Viss par vēja turbīnām

Dzīves apstākļu uzlabošanai cilvēce izmanto ūdeni un dažādas minerālvielas. Pēdējā laikā populāri ir kļuvuši alternatīvie enerģijas avoti, īpaši vēja enerģija. Pateicoties pēdējam, cilvēki ir iemācījušies saņemt energoapgādi gan sadzīves, gan rūpnieciskām vajadzībām.

Sakarā ar to, ka ar katru dienu pieaug nepieciešamība pēc energoresursiem un samazinās ierasto enerģijas nesēju krājumi, alternatīvo enerģijas avotu izmantošana ar katru dienu kļūst arvien aktuālāka. Pēdējā laikā zinātnieki un projektēšanas inženieri ir radījuši jaunus vēja turbīnu modeļus. Jaunāko tehnoloģiju izmantošana uzlabo agregātu kvalitātes raksturlielumus un samazina negatīvo aspektu skaitu konstrukcijās.

Vēja ģenerators ir tehniskas ierīces veids, kas pārvērš kinētisko vēja enerģiju elektroenerģijā.

Vēja ģeneratori tiek izmantoti dažādās vietās, parasti atklātās vietās, kur vēja potenciāls ir vislielākais. Alternatīvo enerģijas avotu stacijas ir uzstādītas kalnos, seklos ūdeņos, salās un laukos. Mūsdienu iekārtas var ražot elektroenerģiju pat ar zemu vēja stiprumu. Pateicoties šai iespējai, vēja ģeneratori tiek izmantoti, lai piegādātu elektrisko enerģiju dažādas jaudas objektiem.

• Stacionārs vēja parks var nodrošināt elektrību privātmājai vai nelielai rūpnieciskai iekārtai. Vēja trūkuma laikā enerģijas rezerve tiks uzkrāta un pēc tam izmantota no akumulatora.

• Vidējas jaudas vēja turbīnas var izmantot lauku saimniecībās vai mājās, kas atrodas tālu no apkures sistēmām. Šajā gadījumā šo elektroenerģijas avotu var izmantot telpu apkurei.

Vēja ģenerators tiek darbināts ar vēja enerģiju. Šīs ierīces dizainā jāiekļauj šādi elementi:

• turbīnu lāpstiņas vai dzenskrūves;
• turbīna;
• elektriskais ģenerators;
• elektriskā ģeneratora ass;
• invertors, kura funkcija ir maiņstrāvas pārvēršana līdzstrāvā;
• mehānisms, kas griež asmeņus;
• mehānisms, kas rotē turbīnu;
• akumulators;
• masts;
• rotācijas kustības kontrolieris;
• amortizators;
• vēja sensors;
• vēja mērītāja kāts;
• gondola un citi elementi.

Industriālajos blokos ir elektrības skapis, zibensaizsardzība, šūpošanās mehānisms, uzticams pamats, iekārta ugunsgrēka dzēšanai, telekomunikācijas.

Vēja ģenerators tiek uzskatīts par ierīci, kas pārvērš vēja enerģiju elektroenerģijā. Mūsdienu agregātu priekšteči ir dzirnavas, kas ražo miltus no graudiem. Taču pieslēguma shēma un ģeneratora darbības princips praktiski nav mainījušies.

1. Pateicoties vēja spēkam, asmeņi sāk griezties, kuru griezes moments tiek pārsūtīts uz ģeneratora vārpstu.
2. Rotora rotācija rada trīsfāzu maiņstrāvu.
3. Caur kontrolieri uz akumulatoru tiek nosūtīta maiņstrāva. Akumulators ir nepieciešams, lai nodrošinātu stabilu vēja ģeneratora darbību. Ja pūš vējš, ierīce uzlādē akumulatoru.
4. Lai aizsargātu pret viesuļvētru vēja enerģijas ražošanas sistēmā, ir elementi, kas novērš vēja ratu no vēja. Tas notiek, salokot asti vai bremzējot riteni, izmantojot elektrisko bremzi.
5. Lai uzlādētu akumulatoru, jums būs jāinstalē kontrolieris. Pēdējās funkcijas ietver akumulatora uzlādes izsekošanu, lai novērstu tā sabojāšanos. Ja nepieciešams, šī ierīce var izmest lieko enerģiju uz balasta.
6. Baterijām ir nemainīgs zemspriegums, taču tam vajadzētu sasniegt patērētāju ar 220 voltu jaudu. Šī iemesla dēļ vēja ģeneratoros tiek uzstādīti invertori. Pēdējie spēj pārveidot maiņstrāvu līdzstrāvā, palielinot tā jaudas indikatoru līdz 220 voltiem. Ja invertors nav uzstādīts, būs jāizmanto tikai tās ierīces, kas ir paredzētas zemspriegumam.
7. Pārveidotā strāva tiek nosūtīta patērētājam, lai darbinātu apkures baterijas, telpu apgaismojumu un sadzīves tehniku.

Vēja parku klasifikācija balstās uz šādiem kritērijiem.

1. Asmeņu skaits. Šobrīd pārdošanā var atrast vienas lāpstiņas, zemasmeņu, daudzasmeņu vējdzirnavas. Jo mazāk asmeņu ir ģeneratoram, jo ​​lielāks būs tā dzinēja apgriezienu skaits.
2. Nominālās jaudas indikators. Sadzīves stacijas ģenerē līdz 15 kW, daļēji rūpnieciskās - līdz 100, bet rūpnieciskās - vairāk nekā 100 kW.
3. Ass virziens. Vēja turbīnas var būt gan vertikālas, gan horizontālas, katram veidam ir savi plusi un mīnusi.

Tie, kas vēlas iegūt alternatīvu enerģijas avotu, var iegādāties vēja ģeneratoru ar rotoru, kinētisko, virpuļdzinēju, buru, mobilo.

Ir arī vēja ģeneratoru klasifikācija pēc to atrašanās vietas. Mūsdienās ir 3 veidu vienības.

1. Sauszemes. Šādas vējdzirnavas tiek uzskatītas par visizplatītākajām, tās ir uzstādītas uz kalniem, paaugstinājumiem, iepriekš sagatavotām vietām. Šādu instalāciju uzstādīšana tiek veikta, izmantojot dārgu aprīkojumu, jo konstrukcijas elementi ir jānostiprina augstā augstumā.
2. Jūras un okeāna piekrastes daļā tiek būvētas piekrastes stacijas. Ģeneratora darbību ietekmē jūras brīze, kuras dēļ rotējošā ierīce ražo enerģiju visu diennakti.
3. Ārzonas. Šāda veida vēja turbīnas tiek uzstādītas jūrā, parasti aptuveni 10 metru attālumā no krasta. Šādas ierīces ģenerē enerģiju no parastā jūras vēja. Pēc tam enerģija caur īpašu kabeli nonāk krastā.

Vertikālās vēja turbīnas raksturo vertikāla rotācijas ass attiecībā pret zemi. Šī ierīce savukārt ir sadalīta 3 veidos.

• Ar Savounis rotoru. Struktūra ietver vairākus puscilindriskus elementus. Vienības ass rotācija notiek pastāvīgi un nav atkarīga no vēja stipruma un virziena. Šī ģeneratora priekšrocības ietver augstu izgatavojamības līmeni, kvalitatīvu palaišanas griezes momentu, kā arī spēju darboties pat ar nelielu vēja spēku. Ierīces trūkumi: zemas efektivitātes asmeņu darbība, nepieciešamība pēc liela materiālu daudzuma ražošanas procesā.

• Ar Darrieus rotoru. Uz ierīces rotācijas ass atrodas vairāki asmeņi, kuriem kopā ir sloksnes forma.Ģeneratora priekšrocības tiek uzskatītas par to, ka nav jākoncentrējas uz gaisa plūsmu, ražošanas procesā nav grūtību, kā arī vienkārša un ērta apkope. Iekārtas trūkumi ir zema efektivitāte, īss kapitālā remonta cikls un slikta pašstartēšana.

• Ar spirālveida rotoru. Šāda veida vēja ģenerators ir iepriekšējās versijas modifikācija. Tās priekšrocības slēpjas ilgā darbības periodā un zemā slodzē uz mehānismiem un atbalsta blokiem. Iekārtas trūkumi ir augstās konstrukcijas izmaksas, sarežģītais un sarežģītais asmeņu ražošanas process.

Horizontālā rotora ass šajā ierīcē ir paralēla zemes virsmai. Tie ir viena lāpstiņa, dubultasmeņu, trīs asmeņu un arī vairāku asmeņu, kuros asmeņu skaits sasniedz 50 gabalus. Šāda veida vēja ģeneratoru priekšrocības ir augsta efektivitāte. Iekārtas trūkumi ir šādi:

• nepieciešamība orientēties atbilstoši gaisa plūsmu virzienam;
• augsto konstrukciju uzstādīšanas nepieciešamība - jo augstāka uzstādīšana, jo jaudīgāka tā būs;
• nepieciešamība pēc pamatiem turpmākai masta uzstādīšanai (tas veicina procesa izmaksu pieaugumu);
• augsts trokšņa līmenis;
• apdraudēt putnus, kas lido garām.

Lāpstiņu strāvas ģeneratoriem ir dzenskrūves forma. Šajā gadījumā asmeņi saņem gaisa plūsmas enerģiju un apstrādā to rotācijas kustībā.

Horizontālajām vēja turbīnām ir lāpstiņas ar lāpstiņām, kuru var būt noteikts skaits. Parasti ir 3 no tiem. Atkarībā no asmeņu skaita ierīces jauda var vai nu palielināties, vai samazināties. Nepārprotama šāda veida vēja turbīnu priekšrocība ir vienmērīgs slodžu sadalījums uz vilces gultņa. Iekārtas trūkums ir tāds, ka šādas konstrukcijas uzstādīšana prasa daudz papildu materiālu un darbaspēka izmaksu.

Vēja turbīnu ģeneratori pašlaik tiek uzskatīti par visefektīvākajiem. Iemesls tam ir optimāla asmeņu zonu kombinācija ar to konfigurāciju. Bezasmeņu konstrukcijas priekšrocības ietver augstu efektivitātes līmeni, zemu trokšņa līmeni, ko izraisa ierīces mazie izmēri. Turklāt šīs vienības nesabrūk stiprā vējā un nerada briesmas apkārtējiem un putniem.

Pilsētās un mazpilsētās tiek izmantotas turbīnas tipa vējdzirnavas, ar kurām var nodrošināt privātmājas un vasarnīcas apgaismojumu. Šādam ģeneratoram praktiski nav trūkumu.

Galvenās vēja ģeneratoru priekšrocības ir šādas:

• vides drošība - iekārtu darbība nekaitē videi un dzīvajiem organismiem;
• dizaina sarežģītības trūkums;
• lietošanas un pārvaldības vienkāršība;
• neatkarība no elektrotīkliem.

Starp šo ierīču trūkumiem eksperti izšķir šādus:

• augstas izmaksas;
• iespēja atmaksāties tikai pēc 5 gadiem;
• zema efektivitāte, maza jauda;
• nepieciešamība pēc dārga aprīkojuma.

Ierīces enerģijas iegūšanai no vēja var būt dažāda izmēra. To jauda ir atkarīga no vēja rata izmēra, masta augstuma un vēja ātruma. Lielākā agregāta kolonna ir 135 m gara, savukārt tās rotora diametrs ir 127 m. Tādējādi tā kopējais augstums sasniedz 198 metrus. Lielas vēja turbīnas ar augstiem augstumiem un garām lāpstiņām ir piemērotas enerģijas nodrošināšanai maziem rūpniecības uzņēmumiem, fermām. Kompaktākus modeļus var uzstādīt mājās vai laukos.

Šobrīd viņi ražo marching tipa vējdzirnavas ar asmeņiem diametrā no 0,75 līdz 60 metriem. Pēc ekspertu domām, ģeneratora izmēriem nevajadzētu būt grandioziem, jo ​​neliela pārnēsājama iekārta ir piemērota neliela enerģijas daudzuma ģenerēšanai. Mazākais vienības modelis ir 0,4 metrus augsts un sver mazāk par 2 kilogramiem.

Mūsdienās vēja turbīnu ražošana ir izveidota daudzās pasaules valstīs. Tirgū var atrast Krievijā ražotus modeļus un vienības no Ķīnas. No vietējiem ražotājiem populārākie ir šādi uzņēmumi:

• "Vējš-gaisma";
• Rkraft;
• SKB Iskra;
• Sapsan-Energia;
• "Vēja enerģija".

Ļoti populāri ir arī ārvalstu elektroenerģijas ģeneratoru ražotāji:

• Goldwind - Ķīna;
• Vestas - Dānija;
• Gamesa - Spānija;
• Suzion - Indija;
• GE Energy - ASV;
• Siemens, Enercon - Vācija.

Tomēr ir vērts atcerēties, ka šādu vēja ģeneratoru izmantošana nozīmē dārgu remontu, kā arī rezerves daļu izmantošanu, kuras gandrīz neiespējami atrast vietējos veikalos. Enerģijas ražošanas vienību izmaksas parasti ir atkarīgas no konstrukcijas īpašībām, jaudas un ražotāja.

Lai izvēlētos pareizo vēja ģeneratoru vasarnīcai vai mājai, jāņem vērā sekojošais.

1. Telpā pieslēgto uzstādīto elektroierīču jaudas aprēķins.
2. Topošās vienības jauda, ​​ņemot vērā drošības koeficientu. Pēdējais neļaus pārslogot ģeneratoru pīķa situācijā.
3. Teritorijas klimats. Nokrišņi negatīvi ietekmē ierīces darbību.
4. Iekārtu efektivitāte, kas tiek uzskatīta par vienu no svarīgākajiem rādītājiem.
5. Trokšņa indikatori, kas raksturo vēja turbīnu darbības laikā.

Papildus visam iepriekšminētajam patērētājam ir jānovērtē visi instalācijas parametri, kā arī jāizlasa atsauksmes par to.

Lai palielinātu vēja ģeneratora darbības efektivitāti, būs jāmaina tā darbības iespējas un raksturlielumi pozitīvā virzienā. Pirmkārt, ir vērts palielināt lāpstiņriteņa jutības efektivitāti pret salīdzinoši vāju un nestabilu vēju.

Šī ir sava veida vienpusēja membrāna gaisa plūsmai, kas brīvi šķērso vēju vienā virzienā. Membrāna ir necaurlaidīga barjera gaisa masu kustībai pretējā virzienā.

Vēl viena vēja turbīnas efektivitātes palielināšanas metode ir difuzoru vai aizsargvāciņu izmantošana, kas nogriež plūsmu no pretējās virsmas. Katrai no iespējām ir gan priekšrocības, gan trūkumi. Tomēr tie jebkurā gadījumā ir efektīvāki par tradicionālo modeli.

Vēja ģenerators ir dārgs. Ja vēlaties to uzstādīt savā teritorijā, ir vērts apsvērt šādus punktus:

• piemērota reljefa pieejamība;
• bieža un spēcīga vēja izplatība;
• citu alternatīvu enerģijas avotu trūkums.

Pretējā gadījumā vēja parks nedos gaidīto rezultātu. Tā kā pieprasījums pēc alternatīvās enerģijas katru gadu palielinās, un vējdzirnavu iegāde ir taustāms trieciens ģimenes budžetam, varat mēģināt izveidot vienību ar savām rokām ar turpmāku uzstādīšanu. Vēja turbīnas izgatavošanas pamatā var būt neodīma magnēti, pārnesumkārba, lāpstiņas un to trūkums.

Vēja turbīnai ir daudz priekšrocību. Tāpēc ar lielu vēlmi un elementāru dizainera spēju klātbūtni gandrīz jebkurš amatnieks savā vietā var uzbūvēt staciju elektrības ražošanai. Vienkāršākā ierīces versija tiek uzskatīta par vēja turbīnu ar vertikālu asi. Pēdējam nav nepieciešams atbalsts un augsts masts, un uzstādīšanas procedūru raksturo vienkāršība un ātrums.

Lai izveidotu vēja ģeneratoru, jums būs jāsagatavo visi nepieciešamie elementi un jānostiprina modulis izvēlētajā vietā. Kā daļu no pašdarināta vertikālā enerģijas ģeneratora šādu elementu klātbūtne tiek uzskatīta par obligātu:

• rotors;
• asmeņi;
• aksiālais masts;
• stators;
• akumulators;
• invertors;
• kontrolieris.

Asmeņi var būt izgatavoti no vieglas, elastīgas plastmasas, jo lielas slodzes ietekmē citi materiāli var tikt bojāti un deformēti. Vispirms no PVC caurulēm jāizgriež 4 vienādas daļas. Pēc tam no skārda jāizgriež pāris pusloku fragmenti un jānostiprina gar cauruļu malām. Šajā gadījumā asmens daļas rādiusam jābūt 69 cm.Šajā gadījumā asmens augstums sasniegs 70 cm.

Lai saliktu rotoru sistēmu, jāņem 6 neodīma magnēti, 2 ferīta diski ar diametru 23 cm, līme līmēšanai. Uz pirmā diska jāuzliek magnēti, ņemot vērā 60 grādu leņķi un 16,5 cm diametru.Saskaņā ar to pašu shēmu tiek salikts otrais disks, un magnēti tiek ielejami ar līmi. Statoram ir jāsagatavo 9 spoles, uz katras no kurām uztiniet 60 vara vadu apgriezienus ar diametru 1 mm. Lodēšana jāveic šādā secībā:

• pirmās spoles sākums ar ceturtās beigām;
• ceturtās spoles sākums ar septītās beigām.

Otrā fāze tiek montēta līdzīgā veidā. Pēc tam no saplākšņa loksnes tiek izgatavota forma, kuras apakšdaļa ir pārklāta ar stiklšķiedru. Fāzes no lodētām spolēm tiek montētas uz augšu. Struktūra ir piepildīta ar līmi un atstāta vairākas dienas, lai salīmētu visas detaļas. Pēc tam jūs varat sākt savienot atsevišķus vēja ģeneratora elementus vienā veselumā.

Lai montētu konstrukciju augšējā rotorā, jāizveido 4 caurumi tapām. Apakšējais rotors ir uzstādīts ar magnētiem uz augšu uz kronšteina. Pēc tam jums jānovieto stators ar caurumiem, kas nepieciešami kronšteina uzstādīšanai. Tapām jāatrodas uz alumīnija plāksnes, pēc tam pārklājiet ar otro rotoru ar magnētiem uz leju.

Izmantojot uzgriežņu atslēgu, tapas jāpagriež tā, lai rotors nokristu vienmērīgi un bez raustīšanās. Kad īstā vieta ir aizņemta, ir vērts atskrūvēt tapas un noņemt alumīnija plāksnes. Darba beigās konstrukcija jānostiprina ar uzgriežņiem un nav cieši jāpievelk.

Kā masts ir piemērota izturīga metāla caurule, kuras garums ir no 4 līdz 5 metriem. Tam ir pieskrūvēts iepriekš salikts ģenerators. Pēc tam rāmis ar asmeņiem tiek piestiprināts pie ģeneratora, un masta konstrukcija tiek uzstādīta uz platformas, kas ir iepriekš sagatavota. Sistēmas pozīcija tiek fiksēta ar stiprinājumu.

Nākamajā videoklipā ir sniegts pārskats par paštaisītām vējdzirnavām.