Устройство и принцип работы кинетического ветрогенератора

Пост опубликован: 8 июня, 2017

В этой статье мы постараемся дать ответ на вопрос читателям портала alter220.ru- что же такое ветрогенератор,  в чем заключается его работа и отличия.

Ветрогенератор – это техническое устройство, посредством которого кинетическая энергия ветра преобразуется в электрическую энергию, для использования потребителями.

Устройство и принцип работы кинетического ветрогенератора

Принцип действия

В соответствии с нижеприведенной схемой, принцип работы ветрового генератора можно описать следующим образом:

  • под воздействием воздушных потоков (№1 на схеме), ротор «А» и лопасти «В», закрепленные на нем, приводятся во вращательное движение;
  • вращательное движение (№2 на схеме) ротора «А» передается на ведущую ось «С» и редуктор «D» (коробка передач);
  • с редуктора «D», вращательное движение передается на электрический генератор «G», в обмотках которого, вырабатывается электрический ток.

Устройство и принцип работы кинетического ветрогенератора

Виды устройств

Ветрогенераторы различаются по конструкции, способу установки и монтажа, и у каждого вида есть свои достоинства и недостатки, они бывают:

С горизонтальной осью вращения

  • Ось ротора и ведущая ось расположены параллельно поверхности земли.
  • Бывают однолопастные (№1), двухлопастные (№2), трехлопастные (№3) и многолопастные (№4), с количеством до 50 штук.
  • Устройство и принцип работы кинетического ветрогенератора
  • Достоинства данного вида:
  • Недостатки:
  • Необходимость в ориентации по направлению воздушных потоков;
  • Необходимость монтажа высокой конструкции для установки устройства, причем, чем выше мощность агрегата, тем выше должна быть конструкция (мачта);
  • Необходимость устройства фундамента для монтажа мачты, что приводит к удорожанию монтажных работ;
  • Высокий уровень шума в процессе эксплуатации;
  • Потенциальная опасность для птиц и иных летающих организмов.

С вертикальной осью вращения

Ось вращения расположена вертикально по отношению к поверхности земли.

Данный вид устройств можно разбить на несколько групп, это:

Данная конструкция состоит из нескольких полуцилиндров. При этом ось постоянно вращается, вне зависимости от потоков ветра и их интенсивности.

  • Устройство и принцип работы кинетического ветрогенератора

Достоинства конструкции:

  • Высокая технологичность конструкции;
  • Значительный пусковой крутящий момент;
  • Способность работать при малых воздушных потоках.

Недостатки:

  • Низкая эффективность работы лопастей;
  • Значительная потребность в материалах при изготовлении.

С ротором Дарье

В данной конструкции, на оси вращения закреплены несколько лопастей, представляющих из себя плоскую полосу. На схеме приведены следующие виды данного типа устройств:

Устройство и принцип работы кинетического ветрогенератора

  1. 1 – классический вариант ротора Дарье.
  2. 2 – ротор Дарье тина Н (ортогональным ротором).
  3. 3 – винтообразный ротор Дарье (с гелиокоидным ротором).
  4. Достоинства конструкции:
  • Нет необходимости в ориентации на воздушные потоки;
  • Простота изготовления лопастей;
  • Простота и удобный способ обслуживания.

Недостатки:

  • Низкий КПД установок;
  • Непродолжительные межремонтные циклы опорных узлов и элементов конструкции;
  • Имеют слабую способность к самозапуску, при наличии двух лопастей, при равномерных потоках ветра.

С геликоидный ротором

Является модификацией устройств с ротором Дарье. На выше приведенной схеме — №3.

Достоинства конструкции:

  • Более продолжительные сроки эксплуатации, в сравнении с классическим вариантом ротора Дарье;
  • Менее значительная нагрузка на опорные узлы и механизмы.

Недостатки:

  • Более высокая стоимость в сравнении с классическим вариантом;
  • Более трудоемкий и сложный процесс изготовления лопастей.

С многолопастным ротором

Является модификацией устройств с ротором Савоуниса. В данной конструкции присутствуют два ряда лопастей. Первый ряд — неподвижный, он захватывает воздушный поток и сжимает его, в связи с чем скорость воздушного потока увеличивается. После этого поток воздуха поступает на второй ряд, работающий по принципу ротора Савоуниса.

Устройство и принцип работы кинетического ветрогенератора

Достоинства конструкции:

  • Высокая эффективность в работе;
  • Способность работать при малых потоках ветра.

Недостатки:

С ортогональным ротором

Устройство и принцип работы кинетического ветрогенератора

На выше приведенной схеме это №2 – ротор Дарье тина Н.

Достоинствами конструкции:

  • Отсутствие механизмов ориентации по ветровым потокам;
  • Простота в эксплуатации и обслуживании.

Недостатки:

  • Непродолжительные межремонтные циклы опорных узлов и элементов конструкции.

Работающие на водяных каплях

Устройство и принцип работы кинетического ветрогенератора

Капли воды положительно заряжены, и под воздействием ветровых потоков они сносятся к положительно заряженным электродам. Это приводит к увеличению потенциальной энергии положительно заряженной капли. Электроэнергия получается, когда капли воды попадают на положительно заряженный электрод.

Ветрогенератор – парус

Генератор данного типа внешне напоминает спутниковую антенну. Для монтажаиспользуется мачта, как и в случае с ветряками, имеющими горизонтальную ось вращения. А также эти конструкции похожи и по ориентации в воздушных потоках – используется хвостовик, благодаря чему «тарелка», постоянно находится в плоскости перпендикулярной направлению ветра.

Устройство и принцип работы кинетического ветрогенератора

«Парус» закреплен и растянут на круглой раме и под воздействием ветра совершает колебательные движения.

Эти движения, посредством системы тяг, передаются на поршни гидравлической системы, в которой механическая энергия колебаний преобразуется в давление жидкости.

Гидравлическое давление жидкости преобразуется во вращательное движение привода, к которому подсоединен электрический генератор, вырабатывающий электрически ток.

Достоинствами конструкции являются:

  • Способность работать при малой скорости ветра;
  • Малый вес конструкции;
  • Ремонтопригодность и простота обслуживания;
  • Экологическая безопасность устройств;
  • Простота монтажа

Недостатки:

  • При использовании на территориях, где сильные ветра, основные преимущества пред прочими конструкциями, теряют свою актуальность.

Как выбрать ветровой генератор

Устройство и принцип работы кинетического ветрогенератора

Для того чтобы выбрать ветрогенератор необходимо:

  1. Рассчитать установленную мощность электрических приборов, которые планируетсяподключить к данному источнику энергии.
  2. Исходя из полученных значений мощности и среднегодовой скорости ветра, в регионе установки агрегата, определяется мощность генератора. Мощность следует взять с учетом коэффициента запаса, в расчете на рост нагрузок и дабы не перегружать устройство, во время пиковых нагрузок.
  3. Следует учитывать особенности климата в месте монтажа устройства, т. к. осадки негативно влияют на производительность генератора. Учесть климатические особенности места проживания.
  4. Определить КПД установки – это один из важнейших показателей.
  5. Узнать показатели работы генератора в отношении шума, производимого в процессе работы.
  6. Провести сравнительный анализ различных типов генераторов по всем характеристикам и параметрам.
  7. Ознакомиться с отзывами пользователей подобных установок.
  8. Сделать анализ отечественных и зарубежных производителей, изучить отзывы об этих предприятиях.

Популярные модели и марки

  • В настоящее время ветровые генераторы выпускают как отечественные производители, так и зарубежные.
  • Среди отечественных моделей наибольшим спросом пользуются:
  • EnergyWind, с горизонтальной осью вращения, мощность от 1,0 до 10,0 кВт.

Среди зарубежных моделей, широко распространены ветровые генераторы:

  • Zonhan Windpower Co, Ltd (Китай), с горизонтальной осью вращения, мощностью от 0,3 до 5,0 кВт;
  • Bekar Europe GmbH (Германия), с вертикальной осью вращения, мощностью от 0,5 до 60,0 кВт.

Средние цены

Стоимость ветряных генераторов зависит от конструкции, мощности, страны и фирмы производителя.

Стоимость рассмотренных выше моделей составляет:

  • EnergyWind, в зависимости от мощности (от 1,0 до 10,0 кВт), составляет от 68000,00 до 650000,00 рублей, соответственно.
  • Exmork от копании Zonhan Windpower Co, Ltd (Китай), в зависимости от мощности (от 0,3 до 5,0 кВт), составляет от 30000,00 до 260000,00 рублей, соответственно.
  • Bekar, в зависимости от мощности (от 0,5 до 60,0 кВт), составляет от 43000,00 рублей.

Плюсы и минусы

К достоинствам использования энергии ветра, а соответственно и ветровых генераторов,относятся следующие:

  • Энергия ветра – это возобновляемая энергия, обладающая неисчерпаемостью ресурсов;
  • Экологичность энергетического ресурса и процесса производства электрической энергии;
  • Способность быстрого выполнения монтажа установок и обеспечения потребителей электрической энергией;

К недостаткам можно отнести следующие:

  • КПД установок зависит от времени года, погодных условий и региона монтажа агрегата;
  • Высокий уровень шума при работе агрегатов;
  • Опасность для пернатых обитателей региона, где установлен ветровой генератор;
  • При промышленном производстве электрической энергии, при использовании ветровых генераторов, требуются значительные площади земли.

Развитие ветроэнергетики

  1. В связи с возрастающей потребностью в энергоресурсах, а также с уменьшением запасов обычных энергоносителей, развитие зеленой энергетики, становится все более актуальным.

  2. Ученые и инженеры разных стран разрабатывают новые модели ветроустановок, с цельюувеличения доли положительных свойств агрегатов и минимизирования отрицательных.

Такими примерами могут служить плавающие и парящие ветрогенераторы.

Плавающие устанавливаются далеко от берега и занимают земельные участки, их работа является наиболее эффективной благодаря постоянству морских ветров. Эффективны и парящие генераторы, т. к., чем выше он поднят над поверхностью земли, тем больше скорость ветра.

Доля электрической энергии, производимой ветряными электростанциями, постоянно растет. Это происходит как в нашей стране, а так и во всех, технически развитых странах.

Читайте также:  Почему не работает пьезорозжиг на газовой плите: распространенные причины поломок и способы их устранения

В России, в перспективе, планируется что доля вырабатываемой электрической энергии ветровыми электростанциями, составит около 30%, от всего производства электроэнергии в стране.

Вероятно, Вам также понравятся следующие материалы:Рубрика «Энергия ветра»

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

  • Делитесь с друзьями, оставляйте ваши комментарии
  • Добавляйтесь в нашу группу в ВК:        
  • ALTER220 Портал о альтернативную энергию

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

Устройство ветрогенератора: как работает и сколько энергии может генерировать

24.07.2019

Содержание:

Ветровой генератор является вторым наиболее распространенным источником альтернативной энергии и уступает только солнечным электростанциям (и то, далеко не во всех странах).

Тем не менее, если с СЭС украинские домовладельцы хоть в какой-то мере знакомы, то как работает ветрогенератор для многих остается загадкой.

Так, как же работают ветряные генераторы и могут ли они обеспечить дом электричеством? 

Для чего нужны бытовые ветрогенераторы

Устройство и принцип работы кинетического ветрогенератора

Долгое время ветровые установки использовались исключительно для промышленной генерации энергии из-за своих крупных габаритов и дороговизны. С развитием технологии КПД ветрогенератора удалось повысить, а размеры уменьшить, что сделало ветряки доступными для частных домохозяйств. 

Бытовые ветрогенераторы широко используются в местностях со стабильными ветровыми потоками и на объектах, испытывающих трудности с подключением к централизованной электросети. Эффективность современных бытовых моделей позволяет полностью обеспечить дом энергией при установке небольшой ВЭС из 3-5 генераторов или существенно снизить коммунальные расходы с помощью всего одного ветряка. 

Основной принцип работы ветрогенератора

Устройство и принцип работы кинетического ветрогенератора

Ветрогенератор — это устройство, использующее для генерации энергии направленный поток ветра, который вращает лопасти ветряка (для повышения эффективности им придается нестандартная форма). Лопасти в свою очередь передают вращательный момент на ротор, который за счет статорной обмотки и генерирует переменный ток. 

Выше описан базовый механизм генерации переменного тока, но чтобы его накапливать и стабилизировать энергопоток также требуется:

  • Выпрямитель — преобразует переменный ток в постоянный для хранения;
  • Аккумулятор — используется для накапливания выработанного электричества;

Кроме того, любой ветряной генератор имеет встроенную систему торможения, которая снижает скорость вращения лопастей (или вовсе останавливает их) при повышении скорости ветра. Это необходимо, чтобы предотвратить возможные повреждения от чрезмерной нагрузки на механизм. 

Освобождение от налогооблажения оборудования для ветряных электростанций

Виды ветрогенераторов с высоким КПД

На производительность ветрогенератора влияет тип используемой конструкции. По этому критерию, установки можно поделить на:

Устройство и принцип работы кинетического ветрогенератора

  1. Горизонтальные — сюда относятся наиболее распространенные двулопастные или четырехлопастные ветряки с роторным колесом. Их КПД в малогабаритных бытовых моделях составляет 20% и больше. Эффективность также может зависеть от вида роторного колеса: тихоходные работают при малой скорости ветра, но КПД ниже, а обычным требуется поток ветра не менее чем 5-7 м/с. 
  2. Вертикальные конструкции представлены моделями с генератором Савониуса или карусельным колесом. В них ось вращения расположена вертикально по отношению к потоку ветра, поэтому не требуется постоянное регулирование угла атаки лопастей, как у горизонтальных генераторов. В целом, вертикальные конструкции создают меньше шума и более компактные, но не получили широкого распространения из-за низкого КПД (не превышает 20%). 

Однако дизайнеры и инженеры работают над нестандартными ветрогенераторами, адаптированными специально к бытовому применению. Среди них стоит отметить: 

  • Компактный ветрогенератор “Медуза” — при высоте в 36 см может генерировать до 40 кВт в месяц. Пожалуй, самый эффективный вертикальный ветрогенератор в соотношении размер/мощность. 
  • Городские ветрогенераторы со спиральными турбинами. К ним относятся конструкции “Тихая революция” и “Flower Plants”. Не опасны для птиц и работают вдвое тише стандартных моделей;
  • Спиральная турбина Liam F1 — установка диаметром в 1,5 м при средней скорости ветра в 4,5 м/с по словам создателей сможет обеспечить энергопотребности небольшого дома. Шумность установки не превышает 45 Дб. 

Интересно как организовать бизнес на солнечных батареях?

Конструкция ветрогенератора для дома: ключевые узлы 

Обсуждая принцип работы ветрогенератора, мы уже упомянули некоторые элементы ветряка. Полная же установка, пригодная для бытового или промышленного использования состоит из: 

  • Ветряного генератора, в котором в свою очередь можно выделить лопасти, турбину, преобразователь механической энергии в электрическую, и систему торможения; 
  • Аккумулятора, где накапливается выработанная ветряком энергия. Этот модуль позволяет стабилизировать энергопоток при резкой перемене скорости ветра. К одному генератору рекомендовано подключать хотя бы 1 аккумулятор, количество аккумуляторов для полноценной ВЭС зависит от энергопотребностей дома; 
  • Контроллера заряда — это устройство отвечает за правильную работу аккумулятора. Оно автоматически направляет выработанную энергию в аккумулятор, отключает его при полной зарядке и предотвращает глубокую разрядку при чрезмерном потреблении. Без контроллера не обойтись, если используется несколько источников энергии (к примеру, ВЭС и СЭС). 
  • Инвертора — данный модуль преобразует постоянный ток, получаемый из аккумулятора обратно в переменный, пригодный для использования в домашней сети. Номинальная мощность ВЭС определяется именно мощностью инвертора. 

Устройство и принцип работы кинетического ветрогенератора

Графическая схема ветрогенератора бытового

Подробнее понять устройство ветрогенератора проще по наглядным изображениям его конструкции: 

Устройство и принцип работы кинетического ветрогенератора

Данная схема демонстрирует ключевые элементы горизонтального ветрогенератора классического типа. На приведенном ниже изображении подробно показано устройство самой ветровой турбины:

Устройство и принцип работы кинетического ветрогенератора

Ее конструкция позволит лучше понять, как устроен ветрогенератор и как именно реализуется упомянутый выше основной принцип его работы. 

Как самостоятельно провести расчет ветрогенератора

Устройство и принцип работы кинетического ветрогенератораЧтобы установить эффективный ветрогенератор, нужно купить модель, мощности которой хватает на удовлетворение энергетических запросов домохозяйства. Мы уже писали, как рассчитать мощность СЭС, так вот общий порядок действий примерно такой же:

  1. Определяем энергопотребление дома;
  2. Определяем мощность одной турбины;
  3. Рассчитываем необходимое количество ветряков.
  • Однако сложность с ветрогенераторами в том, что их фактическая мощность может существенно отличаться от номинальной и сильно зависит от скорости и направления ветров в конкретном регионе. Для вычисления мощности ветрогенератора можно использовать следующую формулу:
  • N=p*S*V3/2,
  • где:
  • p – плотность воздуха;
  • S – общая обдуваемая площадь лопастей;
  • V – скорость ветра;

При этом N отображает не мощность ветряка, а мощность потока воздуха, от которого в первую очередь и зависит эффективность ВЭС. Фактически показатель N и мощность ветряка примерно одинаковы, но могут незначительно отличаться из-за технических особенностей ветрогенераторов. 

Важно: Мощность стандартного бытового ветряка, как правило, не превышает 500 Вт (при наличии места под установку турбин большого диаметра), поэтому для полного энергообеспечения дома потребуется несколько ветрогенераторов. 

Чтобы получить более точный результат с учетом данных ветрового коридора в конкретном регионе, лучше доверить расчеты специалистам, которые располагают необходимой метеорологической информацией и подробной розой ветров данной местности. 

Где купить ветрогенератор необходимой мощности и стоит ли это делать

Устройство и принцип работы кинетического ветрогенератора

Технология получения электроэнергии из ветровых потоков в целом адаптирована для бытового применения в частных домохозяйствах, но для ее эффективности потребуется стабильный ветровой коридор. Среди основных преимуществ ветрогенераторов:

  • Полная экологичность; 
  • Автономность;
  • Высокий КПД (часто выше, чем у СЭС);
  • Неприхотливость в обслуживании. 

Конечно, могут возникнуть трудности при вычислении необходимого количества ветряков, однако реализаторы источников энергии помогут определить фактически необходимую мощность ВЭС.

Так, специалисты из Альтернатив Солюшн при заказе турбины проводят полный расчет эффективности ветрогенератора с учетом местных климатических и метеорологических факторов и порекомендуют подходящую модель для домашней или промышленной ВЭС.

Устройство и принцип работы ветрогенератора

Как устроен ветрогенератор

Любой ветрогенератор состоит из таких компонентов как;

Устройство и принцип работы кинетического ветрогенератора

– генератор, который вырабатывает переменный ток, и в дальнейшем преобразуется в постоянное напряжение, предназначенное для зарядки аккумуляторов.

От скорости ветра зависит и мощность генератора;- лопасти, предназначены для передачи вращения к валу генератора через редукторы и стабилизаторы скорости вращения ротора генератора; – мачта ветряка должна иметь достаточную высоту. Чем выше находятся лопасти, тем больше они получат энергии ветра.

Также в устройство ветрогенератора входят;

– контроллер, необходимый для преобразования переменного напряжения идущего с генератора, в постоянное напряжение и последующей зарядкой аккумуляторов.

Контроллер управляет поворотом лопастей, и контролируют направление ветра; – аккумуляторы накапливают электроэнергию, чтобы использовать ее при небольшом ветре или его отсутствии.

Читайте также:  Абиссинский колодец своими руками: технология устройства скважины-иглы

Батарея также хорошо стабилизирует электроэнергию, полученную от генератора; – датчик направления ветра помогает лопастям «поймать» ветер;

– АВР представляет собой устройство автоматического переключения между ветрогенератором и другими источниками электроэнергии, например электросетью, генератором, солнечными панелями;

– инвертор предназначен для преобразования постоянного тока, поступающего с аккумуляторов, в переменное напряжение для домашней электросети. Инверторы могут разделяться по типу синусоиды для разных потребителей электроэнергии.Устройство и принцип работы кинетического ветрогенератораУстройство ветрогенератора

  1. Инвертор модифицированной синусоиды на выходе выдает квадратную синусоиду, предназначенную для не требовательных потребителей к качеству сети – это тэны, накальные лампы освещения.
  2. Инверторы с чистой синусоидой по качеству выходного напряжения подходят даже для самых требовательных потребителей электроэнергии.
  3. Инверторы трехфазного напряжения предназначены для трехфазных сетей.
  4. Сетевой инвертор работает без аккумулятора и способен к выводу электроэнергии в общую сеть.

Принцип действия ветрогенератора

Принцип работы ветрогенератора построен на преобразовании кинетической энергии силы ветра в энергию вращения вала генератора. Для вертикальных ветрогенераторов, вертикальная ось соединена с вертикальным ротором. Генератор и ротор расположены внизу конструкции. Лопасти закреплены в вертикальной оси.

Вращаясь, лопасти заставляют вращаться ротор генератора, который начинает вырабатывать переменный и нестабильный ток.

Это ток идет на контроллер, который преобразует его в постоянное напряжение и заряжает аккумуляторы.

С аккумулятора питание идет на инвертор, назначение которого превращение постоянного тока в переменное напряжением 220 В или 380 В, которое поступает к потребителям электроэнергии.

Схемы работы ветрогенераторов

Вариантов работы ветрогенератора может быть несколько:

  1. Автономная работа ветрогенератора.

Устройство и принцип работы кинетического ветрогенератораАвтономная работа ветрогенератора

  1. Такая совместная работа считается очень надежным и эффективным способом автономного электроснабжения. При отсутствии ветра, работают солнечные батареи. Ночью, когда не работают солнечные батареи, аккумулятор заряжается от ветровой установки.

Устройство и принцип работы кинетического ветрогенератораПараллельная работа ветрогенератора с солнечными панелями

  1. Ветрогенератор также может работать параллельно с электросетью. При избытке электроэнергии, она поступает в общую сеть, а при недостатке ее потребители электроэнергии работают от общей электросети.

Устройство и принцип работы кинетического ветрогенератораПараллельная работа ветрогенератора с электросетью

Ветряные генераторы могут прекрасно работать с любыми видом автономного электроснабжения и общей электросетью. Создавая при этом единую систему энергоснабжения.

Ветрогенератор для частного дома – устройство, принцип работы, разновидности, самодельный ветряк, правила выбора, монтаж

Устройство и принцип работы кинетического ветрогенератора

Со все возрастающей плотностью и территорией охвата сетей электропередач качество и стабильность не становится лучше, да и цены с каждым сезоном становятся только выше. Одним из лучших на сегодня альтернативных источников электроэнергии является автономный ветрогенератор для частного дома. Разберем, что собой представляет данное устройство, из каких частей оно состоит, как работает, какими плюсами и минусами обладает, каковы законные требования к его установке, какие разновидности существуют, а также каковы правила его выбора, размещения и установки.

Ветровой генератор электроэнергии для дома Источник usamodelkina.ru

Ветрогенератор: устройство, принцип работы, плюсы и минусы

При наличии в местности проживания постоянных ветров покупка и установка ветрогенератора вполне целесообразна. Однако прежде чем приобретать его, необходимо понять его устройство, принцип действия и основные достоинства и недостатки. Разберем эти аспекты более детально.

Главные компоненты

Устройство ветрогенератора базируется на превращении кинетической силы ветровой нагрузки в механическую энергии с последующим преобразованием ее в электроэнергию. Для воплощения последовательных действия данной переходной цепочки прибор оснащается следующими основными узлами:

  • Лопастный пропеллер. Количество лопастей может варьироваться в широком диапазоне от модели к модели – от двух и трех до десяти и более.
  • Ротор. Элемент турбины, вращающийся под действием лопастей.
  • Редуктор. Передает и регулирует частоту вращения от ротора к генератору.
  • Генератор. Преобразуется механическую силу в электроэнергию.
  • Инвертор – преобразователь тока из переменного значения в постоянное.

Состав ветрового генератора Источник odnastroyka.ru

  • Аккумуляторная батарея. Запасает электроэнергию на случай отключения и экономной работы ветрогенератора, а также простоя в случае безветрия.
  • Защитный корпус. Предохраняет оборудование от различного рода внешних факторов.
  • Аэро-компоненты. Крылья, хвост – для лучшего улавливания и подстройки пропеллера под ветровой поток.

Обратите внимание! Современные производители выпускают ветровые домашние генераторы, не нуждающиеся в сильном ветровом потоке. Они способны продуктивно функционировать при силе ветра всего в 4 м/сек.

Механизм работы ветрогенератора напрямую связан с особенностями его конструкции – на одной оси установлены пропеллер и хвостовик с точкой противовеса, приходящейся на место крепления к вертикальной мачте. Действие происходит по следующему алгоритму:

  • Установленные на одной оси пропеллер и хвостовик улавливают потоки ветра и передают лопастям.
  • Начинаясь вращаться, лопасти передают момент движения генераторной турбине.
  • Вращение ротора приводит к образованию индукционного магнитного поля и образованию переменного электрического тока.

Ветрогенератор на своем загородном участке Источник moe-online.ru

  • Далее проходя через инвертор напряжение меняет переменные характеристики на постоянные.
  • Ток питает АКБ, которая в свою очередь распределяет энергию на потребительские мощности в доме.

Полезная информация! Ветрогенератор может играть роль как основного, так и дополнительного источника электроэнергии. В первом случае жила от прибора питает часть каких-либо приборов для экономии или пополнения нехватки мощности основной сети и используется на случай аварийного отключения последней. Во втором случае он может быть самостоятельным источником или входить в состав автономной системы, включающей гидротурбины, солнечные батареи и проч. оборудование.

Достоинства и недостатки

Автономная ветряная электростанция для частного дома имеет следующий ряд плюсов:

  • Прибор работает за счет фактически неисчерпаемого и возобновляемого вида энергетического ресурса.
  • Существенные затраты связаны только с покупкой, доставкой, установкой и подключением. На обслуживание средства практически затрачиваются. Поэтому на ветряк требуются единократные вложения средств, которые быстро окупаются в последующем применении.

Ветрогенератор – источник тока для частного дома Источник ytimg.com

  • Получаемый вид энергии и применяемая для этой цели техника полностью экологически безопасны.
  • Генераторы приспособлены ко всем климатическим зонам и защищены от негативных погодных факторов.
  • Оборудование не требует настроек, регулировок и доработок в ходе эксплуатации.

К недостаткам ветрогенераторов относятся:

  1. Зависимость производительности от наличия ветра.
  2. В ходе работы оборудование создает электромагнитные помехи, что может негативно сказаться на ТВ, радио, интернете и связи.
  3. При чрезвычайных погодных проявлениях существует риск повреждения техники.
  4. Требуется обязательное заземление – для защиты прибора и конструкции или здания, на котором он установлен, от ударов молнии.
  5. Неправильный монтаж, нарушение инструкции или эксплуатация неисправного экземпляра может приводить к возникновению шума.

Совет! Чтобы определить, будет ли выгодна установка ветровой станции по выработке тока, необходимо учесть ряд факторов – вариант энергоснабжения с участием прибора, разнообразие доступных моделей, их характеристики, производительность и стоимость.

Ветрогенератор во дворе дома Источник pechiexpert.ru
Устройство и принцип работы кинетического ветрогенератора

Законные требования

Чтобы ветровой генератор, установленный на частном доме или прилежащей территории, согласовывался с законодательной базой, он должен отвечать следующему ряду требований:

  • Мощность не выше 5 кВт. Оборудование с таким показателем относится к бытовым устройствам, не требующим контроля со стороны энергонадзорных учреждений.
  • Отсутствие муниципально-территориальных и технических ограничений на занимаемой площади. Некоторые частные территории могут находится внутри особо охраняемых, редких природных и иного статуса объектов, внутри которых запрещено размещение тех или иных технических средств.
  • Согласование с соседями (помехи, шум, падающая тень и т. д.).Все виды помех, которые возникают от установки, могут стать причиной жалобы не только соседей, но и рядом размещенных предприятий, передающих центров.
  • Высота мачты, отвечающая местным и федеральным требованиям.Высота мачты не превышает обычно 15 метров, но могут быть и исключения. Поэтому прежде чем сооружать высокую конструкцию, нужно убедиться, что она отвечает всем необходимым требованиям – отсутствие ЛЭП, вдали от аэропосадочной линии и т. д.

Ветряк на фасаде частного дома Источник more-el.com

  • Отсутствие помех для местных и мигрирующих биологических видов. Птицы часто попадают в лопасти энергетических установок. Поэтому выбор места установки мачты с пропеллером должен исключать заранее известные пути их перелета.
Читайте также:  Холодильник Минск: модельный ряд, обслуживание, ремонт

Рекомендация! Чтобы исключить все возможные предъявления со стороны соседей или контролирующих органов, лучшее заранее собрать весь необходимый пакет документов, техпаспортов и сертификатов, подтверждающих, что ветряк для частного дома безопасен и безвреден. Кроме того, заводскую модель лучше устанавливать в полном соответствии с рекомендованными в технической документации параметров.

Разновидности

Для того чтобы правильно подобрать ветряной генератор, необходимо прежде всего учесть его технические параметры. Современные модели различаются по следующему ряду признаков:

  • Количеству лопастей пропеллера. Большое количество элементов винта усложняет конструкцию. Однако чем больше лопастей, тем меньшая скорость ветра нужна для запуска механизма.
  • Типу материала лопастей. Модели с жесткими пропеллерами более прочны и долговечны, но и значительно дороже парусных аналогов.

Многолопастный ветрогенератор для своего дома Источник ytimg.com

  • Расположению направляющей вращения. Разделяются на вертикальные и горизонтальные. Первые прочнее и чувствительнее, вторые – отличаются лучшей производительностью.
  • Возможности изменения шаговых характеристик. Различаются на модели с изменяемым и неизменным шагом. Изделия с переменными шаговыми параметрами позволяют увеличивать скорость, а значит, и продуктивность. Однако они более сложны, громоздки и дороги.

Полезно знать! Доступные сегодня в широкой продаже заводские модели достаточно дороги. Поэтому нередко у желающих установить подобную автономную электростанцию возникает вопрос о том, как сделать ветрогенератор. Самодельные аналоги нередко изготавливают из автомобильных генераторов, соединяемых по схеме с аналогичным АКБ на 12 вольт.

Видео о том, что такое ветрогенератор, его плюсы и минусы:

Критерии выбора

  • При выборе ветрогенератора помимо технических характеристик, необходимо также правильно установить требуемую мощность. Задается она таким параметром, как диаметр ротора, рассчитать который можно по следующей формуле:
  • Эгод = 1,64 * Д2 *О3
  • Эгод – суммарная электроэнергия, потребляемые приборами дома за год, кВт,
  • Д – диаметр ротора, обозначаемый в метрах,
  • О – среднегодовое значение скорости ветра, метр/в секунду.
  • Подставляя известные параметры в эту форму, можно рассчитать, какого диаметра ротором должна быть оснащена ветряная электростанция для дома в конкретном случае.

Правила размещения

При монтаже устройства необходимо учесть следующий ряд требований:

  • Вблизи генератора не должно располагаться сооружений, кустов, деревьев и прочих препятствий на пути свободного прохождения ветровых потоков.
  • Чтобы шум и помехи от работы не оказывали негативного влияния на окружающих, ветряки для дома лучше располагать минимум на 30 метров вдали от жилища.
  • Во избежание возникновения ослабления ветровых потоков устанавливать механизм лучше на 2-3 метра выше окружающих преград, даже если они находятся на расстоянии до 200 метров.

Видео о том, как сделать простейший ветрогенератор:

Следует учесть, что даже при соблюдении всех правил установки гарантий постоянного результата по выработке электроэнергии быть не может. Так как показатель напрямую зависит от ветровой нагрузки, которая никогда не бывает стабильной.

Особенности установки

Промышленно изготовленный или самодельный ветряк необходимо устанавливать с соблюдением следующего минимума требований:

  1. Место установки лучше подбирать на возвышенности, вдали от препятствий, прибор располагать на высоте не менее 10 метров от поверхности земли.
  2. Мачта должна иметь надежное основание – лучше всего бетонное.
  3. Над ветряком необходимо расположить небольшой навес для защиты от осадков.
  4. При необходимости замены, ремонта или обслуживания облегчить доступ к оборудованию позволит складная конструкция мачты.

На заметку! При решении вопроса, как сделать ветряк, чтобы он отличался долговечностью и неприхотливостью в обслуживании, необходимо уделить внимание количеству фаз, генерируемых устройством. Так, трехфазные модели по сравнению с однофазными аналогами не гудят, не вибрируют и характеризуются лучшим сроком службы.

Видео-пример изготовления и применения ветряка для дома:

Коротко о главном

Ветряной генератор для дома является одним из лучших альтернативных источников электроэнергии. Принцип его действия основа на преобразовании кинетической энергии ветра в механическую, а затем с помощью ротора – в электрическую. Среди главных его плюсов выделяются:

  • Работа за счет неисчерпаемого источника энергии – ветра.
  • Затраты связаны только с покупкой и установкой, оборудование долговечно и не требует особого обслуживания.
  • Приспособленность для любого климата.
  • Экологически чистый тип энергоресурса.

К недостаткам относятся – зависимость от силы ветра, помехи, возможность разрушения при стихийных погодных проявлениях. Установка ветряного генератора должна соответствовать требованиям закона – мощности, высоте, ограничениях, согласовании с соседями и отсутствию биологического вреда.

Модели различаются по техническим параметрам – количеству лопастей, типу их материала, направлении оси вращения и изменчивости шага. При выборе нужно учитывать диаметр ротора, определяющий мощность. Монтаж прибора должен соответствовать правилам размещения и практическим рекомендациям.

Прочитать позже

Отправим материал на почту

Устройство и принцип работы кинетического ветрогенератора

Все ветрогенераторы состоят из лопасти, ротора турбины, генератора, оси генератора, инвертора и аккумулятора. Условно можно разделить все модели на промышленные и домашние, при этом принцип работы у них будет одинаков.

  • Пример схемы покупной модели
  • Вращаясь, ротор создает переменный ток с тремя фазами, который идет через контроллер к аккумулятору, а дальше, в инверторе преобразуется в стабильный для подачи к электроприборам.

Простая схема работы

Вращение лопастей происходит за счет физического воздействия при помощи импульсной или подъемной силы, в результате чего в действие приходит маховик, а также под воздействием тормозящей силы. В процессе маховик начинает раскручиваться, а ротор создает поле магнитное на зафиксированной части генератора, после чего воспроизводится ток.

В целом разделяют ветрогенераторы на вертикальные и горизонтальные. Что связано с расположением оси вращения.

Планируя создания ветряка своими руками на 220В, в первую очередь продумайте именно вертикальные варианты. Среди них выделяют:

  • Ротор Савониуса. Самый простой, появившийся еще в 1924 году. В основе лежат два полуцилиндра на вертикальной оси. К недостаткам относят низкое использование энергии ветра.

Вариант ротора Савониуса

  • С ротором Дарье. Появился в 1931 году, раскрутка происходит за счет разности сопротивления аэродинамического горба и кармана ленты, поэтому к недостаткам относится малый вращательный момент, а также необходимость монтировать нечетное количество лопастей.

Устройство и принцип работы кинетического ветрогенератора

Разновидность ветрового генератора Дарье

  • Геликоидный. Лопасти имею закрученную форму, уменьшая нагрузку на подшипник, увеличивая срок эксплуатации. Недостаток – высокая цена.

Геликоидный

Самодельный вариант выйдет дешевле, если его правильно продумать и смонтировать.

Горизонтальные модели разделяют по количеству лопастей. КПД у них выше, но есть необходимость монтажа флюгера для постоянного поиска направления ветра. Обороты вращения все модели имеют высокие, вместо лопастей монтируют противовес, который оказывает влияние на сопротивление воздуху.

Вариант горизонтальных моделей

Многолопастные модели могут иметь до 50 лопастей с большой инерцией. Их можно применять для работы водяных насосов.

Преимущества ветровых генераторов

Ветровые электростанции уже долгое время используются в быту, на производстве и других областях.

За это время удалось выявить их основные положительные качества и преимущества:

  • Энергия ветра, используемая для ветроэлектростанций, является бесплатной и самое главное – возобновляемой. Устройства не загрязняют окружающую среду и не выделяют каких-либо вредных веществ. В перспективе планируется еще шире использовать экологически чистые ветровые электростанции в России, что позволит сократить количество обычных установок с вредными выбросами.
  • Снижается зависимость электроснабжения через центральные электрические сети.
  • Широкие перспективы для дальнейшего развития и внедрения новых прогрессивных технологий, и это не последние достоинства этих установок.
  • Постепенное снижение затрат на получение энергии, без которых не обойтись на первоначальном этапе. В течение последних 20 лет стоимость оборудования и комплектующих снизилась примерно на 80%. Энергия ветра становится наиболее прибыльной среди всех альтернативных источников электроэнергии.
  • Ветряки имеют достаточно высокий срок эксплуатации, составляющий 20-30 лет. В течение этого срока окружающий ландшафт остается неповрежденным.
  • Простота сборки и дальнейшего использования. Ветряная электростанция монтируется очень быстро, затраты на ремонт и обслуживание сравнительно низкие. Произведенная электроэнергия количественно превышает затраченную энергию ветра примерно в 85 раз. Потери при передаче электроэнергии сравнительно невысокие.
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector