Nacrti ventilacijske turbine "uradi sam". Izrađujemo vertikalni generator vjetra vlastitim rukama za dom. Korak po korak upute (video). Kako sve to funkcionira

Turbina je napravljena za pogon vjetrogeneratora rotacijski tip s okomitom osi rotacije. Ova vrsta rotora je vrlo jaka i izdržljiva, ima relativno malu brzinu vrtnje i lako se može izraditi kod kuće, bez aerodinamičkog profila krila i drugih problema povezanih s proizvodnjom propelera za horizontalnu os vrtnje vjetroturbine. Štoviše, takva turbina radi gotovo nečujno i bez obzira gdje vjetar puše. Rad je praktički neovisan o turbulencijama i čestim promjenama jačine i smjera vjetra. Turbinu karakteriziraju visoki startni momenti, rad pri relativno malim brzinama. Učinkovitost ove turbine je mala, ali to je dovoljno za napajanje uređaja male snage, sve se isplati jednostavnošću i pouzdanošću dizajna.

Električni generator

Kao generator koristi se modificirani kompaktni automobilski starter s trajnim magnetima. Izlaz generatora: izmjenična struja snage 1,0 ... 6,5 W (ovisno o brzini vjetra).
Mogućnost pretvaranja startera u generator opisana je u članku:

Proizvodnja vjetroturbina

Ova vjetroturbina ne košta gotovo ništa i jednostavna je za proizvodnju.
Dizajn turbine sastoji se od dva ili više polucilindara montiranih na vertikalna osovina. Rotor se okreće zbog različitog otpora vjetru svake od lopatica okrenutih prema vjetru različite zakrivljenosti. Učinkovitost rotora donekle je poboljšana središnjim razmakom između lopatica, jer nešto zraka dodatno djeluje na drugu lopaticu pri izlasku iz prve.

Generator je fiksiran na postolju iza izlazne osovine, kroz koju izlazi žica s primljenom strujom. Ovaj dizajn eliminira klizni kontakt za oduzimanje struje. Rotor turbine montiran je na kućište generatora i fiksiran na slobodne krajeve pričvrsnih klinova.

Disk promjera 280 ... 330 mm ili kvadratna ploča upisana u ovaj promjer izrezana je iz aluminijskog lima debljine 1,5 mm.

Označeno je i izbušeno pet rupa u odnosu na središte diska (jedna u sredini i 4 na uglovima ploče) za ugradnju lopatica i dvije rupe (simetrične u odnosu na središnju) za pričvršćivanje turbine na generator.

U rupama koje se nalaze na uglovima ploče ugrađeni su mali kutovi od aluminija debljine 1,0 ... 1,5 mm za pričvršćivanje noževa.

Lopatice turbine bit će izrađene od limenke promjera 160 mm i visine 160 mm. Limenka se prereže na pola duž osi, što rezultira dvije identične oštrice. Rubovi limenke nakon reza, u širini od 3 ... 5 mm, savijeni su za 180 stupnjeva i naborani kako bi se ojačao rub i uklonili oštri rezni rubovi.

Obje lopatice turbine, sa strane otvorenog dijela limenke, međusobno su povezane skakačem u obliku slova U s rupom u sredini. Premosnik čini razmak širine 32 mm između središnjeg dijela lopatica kako bi se poboljšala učinkovitost rotora.

Na suprotnoj strani limenke (pri dnu), oštrice su međusobno povezane mostom minimalne duljine. Istodobno, duž cijele duljine oštrice održava se razmak širine 32 mm.

Sastavljeni blok lopatica postavlja se i pričvršćuje na disk na tri točke - iza središnjeg otvora skakača i prethodno postavljenih aluminijskih uglova. Lopatice turbine su fiksirane na ploču strogo jedna naspram druge.

Za spajanje svih dijelova možete koristiti zakovice, samorezne vijke, vijčane spojeve M3 ili M4, kutove ili koristiti druge metode.

Generator je ugrađen u rupe na drugoj strani diska i fiksiran maticama na slobodnim krajevima montažnih klinova.

Za pouzdano samopokretanje vjetrogeneratora, turbini je potrebno dodati drugi sličan sloj lopatica. U ovom slučaju, lopatice drugog sloja su pomaknute duž osi u odnosu na lopatice prvog sloja za kut od 90 stupnjeva. Rezultat je rotor s četiri lopatice. To osigurava da uvijek postoji barem jedna lopatica koja može uhvatiti vjetar i dati poticaj turbini da se vrti.

Kako bi se smanjila veličina vjetrogeneratora, može se napraviti drugi sloj lopatica turbine i učvrstiti oko generatora. Izradit ćemo dvije lopatice širine 100 mm (visina generatora), duljine 240 mm (slično duljini lopatice prvog sloja) od aluminijskog lima debljine 1,0 mm. Savijamo oštrice duž polumjera od 80 mm, slično oštricama prvog sloja.

Svaka oštrica drugog (donjeg) sloja pričvršćena je s dva ugla.
Jedan je ugrađen u slobodnu rupu na periferiji diska, slično pričvršćivanju lopatica gornji sloj, ali pomaknut za 90 stupnjeva. Drugi kut je fiksiran na klin instaliranog generatora. Na fotografiji, radi jasnoće pričvršćivanja lopatica donjeg sloja, generator je uklonjen.

pritoka čisti zrak ventilacijski sustav osigurava prostorije. Njegova učinkovitost ovisi o unutarnjoj vuče. Ako prašina i krhotine uđu u zračne kanale, normalan rad uređaja je poremećen. Kako bi se uklonila takva mogućnost, na izlazu cijevi ugrađen je ventilacijski deflektor - uređaj koji stvara propuh u ventilacijskim kanalima . Čemu služi takva jedinica? – Ovaj uređaj može zaštititi okna zračnih kanala od vlage, snijega i kiše.

Bilješka! Odsutnost ovog rješenja dovodi do postupnog smanjenja promjera cijevi zbog činjenice da se male čestice krhotina, prašine i masti nakupljaju na zidovima cijevi..

U prodaji je širok izbor modela. Njihov uređaj i princip rada razmatraju se u nastavku. Najjednostavniji modeli mogu se napraviti ručno.

Pokaži sve

Uređaj deflektora ventilacije

Svaki turbo deflektor za ventilaciju sastoji se od nekoliko funkcionalnih elemenata:

• metalne čaše (postoje 2 u standardnoj verziji);
• pričvrsni nosači za sigurno pričvršćivanje;
• dovodna i odvodna cijev, koja se stavlja na cijev i pričvršćuje stezaljkom.

Oblik vanjskog stakla razlikuje se u obliku, širi se na dnu. Što se tiče dna, apsolutno je ravno. Cilindri se stavljaju jedan na drugi, a poklopac je fiksiran na nosače na vrhu.

Pažnja! Promjer poklopca mora biti veći od izlaznog otvora kako bi se izbjeglo padanje kiše u sustav.

Donja slika prikazuje komponente različiti tipovi strukture.

Bilješka! Ugradnja odbojnika provodi se na takav način da ulični zrak stvara dodatno usisavanje kroz udubljenja između susjednih prstenova. Zahvaljujući tome, moguće je ubrzati uklanjanje "teškog kisika" iz ventilacijskog sustava..

Deflektorski uređaji u ventilacijskom sustavu kuće implementirani su na takav način da kada zrak struji odozdo prema gore, uređaj ne radi dobro: reflektira se od površine krova, nakon čega kisik juri u plinove koji izlaze na vrhu rupe. Ovaj je nedostatak tipičan za sve jedinice. Da bi se to uklonilo, potrebna su rješenja s 2 konusa, međusobno povezana "mostom".

Ako vjetar ima bočni smjer, tada se izlaz zračnih masa vrši i odozdo i odozgo. Vertikalna orijentacija kisika potiče istjecanje odozdo.

Što je turbo deflektor? Ventilacija bez struje. Zamjena konvencionalnog ventilacijskog sustava



Načelo rada ventilacijskog deflektora

Ventilacijski deflektor radi prema jednostavnom principu, bez obzira na dizajn i model uređaja:

• usmjerene struje vjetra udaraju u metalne trupove;
• zbog difuzora, zrak se grana, zbog čega se razina tlaka smanjuje;
• u cijevi sustava, potisak se povećava.

Načelo rada uređaja

Što je veći otpor koji stvara baza kućišta, to je učinkovitiji odljev zraka u kanalima sustava. Općenito je prihvaćeno da uređaj instaliran na krovu pod blagim nagibom prema horizontalnoj ravnini radi bolje. Stručnjaci navode da učinkovitost ovih uređaja određuju 3 faktora:

• dizajn i oblik trupa;
• veličina jedinice;
• visina ugradnje.

Bez obzira na to koliko su ventilacijski deflektori pouzdani i kvalitetni, oni imaju i prednosti i nedostatke, o kojima bih se želio detaljnije osvrnuti.

O "prednostima" i nedostacima deflektora

Kao što je gore spomenuto, rješenja za kišobrane mogu učinkovito spriječiti ulazak prljavštine i oborina u zračne kanale. Pravilnim odabirom i stručnom ugradnjom deflektora poboljšava se ventilacija. Učinkovitost sustava u cjelini povećava se za 20%.

Ventilacijski uređaj pomaže stvoriti ili povećati propuh zraka u kanalima ispušna ventilacija

Savjet! Za regije sa slabim vjetrovima, preporuča se opremiti sustav uređajem za povećanje dovoda i odvoda zraka. To će eliminirati učinak "prevrtanja" potiska.

Uređaji nisu bez nedostataka: s okomitim smjerom vjetra, protok dolazi u kontakt s gornjim dijelom konstrukcije, dok se zrak ne može u potpunosti ispustiti na ulicu. Kako bi se uklonio takav učinak, izumljeni su dizajni s 2 čunjeva. U zimsko razdoblje na dnu cijevi se pojavljuje mraz, pa je potrebno redovito provoditi preventivne preglede.



Vrste deflektora

Nakon analize ili brzog pogleda na vrste deflektora na tržištu, možete doći u stanje blage zbunjenosti u pogledu broja dostupnih rješenja.

S gledišta dizajna uređaja, uobičajeno je podijeliti u nekoliko tipova:

• TsAGI - potisak se pojačava zbog zračnog i toplinskog tlaka, pada tlaka na velikim visinama. Montira se izravno u ventilacijski kanal, što otežava rutinske preglede i čišćenje;
• sferni ili okrugli (kao što je "Volper");
• Khanzhenkovljeva rješenja u obliku ploče otvorenog tipa- glavna strukturna razlika leži u dodatnom zidu koji se nalazi oko kanala. Ispušni poklopac ima oblik ploče;
• rotacijski proizvodi (kapuljača, mreža) - vjetrobran koji se okreće na posebnoj šipki. Zbog turbulencije se povećava potisak u kanalu;
• jedinice koje rade prema principu koji je opisao Grigorovich;
• u obliku zvijezde.

S gledišta jednostavnosti dizajna i mogućnosti implementacije, Grigorovichev ventilacijski uređaj ima bezuvjetno vodstvo. Sastoji se od nekoliko pari kišobrana raspoređenih u jednu "ploču", koja se montira iznad zida kanala.

Grigorovičev uređaj

U posljednje 2-3 godine u prodaji su pronađeni razni proizvodi koji nemaju jasnu pripadnost nijednom tipu: rotirajući deflektor sa spiralnim lopaticama, kišobran, jedinice na ležajevima.

Prilikom odabira određenog modela, najveća pozornost posvećuje se njegovom dizajnu. Ovo je jedan od ključnih parametara proizvoda. Odlučivši se o konstruktivnoj vrsti uređaja, odabire se optimalna veličina jedinica za određeni slučaj. Lakše je odabrati pravi uređaj ako odgovorite na jednostavno pitanje - zašto je struktura instalirana i za koji objekt.

Top modeli:

• ASTATO;
• Tip ploče TsAGI.

Prilikom odabira vodite računa o koeficijentu gubitaka i razrijeđenosti zraka. Iz toga slijedi da ove vrijednosti ovise o specifičnom modelu. Ako govorimo o rješenjima tipa DS, odgovarajući koeficijent će biti 1,4. Očito, stupanj razrijeđenosti zraka ovisi o brzini vjetra, vidi tablicu. ispod:

Tablica za odabir uređaja

Deflektor za ventilaciju "uradi sam".

Znajući o uređaju i principu rada uređaja, mnogi vlasnici odlučuju napraviti ventilacijski deflektor vlastitim rukama. Sa stajališta njegove vlastite implementacije, verzija Grigorovicheva proizvoda je bez premca, pa ćemo razmotriti implementaciju ove konkretne inačice. Glavna prednost je što takva ventilacija radi bez struje, tijekom cijele godine.

Prvo se morate pripremiti:

• tip lima od nehrđajućeg čelika, može se zamijeniti pocinčanim;
• električna bušilica;
• pričvrsne stezaljke, vijci, zakovice i matice;
• alat za crtanje metalnih površina;
• kompas;
• list kartona;
• vladar;
• škare za metal i papir.

Izračun parametara uređaja (Grigorovich)

Dajemo vam najjednostavniju opciju izračuna, bez ikakvih formula:

• visina deflektora jednaka je 1,6 promjera dimnjaka.
• širina difuzora je 1,2 puta veća od promjera dimnjaka.
• širina poklopca jednaka je dva promjera dimnjaka.

Na temelju raspoloživih dimenzija i crteža iz kartona se izrezuju pojedini elementi deflektora. Za izradu rotirajućeg uređaja potrebne su određene vještine, pa je bolje vježbati na modelima i tek onda prijeći na metalni pandan.

Građevinska proizvodnja

Uzorci se moraju pričvrstiti na metalne ploče, a zatim zaokružiti pisačem. Nadalje, algoritam je jednostavan - metalnim škarama izrezujemo elemente i detalje budućeg dizajna. Odvojeni dijelovi su međusobno povezani zakovicama i vijcima. Ako je mehanizam aktivan, bolje je popraviti dijelove zavarivanjem.

Izgledi pregrada za sustavi ventilacije od kartona

Za sigurno pričvršćivanje rotacijske nape potrebno je pripremiti nekoliko zakrivljenih metalnih traka koje će preuzeti ulogu nosača.

Nosače pričvršćujemo zakovicama ili vijcima

Što se tiče obrnutog konusa, ima smisla popraviti ga na kišobranu.

Deflektor

Instalacijski radovi

Donje od 2 stakla je postavljeno na izlazni dimnjak. Na njega je pričvršćeno gornje staklo. Za veću stabilnost dizajna, 2 dijela su stegnuta stezaljkom, isto je učinjeno s ispušnim rupama. Kapica je pritisnuta pripremljenim zagradama. Ako govorimo o području gdje se smjer vjetra često mijenja, ima smisla opremiti jedinicu obrnutim konusom, koji će omogućiti jedinici da u potpunosti radi u bilo kojem smjeru vjetra.

Dakle, u ovom smo članku ispitali što je deflektor u ventilaciji. Ukratko, možemo reći da je ovo jednostavan i učinkovit uređaj koji poboljšava ventilaciju objekata bilo koje složenosti, bilo da se radi o javnim zgradama ili stambenim zgradama. Mali element povećava performanse ventilacijskog sustava za 15-20%, pouzdano štiteći unutrašnjost od padalina, sitnih čestica, krhotina i prašine.

Rusija ima dvostruku poziciju u pogledu izvora energije vjetra. S jedne strane, zbog velike ukupne površine i obilja ravnih površina, vjetar je općenito obilan i uglavnom ravnomjeran. S druge strane, naši vjetrovi su pretežno niskog potencijala, spori, vidi sl. Na trećem, u rijetko naseljenim područjima, vjetrovi su siloviti. Na temelju toga, zadatak pokretanja generatora vjetra na farmi vrlo je relevantan. Ali odlučiti hoćete li kupiti dovoljno skupi uređaj, ili izradite sami, potrebno je dobro razmisliti koju vrstu (a ima ih jako puno) za koju namjenu odabrati.

Osnovni koncepti

1. KIJEV - faktor iskorištenja energije vjetra. Ako se za izračun koristi mehanički ravni model vjetra (vidi dolje), on je jednak učinkovitosti rotora vjetroelektrane (APU).
2. Učinkovitost - end-to-end učinkovitost APU-a, od nadolazećeg vjetra do priključaka električnog generatora ili do količine vode upumpane u spremnik.
3. Minimalna radna brzina vjetra (MPS) je brzina pri kojoj vjetrenjača počinje davati struju opterećenju.
4. Najveća dopuštena brzina vjetra (MPS) je njegova brzina pri kojoj prestaje proizvodnja energije: automatizacija ili isključuje generator, ili stavlja rotor u vjetrokaz, ili ga savija i skriva, ili se rotor sam zaustavlja, ili APU jednostavno propadne.
5. Polazna brzina vjetra (CWS) - pri ovoj brzini rotor se može okretati bez opterećenja, zavrtjeti i ući u način rada, nakon čega se generator može uključiti.
6. Negativna startna brzina (OSS) - to znači da APU (ili vjetroturbina - vjetroelektrana, ili WEA, vjetroelektrana) zahtijeva obavezno spin-up iz vanjskog izvora energije za pokretanje pri bilo kojoj brzini vjetra.
7. Početni (početni) moment - sposobnost rotora, prisilno usporenog u struji zraka, da stvori okretni moment na osovini.
8. Vjetroturbina (VD) - dio APU od rotora do osovine generatora ili pumpe, ili drugog potrošača energije.
9. Rotacijski generator vjetra - APU, u kojem se energija vjetra pretvara u okretni moment na vratilu za odvod snage rotiranjem rotora u struji zraka.
10. Raspon radnih brzina rotora je razlika između MDS i MRS pri radu pri nazivnom opterećenju.
11. Spora vjetrenjača – u njoj brzina linije dijelova rotora u protoku ne prelazi značajno brzinu vjetra ili ispod nje. Dinamička visina protoka izravno se pretvara u potisak lopatice.
12. Vjetrenjača velike brzine - linearna brzina lopatica znatno je (do 20 ili više puta) veća od brzine vjetra, a rotor stvara vlastitu cirkulaciju zraka. Ciklus pretvaranja energije protoka u potisak je složen.

Bilješke:

1. Niskobrzinski APU-ovi, u pravilu, imaju niži CIEV od brzih, ali imaju početni moment dovoljan da zavrte generator bez odvajanja opterećenja i nulti TCO, tj. apsolutno samopokretanje i primjenjivo i pri najslabijem vjetru.
2. Sporost i brzina su relativni pojmovi. Vjetrenjača za kućanstvo pri 300 okretaja u minuti može biti spora i moćna pomoćna jedinica tipa EuroWind, iz koje se dobivaju polja vjetroelektrana, vjetroelektrana (vidi sl.) i čiji rotori čine oko 10 okretaja u minuti - visoko- brzina, jer. s takvim promjerom, linearna brzina lopatica i njihova aerodinamika u većem dijelu raspona prilično su "zrakoplovne", vidi dolje.

Koji generator je potreban?

Električni generator za kućnu vjetrenjaču mora proizvoditi električnu energiju u širokom rasponu brzina vrtnje i imati mogućnost samopokretanja bez automatizacije i vanjskih izvora energije. U slučaju korištenja APU-a s OSS-om (vjetrenjače sa spin-upom), koji u pravilu imaju visoku KIEV i učinkovitost, on također mora biti reverzibilan, tj. moći raditi kao motor. Pri snagama do 5 kW ovaj uvjet zadovoljavaju električni strojevi s permanentnim magnetima na bazi niobija (supermagneti); na čeličnim ili feritnim magnetima, možete računati na ne više od 0,5-0,7 kW.

Bilješka: asinkroni alternatori ili kolektorski alternatori s nemagnetiziranim statorom uopće nisu prikladni. Sa smanjenjem snage vjetra, oni će se "ugasiti" mnogo prije nego što njegova brzina padne na MRS, a tada se neće sami pokrenuti.

Izvrsno "srce" APU-a snage od 0,3 do 1-2 kW dobiva se iz alternatora s ugrađenim ispravljačem; većina ih je sada. Prvo, održavaju izlazni napon od 11,6-14,7 V u prilično širokom rasponu brzina bez vanjskih elektroničkih stabilizatora. Drugo, silikonska vrata se otvaraju kada napon na namotu dosegne oko 1,4 V, a prije toga generator "ne vidi" opterećenje. Da biste to učinili, generator mora biti već prilično dobro odvrnut.

U većini slučajeva, oscilator se može spojiti izravno, bez zupčanika ili remenskog pogona, na visokobrzinsko HP vratilo odabirom brzine odabirom broja lopatica, vidi dolje. "Brzohodači" imaju mali ili nulti početni moment, ali će rotor, čak i bez odvajanja opterećenja, imati dovoljno vremena da se okrene prije nego što se otvore ventili i generator pusti struju.

Izbor u vjetar

Prije nego što odlučimo koji vjetrogenerator napraviti, odlučimo se o lokalnoj aerologiji. u sivozelenkastim(bez vjetra) područja karte vjetra, barem će neki smisao imati samo vjetroturbina za jedrenje(o njima ćemo kasnije). Ako trebate stalno napajanje, morat ćete dodati booster (ispravljač sa stabilizatorom napona), Punjač, snažna baterija, pretvarač 12/24/36/48 V DC na 220/380 V 50 Hz AC. Takvo gospodarstvo koštat će ne manje od 20.000 dolara, a malo je vjerojatno da će biti moguće ukloniti dugotrajnu snagu veću od 3-4 kW. Općenito, s neumoljivom željom za alternativnom energijom, bolje je potražiti drugi izvor.

Na žuto-zelenim, slabo vjetrovitim mjestima, ako vam je potrebna struja do 2-3 kW, sami možete uzeti malu brzinu vertikalni generator vjetra . Razvijeni su bezbrojni, a postoje dizajni koji, u smislu KIJEV i učinkovitosti, gotovo da nisu inferiorni u odnosu na industrijske "oštrice".

Ako ćete kupiti vjetroturbinu za svoj dom, onda je bolje da se usredotočite na vjetrenjaču s jedriličarskim rotorom. Mnogo je sporova, au teoriji još nije sve jasno, ali djeluju. U Ruskoj Federaciji, "jedrilice" se proizvode u Taganrogu s kapacitetom od 1-100 kW.

U crvenim, vjetrovitim regijama, izbor ovisi o potrebnoj snazi. U rasponu od 0,5-1,5 kW, samo-izrađene "vertikale" su opravdane; 1,5-5 kW - kupljene "jedrilice". "Vertikalni" se također može kupiti, ali će koštati više od APU horizontalne sheme. I, na kraju, ako vam je potrebna vjetrenjača snage 5 kW ili više, tada morate birati između horizontalnih kupljenih "oštrica" ​​ili "jedrilica".

Bilješka: mnogi proizvođači, posebno drugi sloj, nude komplete dijelova od kojih možete sami sastaviti vjetrogenerator snage do 10 kW. Takav set će koštati 20-50% jeftinije od gotovog s instalacijom. Ali prije kupnje morate pažljivo proučiti aerologiju predviđenog mjesta ugradnje, a zatim odabrati prema specifikacijama prikladan tip i model.

O sigurnosti

Dijelovi vjetroturbine za kućnu upotrebu u radu mogu imati linearnu brzinu veću od 120 pa čak i 150 m/s, a komad bilo kojeg čvrstog materijala težine 20 g, koji leti brzinom od 100 m/s, s “uspješnim” pogodio, na mjestu ubio zdravog čovjeka. Čelična ili tvrda plastična ploča debljine 2 mm, krećući se brzinom od 20 m/s, presijeca ga na pola.

Osim toga, većina vjetrenjača preko 100 vata je prilično bučna. Mnogi stvaraju fluktuacije tlaka zraka ultra niske (manje od 16 Hz) frekvencije - infrazvuk. Infrazvuci su nečujni, ali su štetni za zdravlje i šire se jako daleko.

Bilješka: kasnih 80-ih došlo je do skandala u Sjedinjenim Državama - najveća vjetroelektrana u zemlji u to vrijeme morala je biti zatvorena. Indijci iz rezervata, 200 km od polja njezine APU, dokazali su na sudu da su zdravstveni poremećaji koji su kod njih naglo porasli nakon puštanja u rad vjetroelektrane uzrokovani njezinim infrazvukom.

Iz gore navedenih razloga dopuštena je ugradnja APU-a na udaljenosti od najmanje 5 njihovih visina od najbližih stambenih zgrada. U dvorištima privatnih kućanstava moguće je postaviti vjetrenjače industrijske proizvodnje, odgovarajuće certificirane. Općenito je nemoguće instalirati APU na krovove - tijekom njihovog rada, čak i za one male snage, nastaju izmjenična mehanička opterećenja koja mogu uzrokovati rezonanciju građevinske konstrukcije i njezino uništenje.

Bilješka: visina APU-a je najviša točka pometenog diska (za lopatične rotore) ili geometrijski lik (za okomite APU-e s rotorom na polu). Ako APU jarbol ili os rotora strše još više, visina se računa prema njihovom vrhu - vrhu.

Vjetar, aerodinamika, KIJEV

Vjetrogenerator kućne izrade pokorava se istim zakonima prirode kao i tvornički izračunat na računalu. A majstor "uradi sam" mora vrlo dobro razumjeti osnove svog posla - najčešće nema na raspolaganju skupe ultramoderne materijale i tehnološka oprema. Aerodinamika APU-a je tako teška ...

Vjetar i KIJEV

Za izračun serijskih tvorničkih APU-ova, tzv. ravni mehanički model vjetra. Temelji se na sljedećim pretpostavkama:

• Brzina i smjer vjetra su konstantni unutar efektivne površine rotora.
• Zrak je kontinuirani medij.
• Efektivna površina rotora jednaka je pometenoj površini.
• Energija strujanja zraka je čisto kinetička.

Pod takvim uvjetima, maksimalna energija jedinice volumena zraka izračunava se prema školskoj formuli, uz pretpostavku da je gustoća zraka u normalnim uvjetima 1,29 kg * cu. m. Pri brzini vjetra od 10 m/s jedna kocka zraka nosi 65 J, a sa jednog kvadrata efektivne površine rotora može se odvesti 650 W, pri 100% učinkovitosti cijele APU. Ovo je vrlo jednostavan pristup - svi znaju da vjetar nije savršeno ravnomjeran. Ali to se mora učiniti kako bi se osigurala ponovljivost proizvoda - uobičajena stvar u tehnologiji.

Ravni model ne treba zanemariti, on daje jasan minimum raspoložive energije vjetra. Ali zrak je, prvo, kompresibilan, a drugo, vrlo je fluidan (dinamička viskoznost je samo 17,2 μPa * s). To znači da protok može teći oko pometene površine, smanjujući efektivnu površinu i KIJEV, što se najčešće opaža. Ali u načelu je moguća i obrnuta situacija: vjetar teče prema rotoru i tada se površina efektivne površine ispostavlja da je veća od one koja se briše, a KIEV je veći od 1 u odnosu na onaj za ravni vjetar .

Navedimo dva primjera. Prva je jahta za razonodu, prilično teška, jahta može ići ne samo protiv vjetra, već i brže od njega. Vjetar se misli na vanjski; prividni vjetar ipak mora biti brži, inače kako će vući brod?

Drugi je klasik povijesti zrakoplovstva. Na testovima MIG-19 pokazalo se da presretač, koji je bio tonu teži od prednjeg lovca, ubrzava brže. S istim motorima u istom zrakoplovu.

Teoretičari nisu znali što da misle i ozbiljno su sumnjali u zakon održanja energije. Na kraju se pokazalo da je stvar u konusu oklopa radara koji viri iz usisnika zraka. Od nožnog prsta do školjke pojavila se zračna brtva, kao da ga grabi sa strane do kompresora motora. Otada su udarni valovi postali čvrsto utemeljeni u teoriji kao korisni, a fantastične letne performanse modernih zrakoplova u velikoj su mjeri zahvalne njihovoj vještoj upotrebi.

Aerodinamika

Razvoj aerodinamike obično se dijeli na dvije ere - prije N. G. Žukovskog i poslije. Njegovo izvješće "O pripojenim vrtlozima" od 15. studenog 1905. bilo je početak nova era u zrakoplovstvu.

Prije Žukovskog letjeli su na ravnim jedrima: vjerovalo se da čestice nadolazećeg toka sav svoj zamah daju prednjem rubu krila. To je omogućilo da se odmah riješimo vektorske veličine - momenta količine gibanja - koja je generirala bijesnu i najčešće neanalitičku matematiku, prijeđemo na mnogo prikladnije skalarne čisto energetske relacije i na kraju dobijemo izračunato polje tlaka na nosivoj ravnini. , više-manje sličan ovom sadašnjem.

Takav mehanički pristup omogućio je stvaranje uređaja koji bi se mogli, u najmanju ruku, dići u zrak i letjeti s jednog mjesta na drugo, a da se nužno ne sruše na tlo negdje usput. Ali želja za povećanjem brzine, nosivosti i drugih kvaliteta leta sve je više otkrivala nesavršenost izvorne aerodinamičke teorije.

Ideja Žukovskog bila je sljedeća: zrak prolazi različitim putem duž gornje i donje površine krila. Iz uvjeta srednjeg kontinuiteta (vakuumski mjehurići se ne stvaraju u zraku sami) proizlazi da se brzine gornjeg i donjeg toka koji se spuštaju sa stražnjeg ruba moraju razlikovati. Zbog doduše male, ali konačne viskoznosti zraka, tu bi zbog razlike u brzinama trebao nastati vrtlog.

Vrtlog se okreće, a zakon o održanju količine gibanja, nepromjenjiv kao i zakon o održanju energije, vrijedi i za vektorske veličine, tj. mora voditi računa o smjeru kretanja. Stoga bi odmah, na stražnjem bridu, trebao nastati suprotno rotirajući vrtlog s istim momentom. Za što? Zbog energije koju stvara motor.

Za praksu zrakoplovstva to je značilo revoluciju: odabirom odgovarajućeg profila krila, bilo je moguće pokrenuti pričvršćeni vrtlog oko krila u obliku cirkulacije G, povećavajući njegov uzgon. Odnosno, trošenjem dijela, a za velike brzine i opterećenja krila - velikog dijela, snage motora, možete stvoriti strujanje zraka oko uređaja, što vam omogućuje postizanje boljih kvaliteta leta.

Time je zrakoplovstvo postalo zrakoplovstvo, a ne dio aeronautike: sada zrakoplov može stvoriti okruženje potrebno za let i više ne biti igračka zračnih struja. Sve što trebate je snažniji motor, i sve snažniji...

Opet KIJEV

Ali vjetrenjača nema motor. On, naprotiv, mora uzeti energiju iz vjetra i dati je potrošačima. I evo izlazi - izvukao je noge, zapeo mu rep. Puštaju premalo energije vjetra u vlastitu cirkulaciju rotora - ona će biti slaba, potisak lopatica će biti mali, a KIJEV i snaga će biti niski. Puno dajmo za cirkulaciju - rotor će se vrtjeti kao lud u leru po laganom vjetru, ali potrošači opet dobivaju malo: malo su opteretili, rotor usporio, vjetar je raspuhao cirkulaciju, pa je rotor stao.

Zakon o održanju energije daje "zlatnu sredinu" upravo u sredini: 50% energije dajemo opterećenju, a za preostalih 50% zakrećemo tok na optimum. Praksa potvrđuje pretpostavke: ako je učinkovitost dobrog vučnog propelera 75-80%, tada KIEV rotora s lopaticama koji je također pažljivo izračunat i upuhan u aerotunelu doseže 38-40%, tj. do polovice onoga što se može postići s viškom energije.

Modernost

Danas se aerodinamika, naoružana suvremenom matematikom i računalima, sve više udaljava od neizbježno pojednostavljenih modela ka točnom opisu ponašanja stvarnog tijela u stvarnom strujanju. I ovdje, pored generalne linije - moć, moć i još jednom moć! – otkrivaju se stranputice, ali obećavajuće samo uz ograničenu količinu energije koja ulazi u sustav.

Poznati alternativni avijatičar Paul McCready napravio je avion još 80-ih, s dva motora od motorne pile od 16 KS. pokazuje 360 ​​km/h. Štoviše, njegova je šasija bila tricikla koja se nije mogla uvlačiti, a kotači su bili bez obloga. Nijedan od McCreadyjevih strojeva nije se uključio niti je bio na borbenom dežurstvu, ali su dva - jedan s klipnim motorima i propelerima, a drugi mlazni - prvi put u povijesti obišla zemaljsku kuglu bez slijetanja na jednu benzinsku crpku.

Razvoj teorije značajno je utjecao i na jedra koja su dovela do izvornog krila. "Živa" aerodinamika omogućila je jahtama s vjetrom od 8 čvorova. stajati na hidrogliserima (vidi sl.); da bi se takva gromada propelerom rastjerala do željene brzine, potreban je motor od najmanje 100 KS. Regatni katamarani uz isti vjetar idu brzinom od oko 30 čvorova. (55 km/h).

Postoje i nalazi koji su potpuno netrivijalni. Ljubitelji najrjeđeg i najekstremnijeg sporta - base jumpinga - noseći apecial wing suit, wingsuit, lete bez motora, manevrirajući brzinom većom od 200 km/h (sl. desno), a zatim glatko slijeću u unaprijed odabrano mjesto. U kojoj bajci ljudi sami lete?

Također su riješene mnoge misterije prirode; posebice let kornjaša. Prema klasičnoj aerodinamici, nije sposoban letjeti. Baš kao i predak "stealth" F-117 s krilom u obliku dijamanta, također nije u stanju poletjeti u zrak. A MIG-29 i Su-27, koji već neko vrijeme mogu letjeti repom naprijed, nikako se ne uklapaju ni u kakve ideje.

I zašto je onda, kad se radi o vjetroturbinama, ne zabavi i ne oruđu za uništavanje vlastite vrste, već izvoru vitalnog resursa, imperativ plesati od teorije slabih protoka s njezinim modelom ravni vjetar? Zar stvarno nema načina da se ide dalje?

Što očekivati ​​od klasika?

Međutim, klasika se ni u kojem slučaju ne smije napustiti. Pruža temelj bez oslanjanja na koji se ne može uzdići više. Kao što teorija skupova ne poništava tablicu množenja, tako ni kvantna kromodinamika ne tjera jabuke da lete s drveća.

Dakle, što možete očekivati ​​od klasičnog pristupa? Pogledajmo sliku. Lijevo - vrste rotora; prikazani su uvjetno. 1 - okomiti vrtuljak, 2 - okomiti ortogonalni (vjetroturbina); 2-5 - lopatični rotori s različitim brojem lopatica s optimiziranim profilima.

Desno od horizontalne osi je relativna brzina rotora, tj. omjer linearne brzine lopatice i brzine vjetra. Okomito gore - KIJEV. I dolje - opet relativni moment. Jedan (100%) zakretni moment smatra se onim koji stvara rotor prisilno usporen u toku sa 100% KIEV, tj. kada se sva energija strujanja pretvori u rotacijsku silu.

Ovaj pristup nam omogućuje izvlačenje dalekosežnih zaključaka. Na primjer, broj lopatica mora biti odabran ne samo i ne toliko prema željenoj brzini rotacije: 3- i 4-lopatice odmah gube mnogo u smislu KIEV i momenta u usporedbi s 2- i 6-lopaticama koje dobro rade u približno istom rasponu brzina. I izvana slični karusel i ortogonalni imaju bitno različita svojstva.

Općenito, prednost treba dati rotorima s lopaticama, osim u slučajevima kada je potrebna ekstremna jeftinost, jednostavnost, samopokretanje bez održavanja bez automatizacije i nemoguće je popeti se na jarbol.

Bilješka: posebno ćemo govoriti o jedriličarskim rotorima - čini se da se ne uklapaju u klasiku.

Okomite linije

APU s okomitom osi rotacije imaju neospornu prednost za svakodnevni život: njihove komponente koje zahtijevaju održavanje koncentrirane su na dnu i nema potrebe za njihovim podizanjem. Ostaje, čak i tada ne uvijek, samoporavnavajući potisni ležaj, ali on je jak i izdržljiv. Stoga, pri projektiranju jednostavnog generatora vjetra, odabir opcija mora započeti s vertikalama. Njihove glavne vrste prikazane su na sl.

Sunce

U prvom položaju - najjednostavniji, najčešće se naziva Savoniusov rotor. Zapravo, izumili su ga 1924. u SSSR-u Ya. A. i A. A. Voronin, a finski industrijalac Sigurd Savonius besramno je prisvojio izum, ignorirajući sovjetsku potvrdu o autorskim pravima, i započeo masovnu proizvodnju. Ali uvođenje izuma u sudbinu znači puno, stoga, kako ne bismo uzburkali prošlost i ne uznemirili pepeo mrtvih, ovu ćemo vjetrenjaču nazvati Voronin-Savoniusov rotor ili kraće Sunce .

VS za majstora "uradi sam" je dobar za sve, osim za "lokomotivu" KIJEV u 10-18%. Međutim, u SSSR-u se puno radilo na tome i ima pomaka. U nastavku ćemo razmotriti poboljšani dizajn, koji nije mnogo kompliciraniji, ali prema KIJEVU daje prednost oštricama.

Napomena: BC s dvije oštrice se ne okreće, već trza; 4-blade je samo malo glatkiji, ali puno gubi u KIJEVU. Za poboljšanje 4-"korita" najčešće se prostiru na dva kata - par lopatica ispod, a drugi par, zakrenut za 90 stupnjeva vodoravno, iznad njih. KIJEV je sačuvan, a bočna opterećenja na mehanici slabe, ali se nešto povećavaju savijanje, a s vjetrom većim od 25 m / s, takav APU ima osovinu, tj. bez ležaja razvučen od strane momaka iznad rotora, "lomi toranj".

Daria

Sljedeći je Daria rotor; KIJEV - do 20%. Još je jednostavnije: oštrice su izrađene od jednostavne elastične trake bez ikakvog profila. Teorija Darrieusovog rotora još nije dobro razvijena. Jasno je samo da se počinje odmotavati zbog razlike u aerodinamičkom otporu grbe i džepa trake, a zatim postaje poput brze, stvarajući vlastitu cirkulaciju.

Moment je mali, au početnim položajima rotora paralelno i okomito na vjetar toga nema, pa je samopromocija moguća samo s neparnim brojem lopatica (krilaca?).U svakom slučaju opterećenje iz generatora mora biti isključen tijekom vrtnje.

Darrieusov rotor ima još dvije loše osobine. Prvo, tijekom rotacije, vektor potiska lopatice opisuje potpunu revoluciju u odnosu na svoj aerodinamički fokus, i to ne glatko, već trzajno. Stoga Darrieusov rotor brzo pokvari svoju mehaniku čak i pri ravnom vjetru.

Drugo, Daria ne samo da galami, nego viče i cvili, do te mjere da se traka pokida. To je zbog njegove vibracije. I što je više oštrica, to je rika jača. Dakle, ako je napravljena Darya, onda je dvokraka, izrađena od skupih materijala visoke čvrstoće koji apsorbiraju zvuk (ugljik, milar), a za vrtenje u sredini stupa jarbola koristi se mala letjelica.

ortogonalni

Na poz. 3 - ortogonalni vertikalni rotor s profiliranim lopaticama. Ortogonalno jer krila strše okomito. Prijelaz iz BC u ortogonal ilustriran je na sl. lijevo.

Kut postavljanja lopatica u odnosu na tangentu na krug, dodirujući aerodinamička žarišta krila, može biti pozitivan (na slici) ili negativan, ovisno o snazi ​​vjetra. Ponekad se lopatice naprave zakretnim i na njih se postave vjetrobrani koji automatski drže alfu, ali takve strukture često se slome.

Središnje tijelo (plavo na slici) omogućuje povećanje KIEV na gotovo 50%. više oštrice, dovoljan je običan cilindar. Ali teorija za ortogonal nedvosmisleno daje optimalan broj lopatica: mora ih biti točno 3.

Ortogonalno se odnosi na brze vjetrenjače s OSS-om, tj. nužno zahtijeva promaknuće tijekom puštanja u rad i nakon smirivanja. Prema ortogonalnoj shemi proizvode se serijski APU bez održavanja snage do 20 kW.

Helikoid

Helikoidni rotor, ili Gorlov rotor (poz. 4) - vrsta ortogonala koji osigurava ravnomjernu rotaciju; ortogonal s ravnim krilima "kida" tek nešto slabije od dvokrake letjelice. Savijanje lopatica duž helikoida izbjegava gubitak KIJEVA zbog njihove zakrivljenosti. Iako zakrivljena lopatica odbija dio protoka bez da ga koristi, ona također grabi dio u zonu najveće linearne brzine, kompenzirajući gubitke. Helikoidi se koriste rjeđe od ostalih vjetrenjača, jer. zbog složenosti proizvodnje, ispadaju skuplji od kolega iste kvalitete.

Bačva-bačva

Za 5 poz. – rotor tipa BC okružen lopaticom za navođenje; njegova je shema prikazana na sl. desno. Rijetko se nalazi u industrijskom dizajnu, tk. skupi otkup zemljišta ne kompenzira povećanje kapaciteta, a utrošak materijala i složenost proizvodnje su visoki. Ali majstor koji se boji posla više nije gospodar, već potrošač, a ako nije potrebno više od 0,5-1,5 kW, onda je za njega "bačva-bačva" sitnica:

• Ovaj tip rotora je apsolutno siguran, tih, ne stvara vibracije i može se postaviti bilo gdje, čak i na igralištu.
• Savijte "korito" od pocinčanog i zavarite okvir cijevi - posao je besmislica.
• Rotacija je apsolutno ujednačena, mehanički dijelovi se mogu uzeti iz najjeftinijeg ili iz smeća.
• Ne boji se ni uragana jak vjetar ne može gurnuti u "bačvu"; oko njega se pojavljuje aerodinamična vrtložna čahura (s tim efektom ćemo se još susresti).
• I što je najvažnije, budući da je površina "grabilice" nekoliko puta veća od površine rotora iznutra, KIJEV također može biti superjedinica, a okretni moment pri 3 m / s na "bačvi" promjera tri metra je takav da generator od 1 kW s maksimalnim opterećenjem, jer je rečeno da je bolje ne trzati.

Video: Lenz generator vjetra

U 60-ima u SSSR-u E. S. Biryukov patentirao je karusel APU s KIJEV 46%. Nešto kasnije, V. Blinov je postigao 58% od dizajna na istom principu KIJEVA, ali nema podataka o njegovim testovima. A sveobuhvatne testove Biryukovljevih oružanih snaga provelo je osoblje časopisa Inventor and Rationalizer. Dvokatni rotor promjera 0,75 m i visine 2 m sa svježim vjetrom vrtio se punom snagom asinkroni generator 1,2 kW i izdržao je 30 m / s bez loma. Crteži APU Biryukov prikazani su na sl.

1. krovni pocinčani rotor;
2. samoporavnavajući dvoredni kuglični ležaj;
3. pokrovi - čelični kabel od 5 mm;
4. osovinsko vratilo - čelična cijev s debljinom stijenke od 1,5-2,5 mm;
5. aerodinamičke poluge za kontrolu brzine;
6. oštrice za kontrolu brzine - 3-4 mm šperploča ili plastična ploča;
7. šipke za kontrolu brzine;
8. opterećenje regulatora brzine, njegova težina određuje brzinu;
9. pogonska remenica - kotač bicikla bez gume s komorom;
10. thrust bearing – potisni ležaj;
11. gonjena remenica - obična remenica generatora;
12. generator.

Biryukov je dobio nekoliko potvrda o autorskim pravima za svoj APU. Prvo obratite pozornost na dio rotora. Prilikom ubrzavanja radi poput sunca stvarajući veliki startni moment. Dok se okreće, vrtložni jastuk se stvara u vanjskim džepovima lopatica. Sa stajališta vjetra, lopatice postaju profilirane, a rotor se pretvara u ortogonal velike brzine, pri čemu se virtualni profil mijenja u skladu s jačinom vjetra.

Drugo, profilirani kanal između lopatica u rasponu radnih brzina djeluje kao središnje tijelo. Ako se vjetar pojača, tada se u njemu stvara i vrtložni jastuk koji ide izvan rotora. Postoji ista vrtložna čahura kao oko APU-a s lopaticom za navođenje. Energija za njen nastanak uzima se iz vjetra i više nije dovoljno razbiti vjetrenjaču.

Treće, regulator brzine prvenstveno je dizajniran za turbinu. On održava njezinu brzinu optimalnom s gledišta KIJEVA. A optimalna frekvencija rotacije generatora osigurava se izborom prijenosnog omjera mehanike.

Napomena: nakon objavljivanja u IR-u za 1965., Biryukovljeve oružane snage nestale su u zaborav. Autor nije čekao odgovor nadležnih. Sudbina mnogih sovjetskih izuma. Kažu da je neki Japanac postao milijarder redovito čitajući sovjetske popularne tehničke časopise i patentirajući sve što je vrijedno pažnje.

Lopatniki

Kao što ste rekli, prema klasici, horizontalna vjetroturbina s rotorom s lopaticama je najbolja. Ali, prije svega, treba mu stabilan, barem srednje jak vjetar. Drugo, dizajn za majstora „uradi sam“ prepun je puno zamki, zbog čega plod dugotrajnog rada u najboljem slučaju osvjetljava WC, hodnik ili trijem ili se čak može samo odmotati. .

Prema dijagramima na Sl. razmotriti detaljnije; pozicije:

• sl. A:

1. lopatice rotora;
2. generator;
3. okvir generatora;
4. zaštitni vjetrokaz (lopata za orkane);
5. kolektor struje;
6. šasija;
7. rotacijski čvor;
8. radna vremenska lopatica;
9. jarbol;
10. stezaljka za pokrove.

• sl. B, pogled odozgo:

1. zaštitni vjetrokaz;
2. radna vremenska lopatica;
3. zaštitni regulator napetosti opruge vjetrokaz.

• sl. G, kolektor struje:

1. kolektor s bakrenim kontinuiranim prstenastim gumama;
2. bakreno-grafitne četke s oprugom.

Bilješka: zaštita od uragana za horizontalnu lopaticu promjera većeg od 1 m apsolutno je neophodna, jer. nije sposoban oko sebe stvoriti vrtložnu čahuru. Kod manjih veličina moguće je postići izdržljivost rotora do 30 m/s s propilenskim lopaticama.

Dakle, gdje čekamo "posrtanje"?

oštrice

Očekujte postizanje snage na osovini generatora od više od 150-200 W na noževima bilo kojeg raspona, izrezanim od debelih stijenki plastična cijev, kako se često savjetuje - nade beznadnog amatera. Oštrica od cijevi (osim ako nije toliko debela da se koristi samo kao slijepa) imat će segmentni profil, tj. njegov vrh ili će obje površine biti lukovi kruga.

Segmentni profili prikladni su za nestlačive medije, kao što su hidrogliseri ili lopatice propelera. Za plinove je potrebna oštrica promjenjivog profila i nagiba, za primjer, vidi sliku; raspon - 2 m. Ovo će biti složen i dugotrajan proizvod koji zahtijeva mukotrpne izračune u punoj teoriji, puhanje u cijevi i testove na terenu.

Generator

Kada se rotor montira izravno na njegovu osovinu, standardni ležaj će se ubrzo slomiti - nema jednakog opterećenja svih lopatica u vjetrenjačama. Trebamo međuvratilo s posebnim potpornim ležajem i mehaničkim prijenosom od njega do generatora. Za velike vjetrenjače uzima se samoporavnavajući dvoredni ležaj; V najbolji modeli- troslojni, Sl. D na sl. viši. To omogućuje da se osovina rotora ne samo lagano savija, već se i lagano pomiče s jedne na drugu stranu ili gore-dolje.

Bilješka: Bilo je potrebno oko 30 godina da se razvije potporni ležaj za APU tipa EuroWind.

hitni vjetrokaz

Princip njegovog rada prikazan je na sl. B. Vjetar, pojačavajući se, pritišće lopatu, opruga se rasteže, rotor se iskrivi, brzina mu pada i na kraju postaje paralelan s strujanjem. Čini se da je sve u redu, ali - na papiru je bilo glatko ...

Za vjetrovitog dana pokušajte držati poklopac s prokuhanom vodom ili veliki lonac za ručku paralelno s vjetrom. Samo pazite - vrpoljavi komad željeza može pogoditi fizionomiju tako da razbije nos, rasječe usnu, pa čak i izbije oko.

Ravni vjetar pojavljuje se samo u teoretskim proračunima i, s dovoljnom točnošću za praksu, u zračnim tunelima. U stvarnosti, orkanske vjetrenjače s orkanskom lopatom izobličuju više od potpuno bespomoćnih. Ipak, bolje je promijeniti iskrivljene oštrice nego sve raditi iznova. U industrijskim uvjetima, to je druga priča. Tamo se nagib lopatica, za svaku pojedinačno, nadzire i regulira automatizacija pod kontrolom putnog računala. I napravljeni su od kompozita za teške uvjete rada, a ne od vodovodnih cijevi.

kolektor struje

Ovo je redovito servisiran čvor. Svaki elektroenergetičar zna da kolektor s četkama treba očistiti, podmazati, prilagoditi. I jarbol je iz cijev za vodu. Nećete se penjati, jednom u mjesec ili dva morat ćete baciti cijelu vjetrenjaču na zemlju i onda je ponovo podići. Koliko će izdržati od takve "prevencije"?

Video: generator vjetra s lopaticama + solarni panel za napajanje vikendice

Mini i mikro

Ali kako se veličina oštrice smanjuje, težina se smanjuje s kvadratom promjera kotača. Već je moguće samostalno proizvesti APU s horizontalnim lopaticama za snagu do 100 W. 6-oštrica će biti optimalna. S više lopatica, promjer rotora, dizajniran za istu snagu, bit će manji, ali će ih biti teško čvrsto pričvrstiti na glavčinu. Rotori s manje od 6 lopatica mogu se zanemariti: za 2 lopatice od 100 W potreban je rotor promjera 6,34 m, a za 4 lopatice iste snage - 4,5 m. Za 6 lopatica izražen je odnos snage i promjera kako slijedi:

• 10 W - 1,16 m.
• 20 W - 1,64 m.
• 30 W - 2 m.
• 40 W - 2,32 m.
• 50 W - 2,6 m.
• 60 W - 2,84 m.
• 70 W - 3,08 m.
• 80 W - 3,28 m.
• 90 W - 3,48 m.
• 100 W - 3,68 m.
• 300 W - 6,34 m.

Optimalno je računati na snagu od 10-20 vata. Prvo, plastična lopatica s rasponom većim od 0,8 m neće izdržati vjetrove veće od 20 m/s bez dodatnih mjera zaštite. Drugo, s rasponom lopatica do istih 0,8 m, linearna brzina njegovih krajeva neće premašiti brzinu vjetra više od tri puta, a zahtjevi za profiliranje s uvijanjem smanjeni su za redove veličine; ovdje će "korito" s segmentiranim profilom iz cijevi već raditi sasvim zadovoljavajuće, poz. B na sl. A 10-20 W će dati napajanje tabletu, napuniti pametni telefon ili upaliti žarulju kućne pomoćnice.

Zatim odaberite generator. Kineski motor je savršen - glavčina kotača za električne bicikle, poz. 1 na sl. Njegova snaga kao motora je 200-300 vata, ali u generatorskom modu dat će do oko 100 vata. Ali hoće li nam to odgovarati po prometu?

Faktor brzine z za 6 lopatica je 3. Formula za izračunavanje brzine rotacije pod opterećenjem je N = v / l * z * 60, gdje je N brzina rotacije, 1 / min, v je brzina vjetra, a l je opseg rotora. Uz raspon lopatica od 0,8 m i vjetar od 5 m/s, dobivamo 72 okretaja u minuti; pri 20 m/s - 288 o/min. Otprilike jednakom brzinom vrti se i kotač bicikla, pa ćemo generatoru koji može dati 100 ukloniti naših 10-20 vata. Rotor možete postaviti izravno na njegovu osovinu.

No, tu se javlja sljedeći problem: potrošivši puno rada i novca, barem za motor, dobili smo ... igračku! Što je 10-20, dobro, 50 vata? A vjetrenjača s lopaticama koja može napajati barem televizor ne može se napraviti kod kuće. Je li moguće kupiti gotov mini-vjetrogenerator i neće koštati manje? Još uvijek moguće, pa čak i jeftinije, pogledajte poz. 4 i 5. Uz to će biti i mobilna. Stavite ga na panj - i koristite ga.

Druga opcija je ako negdje leži koračni motor iz starog pogona od 5 ili 8 inča, ili iz pogona za papir ili nosača neupotrebljivog inkjet ili matričnog pisača. Može raditi kao generator, a pričvršćivanje rotora vrtuljka iz limenki (poz. 6) na njega je lakše nego sastavljanje strukture poput one prikazane na poz. 3.

Općenito, prema "oštricama", zaključak je nedvosmislen: domaće - radije za slast, ali ne za stvarnu dugoročnu energetsku učinkovitost.

Video: najjednostavniji generator vjetra za rasvjetu dacha

jedrilice

Generator vjetra za jedrenje poznat je već duže vrijeme, ali mekane ploče njegovih lopatica (vidi sliku) počele su se izrađivati ​​s pojavom sintetičkih tkanina i filmova visoke čvrstoće otpornih na habanje. Vjetrenjače s više lopatica s krutim jedrima široko su rasprostranjene diljem svijeta kao pogon za automatske pumpe za vodu male snage, ali su njihovi tehnički podaci čak niži od onih kod karusela.

No, meko jedro poput krila vjetrenjače, čini se, nije bilo tako jednostavno. Ne radi se o otporu vjetra (proizvođači ne ograničavaju maksimalnu dopuštenu brzinu vjetra): nautičari-jedriličari već znaju da je gotovo nemoguće da vjetar slomi panel bermudskog jedra. Prije će se isčupati škota, ili će se slomiti jarbol, ili će cijelo plovilo napraviti “pretjerani zaokret”. Riječ je o energiji.

Nažalost, nije moguće pronaći točne podatke o ispitivanju. Na temelju povratnih informacija korisnika, bilo je moguće sastaviti "sintetičke" ovisnosti za vjetroturbinu VEU-4.380/220.50 proizvedenu u Taganrogu s promjerom kotača vjetra od 5 m, težinom glave vjetra od 160 kg i brzinom vrtnje do 40 1 minuta; prikazani su na sl.

Naravno, ne može biti jamstava za 100% pouzdanost, ali čak i tako je jasno da ovdje nema mirisa ravno-mehanističkog modela. Nikako kotač od 5 metara ne može pri ravnom vjetru od 3 m/s dati oko 1 kW, pri 7 m/s doći do platoa u snazi ​​i onda ga zadržati do jake oluje. Proizvođači, usput, izjavljuju da se nominalnih 4 kW može dobiti pri 3 m / s, ali kada ih instaliraju prema rezultatima lokalnih aeroloških studija.

Kvantitativna teorija također nije pronađena; Objašnjenja programera su nerazumljiva. Međutim, budući da ljudi kupuju vjetroturbine Taganrog, a one rade, ostaje za pretpostaviti da deklarirana stožasta cirkulacija i pogonski učinak nisu fikcija. U svakom slučaju, moguće su.

Tada se ispostavlja da bi PRIJE rotora, prema zakonu očuvanja količine gibanja, također trebao nastati stožasti vrtlog, ali koji se širi i sporo. I takav lijevak će tjerati vjetar na rotor, njegov učinkovita površina ispostavit će se da je više swept, a KIJEV - preko jedinstva.

Terenska mjerenja tlačnog polja ispred rotora, barem kućnim aneroidom, mogla bi rasvijetliti ovo pitanje. Ako se ispostavi da je veći nego sa strane na stranu, onda, doista, APU za jedrenje rade kao buba leti.

Domaći generator

Iz navedenog je jasno da je za majstore „uradi sam“ bolje uzeti ili vertikale ili jedrilice. Ali oba su vrlo spora, a prijenos na generator velike brzine dodatni je posao, dodatni troškovi i gubici. Je li moguće sami napraviti učinkovit električni generator niske brzine?

Da, možete, na magnetima od legure niobija, tzv. supermagneti. Proces proizvodnje glavnih dijelova prikazan je na sl. Zavojnice - svaki od 55 zavoja bakrene žice od 1 mm u emajliranoj izolaciji otpornoj na toplinu visoke čvrstoće, PEMM, PETV itd. Visina namota je 9 mm.

Obratite pažnju na utore za klinove u polovicama rotora. Treba ih rasporediti tako da magneti (lijepe se na magnetski krug epoksidom ili akrilom) nakon montaže konvergiraju sa suprotnim polovima. "Palačinke" (magnetski krugovi) moraju biti izrađene od magnetski mekog feromagneta; poslužit će onaj uobičajeni konstrukcijski čelik. Debljina "palačinki" je najmanje 6 mm.

Zapravo je bolje kupiti magnete s rupom za osovinu i stegnuti ih vijcima; supermagneti se privlače strašnom snagom. Iz istog razloga, na osovinu između "palačinki" stavlja se cilindrični odstojnik visine 12 mm.

Namoti koji čine dijelove statora povezani su prema shemama također prikazanim na sl. Zalemljeni krajevi ne smiju biti rastegnuti, već trebaju oblikovati petlje, inače epoksid, koji će biti ispunjen statorom, može slomiti žice kada se stvrdne.

Stator je izliven u kalupu debljine 10 mm. Nije potrebno centrirati i balansirati, stator se ne okreće. Razmak između rotora i statora je 1 mm sa svake strane. Stator u kućištu generatora mora biti sigurno fiksiran ne samo od pomaka duž osi, već i od okretanja; snažno magnetsko polje sa strujom u teretu povući će ga za sobom.

Video: generator vjetrenjača "uradi sam".

Zaključak

I što na kraju imamo? Interes za "oštrice" je prije zbog njihove spektakularnosti izgled nego stvarna izvedba u dizajnu domaće izrade i pri maloj snazi. Automatski izrađeni APU za vrtuljak osigurat će "standby" napajanje za punjenje automobilske baterije ili napajanje male kuće.

Ali s APU-ovima za jedrenje, majstori s kreativnom venom trebali bi eksperimentirati, posebno u mini verziji, s kotačem promjera 1-2 m. Ako su pretpostavke programera točne, tada će biti moguće ukloniti svih njegovih 200-300 vata pomoću gore opisanog kineskog generatorskog motora.

Andrej je rekao:

Hvala vam na besplatnom savjetovanju ... A cijene "od tvrtki" nisu baš skupe, i mislim da će obrtnici iz zaleđa moći napraviti generatore poput vaših. A Li-Po baterije se mogu naručiti iz Kine, inverteri u Čeljabinsku su vrlo dobri (s glatkim sinusom).A jedra, lopatice ili rotori još su jedan razlog za let misli naših spretnih Rusa.

Ivan je rekao:

pitanje:
Za vjetrenjače s okomitom osi (pozicija 1) i verziju "Lenz" moguće je dodati dodatni detalj - impeler koji je izložen vjetru i pokriva beskorisnu stranu od njega (ide prema vjetru). Odnosno, vjetar neće usporiti oštricu, već ovaj "zaslon". Postavljanje niz vjetar s "repom" smještenim iza same vjetrenjače ispod i iznad lopatica (grebena). Pročitao sam članak i rodila se ideja.

Klikom na gumb "Dodaj komentar" slažem se sa stranicama.

u kanalima i kanalima. Ali s vremenom, krhotine mogu ući u okno, kanali se jednostavno mogu začepiti prašinom koja se čvrsto drži njihovih zidova, pogotovo ako imaju masni premaz. Sve to smanjuje promjer zračnih kanala, što negativno utječe na rad cijelog ventilacijskog sustava.

Zbog toga mnogi vlasnici ugrađuju posebne uređaje koji se nazivaju deflektori na glavama ventilacijskih cijevi.

Značajke uređaja

instaliran za povećanje propuha u zračnim kanalima, rudnicima i kanalima. Ovaj uređaj, skrećući zračne struje stvorene vjetrom, stvara zonu niskog tlaka na izlazu iz ventilacijskog sustava. zračne mase, koji se nalazi u cijevi, pokušavajući nadoknaditi vakuum, diže se do glave cijevi, čime se povećava vuča.

Ovo je opis principa rada svih deflektora, od kojih postoji ogroman broj dizajna. Mnogi uređaji ne samo da skreću zračne struje, već i povećavaju brzinu njihovog prolaska preko glave ventilacijske cijevi, sužavajući kanal, čime se značajno povećava propuh (princip zračne četke).

Pravilna uporaba deflektora pomaže povećati učinak cijelog ventilacijskog sustava do 20%, posebno je koristan na ventilacijskim kanalima s velikim vodoravnim dijelovima i zavojima.

Osim toga, deflektor na ventilacijskoj cijevi savršeno štiti od ulaska raznih krhotina, malih ptica, insekata i što je najvažnije, atmosferskih oborina. U osnovi, materijal od kojeg su napravljeni ovi uređaji je otporan na koroziju. To je pocinčani ili nehrđajući čelik, keramika ili plastika.

Postojeće vrste deflektora

Do danas postoji ogroman broj različitih dizajna takvih uređaja. Među njima su najpopularniji modeli:

• - učinkovit i jednostavan konstruktivni uređaj za preusmjeravanje vjetra.
• - također vrlo popularan dizajn deflektora.
• Uređaj u obliku slova H za učinkovito povećanje propuha u ventilaciji i dimnjacima.

Osim toga, često se koriste raznih dizajna otvoreni deflektori na glavama ventilacije i dimnjaka.

Sve vrste modela mogu se klasificirati prema nekim karakterističnim kvalitetama:

• Prema obliku vrha uređaja.
• Rotirajući (rotacijski ili turbinski).
• Deflektori-vremenske lopatice.

Osim tako uobičajenog materijala kao što je metal, ovi su uređaji izrađeni od plastike. Plastični ventilacijski deflektor manje je izdržljiv od čeličnog analoga, ali ima nižu cijenu i sofisticiraniji izgled.

Zbog toga plastični uređaji ukrašavaju ventilacijske otvore većine privatnih kuća. Ali on, osim vijeka trajanja, ima još jedan ozbiljan nedostatak. Ne prima plastiku visoke temperature, pa se ne preporuča koristiti na dimnjacima.

Weathercocks - deflektori se obično postavljaju na dimnjaci, ali su sasvim prikladni za ventilacijske sustave. Protok zraka, koji prolazi kroz sustav vrhova i proreza u tijelu proizvoda, preusmjerava se zbog čega se iznad cijevi stvara zona niskog tlaka. Treba podsjetiti da lopatica ima takav dizajn koji omogućuje da se ovaj uređaj stalno okreće, radna strana prema vjetru.

Rotirajući zbog svog dizajna ne samo da povećava propuh u ventilacijskoj osovini, već ga i učinkovito štiti od raznih krhotina i insekata. Ovaj uređaj, u pravilu, ima sferni oblik, stoga se među svima ističe svojim originalnim dizajnom.

Postoji još jedan izvorni tip ventilacijskog deflektora - rotacijski, ili kako se još naziva turbina. Ovaj uređaj pretvara energiju protoka zraka u rotacijsko kretanje turbine, koja vrti zrak, po principu tornada, stvarajući tako povećanje vuče u kanalu. Ovaj uređaj pokazuje izvrsne rezultate čak iu toploj sezoni, stvarajući vuču u ventilacijskom sustavu.

Izrada najjednostavnijeg uradi sam uređaja

Unatoč složenosti dizajna, svatko može napraviti deflektor vlastitim rukama Kućni majstor. Dovoljno je samo imati potrebni alati i materijala. Za samoproizvodnja ovaj uređaj će trebati:

• List debelog papira ili kartona.
• Lim od pocinčanog metala.
• Crtež deflektora s izračunima promjera cijevi.
• Pištolj za zakovice.
• Škare za metal.
• Bušilica s setom bušilica.
• Marker ili pisač.

Nakon pripreme alata, materijala i osobne zaštitne opreme (naočale, rukavice), možete početi izrađivati ​​ventilacijski deflektor vlastitim rukama.

1. Prije svega, trebali biste prenijeti konture proizvoda s crteža na metal. Potrebno je pregledati sve glavne dijelove uređaja: poklopac, difuzor, vanjski cilindar, police.
2. Nakon toga morate izrezati sve dijelove uređaja prema dobivenom uzorku.
3. Spojite sve dijelove uređaja, prema crtežu ili skici, pomoću pištolja za zakovice.
4. Spojite dva dijela deflektora pomoću nosača izrezanih od istog metala.

Nakon izrade, deflektor možete postaviti na glavu cijevi, pažljivo ga pričvrstiti stezaljkama.

Savjet:
Deflektor će stvoriti dodatnu vuču u kanalima samo ako su svi njegovi dijelovi izrađeni prema određenoj veličini. Treba imati na umu da instalaciju treba izvesti tijekom rada na visini, pa je bolje to učiniti s dvije osobe i uz osiguranje. Ako niste sigurni u svoje sposobnosti, obratite se stručnjacima koji imaju iskustva u proizvodnji i ugradnji ovih potrebnih uređaja.

Deflektori se montiraju na izlazima prirodnih ventilacijskih cijevi iznad krovova malih poduzeća, javnih zgrada, stambenih zgrada. Koristeći pritisak vjetra, deflektori potiču vuču u vertikalnim ventilacijskim kanalima. Druga važna funkcija deflektora je zaštita od kiše i snijega od ulaska u ventilacijske otvore. Razvijeni su deseci modela ventilacijskih deflektora, neki od njih opisani su u nastavku. Najjednostavnije opcije za deflektore mogu se napraviti ručno.

Uređaj deflektora ventilacije

Bilo koja vrsta ventilacijskih deflektora sadrži standardne elemente: 2 šalice, nosače za poklopac i granu cijevi. Vanjsko staklo se širi prema dolje, a donje je ravno. Cilindri se stavljaju jedan na drugi, iznad gornjeg je pričvršćen poklopac. Na vrhu svakog cilindra nalaze se povratni prstenovi koji mijenjaju smjer zraka u ventilacijskom deflektoru bilo koje veličine.

Odbojnici su postavljeni na takav način da vjetar na ulici stvara usisavanje kroz prostore između prstenova i ubrzava uklanjanje plinova iz ventilacije.

Uređaj ventilacijskog deflektora je takav da kada je vjetar usmjeren odozdo, mehanizam radi lošije: reflektiran od poklopca, usmjeren je prema plinovima koji izlaze u gornju rupu. U većoj ili manjoj mjeri, bilo koja vrsta ventilacijskih deflektora ima ovaj nedostatak. Da bi se to uklonilo, poklopac je izrađen u obliku 2 stošca, pričvršćena zajedno s bazama.

Kada je vjetar sa strane, ispušni zrak se ispušta istovremeno odozgo i odozdo. Kada vjetar puše odozgo, otjecanje se događa odozdo.

Drugi uređaj za ventilacijski deflektor su iste naočale, ali krov je u obliku kišobrana. Krov je taj koji ovdje igra važnu ulogu u preusmjeravanju strujanja vjetra.

Načelo rada ventilacijskog deflektora

Načelo rada ispušnog ventilacijskog deflektora je vrlo jednostavno: vjetar udara u njegovo tijelo, secira ga difuzor, tlak u cilindru se smanjuje, što znači da se propuh u ispušnoj cijevi povećava. Što veći otpor zraka stvara tijelo deflektora, to je bolji propuh u ventilacijskim kanalima. Vjeruje se da deflektori bolje funkcioniraju na ventilacijskim cijevima postavljenim malo pod kutom. Učinkovitost deflektora ovisi o visini iznad razine krova, veličini, obliku tijela.

Ventilacijski deflektor zimi je zaleđen na cijevima. Na nekim modelima sa zatvorenim kućištem, mraz nije vidljiv izvana. Ali s otvorenom zonom kanala, led se pojavljuje s vanjskog dijela donjeg stakla i odmah se uočava.

Pravilno odabrani deflektor može povećati koeficijent korisna radnja ventilacija do 20%.

Najčešće se deflektori koriste u ventilaciji prirodnog propuha, ali ponekad pojačavaju prisilni propuh. Ako se zgrada nalazi u područjima s rijetkim i slabim vjetrovima, glavni zadatak uređaja je spriječiti smanjenje ili "prevrtanje" potiska.

Vrste deflektora

Prilikom odabira ventilacijskog deflektora možete se zbuniti raznolikošću.

Najčešći tipovi ventilacijskih deflektora danas:

• TsAGI;
• Grigorovich;
• u obliku Shenardove zvijezde;
• ASTATO otvoren;
• sferni "Volper";
• U obliku slova H.

Plastični otvori se rijetko koriste jer su kratkotrajni i lomljivi. Dopušteno je ugraditi plastične deflektore za ventilaciju podruma, podruma. Plastični deflektori naširoko se koriste samo kao dodatna oprema za automobile.

Neki potrošači pogrešno nazivaju distribucijske uređaje za ventilaciju rastezljivi stropovi deflektori. Ventilacijski deflektori postavljaju se samo na krajeve ispušnih kanala. Ventilacija ispušnih stropova osigurava se difuzorima i anemostatima, kroz koje zrak ravnomjerno iu pravim količinama prodire u prostoriju.

Deflektor ASTATO

Model s rotirajućim ventilacijskim otvorom koji koristi i mehaničku snagu i snagu vjetra. Kada je vjetar dovoljan, motor se gasi i ASTATO radi na principu deflektora ispušne ventilacije. U mirovanju se pokreće elektromotor koji ni na koji način ne utječe na aerodinamiku u ventilacijskom sustavu, ali osigurava dovoljan podtlak (ne veći od 35 Pa).

Elektromotor je vrlo ekonomičan, uključuje se na signal senzora koji mjeri tlak na izlazu ventilacijskog kanala. U principu, veći dio godine ventilacijski deflektor radi na propuh vjetra. ASTATO ventilacijski deflektor uključuje senzor tlaka i vremenski prekidač koji automatski pokreće i gasi motor. Po želji, to se može učiniti ručno.

Statički deflektor s ventilatorom za izbacivanje

Djelomično rotirajući ventilacijski deflektor je novost koja vrlo uspješno radi već nekoliko godina. Na izlazima ventilacijskih kanala ugrađeni su DS deflektori, malo niže niskotlačni ventilatori sa smanjenom bukom. Ventilatori se pokreću senzorom tlaka. Staklo je izrađeno od pocinčanog čelika s toplinskom izolacijom. Na njega su spojeni zračni kanali sa zvučnom izolacijom, odvodnja. Cijela je konstrukcija odozdo prekrivena spuštenim stropom.

Deflektor vjetrokazice

Uređaj pripada kategoriji aktivnih ventilacijskih deflektora. Rotira se silom pokretnih zračnih struja. Kućište s poklopcima se okreće zahvaljujući ležajnom modulu. Tijekom kretanja između vizira, vjetar formira zonu niskog tlaka. Prednost ovog tipa ventilacijskog deflektora je mogućnost "prilagođavanja" bilo kojem smjeru vjetra i dobra zaštita dimnjaka od vjetra. Nedostatak rotirajućeg ventilacijskog deflektora je potreba za podmazivanjem ležajeva i praćenjem njihovog stanja. U jakim mrazevima, vjetrokaz se smrzava i ne obavlja dobro svoju funkciju.

Rotacijska turbina

U mirnom vremenu, turbo deflektor za ventilaciju u obliku turbine potpuno je beskoristan. Jer rotacijske turbine nije tako raširen, unatoč atraktivnom izgledu. Instalirajte ih samo u područjima sa stabilnim vjetrom. Drugo ograničenje je da se takav turbo deflektor ne može koristiti za dimnjake peći na kruta goriva, jer se može deformirati.

Deflektor za ventilaciju "uradi sam".

Najčešće se Grigorovichev deflektor izrađuje vlastitim rukama za ventilaciju. Uređaj je prilično jednostavan, a rad ove vrste ventilacijskog deflektora je nesmetan.

Da biste vlastitim rukama napravili ventilacijski deflektor Grigorovich, trebat će vam:

• pocinčani ili lim od nehrđajućeg čelika;
• zakovice, matice, vijci, ovratnik;
• električna bušilica;
• škare za metal;
• pisar;
• vladar;
• olovka;
• kompas;
• nekoliko listova kartona;
• škare za papir.

Korak 1. Izračun parametara deflektora

U ovoj fazi morate izračunati dimenzije ventilacijskog deflektora i nacrtati dijagram. Svi primarni izračuni temelje se na promjeru ventilacijskog kanala.

V=1,7 x D,

Gdje H- visina deflektora, D- promjer dimnjaka.

Z=1,8xD,

Gdje Z- širina kape

d=1,3xD,

d je širina difuzora.

Na kartonu izrađujemo dijagram elemenata ventilacijskog deflektora vlastitim rukama i izrezujemo ga.

Ako nemate iskustva u izradi deflektora, preporučujemo da vježbate na kartonskom rasporedu.

Korak 2. Izrada deflektora

Kružimo uzorke na metalnom listu pomoću pisača i uz pomoć škara dobivamo dijelove budućeg uređaja. Dijelove spajamo malim vijcima, zakovicama ili zavarivanjem. Za postavljanje kapice izrežite nosače u obliku zakrivljenih pruga. Popravljamo ih izvan difuzora, pričvršćujemo obrnuti konus na kišobran. Sve komponente su spremne, sada je cijeli difuzor montiran na dimnjaku.

Korak 3 Montaža deflektora

Donje staklo postavljamo na cijev dimnjaka i pričvršćujemo ga vijcima. Na vrh stavljamo difuzor (gornje staklo), stežemo ga stezaljkom, postavljamo poklopac na nosače. Rad na izradi ventilacijskog deflektora "uradi sam" završava se ugradnjom obrnutog konusa, koji će pomoći uređaju da funkcionira čak i uz nepoželjan smjer vjetra.

Odabir ventilacijskog deflektora

Svaki vlasnik želi odabrati što učinkovitiji deflektor za ventilaciju.

Najbolji modeli deflektora ispušne ventilacije su:

• ploča TsAGI;
• DS model;
• ASTATO.

Rad deflektora u proračunima određen je s dva parametra:

• koeficijent pražnjenja;
• faktor lokalnog gubitka.

Koeficijenti ovise samo o modelu, a ne o veličini ventilacijskog deflektora.

Na primjer, za DS koeficijent lokalnih gubitaka je 1,4.