Ветрогенератор для дома: устройство, принцип работы, виды

Вертикальные ветряки

Общее устройство вертикальной конструкции состоит из нескольких узлов:

  1. Колесо с лопастями, — основной ротор, воспринимающий силу воздушного потока. Назначение – преобразование кинематической энергии ветра в механическую, путём создания крутящего момента на валу.
  2. Редуктор, — синхронизирует вращательное движение и создаёт определённую скорость вращения вала генератора.
  3. Генератор, — устройство, вырабатывающее электрический ток посредством преобразования крутящего момента в магнитное поле и создания в проводке разности напряжений.
  4. Аккумуляторная батарея, — накапливает и выдаёт постоянный ток величиной около 12 Вольт.
  5. Инвертор, — устройство, предназначенное для преобразования постоянного тока в переменный со значением 220 Вольт.

На самом деле, электрическая часть более сложная, и включает блок управления, стабилизации, соединения с несколькими потребителями.

Принцип работы

Движущийся с определённой скоростью воздушный поток встречает на своём пути препятствие в виде лопасти ветрогенератора. Ударяясь о поверхность, ветер создаёт на ней давление, под воздействием которого, ротор начинает вращаться и передаёт через редуктор на генератор крутящий момент. Последний начинает вырабатывать электрический ток.

Далее, электроэнергия поступает на контроллер, преобразовывается в постоянный ток и отправляется на подзарядку аккумуляторных батарей. Они, в свою очередь, транслируют поток электричества к потребителю через инвертор. Это устройство, потребляя ток постоянных величин, выдаёт переменное напряжение в 220 Вольт.

Преимущества и недостатки

Достоинства:

  1. Малые начальные значения скорости ветра для начала движения ротора ветрогенератора. Для отдельных моделей эти показатели начинаются с 0,3м/сек. Но следует учитывать, что реальная отдача от ветряка начнётся при движении воздушного потока со скоростью не менее 3–5м/сек. Номинальная мощность генератора будет при скоростных показателях, находящихся в диапазоне 10–18 м/сек.
  2. Не зависит от направления движения воздушного потока, — конструкция вертикального ветряка способна улавливать ветер под любыми углами атаки ветра.
  3. Вертикальный ветрогенератор обладает низким звуковым фоном, — значения, в отличие от горизонтальных конструкций, редко превышают порог в 18–20Дб. Кроме этого, отсутствуют частоты близкие к нижнему порогу, — так называемый инфразвук, который негативно сказывается на здоровье человека. Отсюда следует, что монтаж установок возможен непосредственно рядом с жильём людей.
  4. Выработка электромагнитного излучения минимальна и не ощущается окружающими. Конструкция не создаёт опасных и разрушительных вибраций.
  5. Вертикальный ветрогенератор не опасен для птиц, в силу того, что он воспринимается ими как единое препятствие, которое надо обогнуть. Для горизонтального устройства, — опасность для пернатых представляют движущиеся лопасти, которые птицы не ассоциируют с препятствием и поэтому сталкиваются с ними.
  6. Ветряк на вертикальной оси, благодаря своей конструкции, не требует принудительных механизмов для запуска, — движение ротора начинается при достижении воздушным потоком минимальных значений давления.
  7. Работает при любых климатических условиях, может противостоять сильным порывам ветра, вплоть до ураганных значений.
  8. Устройство просто в эксплуатации, — несложная система управления и малые текущие расходы, необходимые для поддержания рабочего состояния, делают этот тип ветряка привлекательным для частного использования.

Недостатки:

  1. Коэффициент эффективного преобразования ветрового потока у вертикальной конструкции в 2–2,5 раза ниже по сравнению с горизонтальным устройством.
  2. Вертикальный ветрогенератор обладает большей материалоёмкостью, нежели конструкции, выполненные по другим схемам.
  3. С определённого значения мощности, некоторые конструкции сильно увеличиваются в размерах, что негативно сказывается на планировке полезной площади участка.

Средние цены

Оборудование, используемое в альтернативной энергетике, в том числе и в ветровых установках, стоит не дешево. Это связано с тем, что как правило, новые модели выпускаются в штучном исполнении, а то, что уже поставлено не поток, не реализуется в массовом порядке, что обусловлено тем, что данный способ получения энергии еще не нашел широкого распространения среди пользователей.

Стоимость выше рассмотренных установок составляет:

  • Модель «Liam F1», реализуется в странах Евросоюза и Америки, ее стоимость – от 4000,0 евро.
  • Данные о стоимости модели американской компании Fiddler отсутствуют, но в связи с ее комплектацией и подачей на рынке подобных устройств, можно с уверенностью говорить, что цена установки не ниже, у голландских разработчиков.

Ветрогенератор для дома

Ветрогенератор для дома: устройство, принцип работы, виды

Описание

Монтаж ветряной электростанции на дачном участке или в личном доме дает множество преимуществ, которые имеет автономное электроснабжение. Это устройство, предназначенное для улавливания, преобразования и накапливания ветровой энергии, обеспечивает человеку такое необходимое благо, как бесплатная возобновляемая электроэнергия. Работа по сборке собственной ветряной электростанции не отличается сложностью и реализуема при небольших затратах на материалы, главное в этом деле желание, а результат оправдывает затраченные на его достижение средства.

Принцип работы

Принцип работы домашней ветроэлектростанции предельно прост. Ветер потоком воздуха воздействует на лопатки воздушного колеса, приводя его в движение. По сути это детский флюгер с пропеллером. Но, лопасти с колесом в этом случае исполняют роль ветряного двигателя, так как вращают соединенный посредством передачи с ним генератор электричества, который вырабатывая ток, заряжает АКБ. Батареи, наполнившись электроэнергией, получают возможность отдавать ее в преобразованном инвертором виде всем домашним электроприборам.

Наиболее эффективны ветрогенераторы, у которых лопасти имеют горизонтальное положение по отношению к потоку воздуха. Существенное влияние на КПД всего агрегата оказывает радиус, описываемый его лопатками, так чтобы этот показатель был оптимален, описываемая ими окружность должна быть в диаметре не меньше 2,5 метра.

Количество лопаток также оказывает влияние на работу ветродвигателя, так чем их меньше, тем быстрее скорость вращения ротора, максимальная достигается при использовании одной лопасти с противовесом.

Нормальная работа ветростанции возможна при скорости ветра от 3 м/с, из-за чего при выборе ее как источника электропитания частного дома необходимо принимать в расчет среднюю за год скорость ветра в месте размещения жилища.

Ветрогенератор для дома: устройство, принцип работы, виды

Установка ветрогенератора

Установка ветрогенератора проводится квалифицированными специалистами с учетом нескольких факторов:

  • выбор места установки;
  • плотность грунта;
  • особенности рельефа местности.

Выбор места

Чем выше лопасти, тем больше производительность

Чтобы выходная мощность была высокой, для ветра не должно быть препятствий. Поэтому ветряк ставят там, где нет поблизости высоких зданий, гор. При удвоении скорости и силы ветра выходная мощность увеличивается в 8 раз. Однако чем выше конструкция, тем сложнее ее установить и тем дороже она стоит.

Чтобы работе ветрогенератора ничего не мешало, его лопасти должны находиться выше любого препятствия на 4 – 6 метров в радиусе 200 метров.

Популярные статьи  Закон электромагнитной индукции — формула

Например, если высота мачты 5 м, производительность турбины будет 1,4 кВтч/сутки. При увеличении высоты вдвое, производительность также увеличится до 2,45 кВтч/сутки. При высоте в 20 м – до 3,12 кВтч/сутки. Чем выше установка, тем сложнее ее монтировать и тем дороже она обходится.

Следует рассчитать местоположение аккумуляторной станции, чтобы снизить потери при транспортировке электроэнергии на расстояние. Она должна располагаться поблизости. Учитывается стоимость кабеля: чем дальше передается энергия, тем его толщина больше.

Подходящие варианты расположения ветряка:

  • вершина горы;
  • берег водоема;
  • большое поле или равнина.

Нельзя устанавливать мачту на здание, так как она издает звуки и вибрации, которые передаются на дом.

Инструменты и материалы

Следует учитывать, что установка ветряка связана с большим количеством капитальных строительных работ – заливка фундамента под мачту, сварка.

Понадобятся следующие инструменты и материалы:

  • цемент, песок;
  • бетономешалка;
  • тросы для растяжки мачты;
  • крепежные материалы – анкерные кольца;
  • строительная техника для установки в вертикальное положение.

Все этапы проводятся с учетом технологических норм и требований к качеству качества.

Этапы установки

Монтаж проводится в следующем порядке:

  1. Заливка фундамента под основание мачты.
  2. Слой фундамента под растяжки, куда монтируется анкерное кольцо.
  3. Сборка мачты.
  4. Установка нижней секции мачты в основание.
  5. Закрепление секции и протягивание кабелей внутри.
  6. Соединение всех остальных секций мачты.
  7. Соединение генератора с мачтой.
  8. Монтаж силовых и вспомогательных кабелей.
  9. Установка лопастей, датчика ветра, балансировка лопастей.
  10. Закрепление растяжек к мачте.
  11. Подъем мачты в вертикальное положение. Закрепление основания.
  12. Установка анемоскопа.
  13. Подключение остальной электрической части.

Ветрогенератор готов к запуску.

ТОП-6: 3 5 Лопасти 600W 24V 48V малый горизонтальный ветрогенератор

Особенности

  • Привлекательный дизайн:
  • Простая установка и обслуживание;
  • Запатентованная модель генератора;
  • Низкая скорость запуска и малый крутящий момент;
  • Высокий показатель конверсии;
  • Низкая вибрация;
  • Канавки ступицы и лезвие спроектированы грамотно, т.е. соответствуют ступице и лезвию;
  • Используемый тефлоновый высокотемпературный провод не допускает перегрузки генератора;
  • Надежные болты.

Спецификация

  • Материал лопастей и корпуса – нейлоновое волокно, литой алюминий;
  • Магнит – неодимовый;
  • Габариты – 130х40х30 см;
  • Колесо ветровое – диаметр 1,9 м;
  • Клинок длиной 900 мм;
  • Мощность номинальная и высокая – 600 и 620 Вт;
  • Масса – 24 кг;
  • Начальная, номинальная и безопасная скорость ветра – 2,5 м/с, 11м/с и 45 м/с;
  • Напряжение номинальное -24/48 В;
  • Число листьев – 3-5;
  • Управление – электромагнитная система;
  • Температурный режим – 40-80 градусов.

Где купить

Где купить Цена в рублях
https://moskva.tiu.ru/p337352228-lopasti-600w-24v.html 28398
https://www.banggood.com/ru/3-5-Blades-600W-24V-48V-Small-Horizontal-Wind-Turbine-Generator-Power-Supply-Kit-p-1247808.html?cur_warehouse=CN от 26496
https://www.banggood.com/ru/12V24V-500W-S3-Aluminum-Shell-35-Blades-Small-Horizontal-Wind-Turbine-Wind-Generator-NE-500s3-p-1281740.html?rmmds=category 16460
https://www.banggood.com/ru/500W-12V24V48V-6-Blades-Small-Horizontal-Wind-Turbine-Wind-Generator-Kit-p-1278245.html?rmmds=category&cur_warehouse=CN 21190
https://tiu.ru/p337352228-lopasti-600w-24v.html 28398

Варианты передачи крутящего момента с крыльчатки на генератор

Здесь можно назвать 3 основных варианта монтажа:

  1. Прямой, по аналогии с пошаговой инструкцией, когда крыльчатка надевается непосредственно на вал.
  2. Через редуктор посредством шестерней.
  3. Ременной передачей ̶ как через редуктор, так и напрямую.

Редуктор может очень помочь при необходимости увеличения оборотов. Подобный вариант подойдёт для мест, где ветер не слишком силён. Однако следует продумать пути подхода к лопастям. Слабый ветер может попросту не осилить запуск генератора. В этом случае придётся провернуть лопасти вручную. После этого они будут вращаться сами, пускай и медленно. Но при этом передающийся крутящий момент значительно повысится благодаря редуктору.

Предлагаем вашему вниманию несколько схем редукторов, по которым можно понять, каким образом крутящий момент передаётся с крыльчатки на генератор, а также примеров подключения ветрогенератора как дополнительного источника питания дома.

Ветрогенератор для дома: устройство, принцип работы, видыФОТО: bekam.gohuxe.ru.netГоризонтальный ветрогенератор в разрезе – здесь всё предельно ясноВетрогенератор для дома: устройство, принцип работы, видыФОТО: genport.ruЗдесь даже не стоит думать, что обозначают цифры, и так всё предельно ясноВетрогенератор для дома: устройство, принцип работы, видыФОТО: rina.proА вот так, совместно с центральным электроснабжением, в домашнюю сеть включается ветрогенераторВетрогенератор для дома: устройство, принцип работы, видыФОТО: se.nmu.org.uaА это схемы из советского прошлого – уже тогда вопрос сохранения ресурсов вставал остроВетрогенератор для дома: устройство, принцип работы, видыФОТО: alonti.ruМногие работы по электромонтажу может выполнить только лицензированный специалист, даже если домашний мастер  ̶  энергетик

Сборка ротора

Изначально мне показалось, что это один из самых простых этапов, предусматривающих изготовление аксиального генератора своими руками. Казалось бы, совсем несложно приклеить на диск 20 неодимовых магнитов. Однако в ходе этого процесса необходимо учитывать их полярность и устанавливать строго на отведенное место.

Поэтому сначала я изготовил из бумаги шаблон, сделал маркером отметки о полярности на поверхности каждого магнита, и начал приклеивать их на диск при помощи суперклея, строго соблюдая пропорцию четыре полюса на три катушки, так как решил сделать трехфазный генератор. При использовании однофазной схемы магниты располагаются попарно, чередуясь полюсами.

Источник ytimg.com

Поделиться

Выбор трехфазного генератора был обусловлен тем, что такая схема по эффективности может до 50 % превосходить однофазный генератор. Кроме того, такой ветряк практически избавлен от вибраций и надоедливого шума. Поэтому единственным недостатком этой схемы является относительное усложнение сборки, что в этом случае не является критичным.

После того, как магниты были приклеены, я обмотал края диска несколькими слоями скотча и закрыл центральное отверстие кругом из фанеры

Получилась своеобразная форма с бортиками, которая была осторожно залита эпоксидной смолой. В качестве наполнителя был использован обыкновенный тальк (детская присыпка)

Осталось дождаться того момента, когда эпоксидка затвердеет. Это время можно с успехом потратить на подготовку к изготовлению статора.

Ветрогенераторы и их виды

Все устройства этого типа имеют отличия не только по числу лопастей, но и по материалу изготовления. Обычно, для их производства используют металл, стеклопластик или парус, который считается более доступным, но недостаточно практичным материалом.

Если сравнить изделия по шаговому признаку винта, то наиболее надежным будет та конструкция, которая будет содержать фиксированный шаг. Есть несколько моделей с изменяемым шагом, которые могут изменить скорость движения, но из-за своей громоздкости они требуют увеличения расходов на монтаж и дальнейшее обслуживание.

Если сравнивать устройства, согласно направления оси движения, относительно поверхности земли, то здесь существует больше вариантов.

Конструкции с вертикальными осями могут быть нескольких видов:

  • ветрогенераторы Савониуса, состоящие из нескольких частей пустотелых цилиндров, установленных на вертикальную ось. Главная их особенность, это возможность движения, невзирая на направление и скорость воздушных потоков. Но и минус они имеют весомый, они способны использовать ветряную энергию только на треть;
  • ротор Дарье, представляющий собой устройство из двух или более лопастей, которые выглядят как пластины. Изготовление такого ветрогенератора не представляет никакой сложности, но произвести много электроэнергии вряд ли получится. Помимо этого, для старта такой конструкции требуются дополнительные механизмы;
  • геликоидный ротор, который выглядит как устройство с загнутыми лопастями. Это позволяет выполнять равномерное вращение. Преимуществом такой конструкции можно назвать ее долговечность, но высокая стоимость — это существенный минус;
  • многолопастной ветрогенератор с вертикальной осью считается наиболее эффективным устройством во всей группе таких конструкций.
Популярные статьи  Лампы энергосберегающие: таблица мощности

Устройства с горизонтальными осями вращения тоже обладают несколькими преимуществами и недостатками. Неоспоримый плюс — это высокое КПД, а недостатками считают необходимость улавливания ветряных потоков с помощью флюгеров, а также зависимость эффективности от направлений ветра.

Чтобы горизонтальные устройства были более эффективными, их рекомендуют устанавливать на открытых участках.

Следующий критерий, по которому отличаются все ветрогенераторы, это его страна производства, он может быть отечественным или импортным.

Стоимость ветрогенераторов определяется, исходя от их мощности и дополнительных функций. Если конструкция содержит солнечные батареи, то ее цена может колебаться до сотен тысяч рублей.

Модели на три лопасти

Ветряные генераторы электрического тока на три лопасти выпускаются с различной мощностью. Наиболее распространенными принято считать устройства с ветроколесом на 230 мм. В этом случае для сборки модели используется станина из стали. Непосредственно мачта подбирается диаметром до 5,5 см. Статор в данном случае потребуется коллекторного типа. В этом случае номинальное напряжение генератора будет колебаться в районе 25 В. В свою очередь показатель крутящего момента не превысит 20 Нм.

Если рассматривать модификацию с ветроколесом на 270 см, то статор следует устанавливать с токоприемником. Выпрямитель в этом случае используется двухфазного типа

Перед установкой преобразователя важно закрепить поворотный узел. Для этого используется опорная пластина

В среднем показатель мощности у данных модификаций колеблется в районе 13 Вт. Параметр номинального напряжения не превышает 22 В. За минуту вал способен совершать около 150 оборотов. Минимальная рабочая скорость ветра равняется 3 метра в секунду.

Устройство и принцип работы

Любой ветряной генератор состоит из нескольких типовых укрупненных блоков. Агрегат обязательно содержит турбину, которая вращается под действием воздушного потока, непосредственно или чаще всего через повышающий редуктор передает создаваемый момент на вал электрического генератора. Ротор вращается внутри статора на основе неодимовых магнитов, в результате чего вырабатывается электрическая энергия.

Конструкция ветряного генератора небольшой мощности показана на рисунке 1.

Рис. 1. Конструкция самодельного ветрового генератора

Вырабатываемая ветряным генератором электрическая энергия поступает в промежуточный накопитель, функции которого обычно берет на себя аккумуляторная батарея. Ток, отдаваемый аккумулятором, питает инвертор, с выхода которого снимают нормальное 220-вольтовое переменное напряжение бытовой частоты.

Наличие аккумулятора обязательно, т.к. он позволяет сгладить колебания мощности, снимаемой с турбины. Свою роль в этом играет факт того, что бытовой ветряной генератор устойчиво функционирует при скорости ветра от 6 м/с и выше, тогда как среднегодовое значение этого параметра на большинстве территории России оказывается примерно в полтора раза ниже.

Необходимые переключения, регулировки и прочие функции реализует блок автоматики.

Соответствующий уровень эксплуатационной надежности достигается наличие у конструкции запасов по отдаваемой мощности (обычно 10 – 20%).

Обзор цен на популярные модели

Стоимость ветрогенераторов высока. Этот момент является самым труднопреодолимым для распространения ветроэнергетических технологий. Многие владельцы домов с удовольствием установили бы у себя на участке ветряки, но не имеют средств на их приобретение. Установка, способная обеспечить освещение участка, стоит около 100 тыс руб.

ВЭС, способная обеспечить небольшое фермерское хозяйство, стоит около 500 тыс. руб. И это еще не предел. При таких ценах ожидать быстрого распространения ветрогенераторов не приходится, поэтому вся надежда на появление отечественных моделей, способных решить вопрос дороговизны оборудования. Как вариант, можно купить относительно недорогую китайскую модель. Такие устройства не поддаются ремонту, являясь, по сути, одноразовыми, но их цена намного ниже, чем стоимость аналогичных по мощности западных образцов.

Изготовление своими руками

Так как устройства в готовом виде стоят достаточно дорого, а идея получать бесплатное электричество весьма привлекательна, многие стараются изготовить ветряные генераторы своими руками. Для этого потребуются минимальные познания в электротехнике и навыки исполнения определенных работ.

Инструменты и материалы

Для изготовления ветрогенератора потребуются детали для конструкции, расходные материалы и инструменты. Для начала необходимо найти наиболее подходящие составные части ветряка, которые, как правило, лежат в старых запасах:

  • автомобильный генератор с мощностью около 12 V;
  • аккумуляторные батареи на 12 V;
  • полугерметичный переключатель кнопочного типа;
  • инвентор;
  • автомобильное реле, через которое осуществляется зарядка АКБ.

В качестве расходников понадобятся:

  • болты и гайки для выполнения креплений, изолента;
  • емкость из стального или алюминиевого материала;
  • два метра провода сечением 4 мм, и один метр – 2.5 мм;
  • тренога, мачта и иные подобные элементы, придающие устойчивость;
  • прочная веревка.

Ветрогенератор для дома: устройство, принцип работы, видыВетряной генератор своими руками

Из инструментов потребуются:

  • болгарка;
  • рулетка;
  • пассатижи;
  • набор сверел;
  • дрель электрическая;
  • острый нож;
  • ключи гаечные и набор отверток.

Чертежи

Сборка подразумевает последовательное подключение, гарантирующее правильность монтажа и работоспособность установки. Если представить себе устройство схематично, то основными узлами его будут считаться:

  • генератор;
  • лопасти;
  • хвостовик конструкции;
  • мачта;
  • мультипликатор и контроллеры.

Если сложно представить себе принципиальную схему, рекомендуем отыскать готовые чертежи в интернете, распечатать их, изучить и выбрать наиболее удобный вариант.

Изготовление лопастей

Решившись на изготовление ветрового генератора, необходимо продумать, из какого материала будут сделаны лопасти. Для этого можно воспользоваться древесиной, полипропиленом, металлом.

Первый вариант позволит подготовить облегченный тип конструкции. Но в эксплуатационный период древесина может покрыться трещинами и быстро выйти из строя. Полимерные лопасти будут достаточно стойкими, стоимость исходного сырья достаточно приемлема. Этот материал для лопастей представляет собой удачное решение для маломощных моделей.

Стальной материал не имеет конкурентов по надежности и эксплуатационному сроку. Из такого сырья изготавливают лопасти любых размеров. Рекомендуется использовать оцинкованные или дюральалюминиевые сплавы.

Флюгерная основа

Теперь рассмотрим, как сделать флюгер для ветряного генератора. В первую очередь необходимо решить два вопроса:

  • определиться с дизайном;
  • подобрать подходящий материал.

Чтобы принять решение по дизайну, лучше всего изучить готовые варианты, фотографии которых можно легко отыскать в интернете. Каждая из них может помочь наглядно представить тот или иной флюгер, подсказать возможности его самостоятельного изготовления.

Из всех материалов лидирующие позиции занимает металл, отличающийся прочностью и долговечностью, устойчивостью к воздействию внешних факторов. Кроме этого, данный материал подразумевает разные варианты обработки – резьбовую сборку, ковку, сварку. Основной недостаток – образование на поверхности стали коррозии.

Конструкции из древесины считаются более доступными, так как для их изготовления необходимы самые обычные инструменты. Кроме этого, дерево легко обрабатывается, отличается высокой степенью ремонтопригодности. Только устойчивость данного материала к воздействиям физического и механического характера значительно ниже, эксплуатационный период продолжительностью не отличается.

Основным элементом флюгера считается рабочая крыльчатка, смонтированная на траверсе с хвостовиком, размещенном на противоположном конце. Центр тяжести считается точкой установки вращающегося механизма, позволяющего флюгеру свободно оборачиваться вокруг оси, чтобы без проблем устанавливаться на направление ветра.

Наличие шарнира в точке равновесия считается важным условием, потому что именно он обеспечивает беспрепятственное вращение вокруг вертикальной оси.

Популярные статьи  Можно ли поставить автомат большего номинала, если выбивает электричество?

Основание и шарнирная мачта

Оба элемента должны отличаться прочностью, потому что предназначены для удерживания веса все конструкции ветрового генератора. Средняя высота мачты, как правило, достигает семи – двенадцати метров, крепление выполняется системой тросовых растяжек. Мачта должна отличаться достаточной прочностью и толщиной, чтобы полностью исключить деформирование от общей массы закрепленного на ней оборудования.

Основание под установку мачты выбирается заблаговременно. Если есть необходимость – выполняются подготовительные работы по его упрочнению.

Горизонтальные ветрогенераторы (крыльчатые)

Разные модификации горизонтальных установок имеют от одной до трех лопастей и более. Поэтому коэффициент полезного действия намного выше, чем у вертикальных.

Ветрогенератор для дома: устройство, принцип работы, виды

Недостатки ветрогенераторов − в необходимости ориентировать их на направление ветра. Постоянное перемещение снижает скорость вращения, что понижает его производительность.

  1. Однолопастные и двухлопастные. Отличаются высокими двигательными оборотами. Масса и габариты установки небольшие, что облегчает установку.
  2. Трехлопастные. Пользуются спросом на рынке. Могут вырабатывать энергию до 7 мВт.
  3. Многолопастные установки имеют до 50 лопастей. Отличаются большой инерцией. Преимущества крутящего момента используют в работе водяных насосов.

На современном рынке появляются ветрогенераторы с отличными от классических конструкциями, например, встречаются гибридные.

1. Ветрогенератор, устроенный по типу парусника

Тарелкообразная конструкция под напором воздуха приводит в движение поршни, которые активируют гидросистему. Как результат, происходит трансформация физической энергии в электрическую.

Ветрогенератор для дома: устройство, принцип работы, виды

Во время работы установка не шумит. Высокие показатели мощности. Легко управляемая.

2. Летающий ветрогенератор-крыло

Используется без мачты, генератора, ротора и лопастей. В сравнении с классическими конструкциями, которые функционируют на небольшой высоте при непостоянной силе ветра, а сооружение высоких мачт дело трудоемкое и дорогое, “крыло” таких проблем не имеет.

Ветрогенератор для дома: устройство, принцип работы, виды

Его запускают на высоту 550 метров. Выработка электрической энергии составляет 1 мВт в год. Производителем “крыла” является компания Makani Power.

Принцип действия ветряка

Отечественные ветрогенераторы — не очень сложные сооружения. Электричество вырабатывается в генераторе, который приводится в движение лопастями ротора. Они, в свою очередь, приводятся в движение ветром.

Турбина, которая отвечает за получение энергии от порывов ветра, является наиболее важным фактором, определяющим эффективность и мощность домашней электростанции. Эта энергия преобразуется в электричество с помощью генератора.

Небольшие бытовые объекты могут быть расположены непосредственно на зданиях или на крышах зданий. их большой плюс это отсутствие шума и вредных электромагнитных волн во время работы.

Компас выбора

В первую очередь, надо чётко знать, что тебе надо, какую желаемую мощность ожидаешь получить от своей установки, какие погодные условия местности и после всего переходить к детальному знакомству с тем или иным типом ветряка. А различные виды ветрогенераторов выдают совершенно разные результаты своей работы. В данной публикации вы узнаете, какие типы ветрогенераторов существуют на сегодняшний день, и вам нетрудно после знакомства с ними сделать правильный выбор.

Для скромных аппетитов подходящим выбором будет так называемый ортогональный ветрогенератор, который может подойти к применению в той местности, где бывают очень слабые дуновения ветерка. Он имеет несколько параллельных к оси лопастей, расположенных на некотором расстоянии от неё. (см. фото).

Итак, ветрогенераторы по своему виду различаются по:

  • количеству лопастей,
  • материалам, из которых изготовлены лопасти,
  • расположению оси вращения к поверхности земли,
  • шаговому признаку винта.

По числу лопастей они бывают одно-двух-трёх и многолопастные. Последние начинают своё вращение при малейшем движении воздуха, но применимы лишь для таких целей, где сам факт вращения важен, а не вырабатываемая электроэнергия. То есть, они незаменимы, скажем, при перекачке воды из глубоких колодцев.

По материалам, из чего сделаны лопасти, различают жёсткие и парусные ветрогенераторы. Парусные намного дешевле жёстких, сделанных из стеклопластика, или из металла, но в ходе эксплуатации можно замучиться ремонтировать их.

По расположению оси вращения к поверхности почвы различают горизонтальные ветрогенераторы и вертикальные. Их отличия настолько деликатны, что при разных условиях они меняются местами в своём превосходстве. С вертикальной осью ветряки сразу схватывают малейшие дуновения ветерка, не требуют флюгера, но они менее мощные, чем горизонтальные.

По шаговому признаку винта ветрогенераторы бывают с изменяемым и фиксированным шагом. Изменяемый шаг, бесспорно, даёт возможность увеличить скорость вращения, но какова конструкция! Она сложна, увеличивает вес ветряка, то есть, потребует неисчислимых лишних затрат. Куда более прост и надёжен фиксированный шаг.
Таков, вкратце, ваш компас, чтобы не заблудиться в выборе.

Нужно еще привести список некоторых терминов и сокращений, которые будут использованы в дальнейшемю

  • КИЭВ – коэффициент использования энергии ветра. В случае применения для расчета механистической модели плоского ветра (см. далее) он равен КПД ротора ветросиловой установки (ВСУ).
  • КПД – сквозной КПД ВСУ, от набегающего ветра до клемм электрогенератора, или до количества накачанной в бак воды.
  • Минимальная рабочая скорость ветра (МРС) – скорость его, при которой ветряк начинает давать ток в нагрузку.
  • Максимально допустимая скорость ветра (МДС) – его скорость, при которой выработка энергии прекращается: автоматика или отключает генератор, или ставит ротор во флюгер, или складывает его и прячет, или ротор сам останавливается, или ВСУ просто разрушается.
  • Стартовая скорость ветра (ССВ) – при такой его скорости ротор способен провернуться без нагрузки, раскрутиться и войти в рабочий режим, после чего можно включать генератор.
  • Отрицательная стартовая скорость (ОСС) – это значит, что ВСУ (или ВЭУ – ветроэнергетическая установка, или ВЭА, ветроэнергетический агрегат) для запуска при любой скорости ветра требует обязательной раскрутки от постороннего источника энергии.
  • Стартовый (начальный) момент – способность ротора, принудительно заторможенного в потоке воздуха, создавать вращающий момент на валу.
  • Ветродвигатель (ВД) – часть ВСУ от ротора до вала генератора или насоса, или другого потребителя энергии.
  • Роторный ветрогенератор – ВСУ, в которой энергия ветра преобразуется во вращательный момент на валу отбора мощности посредством вращения ротора в потоке воздуха.
  • Диапазон рабочих скоростей ротора – разность между МДС и МРС при работе на номинальную нагрузку.
  • Тихоходный ветряк – в нем линейная скорость частей ротора в потоке существенно не превосходит скорость ветра или ниже ее. Динамический напор потока непосредственно преобразуется в тягу лопасти.
  • Быстроходный ветряк – линейная скорость лопастей существенно (до 20 и более раз) выше скорости ветра, и ротор образует свою собственную циркуляцию воздуха. Цикл преобразования энергии потока в тягу сложный.
Рейтинг
( Пока оценок нет )
Денис Серебряков/ автор статьи
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: