Принцип работы ветрогенератора и его комплектующие

Содержание раздела:

1. Компоненты ветроустановки
2. Комплектация наших ветроустановок
3. Подбор ветряка
4. Примеры подбора компонентов установки
5. Схемы работы ветрогенератора

1. Компоненты ветроустановки

К основным компонентам системы, без которых работа ветряка невозможна, относят следующие элементы:

1. Генератор – необходим для заряда аккумуляторных батарей. От его мощности зависит как быстро будут заряжаться ваши аккумуляторы. Генератор необходим для выработки переменного тока. Сила тока и напряжение генератора зависит от скорости и стабильности ветра.
2. Лопасти – приводят в движение вал генератора благодаря кинетической энергии ветра.
3. Мачта – обычно, чем выше мачта, тем стабильнее и сильнее сила ветра. Отсюда следует – чем выше мачта, тем больше выработка генератора. Мачты бывают разных форм и высот.

Список дополнительных необходимых компонентов:

1. Контроллер – управляет многими процессами ветроустановки, такими, как поворот лопастей, заряд аккумуляторов, защитные функции и др. Он преобразовывает переменный ток, который вырабатывается генератором в постоянный для заряда аккумуляторных батарей.
2. Аккумуляторные батареи – накапливают электроэнергию для использования в безветренные часы. Также они выравнивают и стабилизируют выходящее напряжение из генератора. Благодаря им вы получаете стабильное напряжение без перебоев даже при порывистом ветре. Питание вашего объекта идёт от аккумуляторных батарей.
3. Анемоскоп и датчик направления ветра – отвечают за сбор данных о скорости и направлении ветра в установках средней и большой мощности.
4. АВР – автоматический переключатель источника питания. Производит автоматическое переключение между несколькими источниками электропитания за промежуток в 0,5 секунды при исчезновении основного источника. Позволяет объединить ветроустановку, общественную электросеть, дизель-генератор и другие источники питания в единую автоматизированную систему. Внимание: АВР не позволяет работать сети одного объекта одновременно от двух разных источников питания!
5. Инвертор – преобразовывает ток из постоянного, который накапливается в аккумуляторных батареях, в переменный, который потребляет большинство электроприборов.
Инверторы бывают четырёх типов:
1. Модифицированная синусоида – преобразовывает ток в переменный с напряжением 220В с модифицированной синусоидой (ещё одно название: квадратная синусоида). Пригоден только для оборудования, которое не чувствительно к качеству напряжения: освещение, обогрев, заряд устройств и т.п.
2. Чистая синусоида — преобразовывает ток в переменный с напряжением 220В с чистой синусоидой. Пригоден для любого типа электроприборов: электродвигатели, медицинское оборудование и др.
3. Трехфазный – преобразовывает ток в трехфазный с напряжением 380В. Можно использовать для трехфазного оборудования.
4. Сетевой – в отличие от предыдущих типов позволяет системе работать без аккумуляторных батарей, но его можно использовать только для вывода электроэнергии в общественную электросеть. Их стоимость, обычно, в несколько раз превышает стоимость несетевых инверторов. Иногда они стоят дороже, чем все остальные компоненты ветроустановки вместе взятые.

2. Комплектация наших ветроустановок

В комплект наших ветроэнергетических установок входит:

1. Турбина
2. Мачта (не входит в комплект EuroWind 300L)
3. Лопасти
4. Крепления
5. Тросы мачты
6. Поворотный механизм (только с ветрогенераторами EuroWind 3 и старше)
7. Контроллер
8. Анемоскоп и датчик ветра (только с ветрогенераторами EuroWind 3 и старше)
9. Хвост (только с ветрогенераторами EuroWind 2 и младше)

Аккумуляторы, инвертор и дополнительно оборудование подбираются индивидуально и в базовую комплектацию не входят. Независимо от комплектации ветрогенератор всегда автоматически позиционируется по ветру.

Комплектующие ветрогенератора EuroWind 10

3. Подбор ветряка

Первый вопрос, на который вы должны дать ответ и который поможет вам ответить на остальные вопросы: Для чего вам нужен ветрогенератор и какие задачи он должен выполнять?

Ответив на главный вопрос, вы можете без проблем ответить на остальные вопросы и решить какой набор оборудования вам необходим и сколько это будет стоить.

Итак, три основные величины, которые определяют работу всего комплекса:

1. Выходная мощность ветроустановки (кВт), определяется только мощностью преобразователя (инвертора) и не зависит от скорости ветра, емкости аккумуляторов. Ещё её называют «пиковой нагрузкой». Этот параметр определяет максимальное количество электроприборов, которые могут быть одновременно подключены к вашей системе. Вы не сможете одновременно потреблять больше электроэнергии, чем позволяет мощность вашего инвертора. Если вы потребляете электроэнергию редко, но в больших количествах, то обратите внимание на более мощные инверторы. Для увеличения выходной мощности возможно одновременное подключение нескольких инверторов.
2. Время непрерывной работы при отсутствии ветра или при слабом ветре определяется емкостью аккумуляторных батарей (Ач или кВт) и зависит от мощности и длительности потребления. Если вы потребляете электроэнергию редко, но в больших количествах, обратите внимание на аккумуляторы с большой емкостью.
3. Скорость заряда аккумуляторных батарей (кВт/час) зависит от мощности самого генератора. Также этот показатель прямо зависит от скорости ветра, а косвенно от высоты мачты и рельефа местности. Чем мощнее ваше генератор, тем быстрее будут заряжаться аккумуляторные батареи, а это значит, что вы сможете быстрее потреблять электроэнергию из батарей и в больших объемах. Более мощный генератор следует брать в том случае, если ветра в месте установки слабые или вы потребляете электроэнергию постоянно, но в небольших количествах. Для увеличения скорости заряда аккумуляторов возможна установка нескольких генераторов одновременно и подключение их к одной аккумуляторной батарее.

Исходя из перечисленных выше факторов, для подбора ветрогенератора и сопровождающего оборудования вам необходимо ответить на три вопроса:

1. Количество электроэнергии, необходимое вашему объекту ежемесячно (измеряется в киловаттах). Эти данные необходимы для подбора генератора. Их можно взять из коммунальных счетов на оплату электроэнергии или рассчитать самостоятельно, если объект находится в стадии строительства.
2. Желаемое время автономной работы вашей энергосистемы в безветренные периоды или периоды, когда ваше потребление энергии из аккумуляторов будет превышать скорость зарядки аккумуляторных батарей генератором. Данный параметр определяет количество и емкость аккумуляторных батарей.
3. Максимальная нагрузка на вашу сеть в пиковые моменты (измеряется в киловаттах). Необходимо для подбора инвертора переменного тока.

4. Примеры подбора компонентов установки

Рассмотрим несколько общих примеров подбора оборудования ветроустановки. Более точный расчёт может быть произведён нашими специалистами и включает в себя гораздо больше необходимых деталей.

Пример расчёта ветряка №1

Описание:

Частный дом в Киевской области находится в стадии строительства. По предварительным расчётам жильцы дома будут потреблять не больше 300 400 кВт электроэнергии ежемесячно. Затраты электроэнергии не очень высокие, т.к. хозяева будут использовать для отопления и нагрева воды твердотопливный котёл, а ветрогенератор необходим только для полного обеспечения бытовых приборов электроэнергией.

Хозяева проводят основную часть дня на работе, а пик потребления электроэнергии припадает на утренние и вечерние часы. В этот момент могут быть включены электроприборы суммарной мощностью до 4 киловатт.

Дом находится на возвышенности и есть открытое пространство вокруг будущего места установки ветрогенератора.

Общественной электросети нет.

Задача:

Полностью обеспечить 300-400 кВт электроэнергии ежемесячно с пиковыми нагрузками до 4 кВт.

Решение:

Генератор:

Чтобы понять как быстро должны заражаться аккумуляторы при расходе электроэнергии 400 кВт в месяц, мы должны разделить 400 кВт/мес на 30 дней (получим ежедневное потребление), а затем полученное число разделить на 24 часа (400/30/24 = 0,56 кВт/час – среднее ежечасное потребление). Скорость заряда аккумуляторных батарей генератором должна составить как минимум 560 Ватт в час.

В Киевской области низкая среднегодовая скорость ветра, но открытое пространство и возвышение объекта позволит ветрогенератору работать как минимум на 30-40% от номинальной мощности. Для более точных показателей можно произвести замер скорости ветра в месте установки.

Для того, чтобы обеспечить заряд аккумуляторных батарей генератором при этих условиях со скоростью 560 Ватт в час, нужно взять генератор, номинальная мощность которого будет как минимум в три раза больше необходимой, т.к. генератор будет работать всего на 30-35% от номинальной мощности (560Вт/ч*3=1680Вт/ч). Для этих нужд нам подходит генератор EuroWind 2 с номинальной мощностью 2000 Ватт.

Аккумуляторы:

Проводя 8-9 часов на работе в будние дни, хозяева отсутствуют, и энергопотребление их дома сведено к минимуму. В ночное время потребление также сведено к минимуму. Основное потребление происходит утром и вечером. Между этими основными пиками существует интервал в 8-9 часов.

При среднем уровне заряда аккумуляторных батарей 560 Вт/ч за интервал 8-9 часов ветровой генератор сможет выработать около 5000 Ватт. В ветреные дни этот показатель может увеличиться как минимум в два раза, поэтому за тот же период времени может быть выработано 10000 Ватт электроэнергии.

Генератор EuroWind 2 имеет напряжение 120 Вольт, поэтому ему необходимо 10 аккумуляторов с напряжением 12 Вольт (12В*10=120В). Одна аккумуляторная батарея 12В 100Ач способна сохранить до 1,2 кВт электроэнергии. Десять таких батарей могут сохранить до 12 кВт (1200Вт*10=12000Вт). Для запаса 10000 Ватт электроэнергии нам отлично подойдут 10 аккумуляторных батарей 12В с емкостью 100Ач.

Инвертор:

Для максимального потребления электроэнергии в пиковые моменты до 4 кВт, можно установить инвертор 5 кВА. Он сможет обеспечить постоянную нагрузку 4 кВт и пусковые токи до 6 кВт (150% нагрузка). Таблицу совместимости инверторов вы найдёте в разделе Инверторы.

Дополнительное оборудование:

АВР в данном случае не нужен, т.к. нет основной сети, а коммутацию с дизельным генератором (или бензиновым) можно производить посредством перекидного рубильника.

А вот дизельный генератор на 5 кВт в нашем случае не помешает – его можно использовать как резервное питание при полном отсутствии ветра.

ИТОГО:

Для полного энергообеспечения объекта нам необходим генератор EuroWind 2, 10 аккумуляторных батарей 12В с емкостью 100Ач, инвертор 5 кВА, дизельная электростанция на 5 кВт.

Пример расчёта ветряка №2

Описание:

Небольшой отель на 8 номеров вместе с рестораном расположены на трассе в открытом поле. Среднегодовая скорость ветра в месте установки была замерена предварительно и составляет 6,8 м/с. Расходы электроэнергии на бытовые приборы и освещение составляют 60 кВт на один номер в месяц и около 2500 кВт в месяц на ресторан. Ресторан и отель обогреваются, кондиционируются и круглый год обеспечивают себя горячей водой с помощью трехфазного геотермального теплонасоса инверторного типа мощностью 14 кВт. Потребление электроэнергии данного теплонасоса составляет 3,5 кВт/час, а пусковые токи — всего 2,8 кВт.

В ресторане и отеле используются энергосберегающие лампы для освещения. Пиковая нагрузка при использовании электроприборов и освещения объекта составляет около 7,5 кВт (не считая 3,5 кВт теплонасоса).

Есть общественная электросеть, но она не может обеспечить потребности, т.к. выделена линия мощностью только 4 кВт. Большую мощность не может обеспечить местная подстанция.

Задача:

Полное обеспечение объекта независимой электроэнергией, отоплением и резервным питанием от основной сети.

Решение:

Генератор:

Ежемесячный расход электроэнергии на содержание номеров составит 60 кВт * 8 номеров = 480 кВт в месяц. Общий расход электроэнергии на содержание отеля и ресторана без учёта отопления составит 2980 кВт в месяц (480 кВт + 2500 кВт = 2980 кВт). Отсюда следует, что среднее ежечасное потребление на все электроприборы и освещение без учёта обогрева составит 4,14 кВт/час (2980 кВт / 30 дней / 24 часа = 4,14 кВт/час). К этому числу необходимо прибавить 3,5 кВт/час, которые будет потреблять теплонасос. В итоге мы получаем, что генератор должен обеспечивать нас как минимум 7,64 киловаттами электроэнергии ежечасно (4,14 кВт/час + 3,5 кВт/час = 7,64 кВт/час).

Среднегодовая скорость ветра 6,8 м/с позволяет генератору работать как минимум на 40% от номинальной мощности. Отсюда следует, что номинальная мощность генератора должна составлять как минимум 19,1 кВт/час (7,64 кВт/час / 40% = 19,1 кВт/час)

Для этих целей отлично подошёл бы генератор EuroWind 20, но он рассчитан на более высокие средние скорости ветра, как и другие мощные генераторы (EuroWind 15, 20, 30, 50). Поэтому мы отдадим предпочтение двум генераторам EuroWind 10, которые будут работать в одной системе, вместо одного генератора EuroWind 20. Тем более, что свободное место для установки ветрогенератора в данном случае не критично – есть свободная площадь вокруг отеля и ресторана.

Аккумуляторы:

В этом комплексе практически отсутствуют большие перерывы в использовании электроэнергии, а постоянные ветра поддерживают равномерный уровень заряда аккумуляторов.

В этом случае необходимы аккумуляторы, которые будут являться своеобразным «буфером» между генератором и инвертором. Их главная задача будет состоять в стабилизации и выпрямлении напряжения, а не накоплении электроэнергии.

Генератор EuroWind 10 имеет напряжение 240 Вольт, поэтому ему необходимо 20 аккумуляторов с напряжением 12 Вольт (12В*20=240В). Одна аккумуляторная батарея 12В 150Ач способна сохранить до 1,8 кВт электроэнергии. Двадцать таких батарей могут сохранить до 36 кВт (1800Вт*20=36000Вт). Запаса электроэнергии в 36 кВт должно хватить всему комплексу почти на 5 часов непрерывной работы при средней нагрузке при полном отсутствии ветра. Для этого нам подойдут 20 аккумуляторных батарей 12В с емкостью 150Ач.

Инвертор:

Для максимального потребления электроэнергии в пиковые моменты до 7,5 кВт, можно установить инвертор 10 кВА. Он сможет обеспечить постоянную нагрузку 8 кВт и пусковые токи до 12 кВт (150% нагрузка).

А для обеспечения теплонасоса мощностью 3,5 кВт нам необходим трехфазный инвертор, т.к. этот теплонасос требует трехфазный ток с напряжением 380В. В этом случае возьмём ещё один инвертор – трехфазный 5 кВА, который обеспечит нас напряжением 380В и постоянной мощностью 4 кВт.

Дополнительное оборудование:

Можно установить АВР, который будет автоматически переключать питание отеля и ресторана с ветрогенератора на общественную электросеть в случае полного безветрия и разряда аккумуляторных батарей. Среднее потребление отеля и ресторана (4,14 кВт) практически равно мощности общественной линии электропередач, которая была выделена объекту (4 кВт), поэтому резервное питание будет обеспечено.

Для резервного обеспечения теплового насоса можно установить трехфазную бензиновую или дизельную электростанцию мощностью 3,5 4 кВт, т.к. общественная электросеть не сможет обеспечить трехфазный ток для резервного питания теплонасоса.

ИТОГО:

Для полного энергообеспечения этого объекта нам необходимы два генератор EuroWind 10, 20 аккумуляторных батарей 12В с емкостью 150Ач, однофазный инвертор 10 кВА, трехфазный инвертор 5 кВА, АВР, бензиновая или дизельная электростанция на 3,5-4 кВт.

5. Схемы работы ветрогенератора

Приводим несколько популярных схем работы ветрогенераторных систем с потребителем. Это всего лишь некоторые примеры, поэтому возможны и другие схемы работы. В каждом случае составляется индивидуальный проект, который способен решить поставленную перед нами задачу.

Автономное обеспечение объекта (с аккумуляторами).
Объект питается только от ветроэнергетической установки.

Ветрогенератор (с аккумуляторами) и коммутация с сетью.
АВР позволяет переключить питание объекта при отсутствии ветра и полном разряде аккумуляторов на электросеть. Эта же схема может использоваться и наоборот – ветрогенератор, как резервный источник питания. В этом случае АВР переключает вас на аккумуляторные батареи ветрогенератора при потери питания от электросети.

Ветрогенератор (с аккумуляторами) и резервный дизель-(бензо-)генератор.
В случае отсутствия ветра и разряде аккумуляторных батарей происходит автоматический запуск резервного генератора.

Ветрогенератор (без аккумуляторов) и коммутация с сетью.
Общественная электросеть используется вместо аккумуляторных батарей – в неё уходит вся выработанная электроэнергия и из неё потребляется. Вы платите только за разницу между выработанной и потреблённой электроэнергией. Такая схема работы пока-что не разрешена в Украине и во многих других странах.

Гибридная автономная система – солнце-ветер
Возможно подключение солнечных фотомодулей к ветрогенераторной системе через гибридный контроллер или с помощью отдельного контроллера для солнечных систем.

Увеличение производительности системы.
Возможно установить два и более генератора, инвертора и комплекта аккумуляторов для увеличения мощности системы.

Также возможны другие схемы работы и коммутации ветрогенераторов.

варианты конструкции и схемы, технологии изготовления

Не ко всем дачным посёлкам (особенно это относится к новостройкам) подведено электричество. Наличие собственного источника электроэнергии отчасти уменьшает неудобства от этого.  Даже если электросеть имеется, то за городом возможны частые отключения и падение напряжения. А ещё можно немного сэкономить на собственном производстве электроэнергии. И просто интересно создать своими руками собственный ветрогенератор, избавляющий от энергетической зависимости.

Содержание статьи

Правовые аспекты установки ветряного электрогенератора

Ветрогенератор является необычной собственностью, обладание этим устройством связано с соблюдением определённых правил и законов.  Если устройство устанавливается недалеко от мостов, аэропортов и тоннелей, то высота мачты не должна превышать 15 м. Уровень создаваемого шума не должен превышать 70 дБ днём и 60 дБ ночью. Необходима защита от создания телепомех. Экологические службы не должны предъявлять претензии по поводу создания препятствий для миграции перелётных птиц. Желательно перед началом строительства по каждому параметру провести юридическую консультацию и иметь официальные документы. Никакого налогообложения за производство электроэнергии для собственных бытовых нужд законами не предусмотрено.

ФОТО: YouTube.comВетряк

Классификация ветровых электростанций для частного дома

Агрегат, преобразующий кинетическую энергию направленного потока воздуха (ветра) сначала в механическую энергию вращающегося ротора, а затем в электрическую энергию, имеет несколько названий – «ветрогенератор», «ветроэлектрическая установка» (ВЭУ), бытовое название – «ветряк». Их классификация предлагает три категории – промышленные для работы на производственных предприятиях; коммерческие, вырабатывающие электричество на продажу; бытовые для индивидуального использования.

В зависимости от расположения оси основного ротора в классификации имеются два типа устройств – вертикальный и горизонтальный. В устройствах вертикального типа ось турбины расположена вертикально по отношению к плоскости земли. Она может работать при небольшом ветре.

ФОТО: tcip.ruВетрогенераторы вертикального типа с ротором Савониуса

ФОТО: tcip.ru

ФОТО: tcip.ruВетряк с многолопастным ротором

У машин горизонтального типа ось ротора вращается параллельно поверхности земли. Такие ветрогенераторы имеют большую мощность преобразования энергии ветра в электрический ток. Их предшественники электричество не вырабатывали, но мололи муку, качали воду и делали много других полезных дел.

ФОТО: YouTube.comПредшественник ветрогенераторовФОТО: sovet-ingenera.comВариант реализации ветряного двигателя горизонтального типаФОТО: YouTube.comСовременная модель ветрогенератора горизонтального типа

Ветрогенератор является отличным решением задачи обеспечения загородного дома электроэнергией. В некоторых ситуациях другого решения и не существует.

Базовое устройство и принцип действия ветряков-генераторов

Любой ветрогенератор превращает энергию потока воздуха в электроэнергию. Под действием ветра крыльчатка любой конструкции начинает вращаться, через трансмиссию передаёт вращение ротору электрической машины, а в ней уже происходит выработка электрического тока. При этом электрические машины могут быть разных типов. Можно скомпоновать ветрогенератор с мотором от стиральной машины, можно построить самодельный генератор на неодимовых магнитах.

ФОТО: yzad.ruУстройство ветрогенератора

Как сделать своими руками роторную ветряную установку

Самодельное изготовление любой ветроэнергетической установки является довольно сложной работой. Многие детали и узлы требуют использования станков и специального оборудования и умения на них работать. Поэтому гораздо разумнее подобрать готовые детали и узлы, а своими руками их при необходимости доработать и выполнить полную сборку.

Одно из серьёзных достоинств ВЭУ роторного типа в том, что она небольшой высоты. При её изготовлении и обслуживании не потребуется высотных работ.

ФОТО: sovet-ingenera.comВетроэнергетическая установка роторного типа

Инструменты и материалы

Если решено сделать своими руками ветроэнергетическую установку роторного типа, то первые шаги на пути к результату должны быть такие:

1. Выбрать вид ротора.
2. Изучить различные конструкции этого вида.
3. Подобрать материалы и готовые узлы для его изготовления.
4. Подготовить соответствующий будущей работе инструмент.

В качестве примера приводится изготовление простейшего маломощного ветряка из готовых деталей с вертикальным ротором для зарядки телефонного аккумулятора. Он делается в порядке, указанном в таблице.

Иллюстрация	Описание действия
	Подготовка комплектующих
	Сборка ротора
	Сборка всего устройства

Чертежи и схемы

Для более мощного и сложного ветрогенератора требуются готовые детали и устройства. Лопасти можно сделать из стандартной 200-литровой металлической бочки. Ротор генератора изготавливается из ступицы тормозного диска от списанного автомобиля и неодимовых магнитов. Чертежи и схемы следует подобрать готовые.

Инструкция по изготовлению

Иллюстрация	Описание действия
	Изготовление лопастей
	Схемы однофазного и трёхфазного генераторов
	Изготовление ротора генератора из ступицы автомобильного колеса
	Генератор из двигателя от стиральной машины

Тестирование устройства

Тестирование электрогенератора заключается в проверке его работы под нагрузкой. На его выход надо подключить электролампу, к выходным клеммам − вольтметр, а в разрыв любого участка цепи включить амперметр.

Самостоятельное изготовление домашней ветродуйки из шагового двигателя

Шаговые двигатели используются во многих электромеханических устройствах, например в принтерах. Если начать вращать вал такого движка, то на его клеммах появится электрическое напряжение. Это означает, что шаговый электродвигатель можно использовать в качестве электрогенератора.

Что подготовить для работы

Перед началом работы следует обзавестись маленьким шаговым электродвигателем, например от принтера. Приготовить электронные компоненты и провода для того, чтобы собрать схему выпрямителя. Потребуются обрезки тонкой листовой стали или алюминия для создания конструкции. И обязательно − мелкий крепёж. Нужен несложный слесарный инструмент и паяльник.

Чертежи и эскизы

Конструкторскую часть можно оформить в виде эскизов. Электродвигатель устанавливается на фанерную пластину по посадочным отверстиям на корпусе моторчика. Схема выпрямителя приведена на рисунке ниже.

ФОТО: YouTube.comЭлектрическая схема выпрямителя для генератора из шагового двигателя

Технология изготовления

Двигатель привинтить к фанерной пластине. Для увеличения его оборотов и получения повышенного напряжения можно сделать повышающий обороты редуктор. Для этого, тщательно определив межцентровое расстояние и выбрав параметры зуба, нужно на этой же базовой пластине на оси установить шестерню большего диаметра.

ФОТО: YouTube.comПовышающий обороты редуктор

Ручка на ведущей шестерне нужна для проверочных работ и для выработки тока при срочной зарядке микроаккумуляторов.

ФОТО: YouTube.comУстройство в сборе для проверки его работыФОТО: YouTube.comНа плате установлены мотор-генератор и блок выпрямителя

Проверка работоспособности

Для проверки работоспособности готового устройства к нему подключается USB-тестер. При вращении ручки на мониторе тестера появляется значение величины электрического напряжения.

ФОТО: YouTube.comПроверка работоспособности устройства

Для работы в качестве ветрогенератора на вал двигателя следует одеть крыльчатку.

ФОТО: YouTube.comМастер-класс по изготовлению генератора энергии на неодимовых магнитах

Современное эффективное устройство для получения электрической энергии собирается на основе неодимовых магнитов. Когда сборка неодимовых магнитов с большой скоростью движется над сборкой катушек, в них возникает электрический ток.

Что нужно для работы

Для работы нужны:

• два стальных диска диаметром 170 мм с центральным отверстием для вала;
• шариковый подшипник, соответствующий диаметру вала;
• неодимовые магниты;
• крепёж;
• слесарный инструмент;
• сварочный аппарат.

Чертежи и схемы

Конструкция генератора изображена на рисунке:    1- корпус, 2 — крышка нижняя, 3 — крышка верхняя, 4 — ротор, 5 — неодимовые магниты, 6 — статор, 7 — обмотка, 8 — полумуфта, 9 — уплотнения, 10,11,12 — подшипники, 13 — клеммная коробка.

ФОТО: alter220.ruКонструкция неодимового генератора

Пошаговая инструкция

Инструкция относится к изготовлению деталей аксиального генератора. Технология типовая, её можно применять при создании любых конструкций.

Иллюстрация	Содержание работы
Подготовка комплектующих	Приобрести автомобильную ступицу или выточить стальные диски, приобрести 12×2 неодимовых магнита, проволоку в эмалевой изоляции диаметром 1,0-1,25 мм
	Изготовление дисков с 12 магнитами и чередованием полюсов. Магниты залиты полиэфирной смолой. Два диска стягиваются шпильками.
	Раскладка и соединение катушек для трёхфазного генератора. Coeдинение выполняется звездой. Для кaждoй фaзы coeдиняютcя начало 1-ой с концом 4-ой, начало 4-ой с концом 7-ой, начало 7-ой с концом 10-ой и т. д.
	Заливка матрицы с катушками эпоксидной смолой
	Сборка генератора

Испытание надёжности

На надёжность при длительной работе проверяется узел подшипников. От динамических нагрузок и вибраций он может разрушиться. Необходимо непрерывное за ним наблюдение и проверка крепежа.

Заключение

Изготавливать самодельные генераторы интересно и полезно. Мастеру приходится мобилизовать свою инженерную смекалку, показать умение работать с различными инструментами, проявить дизайнерский вкус. А результат при этом может привести к финансовому эффекту в виде экономии на оплате за казённое электричество.

Предыдущая

ИнженерияКрасный-чёрный – плюс-минус: как определить полярность

Следующая

ИнженерияТребования к котельным в частном доме

Понравилась статья? Сохраните, чтобы не потерять!

ТОЖЕ ИНТЕРЕСНО:

ВОЗМОЖНО ВАМ ТАКЖЕ БУДЕТ ИНТЕРЕСНО:

Безлопастной ветрогенератор. Устройство и принцип работы

Здравствуйте, дорогие читатели! Сегодня узнаем, что такое безлопастной ветрогенератор, рассмотрим общее устройство и принцип работы, узнаем где применяется. И так…

У специалистов по альтернативной энергетике давно сформировался стереотип относительно того, как должны выглядеть правильные и эффективные ветрогенераторы. Такое положение дел вовсе не удивительно, ведь ветрогенераторы возводятся каждый год по всему миру, и это всегда огромные сооружения с лопастями, похожие на гигантские ветряные мельницы. А что до безлопастных ветрогенераторов, то к ним отношение, как правило, в среде альтернативщиков весьма и весьма скептическое.

Тем не менее разработчики новых решений не спешат останавливаться в своем энтузиазме. И вот, в 2015 году, испанская компания Vortex Bladeless предложила новый вариант и уже готовую модель решения, показывающую, как могут быть устроены ветрогенераторы, не уступающие по эффективности традиционным лопастным, однако превосходящие их как по безопасности, так и по экономичности производства и по возможностям установки.

   Безлопастной ветрогенератор Vortex Bladeless

Компания Vortex Bladeless представила модель и рабочий макет принципиально нового ветрогенератора, совсем не похожего на обычные ветряки. Здесь нет вращающихся на ветру лопастей, и вообще не предусматриваются крупные вращающиеся части.

Генератор отнюдь не похож на ветряную мельницу, скорее он напоминает большую биту для бейсбола, установленную вертикально на ручку, и покачивающуюся под действием дующего на нее ветра. Но ведь ветер не всегда дует порывами, — может возразить кто-то, — и как же тогда будет раскачиваться эта гигантская бита, она же просто нагнется и так и будет неподвижно стоять словно дерево? На самом деле все совсем не так!

Принцип, по которому вертикальный безлопастной ветрогенератор станет покачиваться на ветру — не связан с порывами ветра. Принцип заключается в раскачивании вертикального генератора невидимыми вихрями воздуха, образующимися в форме цепочки позади цилиндрических объектов, обдуваемых газом или обтекаемых жидкостью в поперечном направлении.

Данный феномен был объяснен в далеком 1912 году американским физиком и специалистом по аэродинамике и воздухоплаванию Теодором фон Карманом. А явление образования цепочек вихрей вокруг обдуваемой газом или обтекаемой жидкостью, вертикальной оси назвали в честь ученого «дорожкой Кармана». Это явление и положено разработчиками в основу уникального безлопастного ветрогенератора.

Вихревая дорожка Кармана

 

Ветряной генератор от Vortex вдвое дешевле в производстве, чем лопастная турбина аналогичной мощности, а затраты на регулярное обслуживание меньше в пять раз! К тому же количество выделяемых парниковых газов на 40% ниже, работает генератор тише, и почти полностью безопасен для птиц и летучих мышей.

А что касается эффективности в целом, то вертикальные безлопастные генераторы можно будет устанавливать на меньшей площади и получать таким образом больше электроэнергии, чем от тех же лопастных ветрогенераторов, требующих огромных площадей дабы турбине было где размахнуться. Этот фактор крайне важен при возведении крупных ветряных электростанций, а вертикальных генераторов можно установить несколько, и близко друг к другу — электростанция получится более компактной.

Мало того, разработчики проверили аэродинамику системы из двух своих ветрогенераторов, когда один стоял позади другого, и оказалось, что тот который стоял сзади — раскачивался еще сильнее, ведь он повторно использовал вихри от первого.

Безлопастной ветрогенератор Vortex Bladeless

 

Авторы проекта уверены, что для частных домовладений будет достаточно небольших ветрогенераторов Mini высотой в 12,5 метров на номинальную мощность в 4 кВт, а основу крупных ветряных электростанций составят разрабатываемые модели Gran на 1 МВт каждый. Еще на начальном этапе исследований, в 2012 году, европейские инвесторы вложили в Vortex Bladeless порядка 1000000 евро, и по сей день проект представляется очень перспективным.

   Установка безлопастного ветрогенератора

Конструктивно ветряк состоит из двух частей. Верхняя часть обладает неровной поверхностью, и именно она раскачивается и генерирует воздушные вихри дорожки Кармана вокруг себя. В неподвижной нижней части конструкции расположены элементы электрогенератора.

Установка спроектирована таким образом, чтобы раскачка происходила на резонансной частоте, совпадающей с частотой вихрей в образуемой дорожке Кармана. Так ветер раскачивает верхнюю часть ветряка, используя явление механического резонанса. И если раньше такой резонанс разрушал мосты и другие сооружения, то теперь он сможет генерировать электроэнергию, проявляя свой разрушительный потенциал более дружелюбно.

Сначала специалисты компании успешно протестировали прототипы на 2 кВт, рассчитанные на ветер, дующий со скоростью от 1,5 до 7 м/с; модели на 4 кВт рассчитаны на 3-15 м/с, и так возможно масштабирование вплоть до единиц мегаватт. Главные составные части будущих ветряных электростанций на новых генераторах — вертикальные генераторы Vortex Bladeless на 1 МВт, высотой 150 метров, из которых можно будет собрать огромную электростанцию необходимой мощности.

   В основании подвижной части расположены два кольца отталкивающихся магнитов

Всех тонкостей разработчики, конечно, не раскрывают, однако кое-что известно. В основании подвижной части расположены два кольца отталкивающихся магнитов. Когда ветер нагибает структуру в одну сторону, магниты тянут в другую сторону, и эти небольшие нажимающие и выталкивающие движения как раз и способствуют проявлению кинетической энергии, возникающей в процессе кругового покачивания башни. Эта энергия затем преобразуется в электрическую при помощи линейного генератора переменного тока. Частота колебаний башни достигает 20 Гц.

   Безлопастной ветрогенератор

Исследования продолжались долго, и на различных этапах устройство непрерывно совершенствовалось. Более 200 моделей было изготовлено, и каждая из них была испытана разработчиками в аэродинамической трубе. Чтобы геометрия мачты наконец позволила бы собирать столько энергии ветра, сколько максимально возможно, и чтобы собственная частота мачты Vortex Bladeless могла бы изменяться, дабы подстраиваться в резонанс с дорожкой Кармана.

 

Смотрите также по теме:

   Ветрогенератор. Как выбрать, смонтировать и избежать разочарования?

   Ветрогенератор своими руками. Промышленные аналоги.

   Ветрогенератор ВЭУ-2000. Обзор и технические характеристики.

 

Будем рады, если подпишетесь на наш Блог!

[wysija_form id=»1″]

Новый тип ветрогенератора производит электричество без лопастей / Хабр

Изобретение описание этой техники, представляет собой систему для преобразования энергии ветра (CESG) в механическую энергию, а затем электричество.

Эта система преобразования энергии ветра (CESG), описанные ниже, не подлежит теоретический предел Беца (59%). Таким образом, данное изобретение обеспечивает производительность намного выше, чем ветряные турбины используются в настоящее время.

Система (WECS) имеет колесо (F) с ряда лопастей, расположенных вокруг (см. чертеж № л). Колесо (F) вращается в ассоциацию поворачиваться вокруг оси (L) фиксировано, благодаря кинетической энергии ветра в лопастях, обеспечивая колесо (F) механическую энергию вращения.

Промойте к оси (L), держатель (E), достаточно жесткой, обеспечивает пластины (или заднюю) серии цилиндрами двойного действия (D). Последний может состоять из одного или более цилиндрами двойного действия (см. рисунок 1 М 1). Для упрощения настоящего описания системы (WECS) имеет серию из трех двойного действия, цилиндры. Распределение и позиционирование серии цилиндрами двойного действия (D) на кронштейн (E), чтобы быть уверенным вполне определенным образом, чтобы обеспечить лучшее функционирование (см. детальный чертеж Нет, нет л).

Поршневые штоки из множества цилиндрами двойного действия (D) связаны с шаровым шарниром корпус (), и что для того, чтобы предоставлять ему максимальную степень свободы в пространстве,

позволяет движение и больше жидкости на ветер (см. детальный чертеж Нет, нет л) и (фото № 7). Сказал тела (А) имеет форму и свойства поверхности определяются, соответственно, для достижения коэффициента аэродинамического сопротивления выше и максимальная результирующая сила ветра в плен. Кроме того, тела (А) должна иметь легкий вес возможным. В этом случае, а не только на часть его поверхности может быть, например, покрыты завесой (см. рисунок № 2).

Для того чтобы колесо (F), чтобы вращаться свободно и независимо от тела (А), активной поверхности (поверхности, обращенной к ветру) хранится постоянно подвергается воздействию ветра (см. передний вид на чертежах № 3, N 4, № 5 и № 6).

Крепления на поршневые штоки цилиндрами двойного действия (D) на теле (A) должен быть установлен на оси, совпадающей с направлением вектора результирующей силы ветра нападает на теле (A) (см. подробнее Не обращая Номер л).

Жесткая рука © утоплена с одной стороны на колесе (F) и поддерживается с другой стороны, шарнирно соединен с профилем (B) П-образные С круговые движения спутника, оказывается, таким образом, с колесом (F), а скольжение на периферические части тела (A) (см. рисунок № 2). Для того, чтобы свести к минимуму трение скользящего профиля (B), последняя может быть в контакте со стороны периферической части тела (A) с помощью роликов и тому подобное. Кроме того, периферические части тела (A) должна быть достаточно гладкой и достаточно жесткой.

Когда ветер действует на тело (A), последняя вращается под действием момента результирующая сила ветра, а с раздела сводной (B) и тела (A) растет без помех через Облигации мяч, стебли цилиндров двойного действия (D), которые присутствуют в области диаметрально противоположные рейки (B). Стержней цилиндрами двойного действия (D), присутствующих в обратной зоне (зоне стороне профиля (B)), как правило, обращается (см. рисунок IM 3).

Наличие кругового движения спутника, профиль (B) вращается в то время как скольжение на периферические части тела (A), тем самым меняя точку опоры результирующая сила ветра (соединение стержня профиля (B)), которая с ‘ приложенных к телу (А). Стержней цилиндрами двойного действия (D), следовательно, будет обращено и толкнул, имея поступательное движение цикла (см. рисунки № 3, № 4, № 5 и № 6). Таким образом, энергия ветра захвачен ветра тела (А) преобразуется в механическую энергию поступательного движения поршня в цилиндрами двойного действия (D), тем самым создавая давление на последних.

Вид из передней, слева, сверху и перспективных рисунков № 3, № 4, № 5 и № 6 показаны действия тела (A) на стеблях цилиндрами двойного действия (D) и поведение системы (WECS) против ветра при различных положениях (0 °, 90 °, 180 ° и 270 °) профиля (B) периферические части тела (A).

Гондолы (D) вкладывается к оси (L). Эта платформа (J) содержит в основном гидравлическим мотором (Н) и электрического генератора (G), который может быть соединен через множитель скорости (см. чертеж № л).

Во время назад и вперед движения поршней ряд цилиндров двойного действия (D), они растут гидравлической жидкости в гидравлической схеме пути (в красном) конвертируемые либо тянуть или толкать, и через ряд клапанов (см. рисунок № 7). Последняя также позволяет сосать гидравлической жидкости в цилиндры двойного действия (D) через гидравлический контур возврата (синий), а в одном направлении «, независимо от движения, потянув или толкать».

Гидравлическая схема прохода (красный) подключен к входу гидравлический двигатель (H). Назад (синий) также связано с выходом гидромотора (H) (см. рисунок 7). Таким образом, поток гидравлической жидкости под давлением, превращается в вращательное движение вала двигателя (H), которая соединена с осью электрогенератора (G) через множитель скорости, создавая таким чистым электричеством (см. рисунок № 7).

Для того чтобы учесть направление ветра держали системы (WECS), может быть оснащена системой автоматической ориентации позволяет ему поворачиваться на коврик (I) и держать тело (A) и колесо (F ) постоянно сталкиваются с ветром, и этот режим, вверх или вниз по течению. Кроме того, ориентация может быть достигнуто с помощью руля (K), четко определенные размеры, крепится с помощью среды, гондолы (J) (см. рисунок Номер л). Для того, чтобы упростить работу системы ориентации (WECS), а не ограничиваться решением руля (K) в этом случае рассматривать как показательный пример.

Таким образом, энергия ветра захвачен тела (А) преобразуется в механическую энергию вращения перевода и, соответственно, через стержни из множества цилиндров (D) и гидравлический двигатель (H). Эта механическая энергия преобразуется в электрическую энергию с электрическим генератором (G). Звено в этой цепи преобразования энергии на преобразование механической энергии в механическую энергию вращения перевод может быть застраховано без ограничений, через несколько другие механизмы, такие как кривошипно-шатунного или другой…

Как было объявлено в начале техническое описание, система (WECS) не подлежит теоретический предел Беца (16/27%) и обеспечивает лучший выход преобразования энергии ветра. Только при условии компонент предел Беца, в том, что колесо (F), которая имеет лишь небольшую площадь поверхности по сравнению с общей системой активного поверхности (WECS). Кроме того, это колесо (F) служит только для изменения положения профиля (B) в круговом движении спутника и энергии она захватывает не требуется Рассмотрим цепочку преобразования энергии описано выше, или в конечном восстановить энергию.

Как работают ветряные турбины?

Вы здесь

Ветровые турбины работают по простому принципу: вместо того, чтобы использовать электричество для производства ветра, как вентилятор, ветровые турбины используют ветер для производства электроэнергии.Ветер вращает похожие на пропеллер лопасти турбины вокруг ротора, который вращает генератор, который вырабатывает электричество.

Ветер — это форма солнечной энергии, вызванная комбинацией трех одновременных событий:

1. Солнце неравномерно нагревает атмосферу
2. Неровности земной поверхности
3. Вращение Земли.

Характер и скорость ветрового потока сильно различаются на территории Соединенных Штатов и зависят от водоемов, растительности и особенностей местности. Люди используют этот поток ветра или энергию движения для многих целей: для плавания, запуска воздушного змея и даже для выработки электроэнергии.

Термины «энергия ветра» и «энергия ветра» описывают процесс, с помощью которого ветер используется для выработки механической энергии или электричества. Эту механическую мощность можно использовать для конкретных задач (например, измельчения зерна или перекачивания воды), или генератор может преобразовывать эту механическую мощность в электричество.

Ветряная турбина превращает энергию ветра в электричество, используя аэродинамическую силу от лопастей ротора, которые работают как крыло самолета или лопасти винта вертолета. Когда ветер проходит через лезвие, давление воздуха с одной стороны лезвия уменьшается. Разница в давлении воздуха на двух сторонах лопасти создает подъемную силу и сопротивление. Сила подъема сильнее сопротивления, и это заставляет ротор вращаться. Ротор подключается к генератору либо напрямую (если это турбина с прямым приводом), либо через вал и ряд шестерен (редуктор), которые ускоряют вращение и позволяют использовать генератор меньшего размера.Этот перевод аэродинамической силы во вращение генератора создает электричество.

Типы ветряных турбин

Большинство ветряных турбин делятся на два основных типа:

Деннис Шредер | NREL 25897

Ветровые турбины с горизонтальной осью — это то, что многие люди представляют, когда думают о ветряных турбинах.

Чаще всего они имеют три лопасти и работают «против ветра», при этом турбина поворачивается наверху башни, так что лопасти обращены против ветра.

Ветровые турбины с вертикальной осью бывают нескольких разновидностей, включая модель Дарье в стиле взбивания яиц, названную в честь ее французского изобретателя.

Эти турбины являются всенаправленными, что означает, что для работы их не нужно настраивать так, чтобы они были направлены против ветра.

Ветряные турбины можно строить на суше или на море в больших водоемах, таких как океаны и озера. Министерство энергетики США в настоящее время финансирует проекты по развитию морских ветроэнергетических установок в США.С. вод.

Области применения ветряных турбин

Современные ветряные турбины можно разделить на категории по месту их установки и способу подключения к сети:

Наземные ветряные турбины имеют размеры от 100 киловатт до нескольких мегаватт.

Более крупные ветряные турбины более рентабельны и объединены в ветряные электростанции, которые обеспечивают большую мощность в электросети.

Деннис Шредер | NREL 40484

Морские ветряные турбины обычно массивные и выше Статуи Свободы.

У них нет таких же проблем с транспортировкой, как у наземных ветряных установок, поскольку крупные компоненты можно перевозить на кораблях, а не по дорогам.

Эти турбины способны улавливать мощные океанские ветры и генерировать огромное количество энергии.

Когда ветряные турбины любого размера устанавливаются на стороне потребителя электросчетчика или устанавливаются в месте или рядом с местом, где будет использоваться производимая ими энергия, их называют «распределенным ветром».

Многие турбины, используемые в распределенных приложениях, представляют собой небольшие ветряные турбины. Одиночные небольшие ветряные турбины мощностью менее 100 киловатт обычно используются в жилых, сельскохозяйственных и небольших коммерческих и промышленных целях.

Небольшие турбины могут использоваться в гибридных энергетических системах с другими распределенными энергоресурсами, такими как микросети с питанием от дизельных генераторов, батарей и фотоэлектрических элементов.

Эти системы называются гибридными ветровыми системами и обычно используются в удаленных местах вне сети (где подключение к коммунальной сети недоступно) и становятся все более распространенными в приложениях, подключенных к сети, для обеспечения отказоустойчивости.

Узнайте больше о распределенном ветре из Distributed Wind Animation или прочтите о том, что делает Управление технологий ветровой энергии для поддержки развертывания распределенных ветровых систем для домов, предприятий, ферм и местных ветровых проектов.

В этом видео освещаются основные принципы работы ветряных турбин и показано, как работают различные компоненты для улавливания и преобразования энергии ветра в электричество.См. Текстовую версию. История ветроэнергетики США

На протяжении истории использование энергии ветра увеличивалось и уменьшалось, от использования ветряных мельниц в прошлые века до высокотехнологичных ветряных турбин на ветряных фермах и т. Д …

Выучить больше

Узнайте больше о ветровой энергии, посетив веб-страницу офиса Wind Energy Technologies Office или просмотрев информацию о финансируемых офисом мероприятиях.

Подпишитесь на информационный бюллетень WETO

Будьте в курсе последних новостей, событий и обновлений ветроэнергетики.

.Принцип работы

и объяснение генераторов переменного и постоянного тока

Генератор

— это машина, преобразующая механическую энергию в электрическую. Он работает по принципу закона Фарадея электромагнитной индукции. Закон Фарадея гласит, что всякий раз, когда проводник помещается в переменное магнитное поле, индуцируется ЭДС, и эта индуцированная ЭДС равна скорости изменения потоковых связей. Эта ЭДС может возникать при изменении относительного пространства или относительного времени между проводником и магнитным полем.Итак, важными элементами генератора являются:

• Магнитное поле
• Движение проводника в магнитном поле

Работа генераторов:

Генераторы в основном представляют собой катушки электрических проводников, обычно медных проводов, которые плотно намотаны на металл. сердечника и установлены для поворота внутри экспоната из больших магнитов. Электрический проводник движется через магнитное поле, магнетизм будет взаимодействовать с электронами в проводнике, чтобы вызвать в нем поток электрического тока.

Источник изображения — лучшие альтернативные источники

Катушка проводника и ее сердечник называются якорем, соединяя якорь с валом механического источника энергии, например двигателя, медный проводник может вращаться с исключительно повышенной скоростью по сравнению с магнитное поле.

Источник изображения — tpub

Точка, когда якорь генератора сначала начинает вращаться, а затем в железных полюсных наконечниках возникает слабое магнитное поле. Когда якорь вращается, он начинает повышать напряжение.Часть этого напряжения подается на обмотки возбуждения через регулятор генератора. Это приложенное напряжение создает более сильный ток обмотки, увеличивает силу магнитного поля. Расширенное поле создает большее напряжение в якоре. Это, в свою очередь, увеличивает ток в обмотках возбуждения, что приводит к более высокому напряжению якоря. В это время признаки обуви зависели от направления протекания тока в обмотке возбуждения. Противоположные знаки заставят ток течь в неправильном направлении.

Типы генераторов:

Генераторы подразделяются на типы.

• Генераторы переменного тока
• Генераторы постоянного тока

Генераторы переменного тока:

Они также называются генераторами переменного тока. Это наиболее важный способ производства электроэнергии во многих местах, поскольку сейчас все потребители используют переменный ток. Он работает по принципу электромагнитной индукции. Они бывают двух типов: индукционный и синхронный.Индукционный генератор не требует отдельного возбуждения постоянного тока, регуляторов, частотного регулятора или регулятора. Эта концепция имеет место, когда катушки проводника вращаются в магнитном поле, возбуждая ток и напряжение. Генераторы должны работать с постоянной скоростью, чтобы обеспечить стабильное напряжение переменного тока, даже если нагрузка недоступна.

Синхронные генераторы — это генераторы большого размера, которые в основном используются на электростанциях. Это может быть тип вращающегося поля или тип вращающегося якоря. У вращающегося якоря якорь находится у ротора, а поле у ​​статора.Ток якоря ротора снимается через контактные кольца и щетки. Они ограничены из-за высоких ветровых потерь. Они используются для приложений с низкой выходной мощностью. Генераторы переменного тока с вращающимся полем широко используются из-за высокой мощности выработки и отсутствия контактных колец и щеток.

Это могут быть трехфазные или двухфазные генераторы. Двухфазный генератор вырабатывает два совершенно разных напряжения. Каждое напряжение можно рассматривать как однофазное напряжение. Каждый из них генерирует напряжение совершенно независимо от другого.Трехфазный генератор переменного тока имеет три однофазные обмотки, разнесенные таким образом, что напряжение, индуцированное в одной фазе, смещается на 120º относительно двух других. Они могут быть соединены треугольником или звездой. В Delta Connection каждый конец катушки соединен вместе, образуя замкнутый контур. Дельта-соединение выглядит как греческая буква «Дельта» (Δ). При соединении звездой один конец каждой катушки соединен вместе, а другой конец каждой катушки оставлен открытым для внешних соединений. Соединение Wye обозначается буквой Y.

Эти генераторы комплектуются двигателем или турбиной для использования в качестве мотор-генераторной установки и используются в таких приложениях, как военно-морской флот, добыча нефти и газа, горное оборудование, ветряные электростанции и т. Д.

Преимущества генератора переменного тока:

• Эти Генераторы, как правило, не требуют обслуживания из-за отсутствия щеток.
• Легко повышать и понижать через трансформаторы.
• Размер линии передачи может быть меньше из-за функции повышения
• Размер генератора относительно меньше, чем у машины постоянного тока
• Потери относительно меньше, чем у машины постоянного тока
• Эти выключатели генератора относительно меньше, чем выключатели постоянного тока

Генераторы постоянного тока:

Генератор постоянного тока обычно используется в автономных приложениях.Эти генераторы обеспечивают бесперебойную подачу питания непосредственно в устройства хранения электроэнергии и электрические сети постоянного тока без использования нового оборудования. Накопленная мощность передается нагрузке через преобразователи постоянного тока в переменный. Генераторами постоянного тока можно было управлять обратно на неподвижную скорость, так как аккумуляторы, как правило, стимулируют восстановление значительно большего количества топлива.

Классификация генераторов постоянного тока

Генераторы постоянного тока классифицируются в зависимости от того, как их магнитное поле создается в статоре машины.

• Генераторы постоянного тока с постоянным магнитом
• Генераторы постоянного тока с раздельным возбуждением и
• Генераторы постоянного тока с самовозбуждением.

Генераторы постоянного тока с постоянными магнитами не требуют возбуждения внешнего поля, поскольку они имеют постоянные магниты для создания потока. Они используются для приложений с низким энергопотреблением, таких как динамо-машины. Генераторы постоянного тока с раздельным возбуждением требуют возбуждения внешнего поля для создания магнитного потока. Мы также можем варьировать возбуждение, чтобы получить переменную выходную мощность. Они используются для гальваники и электроочистки. Из-за остаточного магнетизма, присутствующего в полюсах статора, генераторы постоянного тока с самовозбуждением могут создавать собственное магнитное поле, они запускаются.Они просты по конструкции и не нуждаются во внешней цепи для изменения возбуждения поля. Эти самовозбуждающиеся генераторы постоянного тока снова подразделяются на шунтовые, последовательные и составные генераторы.

Они используются в таких приложениях, как зарядка аккумуляторов, сварка, обычные осветительные приборы и т. Д.

Преимущества генератора постоянного тока:

• В основном машины постоянного тока имеют широкий спектр рабочих характеристик, которые могут быть получены путем выбора метода возбуждения обмотки возбуждения.
• Выходное напряжение можно сгладить, регулярно располагая катушки вокруг якоря. Это приводит к меньшим колебаниям, что желательно для некоторых приложений в установившемся режиме.
• Нет необходимости в защите от излучения, поэтому стоимость кабеля будет меньше по сравнению с кабелем переменного тока.

Теперь у вас есть четкое представление о работе и типах генераторов. Если у вас возникнут какие-либо вопросы по этой теме или по электрическим и электронным проектам, оставьте комментарии ниже.

.

Как работает ветряная турбина

От огромных ветряных электростанций, вырабатывающих электроэнергию, до небольших турбин, питающих один дом, ветряные турбины по всему миру производят чистую электроэнергию для различных нужд.

В США ветряные турбины становятся обычным явлением. С начала века общая мощность ветроэнергетики США увеличилась более чем в 24 раза. В настоящее время в США достаточно ветроэнергетических мощностей для выработки электроэнергии, достаточной для питания более 15 миллионов домов, что помогает проложить путь к экологически чистой энергии будущего.

Что такое ветряная турбина?

Концепция использования энергии ветра для производства механической энергии восходит к тысячелетиям. Еще в 5000 году до нашей эры египтяне использовали энергию ветра для передвижения лодок по реке Нил. Американские колонисты использовали ветряные мельницы для измельчения зерна, перекачивания воды и распиловки древесины на лесопилках. Сегодняшние ветряные турбины — это современный эквивалент ветряной мельницы, преобразующий кинетическую энергию ветра в чистую возобновляемую электроэнергию.

Как работает ветряная турбина?

Большинство ветряных турбин состоит из трех лопастей, установленных на башне из стальных труб.Реже встречаются варианты с двумя лопастями, бетонными или стальными решетчатыми башнями. На высоте 100 футов или более над землей башня позволяет турбине использовать преимущества более высоких скоростей ветра на больших высотах.

Турбины улавливают энергию ветра с помощью лопастей, похожих на пропеллер, которые действуют как крыло самолета. Когда дует ветер, на одной стороне лезвия образуется карман с воздухом низкого давления. Затем воздушный карман низкого давления притягивает к себе лезвие, заставляя ротор вращаться.Это называется лифтом. Сила подъемной силы намного сильнее, чем сила ветра на передней стороне лопасти, что называется сопротивлением. Комбинация подъемной силы и сопротивления заставляет ротор вращаться как пропеллер.

Ряд шестерен увеличивают вращение ротора примерно с 18 оборотов в минуту до примерно 1800 оборотов в минуту — скорость, которая позволяет генератору турбины вырабатывать электричество переменного тока.

Обтекаемый корпус, называемый гондолой, содержит ключевые компоненты турбины — обычно включая шестерни, ротор и генератор — находятся внутри корпуса, называемого гондолой.Некоторые гондолы, расположенные на вершине турбинной башни, достаточно велики, чтобы на них мог приземлиться вертолет.

Другой ключевой компонент — это контроллер турбины, который не позволяет скорости ротора превышать 55 миль в час, чтобы избежать повреждения сильным ветром. Анемометр непрерывно измеряет скорость ветра и передает данные контроллеру. Тормоз, также расположенный в гондоле, останавливает ротор механически, электрически или гидравлически в аварийных ситуациях. Изучите интерактивный рисунок выше, чтобы узнать больше о механике ветряных турбин.

Типы ветряных турбин

Существует два основных типа ветряных турбин: с горизонтальной осью и с вертикальной осью.

Большинство ветряных турбин имеют горизонтальную ось: конструкция в виде пропеллера с лопастями, вращающимися вокруг горизонтальной оси. Турбины с горизонтальной осью работают либо против ветра (ветер поражает лопасти перед башней), либо по ветру (ветер бьет в башню перед лопастями). Турбины против ветра также включают в себя привод рыскания и двигатель — компоненты, которые вращают гондолу, чтобы ротор был обращен к ветру при изменении его направления.

Хотя существует несколько производителей ветряных турбин с вертикальной осью, они не проникли на рынок коммунальных услуг (мощностью 100 кВт и более) в той же степени, что и турбины с горизонтальным доступом. Турбины с вертикальной осью делятся на две основные конструкции:

• Drag-based, или Savonius, турбины обычно имеют ротор с твердыми лопастями, которые вращаются вокруг вертикальной оси.
• Лифтовые турбины, или турбины Дарье, имеют высокий вертикальный аэродинамический профиль (некоторые из них имеют форму взбивания яйца).Windspire — это тип лифтовой турбины, которая проходит независимые испытания в Национальном центре ветроэнергетики Национальной лаборатории возобновляемой энергии.

Применение ветряных турбин

Ветровые турбины используются в самых разных сферах — от использования прибрежных ветровых ресурсов до выработки электроэнергии для одного дома:

• Большие ветряные турбины, которые чаще всего используются коммунальными предприятиями для подачи энергии в сеть, варьируются от 100 киловатт до нескольких мегаватт.Эти промышленные турбины часто объединяются в ветряные электростанции для производства большого количества электроэнергии. Ветряные электростанции могут состоять из нескольких или сотен турбин, обеспечивающих достаточную мощность для десятков тысяч домов.
• Небольшие ветряные турбины мощностью до 100 киловатт обычно устанавливаются рядом с местами, где будет использоваться вырабатываемая электроэнергия, например, возле домов, телекоммуникационных тарелок или водонасосных станций. Небольшие турбины иногда подключаются к дизельным генераторам, батареям и фотоэлектрическим системам.Эти системы называются гибридными ветровыми системами и обычно используются в удаленных автономных местах, где нет подключения к коммунальной сети.
• Морские ветряные турбины используются во многих странах для использования энергии сильных, постоянных ветров, возникающих у береговых линий. Потенциал технических ресурсов ветров над прибрежными водами США достаточен для выработки более 4000 гигаватт электроэнергии, что примерно в четыре раза превышает генерирующую мощность нынешних США.электроэнергетическая система. Хотя не все эти ресурсы будут освоены, это дает большую возможность обеспечить энергией густонаселенные прибрежные города. Чтобы воспользоваться преимуществами огромных морских ветровых ресурсов Америки, министерство инвестирует в три демонстрационных проекта оффшорной ветроэнергетики, разработанных для развертывания морских ветровых систем в федеральных водах и водах штата к 2017 году.

Будущее ветряных турбин

Для обеспечения будущего роста США ветроэнергетика, ветровая программа Министерства энергетики работает с отраслевыми партнерами для повышения надежности и эффективности ветряных турбин, а также для снижения затрат.Исследования программы помогли увеличить средний коэффициент использования мощности (показатель производительности электростанции) с 22 процентов для ветряных турбин, установленных до 1998 года, до более 32 процентов для турбин, установленных в период с 2006 по 2012 годы. от 55 центов за киловатт-час (кВтч) в 1980 году до менее 6 центов за кВтч сегодня в районах с хорошими ветровыми ресурсами.

Ветряные турбины предоставляют уникальную возможность использовать энергию в тех регионах, где население нашей страны нуждается в ней больше всего.Это включает в себя потенциал оффшорного ветра для обеспечения энергией населенных пунктов вблизи береговой линии и способность наземного ветра доставлять электроэнергию в сельские общины с небольшим количеством других местных источников энергии с низким содержанием углерода.

Министерство энергетики продолжает работу по развертыванию энергии ветра в новых районах на суше и на море и обеспечению стабильной и безопасной интеграции этой энергии в электрическую сеть нашей страны.

.Принцип работы и детали генератора переменного тока

Трехфазный генератор переменного тока называется «Генератором переменного тока». Как и генератор постоянного тока, он также состоит из двух обмоток, а именно: (1) обмотка возбуждения (2) обмотка якоря.

Однако, в отличие от генератора постоянного тока, его полюса находятся на роторе, а обмотка якоря — на статоре.

Обмотка возбуждения

Обмотка возбуждения на полюсах требует постоянного тока, который подается с помощью пары контактных колец на валу и пары неподвижных угольных щеток.Число полюсов всегда четное. Все полюса идентичны и симметрично установлены на роторе с чередованием полярностей, то есть за «северным» полюсом следует «южный» полюс, за которым, в свою очередь, следует другой «северный» полюс, и так далее.

Обмотка якоря

Статор состоит из тонких пластин сплава. Ламинированная структура используется для уменьшения магнитных потерь, а также для удобства конструкции. Эти пластинки (также известные как штамповки) были пробиты по внутренней периферии для создания пазов.В эти пазы вставляются медные обмотки. Он известен как «обмотка якоря» и «обмотка статора». Это трехфазная обмотка, обычно соединенная звездой. Все три клеммы звездообразного соединения, включая четвертую клемму нейтрали, выведены в клеммную коробку машины.

ГЕНЕРАТОР ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Рабочие

Генератор приводится в движение двигателем в правильном направлении при номинальной скорости (об / мин). Постоянный ток возбуждения затем подается в его обмотку возбуждения через щетку и контактное кольцо.Полюса создают достаточно сильный магнитный поток. Поскольку полюса вращаются, магнитное поле также вращается. Арматур

.