Vėjo generatoriai Rusijoje: kaip išsirinkti, sumontuoti ir išvengti nusivylimo

Galimybė gauti vėjo nemokamą elektrą kreipiasi į daugelį individualių namų savininkų, tačiau tam tikra jų dalis nepavyksta, nusivilia šiuo metodu ir rašo neigiamas apžvalgas įvairiuose forumuose. Bet jūs galite išvengti klaidų kurdami tokias instaliacijas ir išnaudoti visas galimybes.

Vėjo generatorius su savo elektros grandine ir projektavimo principais primena bet kurį kitą elektros generatorius. Pagrindinis skirtumas yra jo rotoriaus sukimosi būdas dėl oro srautų, gautų iš aerodinaminių ašmenų, kinetinės energijos.

Numatomos vietos sąlygos

Vėjo greitis ir galia turėtų patikimai sukti variklio sparnuotę, kurios energiją sunaudoja generatorius. Jei to nepadarysite, liksite be elektros.

Apytikslį aktyviojo vėjo tikimybės įvertinimą padės vidutinis metinis vėjo pasiskirstymo grafikas. Tiesiog atminkite, kad jis skirtas 50 metrų aukščiui nuo žemės paviršiaus. Realioms sąlygoms būtina nustatyti pataisas.

Vidutinė metinė vėjo pasiskirstymo schema Rusijos teritorijoje, apibrėžta 50 metrų aukščiui (norėdami padidinti, spustelėkite paveikslėlį):

Konkretesnę informaciją apie kiekvieną vietovę galite išsiaiškinti su regioninės oro stoties darbuotojais ir atsižvelgti į planuojamą įrengimo aukštį. Nereikia jų klausti dėl vėjo krypčių: vėjo generatorius sukasi automatiškai.

Reljefo ir sezono poveikis

Priklausomai nuo sezono, vėjas pučia skirtingais būdais. Kai kuriose vietose gali būti ilgas užliūlis.

Be to, smarkiai sumažėja vėjo slėgis:

• miškas ir šalia esantys medžiai;

• kaimyniniai namai ir pastatai;

• konstrukcijos vieta žemumoje arba už pakilimo.

Vėjo elektros instaliacijai montuoti geriausiai tinka visų pusių atviros kalvos viršūnės. Patartina vėjo turbiną pakelti į maksimalų leistiną aukštį. Geriau naudoti atskirą tvirtą pagrindą ir bokštą su saugiai pritvirtintais prailginimais, kurie padidina stabilumą: esant stipriam vėjo slėgiui gali atsirasti didžiulės apvirtimo jėgos.

Individualūs savininkai vėjo jėgaines montuoja ant namo stogo ar sienos. Tai nėra geriausias pasirinkimas. Tai taikoma mažos galios varikliams: keičiant dinamines apkrovas pastato konstrukcija bus nuolat purtoma, o besisukančio rotoriaus triukšmas per pastato elementus bus perduodamas į gyvenamąsias patalpas.

Pavyzdys: ant lygaus kaimyninės universalinės parduotuvės pastato stogo - dvejus metus pastatytas dviejų aukštų pastatas iš gelžbetonio plokščių, veikė bokštas su mobiliojo ryšio operatoriaus MTS antena. Po to, kai tarp plokščių atsirado įtrūkimai ir stogas pradėjo nutekėti, antena buvo pašalinta, o pastatas buvo kapitališkai suremontuotas.

Vėjo rato konstrukcijos pasirinkimas

Per visą žmonijos istoriją buvo išbandyta daugybė prietaisų, varomų vėjo energija. Maksimalus efektyvumas (didelis efektyvumas) yra būdingas konstrukcijoms, kurios formuoja kėlimo jėgą, pavyzdžiui, išlenktoms orlaivių variklių sraigtų mentėms (atsiminkite garsiąją frazę „Iš sraigto“) arba valčių / laivų varikliams, esantiems aštriais kampais prieš artėjančius oro / skysčio srautus.

Norint pasirinkti vėjo rato modelį, būtina ne tik žinoti vėjo greitį (V), bet ir nustatyti ventiliatoriaus menčių konstrukciją. Pagrindinis jų rodiklis yra valomo paviršiaus plotas (S), kurį veikia vėjo srautas.

Norint įvertinti galią (N), kurią gali pašalinti ventiliatorius, naudojama formulė: N = (SρV³)/2.

Reikšmė ρ yra oro masių tankis.

Kai kurie pardavėjai teigia, kad atskirų vėjo jėgainių efektyvumas yra oro greitis iki 3 m / s arba peilių dydis, apibūdinantis apskritimą, kurio spindulys ≤1,3 metro darbo metu. Pakeiskite jų prietaisų savybes aukščiau pateiktoje formulėje: jūs tikrinate tokių reklaminių teiginių patikimumą pagal elementarius fizikos dėsnius.

Vėjas, kurio greitis ≤ 3m⁄sek, negali patikimai perduoti energijos įprastam vėjo generatoriui. Bet tokioms sąlygoms galite naudoti padidinto ploto peilius, kurie sukuriami padidinant jų matmenis - ypač 2 metrų ilgį. Tačiau tokios konstrukcijos dėl keturių metrų atstumo yra labiau tinkamos pramoninėms įmonėms.

Jei grįšime prie vėjų pasiskirstymo grafiko ir atsižvelgsime į jų specifinį poveikį vėjo ratui (ne 50 metrų aukštyje), tada, jei vėjų pobūdis sutampa su oranžine zona (nuo 5 m / s) ar aukštesne, Voronežo valstybinis universitetas pateisins jo gamybos ir įrengimo išlaidas.

Esant dideliam vėjo greičiui, sukuriama galia staigiai padidėja. Tokiais atvejais sukonfigūruojamas bet kuris vėjo generatorius. Kitose situacijose jis gali nepateisinti savo lūkesčių.

Įvadas į gamintojo specifikacijas

Vėjo generatoriaus galios tikrinimas ir tikrinimas atliekamas gamykloje: vėjo tunelyje su reguliuojamu oro srautu iš stacionarių ventiliatorių. Tai patikrina orlaivių ir visų automobilio kėbulų aerodinamines charakteristikas. Tačiau šis metodas neatspindi tikrųjų vėjo elektrinės įrenginio eksploatavimo sąlygų.

Vėjo tunelyje vėjas pučia viena kryptimi su nuolatinėmis pastangomis, tačiau iš tikrųjų jis visada šiek tiek keičiasi ir greičiu, ir kryptimi. Stebėkite įprastos oro juostos elgesį. O vėjo generatorius nuo jo labai skiriasi nuo pagreičio ir stabdymo padarinių.

Norėdami tai suprasti, pakanka pabandyti ranka atsukti paprastą guolį (menčių mentės), o paskui elektros generatoriaus (arba variklio) rotorių, užpildytą apvijomis, apsuptas elektromagnetinių laukų. Sukurtą opoziciją teks įveikti net neveikiant. Prijungiant apkrovą (tam viskas yra padaryta), reikia naudoti daugiau energijos.

Vėjo slėgio pokytis

Nedideli vėjo gūsiai (stipresni / silpnesni) nedaro įtakos rotoriaus greičiui, o vėjo smūgiai - reikšmingai. Norint jas atremti, naudojamos įvairios slopinimo schemos, įskaitant stabdymą ir konstrukcinių elementų lankstymą.

Pavyzdys yra vėjo generatoriai su aukšta kilio padėtimi (uodegos galas). Audros metu visa konstrukcija staigiai pakreipiama atgal į gana didelį svorį.

Sumažinus slėgį, jis grįžta į savo vietą. Viename vėjo gūsyje bokšto bokštai dvigubai viršija audros energiją. Ir jei toks vėjo generatorius yra pritvirtintas ant pastato, tada jis suvokia tokius sukrėtimus. Tik kaip?

Elektromagnetinė stabdžių sistema veikia geriau ir minkščiau, o tai uždaro apvijas kritiniu greičiu. Bet tai daug sudėtingiau ir brangiau.

Vėjo krypties keitimas

Vėjas horizontalioje plokštumoje gali sukurti gūsius iš skirtingų pusių. Daugelis vėjo generatorių konstrukcijų yra labai jautrūs tokioms apkrovoms dėl didelio darbinių peilių nušluoto paviršiaus.

Vėjo generatoriai pradeda kartoti vėjo apkrovos judesį, tačiau, turėdami didelę masę, vėjo krypties ašis praeina iš inercijos ir eina į žymiai didesnius įlinkio kampus.

Esant dideliems vėjo gūsiams, jis gali pasiekti statmeną kryptį arba praslysti pro jį ir sustoti priešingai vėjo būklei. Vėjo ratas sustos, grįš į pradinę padėtį ir išeis į darbo režimą. Šiose situacijose vibracijos slopinimo sistema (jei yra) veikia blogai.

Orų vėžė taip pat nėra iškart sumontuojama kryptimi, tačiau jos masė yra daug mažesnė, o elektromagnetiniams procesams skirtos pastangos nėra dedamos.

Apsauga nuo žaibo

Dėl tam tikrų priežasčių jie apie tai pamiršta arba prisimena paskutinį kartą. Bet veltui. Metalinių konstrukcijų išdėstymas dideliame aukštyje ir net elektros energijos gamyba perkūnijos metu sukuria prielaidas pritraukti žaibo potencialą.

Paprasčiau apgalvoti apsaugos nuo žaibo projektą ir sukurti jį kartu su vėjo generatoriaus įrengimu, nei vėliau atlikti modifikacijas.

Įprasta namų stoties vėjo grandinė

Būtina nustatyti galutinį vėjo generatoriaus projektą atsižvelgiant į elektros energijos suvartojimo užduotis. Apkrovos prijungimo schema turėtų padėti.

Namų elektrinės su saulės baterija ir vėjo generatoriumi supaprastinta schema (paspauskite ant paveikslėlio, kad padidintumėte):

Būtina pradėti vėjo generatoriaus parinkimą pagal generuojamą galią remiantis straipsnyje aprašytais principais „Saulės elektrinės namams“. Perskaitykite šį straipsnį ir suprasite, kad vėjo ir saulės stotys veikia tais pačiais algoritmais.

Atkreipkite dėmesį, kad tokios stotys gali puikiai tilpti į bendrą schemą ir papildyti viena kitą, dirbti kartu su ta pačia maitinimo įranga: inverteris, valdiklis ir baterijos gali dirbti iš bet kurio šaltinio: saulės baterijų, vėjo.

Tam tikromis sąlygomis tai yra ekonomiškai įmanoma. Nors galite atsisakyti saulės baterijos ir dirbti tik iš vėjo generatoriaus. Jūsų pasirinkimas yra jūsų.

Kai kurie šaltiniai šildymo katilinių ar šilumos krosnių kaitinamųjų elementų energijai tiekti naudoja vėjo generatorių be valdiklio ir akumuliatorių. Šioje idėjoje yra prinokę grūdai: schema labai supaprastinta. Tačiau nichromo gijos, veikiančios šaltą būseną, turi mažą aktyvųjį pasipriešinimą, o tai tiesiog nustumia generatoriaus išvesties gnybtus. Į šį tašką reikia atsižvelgti kiekvienoje tokios grandinės pradžioje: įjunkite pašildymo įrenginį.

Galimos problemos

Naudodami vėjo generatorių, galite patirti:

• pamatų tvirtinimo ar mechaninių strijų stiprumo pažeidimas. Jie turėtų būti periodiškai tikrinami;

• apledėjus kūnui ir ašmenims šaltu oru, atsiranda papildomas svoris, dėl kurio padidėja apkrovos ir sumažėja sistemos efektyvumas;

• stabilumo pablogėjimas dėl sukimosi greičio (kintančio vėjo greičio) pažeidimo, kuris būdingas asinchroniniams generatoriams;

• gaisras elektros grandinėje su žalos izoliacija.

Geriausi pasaulio vėjo generatorių gamintojai

Šių kompanijų įranga patikimai pasitvirtino, todėl kainuoja brangiai. Tačiau pradiniame vėjo energijos vystymosi etape galite pabandyti padaryti panašų dizainą savo rankomis. Įgyvendinant įgyti įgūdžiai padės įvertinti vėjo apkrovas jūsų rajone be didelių finansinių išlaidų.