раз. Смысл этой процедуры заключается в увеличении генерации энергии при низких оборотах.

Флюгер

Эта деталь является неотъемлемой частью ветрогенератора и обеспечивает вращение лопастей по ходу ветра. Она должна быть собрана из прочного материала. Как вариант — это может быть алюминиевый квадратный профиль. На одном из его концов устанавливают генератор в сборе, на другом — хвостовик. Также его можно изготовить и из оцинкованной жести. Обычно генератор крепят при помощи хомутов, лучше, если они будут выполнены из нержавеющей стали.

Для изготовления хвостовой части можно использовать тот же алюминиевый лист, его достаточно зафиксировать на несущем профиле с помощью уголков.

Заметим, что нужно так же рассчитать местонахождение центра тяжести, через который должен пройти стержень из нержавеющей стали. Эта деталь должна быть выполнена в виде болта, длиной порядка 300 мм и диаметром около 30 мм. В середине стержня должно быть высверлено отверстие, через которое будет пропущен провод.

Делаем ветровое колесо

Для изготовления лопастей винта можно использовать алюминиевую трубу с поперечным сечением в 200 мм и длиной от 0,7 до 1 метра. Ее разрезают вдоль оси на четыре равных куска, из которых изготавливают необходимое количество лопастей. На самом деле, алюминий довольно легко подвергается обработке, поэтому вырезать эти детали не так и сложно. Куда как сложнее подготовить необходимые расчеты и создать шаблон.

Заметим, что для изготовления лопастей можно также использовать:
— листовое железо, в этом случае вырезать придется болгаркой;
— обычную цилиндрическую емкость (бочку), 3 либо 4 лопасти вырезаются в боковой части, однако не отделяются, а отгибаются (такой вариант применяется для ветряков с вертикальной осью).

Либо, в качестве готового винта для бытовой установки вполне может подойти крыльчатое колесо, которое устанавливают в домашних сплит-системах или автомобильный вентилятор системы охлаждения.

Итак, лопасти, которые были получены из трубы, или какого-либо другого материала, необходимо скруглить, обработать на предмет заусенцев и, скрепив между собой, установить на вал генератора. При выполнении этой работы необходимо четко соблюсти баланс, иначе пропеллер может пойти в разнос.

Для создания центра (выполняется, как правило, в форме диска), на котором будут установлены лопасти, можно нарезать круглых алюминиевых пластин и спрессовать друг с другом (к примеру, эпоксидным клеем). После того, как клей схватиться, диск необходимо просверлить по центру и выработать место под шпонку, которая установлена на генераторном валу.

Сборка ветряка

Установка ветрогенератора должна выполняться в безветренную погоду. Сборку домашней ветряной электростанции начинают с соединения генератора и флюгера. Генератор закрепляют к основанию флюгера при помощи хомутов. После этого, флюгер необходимо установить в подшипники, которые обеспечат его вращение. На этом узле должен стоять ограничитель, который не даст вращаться на угол больший, чем 360 градусов.

При выборе места установки необходимо учитывать, что ветрогенератор должен находиться не ближе 20 м к жилым домам. При монтаже конструкции ветряка необходимо проложить силовой кабель. Поднятый на мачте флюгер (высота порядка 5 — 6-ти метров) закрепляют при помощи тросовых растяжек, надежность установки которых надо регулярно проверять. Нижняя часть мачты крепится болтами к металлическому основанию, которое готовится заблаговременно (желательно, чтобы это была забетонированная конструкция, т.к. при сильных ветрах возможны значительные напряжения). В качестве мачты удобно брать обычную металлическую трубу (диаметром 50 мм).
По окончании работ, подготовленные концы кабеля можно подключить к приемнику электроэнергии, как правило, для этого используют аккумуляторы. Но подключение аккумуляторов напрямую приведет к их выходу из строя (при высоких оборотах большая величина зарядного тока), поэтому в схеме подключения ветряка должен быть предусмотрен контроллер напряжения. Также необходим инвертор, преобразующий энергию.

Некоторые особенности проектирования

Заметим, что минимальная скорость ветра, при которой начинает крутиться винт ветрогенератора составляет 2 м/сек, а оптимальная скорость ветра — это 10-12 м/сек. При проектировании и сборке генератора могут быть допущены ошибки, которые могут привести его к разрушению. Одна из самых распространенных ошибок, которую допускают мастера, это пренебрежение таким узлом, как модуль торможения. В стандартном исполнении большинство автомобильных генераторов им не оснащено. В этом случае генератор необходимо «доводить до ума». Этот модуль, своего рода предохранитель, который не дает ротору раскрутиться до больших скоростей. Подшипники, которые не рассчитаны на высокие обороты, могут просто не выдержать.

К такой же недоработке можно отнести и отсутствие ограничителя на флюгере. В случае возникновения сильного ветра генератор может начать вращаться вокруг оси флюгера. В лучшем случае произойдет разрыв проводов, в худшем разрушение всей конструкции.

В качестве заключения отметим, что без определённого опыта сделать эффективный ветрогенератор своими руками довольно сложно, и если позволяет финансовая сторона вопроса – лучше купить надежный серийный агрегат.

Тихоходный ветрогенератор своими руками из автомобильного генератора

Ветрогенератор, изготовленный из автомобильного генератора, может помочь в ситуации, когда в частном доме нет возможности подключения к линии электропередачи. Либо послужит вспомогательным источником альтернативной энергии. Такое устройство можно сделать своими руками из подручных материалов, используя наработки народных умельцев. Фото и видео продемонстрируют процесс создания самодельной ветровой установки.

Конструкция ветрогенератора

Существует огромное видовое разнообразие ветрогенераторов и чертежей их изготовления. Но любая конструкция включает в себя следующие обязательные элементы:

• генератор;
• лопасти;
• накопительная батарея;
• мачта;
• электронный блок.

Обладая некоторыми навыками, можно смастерить ветрогенератор своими руками

Кроме этого, необходимо заранее продумать систему управления и распределения электроэнергии, начертить схему монтажа.

Ветровое колесо

Лопасти, пожалуй, самая важная часть ветрогенератора. От конструкции будет зависеть работа остальных узлов устройства. Изготавливают их из разных материалов. Даже из пластиковой канализационной трубы. Лопасти из трубы просты в изготовлении, стоят дёшево и не подвержены воздействию влаги. Порядок изготовления ветроколеса следующий:

1. Необходимо рассчитать длину лопасти. Диаметр трубы должен быть равен 1/5 от общего метража. К примеру, если лопасть будет метровая, то подойдёт труба диаметром 20 см.
2. Разрезаем трубу лобзиком вдоль на 4 части.
3. Из одной части изготавливаем крыло, которое послужит шаблоном для вырезания последующих лопастников.
4. Заусенца на краях сглаживаем абразивом.
5. Лопасти фиксируют к алюминиевому диску с приваренными полосами для крепления.
6. Далее к этому диску прикручивается генератор.

Лопасти для ветрового колеса

После сборки ветроколесо нуждается в балансировке. Его закрепляют на штативе горизонтально. Операцию проводят в закрытом от ветра помещении. В случае правильно проведённой балансировки колесо не должно двигаться. Если же лопасти вращаются сами, то их требуется подточить до придания равновесия всей конструкции.

Только после успешного завершения данной процедуры следует перейти к проверке точности вращения лопастей, они должны крутиться в одной плоскости без перекоса. Допускается погрешность в 2 мм.

Схема сборки генератора

Мачта

Для изготовления мачты подойдёт старая водопроводная труба диаметром не менее 15 см, длиной около 7 м. Если в пределах 30 м от предполагаемого места монтажа есть постройки, то высоту конструкции корректируют в сторону увеличения. Для эффективной работы ветроустановки лопастник поднимают выше препятствия минимум на 1 м.

Основание мачты и колышки для закрепления растяжек бетонируют. К кольям приваривают хомуты с болтами. Для растяжек применяют оцинкованный 6 мм трос.

Совет. Собранная мачта обладает немалым весом, при ручной установке понадобится противовес из трубы с грузом.

Переделка генератора

Для изготовления генератора ветряка подойдёт генератор от любого автомобиля. Их конструкции схожи между собой, а переделка сводится к перемотке провода статора и изготовлению ротора на неодимовых магнитах. В полюсах ротора высверливаются отверстия для фиксации магнитов. Устанавливают их, чередуя полюса. Ротор оборачивают бумагой, а пустоты между магнитами заливают эпоксидной смолой.

Автомобильный генератор

Таким же способом можно переделать двигатель от старой стиральной машины. Только магниты в этом случае во избежание залипания наклеивают под углом.

Новую обмотку перематывают по катушке на зуб статора. Можно сделать всыпную обмотку, это как кому удобно. Чем больше количество витков, тем эффективнее получится генератор. Мотают катушки в одном направлении по трёхфазной схеме.

Готовый генератор стоит опробовать и измерить данные. Если при 300 оборотах генератор выдаёт порядка 30 вольт, это хороший результат.

Генератор для ветряка из автомобильного генератора

Финальная сборка

Раму генератора сваривают из профильной трубы. Хвост изготавливают из оцинкованной жести. Поворотная ось представляет собой трубку с двумя подшипниками. Генератор крепят к мачте таким образом, чтобы расстояние от лопасти до мачты было не менее 25 см. В целях безопасности для финальной сборки и монтажа мачты стоит выбрать безветренный день. Лопасти под действием сильного ветра могут изогнуться и разбиться о мачту.

Чтобы использовать аккумуляторы для питания техники, которая работает от сети 220 В, потребуется установить инвертор преобразования напряжения. Ёмкость батареи подбирается индивидуально к ветрогенератору. Этот показатель зависит от скорости ветра на местности, мощности подключаемой техники и частоты пользования ею.

Устройство ветрогенератора

Чтобы батарея не вышла из строя от чрезмерной зарядки, понадобится контроллер напряжения. Его можно изготовить самостоятельно, если обладаете достаточными знаниями в электронике, или купить готовый. В продаже имеется множество контролеров для механизмов получения альтернативной энергии.

Совет. Чтобы лопастник не сломался при сильном ветре, устанавливают простое устройство – защитный флюгер.

Обслуживание ветрогенератора

Ветрогенератор, как и любое другое устройство, нуждается в техническом контроле и обслуживании. Для бесперебойной работы ветряка периодически проводят следующие работы.

Схема работы ветрогенератора

1. Наибольшего внимания требует токосъёмник. Щётки генератора нуждаются в чистке, смазке и профилактической регулировке раз в два месяца.
2. При первых признаках неисправности лопастника (дрожание и разбалансировка колеса) ветрогенератор опускают на землю и ремонтируют.
3. Раз в три года металлические детали покрывают антикоррозийной краской.
4. Регулярно проверяют крепления и натяжение тросов.

Теперь, когда установка окончена, можно подключать приборы и пользоваться электроэнергией. По крайней мере, пока ветрено.

Генератор для ветряка своими руками: видео

Ветрогенератор для частного дома: фото

Как возбудить генератор без аккумулятора

Автомобильный генератор самый доступный генератор, и если планируется делать ветрогенератор, то сразу невольно при поиске генератора вспоминается именно автомобильный генератор. Но без переделки на магниты и перемотки статора он не подходит для ветряка так-как рабочие обороты автомобильных генераторов 1200-6000 об/м.

По-этому чтобы избавится от катушки возбуждения ротор переделывают на неодимовые магниты, и чтобы поднять напряжение перематывают статор более тонким проводом. В итоге получается генератор мощностью при 10 м/с 150-300 ватт без использования мультипликатора (редуктора). Винт ставят на такой переделанный генератор диаметром 1.2-1.8 метра.

Сам автомобильный генератор очень доступен и его можно легко купить Б/У или новый в магазине, стоят они не дорого. Но вот чтобы переделать генератор нужны неодимовые магниты, провод для перемотки, а это ещё дополнительные траты денег. Так-же конечно надо уметь это делать, иначе можно всё испортить и выкинуть в мусор. Без переделки генератор можно использовать если сделать мультипликатор, к примеру если передаточное соотношение сделать 1:10, то при 120 об/м начнётся зарядка аккумулятора 12 вольт. При этом катушка возбуждения (ротор) будет потреблять около 30-40 ватт, а всё что останется пойдёт в аккумулятор.

Но если делать с мультипликатором, то конечно получится мощный и большой ветрогенератор, но при малом ветре катушка возбуждения будет потреблять свои 30-40 ватт и аккумулятору мало что достанется. Нормальная работа будет наверно на ветре от 5 м/с. При этом винт для такого ветряка должен быть диаметром около 3 метра. Получится сложная и тяжёлая конструкция. А самое сложное это найти готовый мультипликатор, подходящий с минимальными переделками, или изготовление самодельного. Мне кажется сделать мультипликатор сложнее и дороже чем переделать генератор на магниты и перемотать статор.

Если авто-генератор использовать без переделки, то он начнёт заряжать АКБ 12 вольт при 1200 об/м. Сам я не проверял при каких оборотах начинается зарядка, но в интернете после долгих поисков нашёл некоторую информацию, которая указывает что при 1200 об/м начинается зарядка АКБ. Есть упоминания что генератор заряжает при 700-800 об/м, но проверить это не представляется возможным. Я по фотографиям статора определил что обмотка статора современных генераторов ВАЗ состоит из 18 катушек, а каждая катушка имеет по 5 витков. Посчитал какое должно получится напряжение по формуле из вот этой статьи Расчёт генератора. В результате у меня как-раз получилось что 14 вольт при 1200 об/м. Конечно генераторы не все одинаковые и я где-то читал про 7 витков в катушках вместо пяти, но в основном 5 витков в катушке, а значит всё-таки 14 вольт достигается при 1200 об/м, от этого будем исходить далее.

Двух-лопастной винт на генератор без переделки

В принципе если на генератор поставить скоростной двух-лопастной винт диаметром 1-1.2 метра, то такие обороты легко достигаются при ветре 7-8м/с. Значит можно сделать ветряк и не переделывая генератор, только работать он будет на ветре от 7м/с. Ниже скриншот с данными двух-лопастного винта. Как видно обороты такого винта при ветре 8м/с составляют 1339 об/м.

Так-как обороты винта растут линейно в зависимости от скорости ветра, то (1339:8*7=1171 об/м) при 7м/с начнётся зарядка АКБ. При 8 м/с ожидаемая мощность опять-же по расчёту должна быть (14:1200*1339=15.6 вольт) (15.6-13=2.6:0.4=6.5 ампер*13=84.5 ватт). Полезная мощность винта судя по скриншоту 100 ватт, по-этому он свободно потянет генератор и должен недогруженный выдать даже больше оборотов чем указано. В итоге 84 .5 ватт должно быть с генератора при 8 м/с, но катушка возбуждения потребляет около 30-40 ватт, значит в аккумулятор пойдёт всего 40-50 ватт энергии. Совсем мало конечно так-как переделанный на магниты генератор и перемотанный при этом-же ветре на оборотах 500-600 об/м выдаст в три раза больше мощности.

При ветре 10 м/с обороты будут (1339:8*10=1673 об/м), напряжение в холостую (14:1200*1673=19.5 вольт), а под нагрузкой АКБ (19.5-13=6.5:0.4=16.2 ампер*13=210 ватт). В итоге получится 210 ватт мощности минус 40 ватт на катушку и полезной мощности останется 170 ватт. При 12 м/с будет примерно так 2008 об/м, напряжение без нагрузки 23.4 вольта, ток 26 ампер, минус 3 ампер на возбуждение, и того 23 ампер ток зарядки аккумулятора, мощность 300 ватт.

Если сделать винт меньшего диаметра, то обороты ещё возрастут, но тогда винт не потянет генератор когда достигнет порог зарядки акб. Я посчитал разные варианты во время написания этой статьи и дву-лопастной винт оказался самым оптимальным для генератора без переделки.

В принципе если рассчитывать на ветра от 7м/с и выше, то такой ветрогенератор будет хорошо работать и выдавать 300 ватт при 12 м/с. При этом стоимость ветряка будет совсем небольшой, по сути только цена генератора, а винт и остальное можно сделать из того что есть. Только винт нужно делать обязательно по расчётам.

Переделанный правильно генератор начинает давать заряду уже с 4 м/с, при 5 м/с ток зарядки уже 2 ампера, при этом так-как ротор на магнитах, то весь ток идет в АКБ. При 7 м/с ток зарядки 4-5 ампер, а при 10 м/с уже 8-10 ампер. Получается что только при сильном ветре 10-12 м/с генератор без переделки может сравнится с переделанным, но он ничего не даст на ветре меньше 8 м/с.

Самовозбуждение автомобильного генератора

Чтобы генератор самовозбуждался без аккумулятора в ротор нужно поставить пару маленьких магнитиков. Если катушку возбуждения запитать от аккумулятора, то она постоянно и не зависимо от того вырабатывает энергию или нет ветрогенератор, будет потреблять свои 3 ампера и заряжать аккумулятор. Чтобы этого не происходило нужно поставить блокирующий диод, чтобы ток шол только в акб, а обратно не уходил.

Катушку возбуждения можно запитать от самого генератора, минус на от корпуса, а плюс от плюсового болтика. А в зубы ротора нужно поставить пару маленьких магнитиков для самовозбуждения. Для этого можно просверлить сверлом дырочки и на клей посадить маленькие неодимовые магнитики. Если нет неодимовых магнитов то можно вставить обычные ферритовые от динамиков, если маленькие, то просверлится и вставить, или проложить между когтей и залить эпоксидной смолой.

Так-же можно использовать так-называемую таблетку, то-есть реле-регулятор как в автомобиле, который будет отключать возбуждение если напряжение АКБ достигло14.2 вольта, чтобы не перезарядить. Ниже на рисунке схема самовозбуждения генератора. Вообще генератор сам возбуждается так-как ротор имеет остаточную намагниченность, но это происходит на высоких оборотах, лучше для надёжности добавить магниты. В схему включен реле-регулятор, но его можно исключить. Развязывающий диод нужен чтобы аккумулятор не разряжался так-как без диода ток будет течь в обмотку возбуждения (ротор).

Так-как ветрогенератор будет очень маленький с винтом диаметром всего 1 метр, то никакие защиты от сильного ветра не нужны и с ним ничего не случится если будет крепкая мачта и крепкий винт.

Есть генераторы на 28 вольт, но если их использовать для зарядки 12 вольт АКБ, то оборотов нужно в два раза меньше, около 600 об/м. Но так-как напряжение будет не 28 вольт, а 14, то катушка возбуждения будет давать только половину мощности и напряжение генератора будет меньше, по-этому ничего не получится из этого. Можно конечно попробовать в генератор, статор которого намотан на 28 вольт, поставить ротор на 12 вольт, тогда должно быть получше и зарядка начнётся раньше, но тогда нужны два одинаковых генератора чтобы заменить ротор, или искать отдельно ротор или статор.

Вчера поспорил с одним человеком на “Драйве”, можно ли подключать обмотку возбуждения непосредственно к аккумулятору. Человек утверждал, что так оно и вообще всегда подключено, всего лишь через замок зажигания. И что вообще через диод или как, неважно, “не к 220 же”. Увы, часто люди утверждают, не вдаваясь в подробности устройства.
Поэтому расскажу, как работает возбуждение генератора на ВАЗ-2108 и подобных. Не буду полностью расписывать как сие устроено, а только расскажу, что можно, что нельзя и почему.
Отмечу, что речь идёт о семействе LADA Samara, но это же применимо и к 110, и с некоторыми оговорками к Priora, Kalina и Granta.

Если отвечать на вопрос коротко, можно ли подвести возбуждение от аккумулятора, то да, можно, но через диод.

Более подробно. Если вдруг пропало возбуждение генератора, то можно подвести напряжение от аккумулятора ко входу D генератора во время или сразу после запуска двигателя. Вскоре исправный генератор должен перейти в режим самовозбуждения от вырабатываемого им самим напряжения. Подключать нужно через диод, но не напрямую, иначе рискуете спалить допдиоды генератора. И естественно, только при включенном зажигании, иначе посадите аккумулятор во время стоянки.

Теперь совсем подробно.
Сам по себе, просто посредством вращения ротора, генератор не станет вырабатывать напряжение. Чтобы он начал это делать, его нужно возбудить — “дать пинка”, и для этого в нём есть обмотка возбуждения, которая потребляет некоторый ток. Напряжение на неё подводится через контакт D генератора и регулятор напряжения. Регулятор также отключает обмотку при превышении вырабатываемого напряжения, собственно в этом и вся его функция.
Есть 2 режима питания обмотки возбуждения. Стартовый, когда двигатель запускается; и рабочий, когда генератор уже работает. В первом случае питание на обмотку подается от аккумулятора через лампу контроля заряда и последовательно включенный с ней диод. Во втором случае, когда генератор начал вырабатывать напряжение, питание обмотки идёт через его 3 дополнительных диода — автономно.

Бывает, что генератор не хочет возбуждаться.
Самый первый и простой возможный вариант здесь — проверить клемму контакте D генератора, там может быть плохой контакт, всё очень просто: поджимаем, зачищаем, радуемся.
Другой вариант: перегорела контрольная лампа заряда. Естественно, её можно заменить. Но если менять сейчас ну никак, в дороге например, есть следующие варианты:
— “газануть”, и вполне вероятно, что генератор возбудится, благодаря остаточной намагниченности;
— подать напряжение на обмотку возбуждения искусственно, т.е. отдельным проводом с аккумулятора.
Вот о последнем способе и поговорим.

Берём провод, последовательно с ним диод и подключаем от плюса аккумулятора к D-контакту генератора. Если генератор исправен, он перейдет в автономный режим, и провод можно будет отключить.
Теперь главное: нахрена козе баян зачем нужен диод. А нужен он для того, чтобы не убить дополнительные диоды. Посмотрим схему:

Обмотка возбуждения ВАЗ-2108 и подобных автомобилей питается не от основных диодов, а от дополнительных, специально для неё предназначенных (на схеме — слева горизонтально). Эти диоды рассчитаны на небольшой ток. Если пробежаться по схеме, то видно, что никуда более, чем на обмотку возбуждения, ток с них попасть не может.
Если же мы подключим “+” аккумулятора прямо к D-контакту (он же 61), и генератор возбудится и начнёт вырабатывать напряжение, то ток потечёт как через 3 основных диода, так и через 3 дополнительных — параллельно. И потечёт он на всю нагрузку автомобиля! А допдиоды слаботочные, и они элементарно могут сгореть, что повлечёт полную потерю возбуждения и замену диодного моста или по крайней мере этих диодов.

Если же мы запитываем обмотку через диод, то он допускает ток только от аккумулятора, но не наоборот.

Возвращаясь к моему спору с тем человеком, который утверждал, что “похрен через диод, через лампу или предохранитель“. Да, похрен, но только если это касается генераторов без допдиодов обмотки возбуждения, а это генераторы ВАЗ-2101, некоторой “классики”, “камазовские” и возможно какие-то ещё. Да, в таких генераторах обмотка запитана прямо от основных диодов, а им в свою очередь откровенно пофиг, какой ток через них идёт — они же и служат для основного питания. Но такое не прокатит на “переднем приводе”!

И ещё, если обратить внимание на первую схему, то там зелёным выделены 2 резистора и диод. Эта группа также может давать стартовое возбуждение, даже если перегорела лампа контроля заряда — фактически это обход. А диод в ней предотвращает запитывание всей нагрузки в обратном направлении: от допдиодов на остальную схему автомобиля.
Кстати, эта группа есть не на всех схемах LADA Samara. В частности здесь приведена схема ВАЗ-2114, но на схеме ВАЗ-2108 (первые выпуски) есть только резисторы, а на схеме ВАЗ-2115 этой группы нет вообще. На ВАЗ-2110 также такого обхода уже, увы, нет, так что если лампа контроля заряда перегорела (что можно и не заметить), то всё — только внешнее возбуждение или “прогазовка”.
Отсюда, кстати, мораль: следите за исправностью этой лампы, а то можно в дороге остаться с севшим аккумулятором, не заметив, что генератор не даёт зарядку.
И мораль номер два: при замене этой лампы на светодиод, питание на обмотку возбуждения также не пойдёт!

Ну и разумеется, если видны явные симптомы неисправности генератора, не нужно делать костыли, заводить “левые” провода, да ещё не зная, как всё это устроено — риск может быть велик. Лучше займитесь ремонтом генератора и цепей заряда.

Надеюсь, объяснил понятно. Если есть вопросы, буду рад ответить.

Тема в разделе “Ремонт Ауди”, создана пользователем ECU422, 3 июн 2011 .

Вы используете устаревший браузер. Этот и другие сайты могут отображаться в нём некорректно.
Необходимо обновить браузер или попробовать использовать другой.

7 проектов по использованию возобновляемых источников энергии для ветряных турбин, которые можно выполнить за выходные

Помните, когда вы могли сделать свой собственный небольшой генератор для хобби, который включал скручивание проволоки вокруг нескольких гвоздей? Становится так просто сделать ветряную турбину своими руками из материала, найденного в вашем доме или даже из старой стиральной машины или беговой дорожки. Мы исследовали Интернет, чтобы найти несколько основных идей о том, что нужно для создания любительской турбины или солнечной панели, которые могли бы фактически компенсировать некоторые затраты на электроэнергию на вашей ферме, в коттедже, лодке или коттедже.Вот несколько креативных идей, которые можно решить.

# 1 Ветряная турбина генератора переменного тока сделай сам – Новости Матери-Земли

Этот простой проект включает в себя автомобильный генератор переменного тока с регулятором напряжения и создание автономного источника электроэнергии для удаленной кабины автора.

Маленькая турбина установлена ​​наверху старой телебашни (помните те?) Со стандартными трубопроводами и кронштейнами для обеспечения безопасности. Система подключена к местным аккумуляторным батареям.Весь проект DIY Wind Turbine стоил около 1000 долларов.

Это не самый красивый ветряк, но он дешевый. Однако автор предупредил, что из-за веса двигателя установить самодельную ветряную установку на вершину 20-футовой башни было непросто.

# 2 DIY Лопата для снега Ветряная турбина

В этом следующем проекте творчески используется общий инструмент, найденный в северной стране; лопата для снега. Этот автор купил большую часть этого оборудования на Amazon и создал башню для своей ветряной турбины своими руками на деревянных полноприводных автомобилях.

Большая часть материала, который он купил на Amazon, состоит из труб, соединений и ниппелей для электропроводки. Проект генерировал мощность с помощью 300-ваттного двигателя с постоянными магнитами, установленного на основании.

Автор, Маунтин (Бумер) Майк, выделил всего 200 долларов на создание этой ветряной турбины, сделанной своими руками. Очень низкий порог для установки ветряной турбины. Полный список запчастей можно найти на SolarPowerSimplified.com

.

# 3 DIY Беговая дорожка Мотор с вертикальным доступом Ветряная турбина

Следующий проект ветряной турбины своими руками – установка, которую можно разместить где угодно.Он может быть даже портативным. Использование ободов велосипедных колес, трубы из ПВХ и утилизированного двигателя беговой дорожки.

Эту портативную вертикальную турбину с примерно 50 Вт генерируемой мощности можно перемещать и размещать там, где дует ветер. Единственный недостаток, который отмечает автор, заключается в том, что для начала вращения требуется довольно много ветра. Все материалы были собраны в гаражах и мусорных магазинах, что фактически сделало стоимость этого проекта ветряной турбины своими руками 0 долларов.

# 4 DIY Мотор для стиральной машины Вертикальная ветряная турбина

Автор дает пошаговое руководство по созданию простой ветряной турбины с использованием обрезанной трубы из ПВХ и двигателя старой стиральной машины.Лезвия из ПВХ уложены друг на друга на одной опоре для красивого внешнего вида.

Руководство по 15 шагам; проиллюстрировано и объяснено очень подробно. С помощью ручных электроинструментов и использованных материалов вы можете реализовать полностью функциональный проект ветряной турбины своими руками. Таким образом, сделайте это за один уик-энд! Автор утверждает, что эта версия стиральной машины вырабатывает 50 Вт без нагрузки. В конкретных планах можно найти изготовление вертикального ветрогенератора из мотора стиральной машины.

# 5 Самодельная ветряная турбина двигателя постоянного тока из ПВХ и нежелательной пластмассы

Скорее всего, если вы домашний разнорабочий, то у вас есть запасные трубки из ПВХ, пластик и проводка, чтобы приступить к работе с этим простым двигателем постоянного тока.Этот пример взят из Юго-Восточной Азии, где творчество с использованием простых деталей, имеющихся в доме или деревне, является обязательным.

Электродвигатель-генератор постоянного тока и ПВХ

Отсутствуют подробные письменные инструкции, но видео дает пошаговое руководство по созданию простого генератора. Список деталей включен на их страницу с видео. Кроме того, на канале Creative Think можно попробовать множество других электронных проектов, сделанных своими руками, поэтому стоит добавить их в закладки, чтобы просмотреть их позже.

# 6 DIY Велосипедное колесо Вертикальная ветряная турбина

Вот еще один пошаговый ветрогенератор, сделанный своими руками из старого велосипедного колеса и связки труб из ПВХ. Музыкальное сопровождение раздражает, но простой видеоурок стоит посмотреть, чтобы найти самые разные идеи.

Велогенератор

# 7 Ветряная турбина DIY 1000 Вт

Кредит изображения – Самодельная ветряная турбина мощностью 1000 Вт

Это отличное пошаговое руководство по созданию «почти коммерческой» ветряной турбины.Эта ветряная турбина мощностью 1000 ватт может заряжать аккумуляторную батарею, питающую автономный дом. Это генератор переменного тока с постоянными магнитами, вырабатывающий трехфазный переменный ток, выпрямленный до постоянного тока, который затем подается на контроллер заряда. Магниты вращаются по ветру, катушки закреплены, поэтому щетки или контактные кольца не нужны.

6 шагов, которые следует учесть перед созданием собственной ветряной турбины

На инновационном сайте под названием Greeneco Products есть аккуратное руководство, в котором показаны шаги, которые следует учитывать, прежде чем углубляться в выбор идеальной ветряной турбины, сделанной своими руками.К ним относятся:

• Изучите технологию – Изучите терминологию и безопасность или работу с электрическими компонентами
• Изучите местные погодные условия – Допускают ли ваши местные ветровые условия использование вашей собственной ветряной турбины.
• Определите, сколько электроэнергии вам потребуется для выработки. – Тщательно проанализируйте свои потребности в электроэнергии. Покроет ли ваш проект все потребности или вы увеличите мощность сети.
• Сделай сам или найми подрядчика – Есть ли у вас навыки, чтобы взяться за проект самостоятельно, или у вас есть бюджет, чтобы нанять его.
• Доступ к качественным материалам – Ветровые турбины требуют серьезных наказаний. У вас есть доступ к качественным компонентам, которые прослужат вам долго.
• Рассмотрите возможность использования ветра и солнца. – Если позволяют местные условия, подумайте о добавлении солнечных батарей в проект. Когда не дует ветер, покрытие будет лучше.

FAQ по ветряным турбинам своими руками

Какой размер ветряной турбины вам нужен, чтобы привести дом в действие?

По данным USUIA, в 2019 году среднегодовое потребление электроэнергии для U.Потребительская S. В среднем это составляет около 877 кВт / ч в месяц. Таким образом, для простоты расчета, цифра 900 кВтч в месяц, 30 кВтч в день или 1,25 кВтч в час.

Выбор ветряной турбины для вашего дома зависит от нескольких факторов. Как ни странно, если вы живете в районе со средней скоростью ветра 14 миль в час, небольшая 1,5-киловаттная ветряная турбина удовлетворит потребности дома, требующего скудных 300 киловатт-часов в месяц.

В зависимости от нормальной скорости ветра в районе ветряная турбина мощностью от 5 кВт до 15 кВт потребуется для обеспечения электроэнергией среднего домохозяйства.

Строительство ЛЭП с замкнутым контуром. Длина петли составляет 62 мили, начиная от новой подстанции Бауэр на юго-западе округа Тускола до новой подстанции Рэпсон в округе Гурон, в городке Сигел.

Домашние ветряные турбины будущего. – В регионе большого пальца Мичигана будет больше пользователей домашних ветряных турбин, используемых на фермах и коттеджах. Развитие технологий сделало этот потенциал более доступным. Даже в магазинах товаров для дома Big Box есть ветрогенераторы для домашнего использования.

Строительство ветряной турбины за пять минут. MidAmerican Energy собрала это потрясающее видео, в котором показан весь процесс создания ветряной турбины. Видео длится чуть более пяти минут и включает в себя фактоиды на протяжении всего процесса.

Поддерживаемая Google линия ветроэнергетики устраняет препятствия – с 2012 года. Газета Chicago Tribune сообщает, что предлагаемая линия Atlantic Wind Connection (AWC) преодолела первое нормативное препятствие. Линия электропередачи стоимостью 5 миллиардов долларов для передачи энергии от ветряных электростанций у восточного побережья.По словам официальных лиц, проект Google Renewable Power перейдет к следующему этапу процесса утверждения.

---

Поделиться:

Нравится:

Нравится Загрузка …

Превращение автомобильного генератора в ветряную турбину, производящую энергию – Off Grid Living для начинающих

OFF GRID LIVING – SOLAR POWER PREMIUM PACK

ОТКЛЮЧЕНИЕ СЕТИ – ГЕНЕРАТОР ВЕТРОВОЙ ТУРБИНЫ 500 Вт

Большинство водителей автомобилей имеют базовые знания об электрической системе своего автомобиля; они знают, например, что электричество, потребляемое при неработающем двигателе, поступает от аккумулятора, а аккумулятор также обеспечивает энергию, необходимую для запуска транспортного средства.Они также знают, что в свою очередь стартер будет вращать двигатель, вызывая первую искру в свечах и последующий взрыв топлива, после чего машина начинает нормально работать. Во время работы двигателя все электрические компоненты получают энергию, вырабатываемую генератором переменного тока. Пока автомобиль движется, генератор также питает аккумулятор, поддерживая его в заряженном состоянии, чтобы обеспечить питание автомобиля, когда двигатель снова заглушен.

Генератор переменного тока обычно эксплуатируется в транспортном средстве очень просто.Генератор можно легко приобрести; что делает конструкцию небольшого ветряного генератора идеальным выбором. Ветер будет поставлять энергию либо для немедленного использования, либо для хранения в батареях для использования в отсутствие ветра.

Однако автомобильный генератор переменного тока не может быть идеальным выбором для этого типа проекта; требуется много энергии для вращения вала генератора переменного тока, чтобы достичь достаточных оборотов в минуту (об / мин) для выработки энергии.

Прямое соединение турбины с генератором переменного тока могло бы избежать трения, вызываемого ремнями в трансмиссии, если бы не необходимость умножать скорость генератора переменного тока, что еще больше усугубляет проблему усилия, поскольку для достижения минимальных оборотов, необходимых для Производство электроэнергии генератором переменного тока требует умножения.

Просто представьте себя едущим на велосипеде, чтобы понять, как увеличивается сопротивление – когда мы переключаем передачи так, чтобы меньшее количество оборотов цепи приводило к большей скорости.

Шаг 2: Машина должна быть прочной, чтобы выдерживать ветер

OFF GRID LIVING – SOLAR POWER PREMIUM PACK

ОТКЛЮЧЕНИЕ СЕТИ – ГЕНЕРАТОР ВЕТРОВОЙ ТУРБИНЫ 500 Вт

Одним из наиболее важных факторов, которые следует учитывать при создании самодельного ветряного генератора, без сомнения, является его надежность и способность противостоять штормам и сильным ветрам.Никто не станет устанавливать такое устройство в защищенном месте, это было бы парадоксально – ветряк должен быть максимально открыт для ветра. Однако мы не можем разобрать турбину и собрать ее при сильном ветре, что естественно в определенное время года. Поэтому необходимо построить машину так, чтобы она выдерживала не только сильные сезонные ветры, но и возможные штормовые явления, которые могут произойти.

По правде говоря, нашей машине шесть лет, в месте, которое часто дует сильный ветер, кажется, что его только что поставили туда.

Это означает, что с точки зрения прочности и безопасности машины конструкция была успешной. По общему признанию, он был построен очень своеобразно и, возможно, очень надежно. Это не означает, что вы должны принимать наши как Евангелие или что нет других, более эффективных способов создания такого устройства. Следует отметить, что сидеть рядом с небезопасным устройством может быть очень опасно. Мы считаем, что вы должны смотреть не только на самую техническую часть проекта (успешное достижение энергии), но и на прочность системы.

В случае с нашим генератором мы полагаем, что могли бы сделать турбину немного большего диаметра, с более широкими и длинными лопастями из-за ее прочной конструкции. Преимущество более крупной турбины в том, что она генерирует больше мощности и легче работает в условиях слабого ветра из-за меньшего сопротивления. Мы считаем это ошибкой дизайна, которую легко исправить.

Шаг 3: Детали конструкции нашего ветрогенератора

OFF GRID LIVING – SOLAR POWER PREMIUM PACK

ОТКЛЮЧЕНИЕ СЕТИ – ГЕНЕРАТОР ВЕТРОВОЙ ТУРБИНЫ 500 Вт

Сила нашего ветрогенератора начинается прямо у основания.Он идеально построен на небольшом фундаменте из бетона, а опора, поддерживающая генератор (не слишком высокая!), Представляет собой трубу диаметром 20 см. Эта труба была заполнена бетоном.

Сверху на этот столб мы прикрепили кусок железной трубы. Этот кусок трубы длиной около 30 см с подшипником внизу будет вмещать другой кусок трубы, а именно охватываемую трубу с отверстиями для болтов. Эта узкая трубка продевается внутрь более широкой трубки, которая затем присоединяется к переработанному генератору переменного тока.

Турбина имеет диаметр 1,35 м и состоит из десяти лопаток длиной 0,45 м и шириной 0,15 м. Эти лезвия сделаны из нержавеющего металла внутри посудомоечной машины. Большим преимуществом является то, что его не нужно красить, потому что он не ржавеет. Рама, поддерживающая систему, состоит из трубчатых металлических стержней, встроенных в кусок круглой трубы, которая, в свою очередь, прикреплена к валу генератора. Эти металлические стержни проходят у основания лопастей посредством круглой металлической детали.Этот храповик образует металлический обод стержней, удерживающих лезвия, и все это дополнительно усилено проволокой из оцинкованной стали, расположенной по кругу посередине и на концах лезвий.

Генератор был прикреплен к верхней трубе посредством приложения к натяжению ремня и имеет небольшую металлическую крышку, чтобы укрыться от солнца или дождя. С помощью рукоятки, куска дерева и нескольких металлических скоб была импровизирована система щеток, позволяющая току проходить через кабель в дом.

Напоследок расскажу о задней части турбины – советнике турбины. Изготовлен этот элемент из листового металла той же посудомоечной машины. Он привинчивается к квадратному железному элементу, опирающемуся на кусок круглой трубы, что позволяет размещать его под углом 90 градусов к турбине. Это позволяет турбине принимать ветер спереди или сбоку, поворачиваясь под наилучший угол.

OFF GRID LIVING – SOLAR POWER PREMIUM PACK

ОТКЛЮЧЕНИЕ СЕТИ – ГЕНЕРАТОР ВЕТРОВОЙ ТУРБИНЫ 500 Вт

Все материалы, использованные при строительстве ветрогенератора, за исключением цемента, были утилизированы в отходы.

Самодельный ветрогенератор

с генератором 1-Wire GM

Во время одного из наших недавних путешествий по сети мы наткнулись на статью, в которой обсуждалось, как сделать свою ветряную мельницу, используя однопроводный генератор переменного тока GM. Ссылку можно найти здесь:

Ветрогенератор своими руками. Фото с сайта www.diybullseye.com

Почти сразу мы заподозрили неладное. Любой, у кого разряженная батарея пытается восстановить ее заряд, может сказать вам, что на низких оборотах, например на холостом ходу двигателя, ничего не заряжается.

Мы немного искали информационную супермагистраль, чтобы узнать правду о ветряных генераторах, сделанных с генераторами переменного тока Delco. Как выяснилось, автомобильные генераторы переменного тока нового назначения стали чрезвычайно популярными и относительно экономичными для использования в небольших ветряных генераторах. Кто знал?

Еще немного покопавшись, и мы обнаружили еще несколько истин, например, статор генератора переменного тока Delco работает на очень высоких оборотах, потому что он предназначен для работы от мощного двигателя с относительно высокими оборотами.Рабочая частота вращения автомобильного генератора переменного тока Delco примерно в три раза больше частоты вращения коленчатого вала двигателя.

В Интернете есть несколько бесплатных проектов для создания собственных ветряных генераторов. Фото с сайта theselfsufficientliving.com

Поскольку коленчатый вал автомобиля обычно работает со скоростью около 1 000–4 000 об / мин, генератор автомобиля спроектирован так, чтобы обеспечивать хорошее зарядное напряжение и силу тока около 3 000–12 000 об / мин. Ветер ураганной силы повернул небольшую ветряную турбину достаточно быстро, чтобы даже начать заряжать батарею.

Мы также обнаружили, что есть модификации, которые могут быть внесены в генератор переменного тока Delco, чтобы сделать его подходящим для небольшого ветряного генератора. Во-первых, штатную проводку статора генератора Delco необходимо заменить на статор, который имеет больше витков провода меньшего калибра, а мощные неодимовые магниты заменяют стандартные магниты, чтобы обеспечить большую выходную мощность.

Фото с сайта theselfsufficientliving.com

Если все это кажется слишком сложным, есть еще один способ построить свой собственный ветрогенератор.Купите в WindBlue Power генератор переменного тока, в котором уже установлены постоянные магниты, чтобы завершить проект. Мы нашли несколько полезных советов и дизайнов на сайте theselfsufficientliving.com.

Интеграция ветра в движущиеся транспортные средства для удовлетворения его общих потребностей в энергии

Временные характеристики электрической системы ветряной турбины намного быстрее, чем у механических частей в WECS. Это позволяет разделить ветряную турбину и схемы управления DFIG и, таким образом, описать структуру каскадного управления на основе двух элементов управления подсистемой:

1. 1.

   Управление подсистемой ветряной турбины касается аэродинамической подсистемы, которая обеспечивает опорные входы для управления подсистемой DFIG.

2. 2.

   Управление подсистемой DFIG касается электрогенератора через преобразователь мощности.

В дальнейшем эти два уровня управления будут рассматриваться отдельно, как показано на рис.5.

Рис. 5

Блок-схема всей системы

Стоит отметить, что нет необходимости в опорном напряжении, ограничителе крутящего момента или блоке насыщения из-за внутренних ограничений опорных значений, генерируемых при переходных процессах. После получения напряжения используется широтно-импульсная модуляция (ШИМ) для генерации стробирующих импульсов с фиксированной частотой переключения для преобразователя на стороне нагрузки.

Управление подсистемой ветряной турбины

На рисунке 6 показаны четыре отдельные области типичного WECS, где V _max – скорость ветра, при которой достигается максимально допустимая скорость ротора, а V _{отсечка} – это скорость закрученного ветра, при которой турбину необходимо выключить для защиты.

Рис.6

Области эксплуатации и контроля WECS

На практике существует два возможных региона работы турбины: высокоскоростные и низкоскоростные (E.W.E Association 2012). Работа на высокой скорости (IV) часто ограничивается ограничением скорости машины. И наоборот, регулирование в области низких скоростей (II) обычно не ограничивается ограничениями скорости.

Однако в этой области система имеет нелинейную неминимальную фазовую динамику. Обычно цели управления ветряной турбиной зависят от скорости ветра.При низкой скорости ветра цель состоит в том, чтобы оптимизировать улавливание энергии ветра путем отслеживания сигналов оптимальной скорости ротора (Faida and Saadi 2010; Bianchi et al. 2007; Ghennam et al. 2007). Как только скорость ветра превышает номинальное значение, цель управления переходит на номинальную регулирующую мощность. В литературе было предложено множество методов MPPT (Gopal Sharma et al. 2013; Gupta et al. 2011).

Метод, предложенный в этой статье, прост и основан на максимальной скорости ветряной турбины.Поэтому для измерения скорости ветра на ветряной турбине требуется анемометр. Предполагая, что оптимальное значение TSR λ может быть получено из рис. 4, оптимальная скорость турбины может быть определена следующим образом с помощью уравнения. (3):

$$ \ varOmega _ {{t, {\ text {opt}}}} = \ frac {{\ lambda _ {\ text {opt}} \ cdot V}} {R} $$

(9)

Для этого метода MPPT контроллер скорости непрерывно регулирует скорость вала генератора, чтобы наложить опорный электромагнитный момент DFIG с целью отслеживания, как показано на рис.7. Затем скорость вала турбины регулируется для получения максимального коэффициента мощности. Метод MPPT значительно увеличивает эффективность ветряной турбины. Для каждой скорости ветра существует определенная скорость вращения, при которой кривая мощности данной ветряной турбины имеет максимум ( C _p достигает максимального значения). Начиная описание WECS с аэродинамической подсистемы, следует отметить, что настоящая работа посвящена области II.Блок-схема системы управления MPPT для ветряной турбины показана на рис. 7.

Рис. 7

Блок-схема MPPT с порабощенной скоростью при регулировании мощности, получаемой от ветра, чтобы применить ее к последовательности турбины, шестерня и вал ДФИГ; в частности, цель управления состоит в том, чтобы уловить максимальную мощность ветра

Эта блок-схема управления WECS с регулируемой скоростью и фиксированным шагом в области II обычно направлена ​​на регулирование мощности, получаемой от ветра, путем изменения скорости генератора; в частности, цель управления фиксирует максимальную эффективность мощности (MPE) кривых мощности и частоты вращения для 7.Ветряк мощностью 8 кВт, рассматриваемый в данной статье при различных скоростях ветра. Соединяя все MPP с каждой кривой мощности, получается оптимальная кривая мощности, а система управления должна следовать характеристической кривой слежения (TCC) ветряной турбины. У каждой ветряной турбины есть TCC, подобный показанному на рисунке ниже. При работе в области IV, где скорость ветра превышает номинальную, турбина должна ограничивать захваченную энергию ветра таким образом, чтобы не превышались безопасные электрические и механические нагрузки (рис.8).

Рис. 8

Аэродинамические мощности с различными скоростными характеристиками для разных скоростей ветра, с указанием максимальной мощности с кривой слежения

Управление подсистемой DFIG

Принцип этого метода состоит в ориентации потока статора таким образом, чтобы вектор потока статора был направлен в направлении оси d (Heier 1998; Hossain 2016). Этот подход реализуется установкой квадратичной составляющей потока статора равной нулю:

$$ \ phi_ {s} = \ phi_ {ds} \ Rightarrow \ phi_ {qs} = 0 $$

(10)

В системе отсчета Park этот подход показан на рис.9. Используя вышеуказанное условие и предположив, что система электросети устойчива с одним напряжением В _с , что приводит к постоянному потоку в статоре ϕ _с , мы можем легко вывести напряжение как

Рис. 9

Блок-схема нечеткого контроллера

$$ \ left \ {{\ begin {array} {* {20} l} {v_ {ds} = 0} \ hfill \\ {v_ {qs} = \ omega_ {s} \ cdot \ phi_ {s} = V_ {s}} \ hfill \\ \ end {array}} \ right.$$

(11)

Пофазное сопротивление статора не учитывается (реалистичное приближение для машин средней мощности, используемых в WECS).

Следовательно, вектор напряжения статора является квадратичным опережением по сравнению с вектором магнитного потока статора. Используя уравнения. (5) и (11) получаем напряжения ротора:

$$ \ left \ {{\ begin {array} {* {20} l} {v_ {dr} = \ sigma L_ {r} \ frac { {{\ text {d}} i_ {dr}}} {{{\ text {d}} t}} + R_ {r} i_ {dr} – \ sigma L_ {r} \ omega_ {r} i_ {qr } + \ frac {M} {{L_ {s}}} \ frac {{\ text {d}} \ phi_ {ds}}} {{{\ text {d}} t}}} \ hfill \\ {v_ {qr} = \ sigma L_ {r} \ frac {{{\ text {d}} i_ {qr}}} {{{\ text {d}} t}} + R_ {r} i_ {qr} + \ sigma L_ {r} \ omega_ {r} i_ {dr} + g \ frac {M} {{L_ {s}}} V_ {s}} \ hfill \\ \ end {array}} \ right.$$

(12)

где В _с – это величина напряжения статора, которая предполагается постоянной, а g – это диапазон скольжения. Мы можем переписать напряжения ротора следующим образом:

$$ \ left \ {{\ begin {array} {* {20} l} {v_ {dr} = \ sigma L_ {r} \ frac {{di_ {dr} }} {dt} + R_ {r} i_ {dr} + {\ text {fem}} _ {d}} \ hfill \\ {v_ {qr} = \ sigma L_ {r} \ frac {{di_ {qr) }}} {dt} + R_ {r} i_ {qr} + {\ text {fem}} _ {q}} \ hfill \\ \ end {array}} \ right.$$

(13)

с fem _d и fem _q , условия перекрестной связи между осью d и осью q имеют следующий вид:

$$ \ left \ {{\ begin {array} {* {20} l} {{\ text {fem }} _ {d} = – \ sigma L_ {r} \ omega_ {r} i_ {qr}} \ hfill \\ {{\ text {fem}} _ {q} = \ sigma L_ {r} \ omega_ { r} i_ {dr} + s \ frac {M} {{L_ {s}}} V_ {s}} \ hfill \\ \ end {array}} \ right.$$

(14)

Следовательно, относительно (10) потоки (6) упрощаются следующим образом:

$$ \ left \ {{\ begin {array} {* {20} l} {\ phi_ {ds} = L_ {s } i_ {ds} + Mi_ {dr}} \ hfill \\ {0 = L_ {s} i_ {qs} + Mi_ {qr}} \ hfill \\ \ end {array}} \ right. $$

(15)

Из (15) мы можем вывести токи равными

$$ \ left \ {{\ begin {array} {* {20} l} {i_ {ds} = \ frac {{\ phi_ {ds} – Mi_ {dr}}} {{L_ {s}}}} \ hfill \\ {i_ {qs} = – \ frac {M} {{L_ {s}}} i_ {qr}} \ hfill \\ \ end {массив}} \ право.$$

(16)

Используя уравнения. (7), (11) и (16) активная и реактивная мощности статора могут быть связаны с этими токами ротора следующим образом:

$$ \ left \ {{\ begin {array} {* {20} l} {P_ {s} = – V_ {s} \ cdot \ frac {M} {{L_ {s}}} i_ {qr}} \ hfill \\ {Q_ {s} = – V_ {s} \ frac {M } {{L_ {s}}} \ left ({i_ {dr} – \ frac {{\ phi_ {ds}}} {M}} \ right)} \ hfill \\ \ end {array}} \ right. $$

(17)

Из-за постоянного напряжения статора активная и реактивная мощности статора регулируются через i _qr и i _др .

Таким образом, затем может быть выполнено ориентированное на поле управление DFIG, при этом токи ротора будут рассматриваться как переменные, подлежащие управлению.

Развязанное управление гарантируется без компенсации прямой связи, потому что FLC по своей сути устраняет условия перекрестной связи между двумя осями [Ур. (14)]. В установившемся режиме для генератора без потерь мы можем использовать следующий баланс энергии: P _с + Pr = P _м , где P _с = т _мм ω _с и P _м = т _q ω.

На основе метода MPPT электромагнитный крутящий момент используется для расчета опорного значения для активной мощности статора, которое следует предварительно определенной характеристике мощности и скорости турбины для отслеживания точки максимальной мощности (Hossain 2016; Tsourakisa et al. 2009; Grätzel 2001).

Затем регулируется частота вращения вала турбины для получения максимального коэффициента мощности. Отсюда следует, что P _с = т _мм ω _с , где T _em * – эталонный электромагнитный крутящий момент, который выводится из стратегии управления MPPT.{2}}} {{\ omega_ {s} L_ {s}}}} \ right)} \ hfill \\ \ end {array}} \ right. $$

(18)

Нет лезвий! Ветряная турбина в форме полюса Vortex Bladeless генерирует энергию за счет встряхивания. 2019 Bridgestone World Solar Challenge

Нет лезвий! Ветряная турбина в форме полюса Vortex Bladeless генерирует энергию за счет встряхивания.

Vortex Bladeless, безлопастный ветряк в форме полюса, был разработан испанским стартапом Vortex Bladeless Ltd.Высокотехнологичный генератор простой формы защищен шестью семействами зарегистрированных патентов.

В настоящее время компания разрабатывает прототип для коммерциализации во второй половине 2020 года по цене около 200 евро (около 25000 иен). Генератор предназначен для использования на сельскохозяйственных угодьях и в жилых районах.

Выработка энергии с помощью явления завихрения

Vortex Bladeless вибрирует, используя энергию, содержащуюся в вихрях, которые генерируются, когда ветер обходит конструкцию и преобразует механическую энергию в электричество.

Он начинает вырабатывать электроэнергию при скорости ветра 3 м / с, типичной для городских районов. Когда скорость ветра составляет 6 м / с или достаточна для того, чтобы поднимать пыль и раскачивать небольшие ветки, он может генерировать достаточно энергии. Поскольку он работает при низких и средних скоростях ветра, он является энергоэффективным, вырабатывая такое же количество энергии при затратах на 45% ниже, чем у обычной 3-лопастной ветряной турбины.

Ветрогенератор дополнительно оснащен устройством безопасности, которое автоматически прекращает работу, когда скорость ветра превышает 30–35 м / с, максимальную скорость, которую может выдержать генератор.

Простая форма для рентабельности, защиты дикой природы и низкого уровня шума

Vortex Bladeless разработан для решения проблем традиционных ветряных турбин, таких как эксплуатационные расходы, шум и воздействие на птиц. Благодаря простой форме и небольшому весу (15 кг) снижаются затраты на материалы. Он не требует гондолы или лопастей, которые являются наиболее дорогими частями обычной ветряной турбины, а производственные затраты оцениваются примерно в 53% от стоимости производства обычной ветряной турбины.

Из-за отсутствия лопастей турбина не издает слышимого шума (он ниже 20 Гц), что исключает возможность попадания летающих объектов в плохую погоду или гибели птиц и летучих мышей от лопастей.

Еще одна замечательная особенность заключается в том, что магниты, помещенные в цилиндр, отталкиваются друг от друга, а движущиеся части не касаются друг друга. Таким образом, практически отсутствуют повреждения, вызванные износом и трением, что снижает затраты на техническое обслуживание. По расчетам компании, срок службы генератора составляет от 32 до 96 лет.

Три модели в стадии разработки

Vortex Bladeless в настоящее время разрабатываются для трех различных моделей, два из этих прототипов уже находятся в эксплуатации.

Первый в эксплуатации – Vortex Nano. Эта небольшая модель высотой 1 м и выходной мощностью 3 Вт эффективно генерирует электроэнергию, работая с солнечными батареями. Второй – Vortex Tacoma. Стоящая на высоте 2,75 м и мощностью 100 Вт, модель предназначена для использования в жилых домах и сельскохозяйственных угодьях.

Vortex Atlantis / Grand, находящийся на стадии прототипа, имеет высоту от 9 до 13 м и выходную мощность около 1 кВт. Модель предназначена для жилого / сельского самостоятельного производства и установки на заводах.

Разработка продукта на основе видео

Vortex Bladeless Ltd. была основана в 2012 году Давидом Яньесом и Раулем Мартином. Видео вдохновило их на разработку генератора.

Это было видео обрушившегося в 1940 году моста Tacoma Narrows Bridge в США, показывающее, как частота моста резонирует с частотой вихрей, вызванных высокоскоростным ветром, что привело к его обрушению.Дэвиду пришла в голову идея создать устройство, которое генерирует энергию, используя энергию, содержащуюся в вихрях.

Его идея получила высокую оценку и получила государственное финансирование Центра развития промышленных технологий (CDTI). Компания начала сотрудничество с Массачусетским технологическим институтом и Гарвардским университетом. В июне 2015 года они начали успешную краудфандинговую кампанию по найму инженеров, необходимых для реализации проекта.

Новая чистая энергия для регионов, где производство солнечной энергии невозможно.

В последние годы растет спрос на чистую энергию, такую ​​как солнечная и ветровая, в качестве меры против глобального потепления.Чтобы удовлетворить эти требования, компания разрабатывает устройства, которые можно устанавливать где угодно, с низкими производственными затратами и простотой эксплуатации.

Совершенно новое устройство, работающее на экологически чистой энергии, по доступной для частных лиц цене, вырабатывает электроэнергию независимо от количества часов ветра и солнца, требует меньше места и легко устанавливается. Может наступить день, когда усилия компании трансформируют рынок ветроэнергетики.

Источник: Vortex Bladeless Ltd.

Уникальный дизайн позволяет безлопастным ветровым турбинам использовать энергию

W Когда вы думаете о ветряных турбинах, на ум обычно приходят изображения высоких конструкций с двумя или тремя вращающимися лопастями, вращающимися на ветру.Однако испанская компания Vortex Bladeless стремится изменить это восприятие.

Компания разработала ветрогенератор, отличающийся отсутствием лопастей. Система, также известная как Vortex Bladeless, использует аэродинамическую нестабильность для захвата энергии.

Инженеры Vortex Bladeless создали прототипы этой инновационной ветряной турбины пару лет назад. Чтобы сократить время и стоимость разработки, они обратились к решениям конечно-элементного анализа (FEA) и вычислительной гидродинамики (CFD), чтобы отточить свои конструкции и процесс разработки продукта.

Традиционные ветряные турбины с лопастями, вращающимися вокруг горизонтальной оси, обычно состоят из башни, системы управления и лопастей. Когда ветер вращает лопасти, они вращают вал, который соединяется с генератором. Генератор производит электричество.

Ветряные турбины бывают разных размеров. Турбины мощностью менее 100 кВт могут использоваться для небольших применений, таких как перекачивание воды, в то время как ветряные турбины мощностью от 100 кВт до нескольких МВт могут использоваться в более крупных приложениях, таких как ветряные электростанции.

Затраты, связанные с ветряными турбинами, включают, помимо прочего, строительство, инфраструктуру, техническое обслуживание и транспортировку. Для небольшой домашней ветряной турбины стоимость установки составляет примерно 7000 долларов за кВт мощности. Большая коммерческая ветряная турбина мощностью 1 МВт стоит около 1 миллиона долларов.

В целом, по данным международной торговой ассоциации Global Wind Energy Council, ветроэнергетика растет. Тенденции, способствующие его росту, включают климат, снижение затрат на ветряные и солнечные технологии, U.Стабильность рынка и рост промышленности в других регионах, включая Азию. По прогнозам Совета к 2030 году ветроэнергетика может достичь 2110 ГВт и обеспечивать до 20% мировой электроэнергии. Это может привести к созданию 2,4 миллиона новых рабочих мест и сокращению выбросов CO2 более чем на 3,3 миллиарда тонн.

Инженеры

Vortex Bladeless совместно с Altair разработали новую турбину. Это включало использование технологии AcuSolve CFD для моделирования образования вихрей – аэродинамического явления, возникающего в результате обтекания тупым предметом ветра.Боковые силы, возникающие в результате образования вихрей, заставляют цилиндрическую турбину колебаться в резонансе, «запитывая» линейный генератор переменного тока для выработки электричества.

Альтернативный подход

Электрический ветрогенератор Vortex Bladeless предлагает альтернативу традиционным ветряным турбинам. Он имеет цилиндрическую форму, которая колеблется на ветру, а электричество вырабатывается системой линейного генератора переменного тока. Устройство имеет неподвижную мачту, генератор энергии и полый, легкий и полужесткий цилиндр из стекловолокна наверху.

Внешний конический цилиндр спроектирован так, чтобы быть по существу жестким и иметь способность вибрировать, оставаясь прикрепленным к нижнему стержню. Верхняя часть цилиндра свободна и колеблется на ветру. Внутренний цилиндрический стержень, который может проникать в мачту до 20% своей длины, прикреплен к нему сверху и прикреплен к земле в нижней части.

Устройство использует аэродинамический эффект, известный как «вихреобразование». Когда ветер проходит вокруг тупого тела, поток изменяется и образует циклический узор из вихрей (закрученный воздух).Как только эти силы станут достаточно сильными, тело может начать колебаться и войти в резонанс с боковыми силами ветра. Эта аэродинамическая нестабильность известна как вибрация, вызванная вихрем.

Вместо того, чтобы избегать вибрации, вызванной вихрями, безлопастный ветрогенератор использует колебания, улавливая энергию.

Что такое вибрация

Эффект «Вихревой улицы» был впервые описан в 1911 году Теодором фон Карманом, пионером теоретической аэродинамики.Этот эффект создается боковыми силами ветра на любом неподвижном объекте, погруженном в ламинарный поток.

Ветровой поток обходит объект, создавая циклическую структуру вихря воздуха, которая может стать инженерной проблемой для вертикальных цилиндрических конструкций, таких как башни, мачты и дымоходы. Эти объекты могут начать вибрировать, войти в резонанс с боковыми силами ветра и в конечном итоге разрушиться. Примерами такого воздействия на конструкции являются обрушение трех градирен, произошедшее в 1965 году на электростанции Ферри-Бридж около Понтефракта, Англия, и обрушение моста Такома-Нэрроуз в 1940 году в штате Вашингтон, США.

Однако инженеры Vortex Bladeless придумали способ использовать те же аэродинамические силы для производства энергии: ветрогенератор Vortex успешно адаптирует свою собственную частоту, чтобы резонировать с частотами генерации ветровых вихрей в пределах переменного диапазона скоростей.

Собственная частота вибрации зависит от массы тела (увеличение массы снижает собственную частоту) и жесткости (более жесткость создает более высокую частоту). Генератор Vortex – включая диаметр конструкции, высоту и общую массу – разработан для достижения максимальной производительности при средних наблюдаемых скоростях ветра.

Компания дополнительно увеличивает отдачу от заданной скорости ветра, изменяя жесткость своей конструкции. Верх стержня имеет магнитную ограничивающую систему с постоянными магнитами, которые увеличивают кажущуюся жесткость системы в зависимости от степени изгиба.

Когда ветер усиливается, увеличивается магнитная сила отталкивания. Это уменьшает расстояние между стержнем и магнитом. В результате колебания и потенциал генерируемой энергии возрастают до максимума.Таким образом, Vortex может автоматически изменять жесткость и «синхронизироваться» со скоростью набегающего ветра, чтобы оставаться в резонансе без каких-либо механических или ручных помех.

Vortex Bladeless генерирует электричество через систему генератора, состоящую из катушек и магнитов, адаптированных к динамике вихря. Нет соприкасающихся шестерен или движущихся частей, поэтому нет трения. Компания сообщает, что испытания показывают коэффициент полезного действия электрического преобразования от 70% до 85% по сравнению с выходом, полученным с помощью обычного роторного генератора переменного тока.

Вычислительное моделирование

Чтобы помочь разработать эффективное устройство, инженеры Vortex работали с Альтаиром над созданием вычислительных моделей. Альтаир поддерживал и обучал инженеров Vortex в процессе разработки.

Сотрудничество началось с технического проекта по моделированию аэродинамических характеристик устройства. Инженеры Altair выполнили исследование взаимодействия жидкости и конструкции с помощью AcuSolve®, решающей программы компании по вычислительной гидродинамике (CFD), и OptiStruct®, ее программного обеспечения для линейной и нелинейной оптимизации конструкции.Модель автоматизированного проектирования (CA E) позволила инженерам прогнозировать движение Vortex Bladeless при различной интенсивности ветра. Кроме того, инженеры Vortex Bladeless использовали HyperWorks VirtualWind Tunnel ™ для выполнения внешнего аэродинамического анализа конструкции.

Последние разработки включают оптимизацию конструкции генератора переменного тока, а также геометрии системы. Благодаря новой геометрии система может улавливать почти 40% кинетической энергии ветра (аналогично обычным ветряным турбинам).Согласно закону Беца, максимальная мощность, которая может быть извлечена из ветра, независимо от конструкции ветряной турбины, составляет 59,3% от ее кинетической энергии.

Vortex Bladeless, со-генеральный директор Technology Дэвид Янез, говорит: «Без моделирования наш продукт развивался бы гораздо медленнее. Это стоило бы намного дороже, потому что нам понадобилось бы намного больше прототипов. Мы уверены, что решения Altair соответствуют нашим потребностям. Это относится не только к программным возможностям, но и к той высоко ценимой поддержке, которую Altair оказывает этому партнерству.Поскольку виртуальная демонстрация продукта является одной из наших вех, мы искренне верим, что вклад Альтаира оказал большое влияние на нашу повседневную работу ».

Обоснование инноваций

Команда Vortex Bladeless называет несколько преимуществ своей инновационной ветроэнергетической системы. Главный из них – стоимость. С окончательным продуктом Vortex Bladeless инженеры рассчитывают снизить производственные затраты на 53% и эксплуатационные расходы на 51% по сравнению с традиционными ветряными турбинами.

Кроме того, в конструкции полностью отсутствуют механические элементы, которые могут подвергаться износу из-за трения.Компания оценивает снижение затрат на техническое обслуживание на 80% по сравнению с традиционными ветряными турбинами.

Принцип работы Vortex также позволяет системе:

• Устраняет необходимость регулировки установки для наилучшего угла ветра.
• Уменьшение ограничений, связанных с «эффектом тени», нарушением потока ветра вниз по потоку, поэтому традиционные ветряные турбины необходимо устанавливать на определенном расстоянии друг от друга.
• Свести к минимуму угрозу для популяций птиц.
• Работают бесшумно. При частоте колебаний оборудования ниже 20 Гц влияние уровня звука отсутствует.

Первые продукты Vortex Bladeless были разработаны для выработки мощности 100 Вт для использования в Африке и Индии. Компания также планирует версии, которые будут обеспечивать мощность 4 кВт для использования вместе с солнечными панелями и 1 МВт для более крупных приложений.

Чтобы узнать больше о решениях Altair Energy, посетите www.altair.com/energy. Беверли А.Бекерт является редакционным директором ConceptTo Reality.

Беверли А. Бекерт – редактор журнала Concept To Reality.

Максимизация производительности ветряных электростанций для производства большего количества энергии при меньших затратах

Ученые и инженеры прогнозируют, что ветровые турбины могут вырабатывать по крайней мере половину всей энергии к 2050 году

Хотя ветер в настоящее время обеспечивает 5 процентов мировой электроэнергии, растущий импульс для возобновляемых источников энергии привело к тому, что многие ученые и инженеры предсказали, что к 2050 году ветряные турбины могут вырабатывать как минимум половину всей энергии.Однако это не само собой разумеющееся, поскольку сначала необходимо добиться значительных успехов в понимании атмосферы на больших высотах, прогнозировании погодных условий и модернизации турбин, чтобы они работали с более высоким уровнем эффективности.

Главной целью всех модификаций и усовершенствований является создание более крупных и мощных ветряных турбин, которые будут производить больше энергии по себестоимости, тем самым снижая удельные затраты на электроэнергию. По данным Глобального совета по ветроэнергетике (GWEC), в 2019 году средний размер турбины превысил 2750 кВт.За последнее десятилетие средний размер увеличился на 72%.

Усовершенствования ветряных турбин

Ранее при проектировании ветряных турбин основное внимание уделялось оптимизации формы лопастей; более легкие, гибкие, но при этом прочные материалы; и добавление интеллектуальных систем управления и мониторинга. Однако некоторые в отрасли считают, что мы достигли точки технического прогресса, когда прогресс в лучшем случае носит постепенный характер.

Простое увеличение размеров башен, лопастей и других компонентов не является ответом, так как это приведет к чрезмерно дорогостоящим и тяжелым турбинам.Это побудило к постоянному поиску усовершенствованных, более легких материалов, которые выдерживают повышенные нагрузки без преждевременного выхода из строя, а также упрощенных конструкций, снижающих стоимость и вес.

Повышение эффективности производства энергии

Достижение глобальных целей в области производства энергии ветра означает поиск способов производства гораздо большего количества энергии с помощью существующих ветряных электростанций. Исторически сложилось так, что инженеры сосредоточились на производительности отдельных турбин, но новые подходы основаны на производительности ветряной электростанции в целом.

Учтите тот факт, что ветряные турбины производят наибольшую мощность, когда они направлены прямо против ветра. Однако, когда несколько турбин находятся рядом друг с другом, они создают следы от расположенных выше по потоку генераторов, которые могут мешать работе турбин, расположенных ниже по потоку. Исследователи обнаружили, что следы турбин могут снизить эффективность генераторов с подветренной стороны более чем на 40 процентов.

Это открытие привело к практике направления турбин немного в сторону от встречного ветра – практика, известная как вэйк-руление, – чтобы уменьшить помехи и улучшить количество и качество энергии от ветряной электростанции.Это также может помочь снизить эксплуатационные расходы.

Поправка на изменчивость ветра

Из различных возобновляемых источников энергия ветра, вероятно, является наиболее изменчивой. Скорость ветра может меняться без предупреждения, как и направление ветра. Это означает, что лопасти и частота вращения ротора должны иметь возможность соответственно регулироваться для адаптации к скорости ветра. В противном случае может возникнуть неэффективность эксплуатации и затрат.

Обычные ветряные турбины не предназначены для быстрого изменения направления или скорости, и это сделать еще сложнее, поскольку лопасти ротора увеличились в размерах.Большие лопасти ротора привели к необходимости рассмотреть концепции лопастей / ротора, которые могут адаптироваться к неоднородному ветровому потоку, например порывам, пятнам турбулентности, сдвигу и т. Д. Чем длиннее лопасть, тем сложнее определить оптимальную рабочую точку. так как ситуация притока может немного отличаться вдоль лезвия. Определение оптимальной рабочей точки имеет решающее значение для снижения нагрузок и увеличения или сглаживания выходной мощности.

Задача поддержания оптимальной рабочей точки, несмотря на непостоянство ветра, открыла дверь к так называемой технологии интеллектуального ротора.Варианты конструкции включают:

• Ветрогенераторы с концевыми роторами.
• Замена большого одинарного ротора на многороторную систему, состоящую из большого количества стандартизованных роторов.

Увеличение срока службы с помощью профилактического обслуживания

Достижения в области датчиков и аналитики позволяют применять стратегии прогнозирования и профилактического обслуживания для сокращения незапланированных отключений. В прошлом системы мониторинга состояния ветряных турбин были сосредоточены на обнаружении отказов в главном подшипнике, генераторе и коробке передач, поскольку это самые дорогие компоненты ветряной турбины.Сегодня есть несколько способов помочь бригадам технического обслуживания избежать отказов, в том числе датчики жидкости, счетчики частиц и датчики вибрации. Загрязненные жидкости и изношенные подшипники из-за вибрации – две основные причины отказов редуктора.

Повышение конкурентоспособности ветроэнергетики

Наряду с многообещающими показателями других форм возобновляемой энергии, производители ветроэнергетического оборудования вынуждены снижать затраты.

«Мы заметили тенденцию повышения производительности при меньших затратах.Из-за такой оптимизации стоимость ветряных турбин снизилась на 40-60% всего за последние пять лет, так как все упорно работают над их проектированием больше, лучше и дешевле, но при этом они служат дольше ».
Том Улери, менеджер по развитию бизнеса по возобновляемым источникам энергии, Parker Hannifin

Хотя все еще существует потребность в определении альтернативных материалов, которые приведут к экономии затрат, большое внимание уделяется оптимизации общей конструкции и снижению сложности компонентов.Возрастает потребность в стандартизации размеров, чтобы получить эффект масштаба и упростить установку в нескольких странах. Дополнительная экономия средств может быть достигнута за счет максимального повышения эффективности ветряных турбин и минимизации затрат на техническое обслуживание.

Преодоление проблем с хранением энергии

Хранение энергии остается ключевой проблемой, поскольку наибольший потенциал для энергии ветра проявляется ночью, когда спрос на электроэнергию обычно ниже. Аккумуляторные технологии претерпели значительные изменения, но не решают полностью проблему длительного хранения.Литий-ионные батареи

• не только дороги, но и ограничены в том, сколько энергии они могут хранить.
• Батареи Flow многообещающи, но в настоящее время не могут работать в промышленных масштабах.

В настоящее время все внимание отрасли приковано к преобразованию избыточной энергии в водород в качестве предпочтительного варианта хранения. Водород идеален для длительного хранения энергии из-за его высокой плотности энергии. Легкость облегчает обращение с ним.Однако водород не лишен проблем.

Сведение к минимуму воздействия на окружающую среду

Хотя энергия ветра считается экологически чистой, ее критиковали за ее пагубное воздействие на дикую природу. По оценкам, ежегодно на ветряных электростанциях погибает от 140 000 до 500 000 птиц. Было также установлено, что ветряные турбины являются одной из основных причин массовой смертности летучих мышей, по некоторым оценкам, до 888000 смертей летучих мышей в год.

Еще одной проблемой для окружающей среды, связанной с ветряными турбинами, является шумовое загрязнение.По мере роста турбин увеличивается и шум, который они производят, при этом большая часть шума возникает на внешнем крае лопастей. Однако размер – не единственный фактор, влияющий на шумовое загрязнение. Речь также идет о расположении ветряных турбин относительно друг друга.

Какие шаги могут помочь повысить эффективность ваших ветроэнергетических операций?

В то время как на рынке появляются новые инновации, направленные на повышение стоимости и эффективности ветроэнергетики в целом, есть несколько простых, но очень эффективных вещей, которые можно сделать в рабочем режиме, чтобы оптимизировать характеристики существующих конструкций и материалов ветряных турбин.