Viskas apie vėjo turbinas

Gyvenimo sąlygoms gerinti žmonija naudoja vandenį, įvairius mineralus. Pastaruoju metu išpopuliarėjo alternatyvūs energijos šaltiniai, ypač vėjo energija. Pastarųjų dėka žmonės išmoko gauti energijos tiekimą tiek buitinėms, tiek pramonės reikmėms.

Dėl to, kad energijos išteklių poreikis kasdien didėja, o įprastų energijos nešėjų atsargos mažėja, alternatyvių energijos šaltinių naudojimas kasdien tampa vis aktualesnis. Pastaruoju metu mokslininkai ir projektavimo inžinieriai kuria naujus vėjo turbinų modelius. Naujausių technologijų naudojimas leidžia pagerinti agregatų kokybines charakteristikas ir sumažinti neigiamų aspektų skaičių konstrukcijose.

Vėjo generatorius yra techninis prietaisas, paverčiantis kinetinę vėjo energiją į elektros energiją.

Vėjo jėgainės naudojamos įvairiose vietose, dažniausiai atvirose vietose, kur vėjo potencialas yra didžiausias. Alternatyvių energijos šaltinių stotys įrengtos kalnuose, sekliuose vandenyse, salose ir laukuose. Šiuolaikiniai įrenginiai gali gaminti elektros energiją net esant mažam vėjo greičiui. Dėl šios galimybės vėjo generatoriai naudojami elektros energija tiekti skirtingos galios objektus.

• Stacionarus vėjo jėgainių parkas gali aprūpinti elektra privatų namą ar nedidelį pramonės objektą. Kai nėra vėjo, energijos rezervas bus kaupiamas ir naudojamas iš akumuliatoriaus.

• Vidutinio galingumo vėjo turbinos gali būti naudojamas ūkiuose arba namuose, kurie yra nutolę nuo šildymo sistemų. Šiuo atveju šis elektros energijos šaltinis gali būti naudojamas patalpų šildymui.

Vėjo generatorius maitinamas vėjo energija. Šio įrenginio dizainą turėtų sudaryti šie elementai:

• turbinos mentės arba propeleris;
• turbina;
• elektros generatorius;
• elektros generatoriaus ašis;
• keitiklis, kurio funkcija yra kintamosios srovės pavertimas nuolatine;
• mechanizmas, kuris suka ašmenis;
• mechanizmas, kuris suka turbiną;
• baterija;
• stiebas;
• sukamojo judesio valdiklis;
• sklendė;
• vėjo jutiklis;
• vėjo matuoklio kotas;
• gondola ir kiti elementai.

Pramoniniai mazgai turi elektros spintą, apsaugą nuo žaibo, siūbavimo mechanizmą, patikimus pamatus, gaisro gesinimo įrenginį, telekomunikacijas.

Vėjo generatorius laikomas prietaisu, kuris vėjo energiją paverčia elektra. Šiuolaikinių agregatų pirmtakai yra malūnai, gaminantys miltus iš grūdų. Tačiau pajungimo schema ir generatoriaus veikimo principas praktiškai nepasikeitė.

1. Dėl vėjo jėgos pradeda suktis mentės, kurių sukimo momentas perduodamas generatoriaus velenui.
2. Rotoriaus sukimasis sukuria trifazę kintamąją srovę.
3. Per valdiklį į akumuliatorių siunčiama kintamoji srovė. Akumuliatorius reikalingas stabiliam vėjo generatoriaus veikimui. Jei pučia vėjas, įrenginys įkrauna akumuliatorių.
4. Siekiant apsisaugoti nuo uragano vėjo energijos gamybos sistemoje, yra elementai, nukreipiantys vėjo ratą nuo vėjo. Tai atsitinka užlenkus uodegą arba stabdant ratą naudojant elektrinį stabdį.
5. Norėdami įkrauti akumuliatorių, turėsite įdiegti valdiklį. Pastarosios funkcijos apima akumuliatoriaus įkrovimo sekimą, kad būtų išvengta jo gedimo. Jei reikia, šis prietaisas gali išmesti energijos perteklių ant balasto.
6. Baterijos turi nuolatinę žemą įtampą, tačiau ji turi pasiekti vartotoją su 220 voltų galia. Dėl šios priežasties inverteriai montuojami vėjo generatoriuose. Pastarieji gali konvertuoti kintamąją srovę į nuolatinę srovę, padidindami jos galios indikatorių iki 220 voltų. Jei keitiklis neįrengtas, reikės naudoti tik žemos įtampos prietaisus.
7. Konvertuota srovė siunčiama vartotojui šildymo baterijų maitinimui, patalpų apšvietimui, buitinės technikos veikimui.

Vėjo jėgainių klasifikavimas grindžiamas šiais kriterijais.

1. Ašmenų skaičius. Šiuo metu prekyboje galite rasti vienmečių, žemų ašmenų, kelių menčių vėjo malūną. Kuo mažiau menčių turi generatorius, tuo didesnis jo variklio sūkių skaičius.
2. Vardinės galios indikatorius. Buitinės stotys generuoja iki 15 kW, pusiau pramoninės - iki 100, o pramoninės - daugiau nei 100 kW.
3. Ašies kryptis. Vėjo generatoriai gali būti tiek vertikalūs, tiek horizontalūs, kiekvienas tipas turi savų pliusų ir minusų.

Norintys įsigyti alternatyvaus energijos šaltinio gali įsigyti vėjo generatorių su rotoriumi, kinetinį, sūkurinį, burinį, mobilų.

Taip pat yra vėjo generatorių klasifikacija pagal jų vietą. Šiandien yra 3 vienetų tipai.

1. Antžeminis. Tokie vėjo malūnai laikomi labiausiai paplitusiais, jie montuojami ant kalvų, pakilimų, iš anksto paruoštų aikštelių. Tokių įrenginių montavimas atliekamas naudojant brangią įrangą, nes konstrukciniai elementai turi būti pritvirtinti dideliame aukštyje.
2. Jūros ir vandenyno pakrantės dalyje statomos pakrantės stotys. Generatoriaus veikimui įtakos turi jūros vėjas, dėl kurio besisukantis įrenginys energiją gamina visą parą.
3. Užsienyje. Tokio tipo vėjo jėgainės įrengiamos jūroje, dažniausiai apie 10 metrų atstumu nuo kranto. Tokie įrenginiai generuoja energiją iš įprasto jūros vėjo. Vėliau energija specialiu kabeliu patenka į krantą.

Vertikalios vėjo turbinos pasižymi vertikalia sukimosi ašimi žemės atžvilgiu. Šis prietaisas, savo ruožtu, yra suskirstytas į 3 tipus.

• Su Savounis rotoriu. Struktūrą sudaro keli pusiau cilindriniai elementai. Vieneto ašies sukimasis vyksta nuolat ir nepriklauso nuo vėjo stiprumo ir krypties. Šio generatoriaus privalumai – aukštas pagaminamumo lygis, kokybiškas paleidimo momentas, taip pat galimybė veikti net esant nedidelei vėjo jėgai. Prietaiso trūkumai: žemo efektyvumo peiliukų veikimas, didelio medžiagų kiekio poreikis gamybos procese.

• Su Darrieuso rotoriumi. Prietaiso sukimosi ašyje yra keletas peiliukų, kurie kartu yra juostelės pavidalo.Generatoriaus privalumais laikomi poreikio sutelkti dėmesį į oro srautą nebuvimas, gamybos proceso sunkumų nebuvimas, paprasta ir patogi priežiūra. Įrenginio trūkumai yra mažas efektyvumas, trumpas kapitalinio remonto ciklas ir prastas savarankiškas paleidimas.

• Su spiraliniu rotoriumi. Šio tipo vėjo generatorius yra ankstesnės versijos modifikacija. Jo pranašumai yra ilgas eksploatavimo laikotarpis ir nedidelė mechanizmų bei atraminių mazgų apkrova. Įrenginio trūkumai yra didelė konstrukcijos kaina, sudėtingas ir sudėtingas peilių gamybos procesas.

Horizontalaus rotoriaus ašis šiame įrenginyje yra lygiagreti žemės paviršiui. Jie yra vienamečiai, dviašmeniai, trijų ašmenų, taip pat daugiamečiai, kurių ašmenų skaičius siekia 50 vienetų. Šio tipo vėjo generatorių privalumai yra didelis efektyvumas. Įrenginio trūkumai yra šie:

• poreikis orientuotis pagal oro srautų kryptį;
• aukštų konstrukcijų įrengimo poreikis - kuo aukštesnis įrengimas, tuo jis bus galingesnis;
• pagrindo poreikis vėlesniam stiebo montavimui (tai prisideda prie proceso sąnaudų padidėjimo);
• didelis triukšmas;
• pavojus pro šalį skrendantiems paukščiams.

Ašmenų elektros generatoriai turi sraigto formą. Šiuo atveju mentės gauna oro srauto energiją ir paverčia ją sukamuoju judesiu.

Horizontalios vėjo turbinos turi sparnuotės su mentėmis, kurių gali būti tam tikras skaičius. Paprastai jų būna 3. Priklausomai nuo peilių skaičiaus, įrenginio galia gali padidėti arba mažėti. Aiškus šio tipo vėjo jėgainių privalumas yra tolygus apkrovų pasiskirstymas ant traukos guolio. Įrenginio trūkumas yra tas, kad tokios konstrukcijos montavimas reikalauja daug papildomų medžiagų ir darbo sąnaudų.

Vėjo turbinų generatoriai šiuo metu laikomi efektyviausiais. To priežastis yra optimalus ašmenų sričių ir jų konfigūracijos derinys. Konstrukcijos be ašmenų privalumai yra aukštas efektyvumo lygis, mažas triukšmas, kurį sukelia maži įrenginio matmenys. Be to, šie agregatai nesugriūna pučiant stipriam vėjui ir nekelia pavojaus aplinkiniams bei paukščiams.

Miestuose ir miesteliuose naudojamas turbininis vėjo malūnas, juo galima apšviesti privatų namą ir vasarnamį. Tokio generatoriaus trūkumų praktiškai nėra.

Pagrindinės vėjo turbinų pranašumai yra šios:

• aplinkos sauga – įrenginių eksploatavimas nekenkia aplinkai ir gyviems organizmams;
• dizaino sudėtingumo trūkumas;
• naudojimo ir valdymo paprastumas;
• nepriklausomumas nuo elektros tinklų.

Tarp šių įrenginių trūkumų ekspertai išskiria šiuos:

• aukšta kaina;
• galimybė atsipirkti tik po 5 metų;
• mažas efektyvumas, maža galia;
• brangios įrangos poreikis.

Prietaisai energijai gaminti iš vėjo gali būti įvairių dydžių. Jų galia priklauso nuo vėjo rato dydžio, stiebo aukščio ir vėjo greičio. Didžiausias blokas turi 135 m ilgio koloną, o jo rotoriaus skersmuo – 127 m. Taigi bendras jo aukštis siekia 198 metrus. Didelės vėjo turbinos su dideliu aukščiu ir ilgomis mentėmis tinka aprūpinti energija mažas pramonės įmones, ūkius. Kompaktiškesni modeliai gali būti montuojami namuose ar kaime.

Šiuo metu jie gamina maršinio tipo vėjo malūnus, kurių menčių skersmuo nuo 0,75 iki 60 metrų. Pasak ekspertų, generatoriaus matmenys neturėtų būti grandioziniai, nes nedidelis nešiojamasis įrenginys yra tinkamas nedideliam energijos kiekiui generuoti. Mažiausias agregato modelis yra 0,4 metro aukščio ir sveria mažiau nei 2 kilogramus.

Šiandien vėjo jėgainių gamyba įsitvirtino daugelyje pasaulio šalių. Rinkoje galite rasti Rusijoje pagamintų modelių ir vienetų iš Kinijos. Iš vietinių gamintojų populiariausios laikomos šios firmos:

• „Vėjo šviesa“;
• Rkraft;
• SKB Iskra;
• Sapsan-Energija;
• "Vėjo energija".

Užsienio elektros generatorių gamintojai taip pat yra labai populiarūs:

• Goldwind – Kinija;
• Vestas – Danija;
• Gamesa – Ispanija;
• Suzionas – Indija;
• GE Energy – JAV;
• Siemens, Enercon – Vokietija.

Tačiau verta atsiminti, kad tokių vėjo generatorių naudojimas reiškia brangų remontą, taip pat atsargines dalis, kurių beveik neįmanoma rasti buitinėse parduotuvėse. Energijos gamybos įrenginių kaina dažniausiai priklauso nuo konstrukcinių ypatybių, pajėgumų ir gamintojo.

Norėdami pasirinkti tinkamą vėjo generatorių vasarnamiui ar namui, turite atsižvelgti į šiuos dalykus.

1. Įrengtų elektros prietaisų, kurie bus prijungti patalpoje, galios apskaičiavimas.
2. Būsimo įrenginio galia, atsižvelgiant į saugos koeficientą. Pastaroji neleis perkrauti generatoriaus esant piko situacijai.
3. Teritorijos klimatas. Krituliai neigiamai veikia įrenginio veikimą.
4. Įrangos efektyvumas, kuris laikomas vienu svarbiausių rodiklių.
5. Triukšmo indikatoriai, apibūdinantys vėjo turbiną veikimo metu.

Be visų aukščiau išvardytų dalykų, vartotojas turėtų įvertinti visus įrenginio parametrus, taip pat perskaityti atsiliepimus apie tai.

Norint padidinti vėjo generatoriaus veikimo efektyvumą, reikės keisti jo veikimo galimybes ir charakteristikas teigiama linkme. Pirma, verta padidinti sparnuotės jautrumo santykinai silpnam ir nestabiliam vėjui efektyvumą.

Tai savotiška vienpusė oro srauto membrana, laisvai praleidžianti vėją viena kryptimi. Membrana yra nepralaidi kliūtis oro masėms judėti priešinga kryptimi.

Kitas vėjo turbinos efektyvumo didinimo būdas yra difuzorių arba apsauginių dangtelių naudojimas, kurie nutraukia srautą nuo priešingo paviršiaus. Kiekvienas iš variantų turi ir privalumų, ir trūkumų. Tačiau jie bet kuriuo atveju yra efektyvesni už tradicinį modelį.

Vėjo generatorius yra brangus. Jei norite jį įdiegti savo teritorijoje, verta atsižvelgti į šiuos dalykus:

• tinkamo reljefo buvimas;
• dažni ir stiprūs vėjai;
• kitų alternatyvių energijos šaltinių trūkumas.

Priešingu atveju vėjo jėgainių parkas neduos laukiamo rezultato. Kadangi alternatyvios energijos paklausa kasmet didėja, o vėjo turbinos pirkimas yra apčiuopiamas smūgis šeimos biudžetui, galite pabandyti savo rankomis pasigaminti įrenginį ir vėliau jį sumontuoti. Vėjo turbinos gamyba gali būti pagrįsta neodimio magnetais, pavarų dėže, mentėmis ir jų nebuvimu.

Vėjo turbina turi daug privalumų. Todėl, turėdamas didelį norą ir turėdamas elementarių dizainerių sugebėjimų, beveik bet kuris meistras savo svetainėje gali pastatyti stotį elektros energijai gaminti. Paprasčiausia įrenginio versija laikoma vėjo turbina su vertikalia ašimi. Pastarasis nereikalauja atramos ir aukšto stiebo, o montavimo procedūra pasižymi paprastumu ir greičiu.

Norėdami sukurti vėjo generatorių, turėsite paruošti visus reikalingus elementus ir pritvirtinti modulį pasirinktoje vietoje. Kaip savadarbio vertikalaus energijos generatoriaus dalis, tokių elementų buvimas laikomas privalomu:

• rotorius;
• ašmenys;
• ašinis stiebas;
• statorius;
• baterija;
• inverteris;
• valdiklis.

Peiliai gali būti pagaminti iš lengvo, elastingo plastiko, kadangi veikiant didelėms apkrovoms kitos medžiagos gali būti pažeistos ir deformuotos. Visų pirma iš PVC vamzdžių reikia išpjauti 4 lygias dalis. Po to iš skardos reikia iškirpti porą pusapvalių fragmentų ir pritvirtinti juos išilgai vamzdžių kraštų. Šiuo atveju ašmenų dalies spindulys turi būti 69 cm.. Šiuo atveju ašmenų aukštis sieks 70 cm.

Norėdami surinkti rotoriaus sistemą, turite paimti 6 neodimio magnetus, 2 ferito diskus, kurių skersmuo 23 cm, klijų klijavimui. Ant pirmojo disko reikia dėti magnetus, atsižvelgiant į 60 laipsnių kampą ir 16,5 cm skersmenį.Pagal tą pačią schemą surenkamas antrasis diskas, magnetai užpilami klijais. Statoriui reikia paruošti 9 rites, ant kurių kiekvieno suvynioti 60 vijų varinių 1 mm skersmens laidų. Litavimas turi būti atliekamas tokia seka:

• pirmosios ritės pradžia su ketvirtos pabaiga;
• ketvirtosios ritės pradžia su septintos pabaiga.

Antrasis etapas surenkamas panašiai. Toliau iš faneros lakšto daroma forma, kurios dugnas padengtas stiklo pluoštu. Viršuje montuojamos fazės iš lituotų ritinių. Konstrukcija užpildoma klijais ir paliekama kelioms dienoms, kad visos dalys suklijuotų. Po to galite pradėti jungti atskirus vėjo generatoriaus elementus į vieną visumą.

Norint surinkti konstrukciją viršutiniame rotoriuje, reikia padaryti 4 skyles smeigėms. Apatinis rotorius montuojamas magnetais į viršų ant laikiklio. Po to reikia įdėti statorių su skylutėmis, reikalingomis kronšteino montavimui. Kaiščiai turi būti ant aliuminio plokštės, tada uždenkite antruoju rotoriumi magnetais žemyn.

Naudodami veržliaraktį, kaiščius reikia pasukti taip, kad rotorius nukristų tolygiai ir be trūkčiojimų. Užėmus reikiamą vietą verta atsukti smeiges ir nuimti aliuminio plokštes. Pasibaigus darbui, konstrukcija turi būti pritvirtinta veržlėmis, o ne sandariai priveržta.

Kaip stiebas tinka tvirtas metalinis vamzdis, kurio ilgis nuo 4 iki 5 metrų. Prie jo prisukamas iš anksto surinktas generatorius. Po to rėmas su mentėmis tvirtinamas prie generatoriaus, o stiebo konstrukcija montuojama ant platformos, kuri paruošiama iš anksto. Sistemos padėtis fiksuojama petnešomis.

Šiame vaizdo įraše pateikiama naminio vėjo malūno apžvalga.