Paano protektahan ang isang wind generator mula sa malakas na hangin Halimbawa, sa panahon ng isang bagyo, ang mga blades ay madaling mabibigo at lumipad. O, kung ano ang mas masahol pa, ang palo ay hindi hawakan, halimbawa, ang mga lubid ng lalaki ay mapupunit at ang generator ng hangin ay babagsak, na winalis ang lahat sa landas ng pagkahulog. Siyempre, para sa mga maliliit na windmill na may diameter ng propeller na hanggang 1.5 m, ang proteksyon mula sa malakas na hangin ay hindi partikular na mahalaga, dahil walang ganoong napakalaking presyon sa propeller. Ngunit para sa malalaking windmill, ang proteksyon ng bagyo ay sapilitan; mga bakal na kable maaaring mapunit o mabunot sa lupa. Buweno, sa pangkalahatan, sa palagay ko ay malinaw na mas mahusay na huwag mag-install ng windmill na walang proteksyon, lalo na sa paligid ng mga tao at mga gusali ay nangyayari pa rin kahit isang beses sa isang taon;
Ang mga generator ng hangin ng pabrika ay mayroon nang proteksyon sa bagyo para sa maliliit na wind turbine, kadalasang ginagamit ang electric brake. Iyon ay, kapag ang isang tiyak na bilis ay naabot, ang controller pulses ang generator phase at ang propeller loses bilis, pagbabawas ng kapangyarihan. O walang proteksyon sa lahat at ang controller ay bumagal sa pamamagitan ng short-circuiting sa generator lamang kapag ang boltahe ay lumampas sa isang tiyak na halaga, halimbawa 14 volts para sa isang labindalawang-bolta sistema. Para sa mga homemade na maliliit na windmill, ang mga homemade controllers (ballast regulators) ay kadalasang ginagawa, na nagpapabagal din sa windmill kapag lumampas ang boltahe, at nagpapabagal sa pamamagitan ng pag-on ng karagdagang pagkarga sa anyo ng mga light bulbs o nichrome spiral, tenn. O bumili sila ng mga ready-made controllers kung saan nandoon na ang lahat, kabilang ang pagpepreno at sapilitang paghinto ng windmill.
Ang mga malalaking windmill, bilang karagdagan sa controller, ay dapat ding magkaroon ng mekanikal na proteksyon, dahil ang malalaking propeller ay nag-aalis ng napakalaking kapangyarihan sa malakas na hangin at napupunta sa overdrive, at kahit na ang ganap na pagsasara ng generator ay hindi humihinto sa propeller. Sa mga wind turbine ng pabrika, karaniwang ginagawa ang proteksyon sa pamamagitan ng pagpihit ng buntot at pagtalikod sa propeller mula sa hangin. Ang "windcatchers" ay kinuha bilang isang batayan kung ano ang matagal na klasikong pamamaraan inilalayo ang propeller mula sa hangin sa pamamagitan ng pagtiklop sa buntot. Ang iskema na ito ang tatalakayin pa.
Malakas na wind protection circuit
Layout ng mga bahagi para sa pagpapatupad ng proteksyon sa bagyo sa pamamagitan ng pag-alis ng ulo ng hangin mula sa hangin sa pamamagitan ng pagtiklop sa buntot. Kung titingnan mo nang mabuti, makikita mo sa figure na ang generator ay offset na may kaugnayan sa gitna ng rotary axis. At ang buntot ay inilalagay sa isang "daliri", na kung saan ay welded sa gilid sa isang anggulo, patayo 20 degrees at pahalang na 45 degrees.Ito ay kung paano gumagana ang proteksyon. Kapag walang hangin at hindi umiikot ang propeller, ang buntot ay nakatagilid sa 45 degrees at nakabitin sa gilid. Sa pagdating ng hangin, ang propeller ay lumiliko at nagsisimulang umikot, at ang buntot ay lumiliko sa hangin at nakahanay sa sarili nito. Kapag ang isang tiyak na bilis ng hangin ay lumampas, ang presyon sa propeller ay nagiging mas malaki kaysa sa bigat ng buntot at ito ay tumalikod at ang buntot ay tupi. Sa sandaling humina ang hangin, ang buntot ay nakatiklop muli sa ilalim ng bigat at ang propeller ay tumuturo sa hangin. Upang maiwasang masira ng buntot ang mga blades kapag natitiklop, ang isang limiter ay hinangin.
Prinsipyo ng proteksyon ng wind generator
Apat na yugto kung saan makikita mo kung paano pinoprotektahan ang windmill mula sa malakas na hanginNarito ang pangunahing papel ay nilalaro ng bigat ng buntot at ang haba at lugar ng balahibo nito, pati na rin ang distansya kung saan inililipat ang axis ng pag-ikot ng propeller. Mayroong mga formula para sa mga kalkulasyon, ngunit para sa kaginhawahan, ang mga tao ay nagsulat ng mga talahanayan ng Excel na kinakalkula ang lahat sa dalawang pag-click. Nasa ibaba ang dalawang palatandaan na kinuha mula sa forum windpower-russia.ru
Screenshot ng unang sign. Ipasok ang data sa mga dilaw na field at kunin ang nais na haba ng buntot at ang bigat ng dulo nito. Ang default na lugar ng buntot ay 15-20% ng swept area ng propeller.
Pagkalkula ng buntot
Screenshot ng talahanayan "pagkalkula ng buntot para sa isang wind generator"Ang pangalawang plato ay bahagyang naiiba Dito maaari mong baguhin ang pahalang na anggulo ng pagpapalihis ng buntot. Sa unang talahanayan ito ay itinuturing na 45 degrees, ngunit dito maaari itong mabago sa parehong paraan tulad ng vertical deviation. Dagdag pa ang isang spring ay idinagdag, na dagdag na humahawak sa buntot. Ang spring ay naka-install bilang isang paglaban sa tail folding para sa mas mabilis na pagbabalik at upang mabawasan ang bigat ng buntot. Isinasaalang-alang din ng pagkalkula ang lugar ng mga balahibo ng buntot.
Download - Pagkalkula ng buntot 2.xls
Pagkalkula ng buntot 2
Screenshot ng talahanayan "pagkalkula ng buntot para sa wind generator 2"
Ang bigat ng buntot at iba pang mga parameter ay maaari ding kalkulahin gamit ang mga formula na ito
Ang formula mismo ay Fa*x*pi/2=m*g*l*sin(a).Ang Fa ay ang axial force sa turnilyo.
Ayon sa Sabinin Fa=1.172*pi*D^2/4*1.19/2*V^2
ayon kay Zhukovsky Fa=0.888*pi*D^2/4*1.19/2*V^2,
kung saan ang D ay ang diameter ng wind wheel, ang V ay ang bilis ng hangin;
X - ang nais na offset (offset) mula sa rotary axis hanggang sa axis ng pag-ikot ng mga turnilyo;
m - mass ng buntot;
g - pagpabilis ng libreng pagkahulog;
l ay ang distansya mula sa daliri hanggang sa sentro ng grabidad ng buntot;
a ay ang anggulo ng pagkahilig ng daliri.
Halimbawa, ang propeller na may diameter na 2 metro, ang bilis ng hangin kung saan dapat tupi ang buntot = 10 m/s
Kinakalkula namin ayon sa Zhukovsky Fa=0.888*3.1415*2^2/4*1.19/2*10^2=165Н
Timbang ng buntot = 5 kg,
distansya mula sa daliri hanggang sa sentro ng grabidad ng buntot = 2m,
anggulo ng daliri = 20 degrees
X=5*9.81*2*sin(20)/165/3.1415*2=0.129 m.
Gayundin mas maliwanag na pagkalkula ng mass ng buntot
0.5*Q*S*V^2*L1*n/2=M*L2*g*sin(a), kung saan:
Q - density ng hangin;
S - lugar ng tornilyo (m^2);
V - bilis ng hangin (m/s);
L1 - displacement ng wind head rotation axis mula sa propeller rotation axis (m);
M - mass ng buntot (kg);
L2 - distansya mula sa axis ng pag-ikot ng buntot hanggang sa sentro ng grabidad nito (m);
g - 9.81 (gravity);
a ay ang anggulo ng pagkahilig ng axis ng pag-ikot ng buntot.
Well, marahil iyon lang, sa prinsipyo, ang mga talahanayan ng Excel ay sapat na para sa mga kalkulasyon, kahit na maaari ka ring gumamit ng mga formula. Ang kawalan ng scheme ng proteksyon na ito ay ang yaw ng propeller sa panahon ng operasyon at isang medyo naantala na reaksyon sa mga pagbabago sa direksyon ng hangin dahil sa lumulutang na buntot, ngunit hindi ito partikular na nakakaapekto sa produksyon ng enerhiya. Bilang karagdagan, mayroong isa pang pagpipilian para sa proteksyon sa pamamagitan ng "lumulutang" ang propeller Ang generator ay inilalagay sa mas mataas at ito ay nasa ibabaw, habang ang propeller ay tila nakahiga na nakaharap sa hangin, ang generator sa kasong ito ay sumusuporta sa shock absorber.
Ang maximum na bilis ng hangin na pinapayagan para sa pagpapatakbo ng wind generator gamit ang iyong sariling mga kamay ay 20-25 metro bawat segundo. Kung ang air flow rate na ito ay lumampas, ang operasyon ng istasyon ay dapat na limitado. Bukod dito, dapat itong gawin kahit na ang windmill ay isang mababang bilis.
Siyempre, hindi malamang na ang isang homemade windmill ay makakapag-ikot hanggang sa ganoong bilis na ito ay ganap na babagsak. Ngunit mayroong maraming mga kaso sa kasaysayan kung saan ang mga mahilig ay nagtayo ng kanilang sariling mga wind turbine, ngunit hindi nagbigay ng anumang proteksyon mula sa malakas na hangin. Bilang resulta nito, kahit na ang malalakas na ehe ng generator ng kotse ay hindi makatiis sa buong pagkarga at nabasag na parang posporo. Samakatuwid, kung ang hangin ay malakas, ang presyon sa buntot ay tumataas nang malaki, at sa kaganapan ng isang biglaang pagbabago sa direksyon ng daloy ng hangin, ang generator ay iikot nang husto.
Isinasaalang-alang ang katotohanan na sa mataas na bilis ng hangin ang generator impeller ay may kakayahang umiikot nang mabilis, ang buong istraktura ay nagiging isang gyroscope na lumalaban sa anumang pag-ikot. Nagiging sanhi ito ng makabuluhang pag-load na puro sa generator shaft sa pagitan ng wind wheel at ng frame.
Sa iba pang mga bagay, ang isang gulong na may diameter na 2 metro ay magkakaroon ng mataas na aerodynamic resistance. Sa malakas na hangin maaari itong magresulta sa mataas na pagkarga sa palo. At samakatuwid, para sa isang mas maaasahan at pangmatagalang operasyon wind generator, dapat kang mag-alala tungkol sa proteksyon.
Ang pinakamadaling paraan ay ang paggamit ng tinatawag na side shovel para sa mga naturang layunin. Ito ay isang napaka-simpleng aparato na maaaring makabuluhang makatipid ng pera, pagsisikap at oras na ginugol sa pagtatayo ng istasyon.
Ang pagpapatakbo ng naturang aparato ay kapag ang operating wind ay nasa bilis na 8 m / s, ang presyon ng hangin sa istraktura ay mas mababa kaysa sa presyon ng spring ng proteksyon. Nagbibigay-daan ito sa generator na gumana nang normal at manatili sa hangin sa tulong ng mga buntot nito. Upang maiwasan ang windmill mula sa natitiklop sa panahon ng operasyon, mayroong isang extension sa pagitan ng side shovel at ang buntot. Ngunit sa isang malakas na daloy ng hangin, ang presyon sa wind wheel ay lumampas sa puwersa ng presyon ng tagsibol, bilang isang resulta ang proteksyon ay isinaaktibo. Kapag ang generator ay nagsimulang magtiklop, ang daloy ng hangin ay tumama sa generator ng hangin sa isang anggulo, na seryosong binabawasan ang kapangyarihan nito.
Sa napakataas na bilis ng hangin, ang proteksyon ay ganap na nakatiklop sa generator, na namamalagi parallel sa direksyon ng daloy ng hangin. Dahil dito, halos huminto ang operasyon ng windmill. Ito ay nagkakahalaga ng noting na sa kasong ito ang empennage tail ay hindi mahigpit na nakakabit sa frame, ngunit may kakayahang paikutin. Ang bisagra na ginagamit ay dapat na gawa sa mataas na lakas na bakal, at ang diameter nito ay hindi dapat mas mababa sa 12 millimeters.
Isang kumpetisyon ang nabuo sa pagitan ng mga nangungunang ekonomiya sa mundo sa pagbuo ng malapit sa Earth kalawakan. Sa isang pag-uusap sa mga mamamahayag, ang pinuno ng ahensya ng espasyo ng Russia na si Roscosmos, si Dmitry Rogozin, ay nagsalita tungkol sa paparating na mga pag-unlad at plano ng kumpanya, kung saan ang plano upang lumikha ng isang landing... Magbasa paTumaas na interes ng user sa mga alternatibong mapagkukunan medyo naiintindihan ang kuryente. Ang kakulangan ng mga pagkakataon upang kumonekta sa mga sentralisadong network ay pinipilit ang paggamit ng iba pang mga paraan ng pagbibigay ng pabahay o pansamantalang mga tirahan na may kuryente. Ang bahagi ay patuloy na tumataas, dahil ang pagkuha ng isang pang-industriyang disenyo ay isang napakamahal na bagay at palaging lubos na epektibo.
Kapag lumilikha ng isang wind turbine, dapat isaalang-alang ng isa ang posibilidad ng malakas na pagbugso ng hangin at gumawa ng naaangkop na mga hakbang upang maprotektahan ang istraktura mula sa kanila.
Bakit kailangan mo ng proteksyon mula sa malakas na hangin?
Ang operasyon ng wind generator dinisenyo para sa isang tiyak na puwersa ng hangin. Karaniwan, ang mga karaniwang halaga para sa isang partikular na rehiyon ay isinasaalang-alang. Ngunit kapag ang daloy ng hangin ay tumaas sa mga kritikal na halaga, na kung minsan ay nangyayari sa anumang lugar, may panganib ng pagkabigo ng aparato, at sa ilang mga kaso, ganap na pagkawasak.
Ang mga ito ay nilagyan ng proteksyon laban sa mga labis na karga alinman sa pamamagitan ng kasalukuyang (kung ang pinahihintulutang halaga ng boltahe ay lumampas, ang isang electromagnetic brake ay isinaaktibo) o sa pamamagitan ng bilis ng pag-ikot (mechanical brake). Mga disenyong gawang bahay kinakailangan ding magbigay ng mga katulad na device.
Sa mataas na bilis ng pag-ikot, ang mga impeller, lalo na ang mga nilagyan ng mga ito, ay nagsisimulang kumilos sa prinsipyo ng isang gyroscope at mapanatili ang eroplano ng pag-ikot. Sa ilalim ng gayong mga kondisyon, ang buntot ay hindi maaaring gawin ang trabaho nito at i-orient ang aparato kasama ang daloy ng axis, na humahantong sa mga pagkasira. Ito ay posible kahit na ang bilis ng hangin ay hindi masyadong mataas. Samakatuwid, ang isang aparato na nagpapabagal sa bilis ng impeller ay kinakailangang elemento mga disenyo.
Posible bang gawin ang device sa iyong sarili?
Ang paggawa ng aparato ay lubos na posible. Bukod dito, ito ay isang ganap na pangangailangan. Braking device dapat ibigay sa yugto ng disenyo ng wind turbine. Ang mga operating parameter ng aparato ay dapat na kalkulahin nang maingat hangga't maaari upang ang mga kakayahan nito ay hindi maging masyadong mababa kumpara sa mga tunay na pangangailangan ng istraktura.
Una sa lahat, kailangan mong pumili ng isang paraan para sa pagpapatupad ng braking device. Karaniwan, ang mga simple at walang problemang mekanikal na aparato ay ginagamit para sa mga naturang disenyo, ngunit maaari ding gumawa ng mga electromagnetic sample. Ang pagpili ay depende sa kung anong hangin ang nananaig sa rehiyon at kung ano ang disenyo ng wind turbine mismo.
Ang pinakasimpleng opsyon ay ang manu-manong baguhin ang direksyon ng rotor axis. Upang gawin ito, kailangan mo lamang mag-install ng bisagra, ngunit ang pangangailangan na lumabas sa malakas na hangin ay hindi ang pinakamahusay pinakamahusay na solusyon. Bilang karagdagan, hindi laging posible na manu-manong huminto, dahil sa sandaling ito ay maaaring malayo ka sa bahay.
Prinsipyo ng pagpapatakbo
Mayroong ilang mekanikal na pamamaraan pagpepreno ng impeller. Ang pinakakaraniwang mga pagpipilian para sa pahalang na istruktura Ang mga wind turbine ay:
- paglipat ng rotor palayo sa hangin gamit ang isang gilid na talim (paghinto gamit ang paraan ng natitiklop na buntot);
- rotor braking gamit ang side blade.
Ang mga vertical na istruktura ay kadalasang nakapreno ng mga timbang na nakakabit sa mga panlabas na punto ng mga blades. Habang tumataas ang bilis ng pag-ikot, sa ilalim ng impluwensya ng sentripugal na puwersa ay nagsisimula silang maglagay ng presyon sa mga blades, na pinipilit silang tiklop o lumiko patagilid sa hangin, na nagiging sanhi ng pagbaba ng bilis ng pag-ikot.
Pansin! Ang pamamaraang ito ng pagpepreno ay simple at pinaka-epektibo; pinapayagan ka nitong ayusin ang bilis ng pag-ikot ng impeller, ngunit naaangkop lamang para sa mga patayong istruktura.
Paraan ng pagtitiklop ng buntot
Ang isang aparato na nagbibigay ng wind deflection sa pamamagitan ng pagtiklop ng buntot ay nagbibigay-daan sa iyo upang maayos at medyo nababaluktot na ayusin ang bilis ng pag-ikot ng rotor. Ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng naturang sistema ay ang paggamit ng isang side lever na naka-install sa isang pahalang na eroplano na patayo sa axis ng pag-ikot. Ang umiikot na impeller at braso ay mahigpit na konektado, at ang buntot ay nakakabit sa pamamagitan ng spring-loaded swivel joint na kumikilos sa pahalang na eroplano.
Sa nominal na wind force values, hindi maigalaw ng side arm ang rotor sa gilid, dahil ang buntot ay nagdidirekta nito pababa ng hangin. Habang tumataas ang hangin, tumataas ang presyon sa gilid na talim at lumalampas sa puwersa ng tagsibol. Sa kasong ito, ang rotor axis ay tumalikod mula sa hangin, ang epekto sa mga blades ay nabawasan at ang rotor ay bumagal.
Iba pang paraan
Ang pangalawang paraan ng mekanikal na pagpepreno ay katulad sa disenyo, ngunit ang gilid ng gilid ay kumikilos nang iba - kapag ang hangin ay tumaas, nagsisimula itong maglagay ng presyon sa rotor axis sa pamamagitan ng mga espesyal na pad, na nagpapabagal sa pag-ikot nito. Sa kasong ito, ang rotor at buntot ay naka-install sa parehong baras, at ang swivel na koneksyon sa spring ay ginagamit sa gilid ng braso.
Sa normal na bilis ng hangin, ang tagsibol ay humahawak sa pingga na patayo sa axis, kapag pinalakas, nagsisimula itong lumihis patungo sa buntot, na pinindot ang mga pad ng preno laban sa axis at pinapabagal ang pag-ikot. Ang pagpipiliang ito ay mabuti para sa maliliit na laki ng talim, dahil ang puwersa na inilapat sa baras upang ihinto ito ay dapat na medyo malaki. Sa pagsasagawa, ang pagpipiliang ito ay ginagamit lamang sa medyo mababang bilis ng hangin sa panahon ng malakas na pagbugso, ang pamamaraan ay hindi epektibo.
Bilang karagdagan sa mga mekanikal na aparato, ang mga electromagnetic ay malawakang ginagamit. Habang tumataas ang boltahe, nagsisimulang gumana ang relay, na umaakit sa mga brake pad sa baras.
Ang isa pang pagpipilian na maaaring magamit para sa proteksyon ay upang buksan ang circuit kapag masyadong maraming boltahe ang nangyayari.
Pansin! Pinoprotektahan lamang ng ilang mga pamamaraan ang elektrikal na bahagi ng complex nang hindi naaapektuhan ang mga mekanikal na elemento ng istraktura. Ang ganitong mga pamamaraan ay hindi matiyak ang integridad ng wind turbine sa kaganapan ng biglaang malakas na hangin at maaari lamang magamit bilang mga karagdagang hakbang, na tumatakbo kasabay ng mga mekanikal na aparato.
Diagram ng proteksyon at mga guhit
Para sa isang mas malinaw na ideya ng prinsipyo ng pagpapatakbo ng braking device, isaalang-alang natin ang kinematic diagram.
Ipinapakita ng figure na ang spring sa normal nitong estado ay humahawak sa umiikot na pagpupulong at buntot sa parehong axis. Ang puwersa na nilikha ng daloy ng hangin ay nagtagumpay sa paglaban ng tagsibol habang ang bilis ay tumataas at unti-unting nagsisimulang baguhin ang direksyon ng rotor axis, ang presyon ng hangin sa mga blades ay bumababa, kaya't ang bilis ng pag-ikot ay bumababa.
Ang pamamaraan na ito ay ang pinakakaraniwan at epektibo. Ito ay simple upang ipatupad at nagbibigay-daan sa iyo upang lumikha ng isang aparato mula sa mga scrap na materyales. Bilang karagdagan, ang pag-set up ng preno na ito ay simple at bumababa sa pagpili ng spring o pagsasaayos ng puwersa nito.
Pansin! Ang maximum na anggulo ng pag-ikot ng rotor ay hindi inirerekomenda na lumampas sa 40-45°. Ang malalaking anggulo ay nag-aambag sa kumpletong paghinto ng windmill, na kung saan ay nahihirapang magsimula sa hindi pantay, squally na hangin.
Pamamaraan ng pagkalkula
Pagkalkula ng braking device medyo kumplikado. Mangangailangan ito ng iba't ibang data, na hindi madaling mahanap. Mahirap para sa isang hindi sanay na tao na gumawa ng gayong pagkalkula, at may mataas na posibilidad ng mga pagkakamali.
Gayunpaman, kung ang independiyenteng pagkalkula ay kinakailangan para sa ilang kadahilanan, maaari mong gamitin ang formula:
P x S x V 2 = (m x g x h) x sinα, Saan:
- Ang P ay ang puwersang inilapat sa propeller ng daloy ng hangin,
- S ay ang lugar ng mga blades ng propeller,
- V - bilis ng hangin,
- m - masa,
- g - gravitational acceleration (9.8),
- h ay ang distansya mula sa bisagra hanggang sa spring attachment point,
- Ang sinα ay ang anggulo ng pagkahilig ng buntot na may kaugnayan sa axis ng pag-ikot.
Dapat itong isaalang-alang na ang mga halaga na nakuha mula sa mga independiyenteng kalkulasyon ay nangangailangan ng tamang interpretasyon at isang kumpletong pag-unawa sa pisikal na kakanyahan ng proseso na nagaganap sa panahon ng pag-ikot. Sa kasong ito, hindi sila magiging sapat na tama, dahil ang mga banayad na epekto na kasama ng pagpapatakbo ng windmill ay hindi isasaalang-alang. Gayunpaman, ang mga halaga na kinakalkula sa paraang ito ay makakapagbigay ng pagkakasunud-sunod ng magnitude na kinakailangan para sa paggawa ng aparato.
Ang proseso ng paglikha ng wind generator ay sinamahan ng maraming mga gastos at nangangailangan ng maraming iba't ibang mga aksyon, na sa kanyang sarili ay pinipilit ang maximum na proteksyon ng istraktura mula sa posibilidad ng pagkawasak. Kung may nakikinitaang panganib ng pagkasira o pagkabigo ng complex, kung gayon ang paglikha at paggamit ng mga proteksiyon na aparato ay hindi dapat pabayaan sa anumang pagkakataon.
Paggawa ng wind generator gamit ang iyong sariling mga kamay
Pagkatapos mong bumili ng generator, maaari mong simulan ang pag-assemble ng wind generator gamit ang iyong sariling mga kamay. Ang figure ay nagpapakita ng istraktura ng isang wind power plant. Ang paraan ng pangkabit at pag-aayos ng mga node ay maaaring magkakaiba at depende sa mga indibidwal na kakayahan ng taga-disenyo, ngunit kailangan mong sumunod sa mga sukat ng mga pangunahing node sa Fig. 1. Ang mga sukat na ito ay pinili para sa isang binigay na wind power plant, na isinasaalang-alang ang disenyo at mga sukat ng wind wheel.
Electric generator para sa wind power plant
Kapag pumipili ng generator agos ng kuryente Para sa isang wind power plant, una sa lahat, kailangan mong matukoy ang bilis ng pag-ikot ng wind wheel. Ang bilis ng pag-ikot ng wind wheel W (sa load) ay maaaring kalkulahin gamit ang formula:
W=V/L*Z*60,
L=π*D,
kung saan ang V ay bilis ng hangin, m/s; L - circumference, m; D ay ang diameter ng wind wheel; Ang Z ay ang tagapagpahiwatig ng bilis ng wind wheel (tingnan ang Talahanayan 2).
Talahanayan 2. Speed indicator ng wind wheel
|
Bilang ng mga blades |
Index ng bilis Z |
Kung papalitan natin ang data para sa napiling wind wheel na may diameter na 2 m at 6 na blades sa formula na ito, makukuha natin ang dalas ng pag-ikot. Ang pag-asa ng dalas sa bilis ng hangin ay ipinapakita sa talahanayan. 3.
Talahanayan 3. Mga pag-ikot ng wind wheel na may diameter na 2 m at anim na blades depende sa bilis ng hangin
|
Bilis ng hangin, m/s |
||||||||||||
|
Bilis, rpm |
Kunin natin ang maximum operating wind speed na 7-8 m/s. Sa mas malakas na hangin, ang pagpapatakbo ng wind generator ay hindi ligtas at kailangang limitado. Tulad ng natukoy na natin, sa bilis ng hangin na 8 m/s, ang pinakamataas na kapangyarihan ng napiling disenyo ng wind power plant ay magiging 240 W, na tumutugma sa bilis ng pag-ikot ng wind wheel na 229 rpm. Nangangahulugan ito na kailangan mong pumili ng generator na may naaangkop na mga katangian.
Sa kabutihang palad, ang mga panahon ng kabuuang mga kakulangan ay "nahuhulog sa limot", at hindi na natin kailangang umangkop ayon sa tradisyon. generator ng kotse mula sa VAZ-2106 hanggang sa wind power plant. Ang problema ay ang naturang generator ng kotse, halimbawa, G-221, ay high-speed na may rate na bilis na 1100 hanggang 6000 rpm. Lumalabas na kung walang gearbox, hindi maiikot ng ating low-speed wind wheel ang generator sa bilis ng pagpapatakbo.
Hindi kami gagawa ng gearbox para sa aming "windmill", at samakatuwid ay pipili kami ng isa pang low-speed generator upang ilakip lamang ang wind wheel sa generator shaft. Ang pinaka-angkop para dito ay isang motor ng bisikleta, na espesyal na idinisenyo para sa motor ng gulong ng mga bisikleta. Ang ganitong mga motor ng bisikleta ay may mababang bilis ng pagpapatakbo at madaling gumana bilang generator. Availability permanenteng magneto sa ganitong uri ng engine ay nangangahulugang walang mga problema sa generator excitation tulad ng kaso, halimbawa, sa mga asynchronous na motor alternating current, na kadalasang gumagamit ng electromagnets (excitation winding). Nang walang pagpapakain ng kasalukuyang sa field winding, ang naturang motor ay hindi gagawa ng kasalukuyang kapag umiikot.
Bilang karagdagan, ang isang napakagandang katangian ng mga motor ng bisikleta ay ang mga ito ay mga motor na walang brush, na nangangahulugang hindi sila nangangailangan ng pagpapalit ng brush. Sa mesa Ang Figure 4 ay nagpapakita ng isang halimbawa ng mga teknikal na katangian ng isang 250 W na bisikleta na motor. Tulad ng nakikita natin mula sa talahanayan, ang motor na ito ng bisikleta ay perpekto bilang isang generator para sa isang wind turbine na may lakas na 240 W at isang maximum na bilis ng wind wheel na 229 rpm.
Talahanayan 4. Mga pagtutukoy 250 W na bisikleta na motor
|
Manufacturer |
Golden Motor(China) |
|
Na-rate na boltahe ng supply |
|
|
Pinakamataas na kapangyarihan |
|
|
Nominal na bilis |
|
|
Torque |
|
|
Uri ng kapangyarihan ng stator |
walang brush |
Paggawa ng wind generator gamit ang iyong sariling mga kamay
Pagkatapos mong bumili ng generator, maaari mong simulan ang pag-assemble ng wind generator gamit ang iyong sariling mga kamay. Ang figure ay nagpapakita ng istraktura ng isang wind power plant. Ang paraan ng pangkabit at pag-aayos ng mga node ay maaaring magkakaiba at depende sa mga indibidwal na kakayahan ng taga-disenyo, ngunit kailangan mong sumunod sa mga sukat ng mga pangunahing node sa Fig. 1. Ang mga sukat na ito ay pinili para sa isang binigay na wind power plant, na isinasaalang-alang ang disenyo at mga sukat ng wind wheel.
|
|
Konstruksyon ng wind power plant 1. wind wheel blades; 2. generator (motor ng bisikleta); 3. frame para sa pag-secure ng generator shaft; 4. side shovel para protektahan ang wind generator mula sa hurricane winds; 5. isang kasalukuyang kolektor na nagpapadala ng kasalukuyang sa mga nakapirming wire; 6. frame para sa pangkabit ng mga bahagi ng wind power plant; 7. swivel unit, na nagpapahintulot sa wind generator na umikot sa paligid ng axis nito; 8. buntot na may mga balahibo para sa pagpoposisyon ng wind wheel sa hangin; 9. wind generator mast; 10. clamp para sa paglakip ng guy wires |
Sa Fig. Ipinapakita ng 1 ang mga sukat ng pala sa gilid (1), ang buntot na may mga balahibo (2), pati na rin ang pingga (3), kung saan ipinapadala ang puwersa mula sa tagsibol. Ang buntot na may mga balahibo para sa pag-ikot ng wind wheel sa hangin ay dapat gawin ayon sa mga sukat sa Fig. 1 ng profile pipe 20x40x2.5 mm at pang-atip na bakal bilang balahibo.
Ang generator ay dapat na naka-mount sa ganoong distansya pinakamababang distansya mayroong hindi bababa sa 250 mm sa pagitan ng mga blades at ng palo. Kung hindi man, walang garantiya na ang mga blades, baluktot sa ilalim ng impluwensya ng hangin at gyroscopic na pwersa, ay hindi masira laban sa palo.
Paggawa ng mga blades
Ang DIY windmill ay karaniwang nagsisimula sa mga blades. Karamihan angkop na materyal Para sa paggawa ng mga low-speed windmill blades, ginagamit ang plastic, o sa halip ay isang plastic pipe. Gumawa ng mga blades mula sa plastik na tubo ang pinakasimpleng bagay ay nangangailangan ito ng kaunting paggawa at mahirap para sa isang baguhan na magkamali. Gayundin, hindi tulad ng mga kahoy na blades, ang mga plastik na blades ay garantisadong hindi masisira ng kahalumigmigan.
Ang tubo ay dapat na PVC na may diameter na 160 mm para sa isang pressure pipeline o sewerage, halimbawa, SDR PN 6.3. Ang ganitong mga tubo ay may kapal ng pader na hindi bababa sa 4 mm. Ang mga tubo para sa libreng daloy ng alkantarilya ay hindi angkop! Ang mga tubo na ito ay masyadong manipis at marupok.
Ang larawan ay nagpapakita ng wind wheel na may mga sirang blades. Ang mga blades na ito ay ginawa mula sa manipis Mga tubo ng PVC(para sa non-pressure sewerage). Nakayuko sila sa ilalim ng presyon ng hangin at bumagsak sa palo.
|
|
|
|
Pagkalkula pinakamainam na hugis ang mga blades ay medyo kumplikado at hindi na kailangang ipakita ito dito, hayaan ang mga propesyonal na gawin ito. Sapat na para sa amin na gawin ang mga blades gamit ang nakalkula na template ayon sa Fig. 2, na nagpapakita ng mga sukat ng template sa millimeters. Kailangan mo lamang i-cut ang tulad ng isang template mula sa papel (larawan ng template ng talim sa isang sukat na 1: 2), pagkatapos ay ilakip ang 160 mm sa pipe, iguhit ang outline ng template sa pipe na may isang marker at gupitin ang blades gamit ang jigsaw o mano-mano. Mga pulang tuldok sa Fig. Ipinapakita ng Figure 2 ang tinatayang lokasyon ng mga blade mount.
Bilang resulta, dapat kang magkaroon ng anim na blades, na hugis tulad ng nasa larawan. Upang ang mga nagresultang blades ay magkaroon ng mas mataas na KIEV at gumawa ng mas kaunting ingay kapag umiikot, kailangan mong gilingin ang mga matutulis na sulok at mga gilid, at buhangin din ang lahat ng magaspang na ibabaw.
Upang ikabit ang mga blades sa katawan ng motor ng bisikleta, kailangan mong gumamit ng wind motor head, na isang disc na gawa sa banayad na bakal na 6-10 mm ang kapal. Ang anim na piraso ng bakal na may kapal na 12 mm at isang haba ng pag-install na 30 cm na may mga butas para sa paglakip ng mga blades ay hinangin dito. Ang disc ay nakakabit sa katawan ng motor ng bisikleta gamit ang mga bolts at locknuts sa mga butas para sa pag-fasten ng mga spokes.
Pagkatapos gumawa ng wind wheel, dapat itong balanse. Upang gawin ito, ang wind wheel ay naayos sa taas sa isang mahigpit na pahalang na posisyon. Maipapayo na gawin ito sa loob ng bahay, kung saan walang hangin. Sa isang balanseng wind wheel, ang mga blades ay hindi dapat kusang lumiko. Kung ang anumang talim ay mas mabigat, dapat itong igiling mula sa dulo hanggang sa ito ay balanse sa anumang posisyon ng wind wheel.
Kailangan mo ring suriin kung ang lahat ng mga blades ay umiikot sa parehong eroplano. Upang gawin ito, sukatin ang distansya mula sa dulo ng ibabang talim sa ilang kalapit na bagay. Pagkatapos ang wind wheel ay pinaikot at ang distansya mula sa napiling bagay sa iba pang mga blades ay sinusukat. Ang distansya mula sa lahat ng mga blades ay dapat nasa loob ng +/- 2 mm. Kung ang pagkakaiba ay mas malaki, pagkatapos ay ang pagbaluktot ay dapat na alisin sa pamamagitan ng baluktot ang bakal na strip kung saan ang talim ay naka-attach.
Pagkabit ng generator (motor ng bisikleta) sa frame
Dahil ang generator ay nakakaranas ng mabibigat na karga, kabilang ang mula sa gyroscopic forces, dapat itong ligtas na ikabit. Ang motor ng bisikleta mismo ay may malakas na ehe dahil ginagamit ito sa ilalim ng mabibigat na karga. Kaya, ang ehe nito ay dapat makatiis sa bigat ng isang may sapat na gulang sa ilalim ng mga dynamic na pagkarga na lumitaw kapag nakasakay sa bisikleta.
Ngunit ang motor ng bisikleta ay naka-mount sa frame ng bisikleta sa magkabilang panig, at hindi sa isa, tulad ng magiging kaso kapag nagtatrabaho bilang isang kasalukuyang generator para sa isang wind power plant. Samakatuwid, ang baras ay dapat na naka-attach sa frame, na kung saan ay isang metal na bahagi na may sinulid na butas para sa pag-screwing sa isang motor shaft ng bisikleta ng naaangkop na diameter (D) at apat na mounting hole para sa fastening na may M8 steel bolts sa frame.
Maipapayo na gamitin ang maximum na haba ng libreng dulo ng baras para sa pangkabit. Upang maiwasan ang pag-ikot ng baras sa frame, dapat itong i-secure ng isang nut at isang lock washer. Pinakamabuting gawin ang frame mula sa duralumin.
Upang gawin ang frame ng wind generator, iyon ay, ang base kung saan matatagpuan ang lahat ng iba pang mga bahagi, kailangan mong gumamit ng isang steel plate na 6-10 mm ang kapal o isang seksyon ng channel ng angkop na lapad (depende sa panlabas na diameter ng ang rotary unit).
Paggawa ng kasalukuyang kolektor at rotary unit
Kung ikakabit mo lang ang mga wire sa generator, sa kalaunan ay mag-iikot ang mga wire kapag umiikot ang windmill sa axis nito at masira. Upang maiwasang mangyari ito, kailangan mong gumamit ng isang gumagalaw na contact - isang kasalukuyang kolektor, na binubuo ng isang bushing na gawa sa insulating material (1), mga contact (2) at mga brush (3). Upang maprotektahan mula sa pag-ulan, ang mga contact ng kasalukuyang kolektor ay dapat na sarado.
Upang makagawa ng kasalukuyang kolektor ng wind generator, maginhawang gamitin ang pamamaraang ito: una, ang mga contact ay inilalagay sa tapos na rotary assembly, halimbawa, na gawa sa makapal na tanso o tansong wire ng rectangular cross-section (ginagamit para sa mga transformer), ang mga contact dapat mayroon nang mga soldered wires (10), kung saan dapat gamitin ang isa - o stranded copper wire na may cross-section na hindi bababa sa 4 mm 2. Ang mga contact ay natatakpan ng isang plastic cup o iba pang lalagyan, ang butas sa support sleeve (8) ay sarado at puno ng epoxy resin. Ang larawan ay nagpapakita ng epoxy resin na may pagdaragdag ng titanium dioxide. Pagkatapos tumigas epoxy resin ang bahagi ay giniling pababa makinang panlalik bago lumitaw ang mga contact.
Pinakamainam na gumamit ng mga copper-graphite brush mula sa isang starter ng kotse na may mga flat spring bilang isang gumagalaw na contact.
Upang ang wind wheel ng wind generator ay umikot sa hangin, kinakailangan na magbigay ng movable connection sa pagitan ng wind turbine frame at ng fixed mast. Ang mga bearings ay matatagpuan sa pagitan ng support sleeve (8), na konektado sa pamamagitan ng flange sa mast pipe gamit ang bolts, at ang coupling (6), na arc welded (5) sa frame (4). Upang gawing mas madali ang pagliko, kailangan mo ng umiikot na unit gamit ang mga bearings (7) na may panloob na diameter na hindi bababa sa 60 mm. Ang mga roller bearings ay pinakaangkop dahil mas makatiis sila sa mga axial load.
Pagprotekta sa isang wind farm mula sa hanging bagyo
Ang maximum na bilis ng hangin kung saan maaaring patakbuhin ang wind power plant na ito ay 8-9 m/s. Kung ang bilis ng hangin ay mas mataas, ang operasyon ng wind farm ay dapat na limitado.
Siyempre, ang iminungkahing uri ng windmill na ito para sa paggawa ng iyong sarili ay mababa ang bilis. Ito ay malamang na ang mga blades ay umiikot sa napakataas na bilis kung saan sila ay babagsak. Ngunit kung ang hangin ay masyadong malakas, ang presyon sa buntot ay nagiging lubhang makabuluhan, at kung ang direksyon ng hangin ay nagbabago nang husto, ang wind generator ay lumiliko nang husto.
Isinasaalang-alang na ang mga blades ay mabilis na umiikot sa malakas na hangin, ang wind wheel ay nagiging isang malaki at mabigat na gyroscope na lumalaban sa anumang pagliko. Iyon ang dahilan kung bakit may mga problema sa pagitan ng frame at wind wheel. makabuluhang load, na nakatutok sa generator shaft. Mayroong maraming mga kilalang kaso kung saan ang mga amateur ay nagtayo ng mga wind generator gamit ang kanilang sariling mga kamay nang walang anumang proteksyon mula sa hangin ng bagyo, at dahil sa makabuluhang gyroscopic na pwersa, ang malalakas na axle ng mga generator ng kotse ay nasira.
Bilang karagdagan, ang isang anim na talim na wind wheel na may diameter na 2 m ay may makabuluhang aerodynamic drag, at sa malakas na hangin ay makabuluhang mai-load nito ang palo.
Samakatuwid, upang ang isang homemade wind generator ay maglingkod nang mahabang panahon at mapagkakatiwalaan, at para sa wind wheel na hindi mahulog sa mga ulo ng mga dumadaan, kinakailangan upang protektahan ito mula sa hangin ng bagyo. Ang pinakamadaling paraan upang maprotektahan ang windmill ay gamit ang isang side shovel. Ito ay isang medyo simpleng aparato na napatunayan ang sarili sa pagsasanay.
Ang operasyon ng side shovel ay ang mga sumusunod: sa operating wind (hanggang 8 m/s), ang wind pressure sa side shovel (1) ay mas mababa kaysa sa higpit ng spring (3), at ang windmill ay na-install nang humigit-kumulang sa hangin gamit ang buntot. Upang maiwasang matiklop ng tagsibol ang windmill kapag ang hanging umaandar ay higit pa sa kinakailangan, ang isang stretcher (4) ay nakaunat sa pagitan ng buntot (2) at ng gilid na pala.
Kapag ang bilis ng hangin ay umabot sa 8 m / s, ang presyon sa gilid na pala ay nagiging mas malakas kaysa sa puwersa ng tagsibol, at ang wind generator ay nagsisimulang tumiklop. Sa kasong ito, ang daloy ng hangin ay nagsisimulang lumapit sa mga blades sa isang anggulo, na naglilimita sa kapangyarihan ng wind wheel.
Kapag ang hangin ay napakalakas, ang windmill ay ganap na nakatiklop at ang mga blades ay naka-install parallel sa direksyon ng hangin, ang operasyon ng windmill ay halos huminto. Pakitandaan na ang empennage tail ay hindi mahigpit na konektado sa frame, ngunit umiikot sa isang bisagra (5), na dapat na gawa sa structural steel at may diameter na hindi bababa sa 12 mm.
Ang mga sukat ng side shovel ay ipinapakita sa Fig. 1. Ang side shovel mismo, pati na rin ang buntot, ay pinakamahusay na ginawa mula sa isang 20x40x2.5 mm na profile pipe at sheet na bakal 1-2 mm ang kapal.
Bilang isang gumaganang spring, maaari mong gamitin ang anumang carbon steel spring na may proteksiyon na zinc coating. Ang pangunahing bagay ay iyon sitwasyong pang-emergency Ang puwersa ng tagsibol ay 12 kg, at sa paunang posisyon (kapag ang windmill ay hindi pa natitiklop) - 6 kg.
Upang makagawa ng isang stretcher, dapat kang gumamit ng isang bakal na cable ng bisikleta, ang mga dulo ng cable ay baluktot sa isang loop, at ang mga libreng dulo ay sinigurado na may walong pagliko ng tansong wire na may diameter na 1.5-2 mm at soldered na may lata.
Wind turbine mast
Ang bakal na palo ay maaaring gamitin bilang palo para sa wind power plant. tubo ng tubig na may diameter na hindi bababa sa 101-115 mm at isang minimum na haba ng 6-7 metro, sa kondisyon na mayroong isang medyo bukas na lugar kung saan walang mga hadlang sa hangin sa layo na 30 m.
Kung hindi mai-install ang wind power plant sa isang bukas na lugar, walang magagawa. Kinakailangan na dagdagan ang taas ng palo upang ang gulong ng hangin ay hindi bababa sa 1 m na mas mataas kaysa sa nakapaligid na mga hadlang (mga bahay, mga puno), kung hindi, ang pagbuo ng kuryente ay makabuluhang bababa.
Ang base ng palo mismo ay dapat na mai-install sa isang kongkretong plataporma upang hindi ito maipit sa basang lupa.
Galvanized steel mounting cables na may diameter na hindi bababa sa 6 mm ay dapat gamitin bilang guy wires. Ang mga wire ng lalaki ay nakakabit sa palo gamit ang isang clamp. Sa lupa, ang mga kable ay nakakabit sa matibay na mga peg ng bakal (gawa sa isang tubo, channel, anggulo, atbp.), Na nakabaon sa lupa sa isang anggulo hanggang sa buong lalim ng isa at kalahating metro. Ito ay mas mabuti kung ang mga ito ay karagdagang tinatakan ng kongkreto sa base.
Dahil ang mast assembly na may wind generator ay may malaking timbang, para sa manu-manong pag-install kailangan mong gumamit ng counterweight na gawa sa pareho bakal na tubo, parang palo o kahoy na sinag 100x100 mm na may timbang.
Electrical diagram ng wind power plant
Ipinapakita ng figure ang pinakasimpleng circuit ng pag-charge ng baterya: tatlong terminal mula sa generator ay konektado sa isang three-phase rectifier, na binubuo ng tatlong diode half-bridges na konektado sa parallel at konektado ng isang bituin. Ang mga diode ay dapat na na-rate para sa isang minimum na operating boltahe ng 50V at isang kasalukuyang ng 20A. Dahil ang maximum na operating boltahe mula sa generator ay magiging 25-26 V, ang mga lead mula sa rectifier ay konektado sa dalawang 12-volt na baterya na konektado sa serye.
Kapag ginagamit ang pinakasimpleng circuit na ito, ang pag-charge ng mga baterya ay nagpapatuloy tulad ng sumusunod: sa isang mababang boltahe na mas mababa sa 22 V, ang pag-charge ng mga baterya ay nangyayari nang napakahina, dahil ang kasalukuyang ay limitado panloob na pagtutol mga baterya. Sa bilis ng hangin na 7-8 m/s, ang nabuong boltahe ng generator ay nasa hanay na 23-25 V, at magsisimula ang isang masinsinang proseso ng pag-charge ng mga baterya. Sa mas mataas na bilis ng hangin, ang operasyon ng wind generator ay limitado sa gilid na pala. Upang maprotektahan ang mga baterya (sa panahon ng emerhensiyang operasyon ng wind farm) mula sa labis na mataas na kasalukuyang, ang circuit ay dapat na may fuse na na-rate para sa maximum na kasalukuyang 25 A.
Tulad ng nakikita mo, ito simpleng circuit ay may isang makabuluhang disbentaha - sa isang mahinahon na hangin (4-6 m / s), ang baterya ay halos hindi sisingilin, at ito ay tiyak na mga hangin na madalas na matatagpuan sa patag na lupain. Upang makapag-recharge ng mga baterya sa mahinang hangin, kailangan mong gumamit ng charge controller na nakakonekta sa harap ng mga baterya. Awtomatikong iko-convert ng charge controller ang kinakailangang boltahe, at ang controller ay mas maaasahan din kaysa sa isang fuse at pinipigilan ang overcharging ng mga baterya.
Upang gumamit ng mga rechargeable na baterya para sa kuryente mga gamit sa bahay dinisenyo para sa alternating boltahe na 220 V, kakailanganin mo ng karagdagang inverter upang ma-convert DC boltahe 24 V katumbas na kapangyarihan, na pinili depende sa peak power. Halimbawa, kung ikokonekta mo ang pag-iilaw, computer, o refrigerator sa inverter, sapat na ang inverter na dinisenyo para sa 600 W, ngunit kung plano mong gumamit ng electric drill o circular saw(1500 W), pagkatapos ay dapat kang pumili ng 2000 W inverter.
Ang figure ay nagpapakita ng isang mas kumplikado electrical diagram: sa loob nito, ang kasalukuyang mula sa generator (1) ay unang naituwid sa isang three-phase rectifier (2), pagkatapos ay ang boltahe ay nagpapatatag ng charge controller (3) at sinisingil ang 24 V na baterya (4). Ang isang inverter (5) ay konektado sa mga gamit sa bahay na may kuryente.
Ang mga alon mula sa generator ay umaabot sa sampu-sampung amperes, kaya upang ikonekta ang lahat ng mga aparato sa circuit na dapat mong gamitin mga wire na tanso na may kabuuang cross section na 3-4 mm 2.
Maipapayo na kumuha ng kapasidad ng baterya na hindi bababa sa 120 a/h. Ang kabuuang kapasidad ng baterya ay depende sa average na lakas ng hangin sa rehiyon, pati na rin ang kapangyarihan at dalas ng konektadong pagkarga. Mas tiyak, malalaman ang kinakailangang kapasidad sa panahon ng pagpapatakbo ng wind power plant.
Pangangalaga sa wind farm
Ang itinuturing na low-speed wind generator para sa DIY production, bilang panuntunan, ay nagsisimula nang maayos sa mababang hangin. Para sa normal na operasyon ng wind generator, dapat mong sundin ang mga sumusunod na patakaran:
1. Dalawang linggo pagkatapos ng startup, ibaba ang wind generator sa mahinang hangin at suriin ang lahat ng fastenings.
Naglo-load...
