Hushållsknep: vertikal vindgenerator med dina egna händer
Innehåll
Jämfört med trendiga fotovoltaiska kraftkällor kan vindturbiner verka föråldrade. I själva verket är detta långt ifrån fallet. I takt med att priset på traditionella energiresurser stiger utvecklas nya, mer avancerade och produktiva modeller med ökad effektivitet.
Vid försäljning börjar kostnaden för en märkt vindturbin i hushållsklass från 2000 amerikanska dollar, men deras tekniska egenskaper passar inte alla. Många ägare av avlägsna hus och dacha-tomter föredrar att montera en vertikal vindgenerator med sina egna händer.
De viktigaste fördelarna med standardlösningar
I informationsfältet finns det ett stort antal rekommendationer för utveckling av modeller med olika kapacitet, med hänsyn till de förväntade kostnaderna, återbetalningen och den planerade belastningen.
En märkt vindturbin med medelhög kapacitet i prisklassen vid en nominell vindhastighet på 5-6 m/sek genererar upp till 250 kilowatt gratis energi per år.
Om du skapar en vertikal vindgenerator på egen hand, inklusive från improviserade material, kommer medel att kräva flera gånger mindre, vilket kommer att ha en positiv inverkan på återbetalningen av projektet som helhet.
Å andra sidan kommer önskan att genomföra ett storskaligt projekt för att bygga en kraftfull vindturbingenerator för uppvärmning av huset och arbetet med energiintensiva hushållsapparater att kräva betydande kostnader. Låt oss titta på det.
Utmaningar med att bygga kraftfulla vindkraftverk
En station med en effekt på endast 2 kW är en robust vindtålig konstruktion på 8 meter eller mer i höjd med en 3 meter metallrotor installerad i ett massivt betongfundament. Utöver grundkostnaderna skulle installationen av en sådan struktur kräva hyra av bygg- och kranutrustning.
Försök att montera en mer kraftfull vertikal vindgenerator med egna händer utan ordentlig erfarenhet och en solid materialbas visar sig oftast vara extra kostnader för att få strukturen till ett fungerande skick. För hushållsbruk, åtminstone i det inledande skedet, är det lämpligt att fokusera på att skapa en vindgenerator med en kapacitet på upp till 500 watt.
Egenskaper för budgetmodeller
För ett hemlagat vindkraftverk rekommenderas det att ta utgångspunkt i en design med en horisontell rotationsaxel och ett bladhjul. Sådana system kännetecknas gynnsamt av låg materialintensitet och hög effektivitet. De mest prisvärda och enkla i designen är höghastighets två- och trebladiga vindhjul.
Konstruktionsegenskaper hos höghastighetssystem
De aerodynamiska egenskaperna hos höghastighetsrotorer beror till stor del på bladkonfigurationen. Verkningsgraden påverkas av omärkliga felaktigheter, så det är bättre att välja lågvarviga impellrar om man inte har de rätta kunskaperna.
- Ju färre blad, desto större problem med rotorbalanseringen. Den optimala varianten av ett vindhjul med en diameter på 2 meter eller mer bör ha minst 5-6 blad.
- Höghastighetskonstruktioner kännetecknas av ökat buller, som ökar med ökande diameter och varvtal. Denna egenskap hos en kraftfull höghastighetsvindkraftsenhet utesluter dess installation i ett tättbebyggt område eller på taket till en höghusbyggnad i staden.
Motoriserad generator för cykel
Det är möjligt att spara pengar genom att ersätta höghastighetsgeneratorn av typ G-221 med en cykelmotor med lägre varvtal.
Närvaron av permanentmagneter i utformningen av cykelmotorn löser problemet med att tillföra ström till fältlindningen.
Som generator för en hushållsvindkraftsenhet med ett maximalt läge på 220-230 rpm räcker det att använda en märkescykelmotor med en effekt på 250 watt. Effektiviteten för en sådan anordning är drygt 80 procent.
Mastens strukturella egenskaper
Utgångsmaterialet är ett stålrör med en diameter på 100 mm eller mer. Höjden på en mast med en solid betongbas som installeras i ett öppet område kan variera mellan 6 och 10 meter.
- Om det finns byggnader, träd eller andra vindskyddande föremål på platsen är det nödvändigt att öka höjden på masten med pumphjulet som överstiger markhindren med minst en och en halv till två meter.
- För spänning rekommenderas ett korrosionsbeständigt rep med ett tvärsnitt på minst 6 mm.
Hur kan jag skydda mitt vindkraftverk från orkanvindar?
I praktiken har en enkel konstruktion och effektiv funktion, en så kallad sidoskovel, visat sig vara den bästa lösningen.
- När hastigheten på det mötande flödet är upp till 8 meter/sekund monteras rotorn på sin axel med hjälp av en fjäderdräkt.
- När vinden ökar övervinner trycket från flödet fjäderns styvhet och vindgeneratorn viker sig, vilket resulterar i en förändring av vinkeln på lufttillförseln till bladen och en minskning av nivån på de upplevda belastningarna.
Rekommendationer för tillverkning av blad
För egentillverkade pumphjulsblad är mer draghållfast trä lämpligare. I en budget- och mindre tidskrävande variant kan PVC-rör med en diameter på 160 mm användas som råmaterial.
Den bästa lösningen är rörelement för tryckvatten och avloppssystem av SDR PN 6.3-kvalitet med en väggtjocklek på minst 4 mm. Plastblad är mindre komplicerade att tillverka och mindre känsliga för temperatur- och luftfuktighetsfaktorer.
De mallskurna ämnena bör slipas noggrant och vassa kanter bör rundas av.
Montering av standardutrustning
Ett huvud måste användas för att fästa klingorna. Standardutförandet är en 6-8 mm tjock stålskiva, till vilken 10-12 mm tjocka och 300 mm långa metallfästen med hål för gängade fästelement svetsas med lika stora intervall beroende på antalet blad.
Huvudet är fäst vid generatorhuset med bultar med kontramuttrar. Strukturens ram kräver 6-8 mm tjockt stål, eller en ganska bred sektion av kanal.
Strömavtagare och rörlig koppling
Utformningen av den rörliga kontakt-koppar-tandemet är standard. I den enklaste varianten är det en dielektrisk hylsa, kontaktgrupp och fjäderbelastade grafitborstar från en bilstartare. Enheten är utrustad med ett skyddshölje för att skydda den mot atmosfärisk nederbörd.
För att vrida rotorn i luftflödets riktning monteras en glidande anslutning av vindturbinens ram till masten. Specialister rekommenderar att man använder rullager med en tätningsdiameter på minst 60 mm, som är så motståndskraftiga mot axiella belastningar som möjligt.
Utrustning för batterikonvertering
Standardspänningen för en cykelmotorgenerator är 25-26 volt, så två seriekopplade 12-voltsbatterier med en total kapacitet på 100 a/h eller mer kan användas för att lagra den genererade elektriciteten.
Även om du enkelt lyckas skapa en vertikal vindgenerator med dina egna händer, kom ihåg att den problemfria driften av en sådan enhet garanteras förutsatt att den servas i rätt tid och på ett kvalificerat sätt.
