Tuuliturbiinin suoja kovalta tuulelta. Tuuligeneraattorin myrskysuojaus taittamalla häntää. Vahva tuulensuojajärjestelmä

Tuuligeneraattorin tekeminen omin käsin

Kun generaattori on ostettu, voit aloittaa tuuligeneraattorin kokoamisen omin käsin. Kuvassa on tuulipuiston laite. Solmujen kiinnitysmenetelmä ja sijainti voivat olla erilaisia ​​ja riippuvat suunnittelijan yksilöllisistä kyvyistä, mutta sinun on noudatettava kuvan 1 pääsolmujen mittoja. 1. Nämä mitat on valittu tälle tuulipuistolle ottaen huomioon tuuliturbiinin rakenne ja mitat.

Sähkögeneraattori tuulipuistoon

Generaattoria valittaessa sähkövirta Tuulivoimalaa varten sinun on ensin määritettävä tuulipyörän nopeus. Laske tuulipyörän W pyörimistaajuus (kuormitettuna) kaavalla:

W=V/P*Z*60,
L=π*D,

missä V - tuulen nopeus, m/s; L - ympärysmitta, m; D on tuulipyörän halkaisija; Z on tuulipyörän nopeuden ilmaisin (katso taulukko 2).

Taulukko 2. Tuuliturbiinin nopeusindeksi

Jos korvaamme tähän kaavaan tiedot valitusta tuuliturbiinista, jonka halkaisija on 2 m ja siivet 6, saamme pyörimistaajuuden. Taajuuden riippuvuus tuulen nopeudesta on esitetty taulukossa. 3.

Taulukko 3. Tuulipyörän, jonka halkaisija on 2 m kuudella siivellä tuulen nopeudesta riippuen

Otetaan suurin käyttötuulen nopeus 7-8 m/s. Voimakkaalla tuulella tuuliturbiinin toiminta on vaarallista ja sitä on rajoitettava. Kuten olemme jo määrittäneet, tuulen nopeudella 8 m/s valitun tuulivoimalaitosmallin maksimiteho on 240 W, mikä vastaa tuulipyörän nopeutta 229 rpm. Joten sinun on valittava generaattori, jolla on asianmukaiset ominaisuudet.

Onneksi kokonaispulan ajat "ovat vaipuneet unohduksiin", eikä meidän tarvitse perinteisesti mukauttaa autogeneraattoria VAZ-2106:sta tuulipuisto. Ongelmana on, että tällainen autogeneraattori, esimerkiksi G-221, on nopea generaattori, jonka nimellisnopeus on 1100-6000 rpm. Osoittautuu, että ilman vaihdelaatikkoa hidastuulipyörämme ei pysty pyörittämään generaattoria käyttönopeuteen.

Emme tee "tuulimyllyllemme" vaihdelaatikkoa, ja siksi valitsemme toisen hidaskäyntisen generaattorin kiinnittääksemme tuulipyörän yksinkertaisesti generaattorin akseliin. Sopivin tähän on polkupyörän moottori, joka on erityisesti suunniteltu polkupyörän pyörän moottoreille. Tällaisilla polkupyörän moottoreilla on alhainen toimintanopeus, ja ne voivat toimia helposti generaattoritilassa. Kestomagneettien läsnäolo tämän tyyppisissä moottoreissa tarkoittaa, että generaattorin virityksessä ei ole ongelmia, kuten esimerkiksi asynkroniset moottorit vaihtovirta, joissa käytetään yleensä sähkömagneetteja (virityskäämiä). Ilman virransyöttöä kenttäkäämiin tällainen moottori ei tuota virtaa pyörimisen aikana.

Lisäksi polkupyörän moottoreiden erittäin miellyttävä ominaisuus on, että ne ovat harjattomia moottoreita, mikä tarkoittaa, että ne eivät vaadi harjojen vaihtoa. Taulukossa. Kuvassa 4 on esimerkki 250 W polkupyörän moottorin teknisistä ominaisuuksista. Kuten taulukosta näkyy, tämä pyörämoottori on täydellinen generaattoriksi "tuulimyllylle", jonka teho on 240 W ja jonka tuulipyörän enimmäisnopeus on 229 rpm.

Taulukko 4 Tekniset tiedot 250 W pyörän moottori

Tuuligeneraattorin tekeminen omin käsin

Kun generaattori on ostettu, voit aloittaa tuuligeneraattorin kokoamisen omin käsin. Kuvassa on tuulipuiston laite. Solmujen kiinnitysmenetelmä ja sijainti voivat olla erilaisia ​​ja riippuvat suunnittelijan yksilöllisistä kyvyistä, mutta sinun on noudatettava kuvan 1 pääsolmujen mittoja. 1. Nämä mitat on valittu tälle tuulipuistolle ottaen huomioon tuuliturbiinin rakenne ja mitat.

Kuvassa Kuvassa 1 on esitetty sivulapion (1), hännän ja höyhenen (2) mitat sekä vivun (3), jonka kautta jousen voima välittyy. Höyhenpeiteinen häntä tuulipyörän kääntämiseksi tuulessa tulee tehdä kuvan 1 mittojen mukaan. 1 / profiiliputki 20x40x2,5 mm ja höyhenenä kattorauta.

Asenna generaattori sellaiselle etäisyydelle, että siipien ja maston välinen vähimmäisetäisyys on vähintään 250 mm. Muuten ei ole takeita siitä, että tuulen ja gyroskooppisten voimien vaikutuksesta taipuvat terät eivät katkea maston päälle.

Terän valmistus

Tee-se-itse-tuulimylly alkaa yleensä siivistä. Suurin osa sopiva materiaali hidastuulimyllyn terien valmistukseen on muovia, tarkemmin sanottuna muoviputki. Valmista terät muovinen putki helpoin tapa on hieman työlästä ja aloittelijan on vaikea tehdä virhettä. Myös muoviterät, toisin kuin puiset, eivät taatusti väänny kosteudesta.

Putken pitää olla PVC halkaisija 160 mm paineputkille tai viemäreille, esim. SDR PN 6.3. Tällaisten putkien seinämän paksuus on vähintään 4 mm. Painettoman jäteveden putket eivät toimi! Nämä putket ovat liian ohuita ja hauraita.

Kuvassa tuuliturbiini, jonka siivet ovat rikki. Nämä terät tehtiin ohuista PVC putket(paineettomaan viemäröintiin). Ne taipuivat tuulen paineen alla ja törmäsivät mastoon.

Optimaalisen terän muodon laskeminen on melko monimutkaista, eikä sitä tarvitse tänne tuoda, anna ammattilaisten tehdä se. Meille riittää, että valmistamme terät käyttämällä jo laskettua mallia kuvan 1 mukaisesti. 2, joka näyttää mallin mitat millimetreinä. Sinun tarvitsee vain leikata tällainen malli paperista (kuva terämallista mittakaavassa 1: 2), kiinnitä se sitten putkeen 160 mm, piirrä mallin ääriviivat putkeen merkillä ja leikkaa terät palapelillä tai käsin. Punaiset pisteet kuvassa. Kuva 2 näyttää terien kiinnikkeiden likimääräisen sijainnin.

Tämän seurauksena sinun pitäisi saada kuusi terää, jotka on muotoiltu kuvan mukaisesti. Jotta tuloksena olevilla teriillä olisi korkeampi KIEV ja ne aiheuttaisivat vähemmän melua pyörimisen aikana, on tarpeen hioa pois terävät kulmat ja reunat sekä hioa kaikki karkeat pinnat.

Terien kiinnittämiseksi polkupyörän moottorin runkoon sinun on käytettävä tuuliturbiinin päätä, joka on pehmeää terästä olevaa levyä, jonka paksuus on 6-10 mm. Siihen hitsataan kuusi 12 mm paksua ja 30 cm pitkää teräsnauhaa, joissa on reikiä terien kiinnitystä varten. Levy kiinnitetään pyörän moottorin runkoon pulteilla, joissa on lukkomutterit pinnojen kiinnitysreikiä varten.

Tuuliturbiinin valmistuksen jälkeen se on tasapainotettava. Tätä varten tuulipyörä kiinnitetään korkeuteen tiukasti vaakasuoraan asentoon. Tämä on suositeltavaa tehdä sisätiloissa, missä ei ole tuulta. Tasapainotetulla tuulipyörällä terien ei pitäisi kääntyä itsestään. Jos jokin terä on raskaampaa, se on hiottava päästäkseen tasapainoon tuulipyörän missä tahansa asennossa.

Sinun on myös tarkistettava, pyörivätkö kaikki terät samassa tasossa. Mittaa tätä varten etäisyys alemman terän päästä lähimpään esineeseen. Sitten tuulipyörä kääntyy ja etäisyys valitusta kohteesta mitataan muihin siipiin. Etäisyyden kaikista teristä on oltava +/- 2 mm. Jos ero on suurempi, vino on poistettava taivuttamalla teräsnauhaa, johon terä on kiinnitetty.

Generaattorin (pyörän moottorin) kiinnitys runkoon

Koska generaattori on raskaan kuormituksen alainen, mukaan lukien gyroskooppiset voimat, se on kiinnitettävä tukevasti. Itse polkupyörän moottorissa on vahva akseli, koska sitä käytetään raskaassa kuormituksessa. Joten sen akselin on kestettävä aikuisen paino polkupyörällä ajettaessa esiintyvien dynaamisten kuormien alla.

Mutta polkupyörän runkoon pyörän moottori on asennettu molemmille puolille, ei yhdelle puolelle, kuten se tulee toimimaan tuulipuiston virtageneraattorina. Akseli on siksi kiinnitettävä runkoon, joka on metalliosa, jossa on kierrereikä sopivan halkaisijan (D) pyörän moottorin akseliin ruuvaamista varten ja neljä kiinnitysreikää M8-teräspulteilla runkoon kiinnitystä varten.

Kiinnitykseen kannattaa käyttää akselin vapaan pään maksimipituutta. Jotta akseli ei pyöri rungossa, se on kiinnitettävä mutterilla, jossa on lukkolevy. Sänky on parasta tehdä duralumiinista.

Tuuligeneraattorin rungon, eli pohjan, johon kaikki muut osat sijaitsevat, valmistukseen on käytettävä 6-10 mm paksua teräslevyä tai sopivan leveyden kanavan osaa (riippuen kääntöyksikön ulkohalkaisija).

Virroittimen ja pyörivän kokoonpanon valmistus

Jos yksinkertaisesti sitot johdot generaattoriin, ennemmin tai myöhemmin johdot kiertyvät, kun tuulimylly pyörii akselin ympäri ja katkeaa. Tämän estämiseksi sinun on käytettävä liikkuvaa kosketinta - virrankerääjää, joka koostuu holkista, joka on valmistettu eristävä materiaali(1), koskettimet (2) ja harjat (3). Sateen estämiseksi virranottimen koskettimet on suljettava.

Tuuligeneraattorin virrankeräimen valmistukseen on kätevää käyttää tätä menetelmää: ensin sijoitetaan koskettimet valmiiseen pyörivään kokoonpanoon, esimerkiksi paksusta messinki- tai kuparilangasta. suorakaiteen muotoinen osa(käytetään muuntajiin), koskettimissa on oltava valmiiksi juotetut johdot (10), joihin on käytettävä kiinteää tai kierrettyä kuparilanka jonka poikkileikkaus on vähintään 4 mm 2. Koskettimet peitetään muovikupilla tai muulla astialla, tukiholkissa (8) oleva reikä suljetaan ja täytetään epoksihartsilla. Kuvassa on käytetty epoksihartsia, johon on lisätty titaanidioksidia. Kovettumisen jälkeen epoksihartsi yksityiskohdat on hiottu sorvi ennen yhteydenottoa.

Liikkuvana koskettimena on parasta käyttää kupari-grafiittiharjoja auton käynnistimestä, jossa on litteät jouset.

Jotta tuuliturbiinin tuulipyörä kääntyisi tuulessa, on tuulivoimalan rungon ja kiinteän maston välille muodostettava liikkuva yhteys. Laakerit sijaitsevat tukiholkin (8), joka on pultattu mastoputkeen laipan kautta, ja kytkimen (6), joka on hitsattu kaarihitsauksella (5) runkoon (4). Kääntämisen helpottamiseksi tarvitaan kääntökokoonpano, jossa käytetään laakereita (7), joiden sisähalkaisija on vähintään 60 mm. Rullalaakerit sopivat parhaiten, koska ne vaimentavat paremmin aksiaalista kuormitusta.

Tuulipuiston suojaaminen hurrikaanituulilta

Tuulen suurin nopeus, jolla tätä tuulipuistoa voidaan käyttää, on 8-9 m/s. Jos tuulen nopeus on suurempi, tuulipuiston toimintaa tulee rajoittaa.

Tietenkin tämä ehdotettu DIY-tuulimyllytyyppi on hidas. On epätodennäköistä, että terät pyörivät erittäin suuriin nopeuksiin, jolloin ne romahtavat. Mutta jos tuuli on liian voimakas, pyrstön paine tulee erittäin merkittäväksi, ja tuulen suunnan jyrkän muutoksen myötä tuuligeneraattori kääntyy jyrkästi.

Koska terät pyörivät nopeasti voimakkaassa tuulessa, tuulipyörä muuttuu suureksi raskaaksi gyroskoopiksi, joka vastustaa kaikkia käännöksiä. Tästä syystä rungon ja tuulipyörän väliin syntyy merkittäviä kuormia, jotka keskittyvät generaattorin akselille. On monia tapauksia, joissa amatöörit rakensivat tuulivoimaloita omin käsin ilman suojaa hurrikaanituulilta, ja merkittävien gyroskooppisten voimien vuoksi autojen generaattoreiden vahvat akselit rikkoutuivat merkittävien gyroskooppisten voimien takia.

Lisäksi kuusilapaisella tuulipyörällä, jonka halkaisija on 2 m, on merkittävä aerodynaaminen vastus, ja voimakkaassa tuulessa se kuormittaa merkittävästi mastoa.

Siksi, jotta kotitekoinen tuuligeneraattori palveli pitkään ja luotettavasti, ja tuulipyörä ei pudonnut ohikulkijoiden päähän, se on suojattava hurrikaanituulilta. Helpoin tapa suojata tuulimyllyä on sivulapio. Tämä on melko yksinkertainen laite, joka on osoittautunut käytännössä hyväksi.

Sivulapion toiminta on seuraava: toimivalla tuulella (jopa 8 m/s) tuulenpaine sivulapioon (1) on pienempi kuin jousen (3) jäykkyys ja tuulimylly asennetaan suunnilleen myötätuulessa höyhenpuvun avulla. Jotta jousi ei taita tuulimyllyä, kun työtuulta on enemmän kuin on tarpeen, pyrstön (2) ja sivulapion väliin venytetään jatke (4).

Kun tuulen nopeus saavuttaa 8 m/s, sivulapioon kohdistuva paine kasvaa jousen voimaa voimakkaammaksi ja tuuligeneraattori alkaa taittua. Tällöin tuulen virtaus alkaa virrata siipiin kulmassa, mikä rajoittaa tuulipyörän tehoa.

Erittäin kovassa tuulessa tuulimylly taittuu kokonaan ja lavat asennetaan yhdensuuntaisesti tuulen suunnan kanssa, jolloin tuulimyllyn toiminta käytännössä pysähtyy. Huomaa, että emennage-pyrstö ei ole jäykästi kiinnitetty runkoon, vaan se pyörii saranalla (5), jonka tulee olla rakenneterästä ja jonka halkaisija on vähintään 12 mm.

Sivulapion mitat näkyvät kuvassa. 1. Itse sivulapio sekä höyhenpeite on parasta tehdä profiiliputkesta 20x40x2,5 mm ja teräslevy 1-2 mm paksu.

Työjousena voidaan käyttää mitä tahansa hiiliteräsjousia, joissa on suojaava sinkkipinnoite. Tärkeintä on, että ääriasennossa jousivoima on 12 kg ja alkuasennossa (kun tuulimylly ei vielä taivu) - 6 kg.

Jatkeiden valmistukseen tulee käyttää teräksistä polkupyörän kaapelia, kaapelin päät taivutetaan silmukaksi ja vapaat päät kiinnitetään kahdeksalla kuparilangalla, jonka halkaisija on 1,5-2 mm ja juotetaan tinalla.

Tuulivoimalan masto

Tuulipuiston mastona voit käyttää terästä vesiputki jonka halkaisija on vähintään 101-115 mm ja vähimmäispituus 6-7 metriä edellyttäen, että alue on suhteellisen avoin, jossa tuulelle ei olisi esteitä 30 metrin etäisyydellä.

Jos tuulipuistoa ei voida asentaa avoimelle alueelle, ei voida tehdä mitään. Maston korkeutta on nostettava niin, että tuulipyörä on vähintään 1 m korkeammalla kuin ympäröivät esteet (talot, puut), muuten sähköntuotanto vähenee merkittävästi.

Itse maston alusta tulee asentaa betonityyny jotta se ei työntyisi märkään maaperään.

Venytysmerkkinä tulee käyttää galvanoitua teräsasennuskaapeleita, joiden halkaisija on vähintään 6 mm. Venytysmerkit kiinnitetään mastoon puristimella. Maahan kaapelit kiinnitetään vahvoihin terästappeihin (putkesta, kanavasta, kulmasta jne.), jotka on haudattu maahan kulmassa puolentoista metrin syvyyteen. On vielä parempi, jos ne ovat lisäksi monoliittisia pohjassa betonin kanssa.

Koska tuuliturbiinin mastokokoonpanolla on huomattava paino, manuaalisessa asennuksessa on käytettävä vastapainoa, joka on valmistettu samasta teräsputkesta kuin masto tai puinen palkki 100x100 mm kuormalla.

Tuulipuiston kytkentäkaavio

Kuvassa on yksinkertaisin akun latauspiiri: kolme generaattorin lähtöä on kytketty kolmivaiheiseen tasasuuntaajaan, joka on kolme rinnakkain kytkettyä ja tähdellä yhdistettyä diodipuolisiltaa. Diodien on oltava mitoitettu vähintään 50 V:n käyttöjännitteelle ja 20 A:n virralle. Koska generaattorin suurin käyttöjännite on 25-26 V, tasasuuntaajan lähdöt on kytketty kahteen sarjaan kytkettyyn 12 voltin akkuun.

Käytettäessä tällaista yksinkertaista piiriä akut ladataan seuraavasti: alhaisella alle 22 V:n jännitteellä akut latautuvat erittäin heikosti, koska virta on rajoitettu sisäinen vastus paristot. Tuulen nopeudella 7-8 m/s generaattorin generoitu jännite on välillä 23-25 ​​V ja intensiivinen akkujen latausprosessi alkaa. Suuremmilla tuulennopeuksilla tuuligeneraattorin toimintaa rajoittaa sivulapio. Akkujen suojaamiseksi (tuulipuiston hätäkäytön aikana) liian suurelta virralta, piirissä on oltava sulake, jonka enimmäisvirta on 25 A.

Kuten näette, tämä yksinkertainen piiri sillä on merkittävä haittapuoli - hiljaisella tuulella (4-6 m / s) akkua ei käytännössä lataudu, ja juuri sellaisia ​​tuulia löytyy useimmiten tasaisella maastolla. Akkujen lataamiseksi kevyessä tuulessa sinun on käytettävä lataussäädintä, joka on kytketty akkujen eteen. Latausohjain muuttaa automaattisesti tarvittavan jännitteen, myös ohjain on sulaketta luotettavampi ja estää akkujen ylilataamisen.

Ladattavien akkujen käyttäminen virtalähteenä kodinkoneet Suunniteltu 220 V vaihtovirtajännitteelle, tarvitset lisäinvertterin 24 V tasajännitteen muuntamiseksi sopivaksi tehoksi, joka valitaan huipputehon mukaan. Jos esimerkiksi kytket invertteriin valaistuksen, tietokoneen, jääkaapin, niin 600 W invertteri riittää, mutta jos aiot käyttää sähköporaa ainakin satunnaisesti, tai pyörösaha(1500W), sitten tulee valita 2000W invertteri.

Kuvassa näkyy monimutkaisempi kytkentäkaavio: siinä generaattorista (1) tuleva virta tasataan ensin kolmivaiheisessa tasasuuntaajassa (2), jonka jälkeen lataussäädin (3) stabiloi jännitteen ja lataa akut 24 V:lla (4). Ravitsemuksen vuoksi kodinkoneet invertteri (5) on kytketty.

Generaattorin virrat saavuttavat kymmeniä ampeereja, joten kaikkien piirin laitteiden kytkemiseen tulisi käyttää kuparijohtoja, joiden kokonaispoikkileikkaus on 3-4 mm 2.

Akkujen kapasiteetti on toivottavaa ottaa vähintään 120 a / h. Akkujen kokonaiskapasiteetti riippuu alueen keskimääräisestä tuulen voimakkuudesta sekä kytketyn kuorman tehosta ja taajuudesta. Tarkemmin sanottuna tarvittava kapasiteetti selviää tuulipuiston käytön aikana.

Tuulipuiston hoito

Tarkoitettu hidaskäyntinen tee-se-itse-tuuligeneraattori käynnistyy pääsääntöisesti hyvin kevyessä tuulessa. Tuuligeneraattorin normaalia toimintaa varten on noudatettava seuraavia sääntöjä:

1. Kaksi viikkoa laukaisun jälkeen laske tuuligeneraattori kevyessä tuulessa ja tarkista kaikki kiinnikkeet.

Lisääntynyt käyttäjien kiinnostus vaihtoehtoisia lähteitä sähkö on ymmärrettävää. Keskitettyyn verkkoon liittymismahdollisuuksien puute pakottaa käyttämään muita tapoja tarjota sähköä asumiseen tai tilapäiseen asumiseen. Osuus kasvaa jatkuvasti hankinnan myötä teollinen muotoilu- Se on erittäin kallista ja aina varsin tehokasta.

Tuulimyllyä luotaessa tulee ottaa huomioon voimakkaiden tuulenpuuskien mahdollisuus ja ryhtyä tarvittaviin toimenpiteisiin rakenteen suojaamiseksi niiltä.

Miksi tarvitset suojaa voimakkaalta tuulelta?

Tuuliturbiinin toiminta suunniteltu tietylle tuulen voimakkuudelle. Tyypillisesti keskiarvot otetaan huomioon, tyypillisesti tällä alueella. Mutta kun tuulen virtaus kasvaa kriittisiin arvoihin, mikä joskus tapahtuu millä tahansa alueella, on olemassa laitteen vian vaara ja joissakin tapauksissa täydellinen tuhoutuminen.

Ne on varustettu suojauksella tällaisia ​​ylikuormituksia vastaan ​​joko virralla (jos sallittu jännitearvo ylittyy, sähkömagneettinen jarru aktivoituu) tai pyörimisnopeudella (mekaaninen jarru). Kotitekoisia malleja on myös varustettava vastaavilla laitteilla.

Siipipyörät, erityisesti ne, jotka on varustettu suurilla pyörimisnopeuksilla, alkavat toimia gyroskoopin periaatteella ja säilyttävät pyörimistason. Tällaisissa olosuhteissa häntä ei pysty hoitamaan tehtäväänsä ja suuntaamaan laitetta virtausakselia pitkin, mikä johtaa häiriöihin. Tämä on mahdollista, vaikka tuulen nopeus ei olisi liian suuri. Siksi siipipyörän nopeutta hidastava laite on välttämätön elementti mallit.

Onko mahdollista tehdä laite omin käsin?

Kiinnityksen tekeminen on täysin mahdollista. Lisäksi se on ehdoton välttämättömyys. Jarrulaite tulee toimittaa tuulimyllyn suunnitteluvaiheessa. Laitteen toimintaparametrit on laskettava mahdollisimman tarkasti, jotta sen ominaisuudet eivät ole liian alhaiset verrattuna rakenteen todellisiin tarpeisiin.

Ensinnäkin sinun on valittava tapa toteuttaa jarrulaite. Yleensä tällaisiin malleihin käytetään yksinkertaisia ​​ja ongelmattomia mekaanisia laitteita, mutta myös sähkömagneettisia näytteitä voidaan luoda. Valinta riippuu siitä, mitkä tuulet alueella vallitsevat ja mikä on itse tuulimyllyn rakenne.

Helpoin vaihtoehto on muuttaa roottorin akselin suuntaa, joka tehdään manuaalisesti. Tätä varten sinun tarvitsee vain asentaa sarana, mutta tarve mennä ulos kovalla tuulella ei ole kaikkein tärkeintä paras ratkaisu. Lisäksi ei ole aina mahdollista pysähtyä manuaalisesti, koska tällä hetkellä voit olla kaukana kotoa.

Toimintaperiaate

On useita mekaanisia menetelmiä juoksupyörän jarrutus. Yleisimmät vaihtoehdot vaakasuuntaisille tuulimyllyille ovat:

• roottorin taipuminen tuulesta sivusiiven avulla (pysähdys taitettavalla hännän menetelmällä);
• roottorijarrutus sivusiiven avulla.

Pystysuuntaisia ​​rakenteita jarrutetaan yleensä terien ulkopisteisiin ripustetuilla painoilla. Pyörimisnopeuden kasvaessa keskipakovoiman vaikutuksesta ne alkavat painostaa teriä ja pakottaa ne taittumaan tai kääntymään sivusuunnassa tuuleen nähden, mikä aiheuttaa pyörimisnopeuden pienenemisen.

Huomio! Tämä jarrutusmenetelmä on yksinkertainen ja tehokkain, sen avulla voit säätää juoksupyörän pyörimisnopeutta, mutta se soveltuu vain pystysuoraan rakenteeseen.

Tail-puolustusmenetelmä

Laite, joka ohjaa pois tuulelta häntää taittamalla, mahdollistaa roottorin pyörimisnopeuden tasaisen ja melko joustavan säätämisen. Tällaisen järjestelmän toimintaperiaate on käyttää sivuvipua, joka on asennettu vaakatasoon, joka on kohtisuorassa pyörimisakseliin nähden. pyörivä Toimiva pyörä ja vipu on kytketty jäykästi, ja pyrstö on kiinnitetty vaakatasossa toimivan jousikuormitetun kääntöpyörän kautta.

Tuulen voiman nimellisarvoilla sivuvarsi ei pysty siirtämään roottoria sivulle, koska häntä ohjaa sen tuuleen. Tuulen voimistuessa sivuterään kohdistuva paine kasvaa ja ylittää jousen voiman. Tällöin roottorin akseli kääntyy poispäin tuulesta, isku siipiin vähenee ja roottori hidastuu.

muita menetelmiä

Toinen mekaanisen jarrutuksen menetelmä on rakenteeltaan samanlainen, mutta sivulapa toimii eri tavalla - kun tuuli voimistuu, se alkaa painaa roottorin akselia erityisten tyynyjen kautta hidastaen sen pyörimistä. Tässä tapauksessa roottori ja perä on asennettu samalle akselille, ja jousen kääntöä käytetään sivuvivussa.

Normaalilla tuulennopeuksilla jousi pitää vipua kohtisuorassa akseliin nähden, vahvistuessaan se alkaa poiketa häntää kohti painaen jarrupalat akseliin ja hidastaen pyörimistä. Tämä vaihtoehto on hyvä pienikokoisille teräkokoille, koska akseliin kohdistuvan voiman sen pysäyttämiseksi on oltava melko suuri. Käytännössä tätä vaihtoehtoa käytetään vain suhteellisen alhaisilla tuulennopeuksilla, myrskypuuskissa menetelmä on tehoton.

Mekaanisten laitteiden lisäksi sähkömagneettisia laitteita käytetään laajalti. Kun jännite nousee, rele alkaa toimia ja vetää jarrupalat akseliin.

Toinen vaihtoehto, jota voidaan käyttää suojaukseen, on avata piiri, kun jännite esiintyy liian korkealla.

Huomio! Jotkut menetelmät suojaavat vain kompleksin sähköistä osaa vaikuttamatta rakenteen mekaanisiin elementteihin. Tällaisilla menetelmillä ei voida taata tuulimyllyn eheyttä äkillisten voimakkaiden tuulien sattuessa, ja niitä voidaan käyttää vain lisätoimenpiteinä, jotka toimivat yhdessä mekaanisten laitteiden kanssa.

Kaavio ja suojapiirustukset

Harkitse kinemaattista kaaviota saadaksesi visuaalisen esityksen jarrulaitteen toimintaperiaatteesta.

Kuvasta näkyy, että normaalitilassa oleva jousi pitää pyörivän kokoonpanon ja hännän samalla akselilla. Tuulivirran luoma voima voittaa jousen vastuksen nopeuden kasvaessa ja alkaa vähitellen muuttaa roottorin akselin suuntaa, tuulen paine lapoihin laskee, minkä vuoksi pyörimisnopeus laskee.

Tämä järjestelmä on yleisin ja tehokkain. Se on helppo suorittaa, sen avulla voit luoda laitteen improvisoiduista materiaaleista. Lisäksi tämän jarrun asettaminen on yksinkertaista ja riippuu jousen valitsemisesta tai sen voiman säätämisestä.

Huomio! Roottorin enimmäiskiertokulmaa ei suositella yli 40-45°. Suuret kulmat myötävaikuttavat tuulimyllyn täydelliseen pysähtymiseen, joka sitten käynnistyy vaikeasti epätasaisessa myllyssä.

Laskentamenettely

Jarrulaitteen laskenta aika monimutkaista. Se vaatii erilaisia ​​tietoja, joita ei ole helppo löytää. Valmistautumattoman henkilön on vaikea tehdä tällaista laskelmaa, virheiden todennäköisyys on korkea.

Jos itselaskenta on kuitenkin jostain syystä tarpeen, voit käyttää kaavaa:

P x S x V 2 = (m x g x h) x sina, missä:

• P on tuulen virtauksen ruuviin kohdistama voima,
• S on potkurin lapojen pinta-ala,
• V - tuulen nopeus,
• m - massa,
• g - kiihtyvyys vapaa pudotus (9,8),
• h on etäisyys saranan ja jousen kiinnityspisteen välillä,
• sinα - hännän kaltevuuskulma suhteessa pyörimisakseliin.

On huomattava, että saadut arvot riippumattomia laskelmia, vaativat oikean tulkinnan ja täydellisen ymmärryksen pyörimisen aikana tapahtuvan prosessin fyysisestä olemuksesta. Tässä tapauksessa ne eivät ole tarpeeksi oikeita, koska tuulimyllyn toimintaan liittyviä hienovaraisia ​​vaikutuksia ei oteta huomioon. Tällä tavalla lasketut arvot voivat kuitenkin antaa laitteen valmistukseen tarvittavan suuruusluokan.

Tuuliturbiinin luomisprosessi siihen liittyy paljon kustannuksia ja se vaatii erilaisia ​​toimia, mikä jo itsessään pakottaa rakenteen suojaamaan mahdollisimman paljon tuhoutumiselta. Jos on olemassa ennakoitavissa oleva vaara kompleksin tuhoutumisesta tai epäonnistumisesta, jätä luominen ja käyttö huomioimatta suojalaitteet ei pitäisi millään tavalla.

Idea, mekanismin tai laitteen perusperiaate, on kodin isännille tärkeä. Hän miettii yksityiskohdat itse, perustuen ymmärrykseensä suunnittelun tehokkuudesta, läsnäolosta tarvittavat materiaalit ja solmut.

Omakotitalon tuuliturbiinit ovat kaikista ansioistaan ​​edelleen eksoottisia ja kalliita laitteita Venäjällä. Tehdasvalmisteisen laitteen, jonka kapasiteetti on 750 wattia, hinta alkaa 50 tuhannesta ruplasta, 1500 watin tuuligeneraattorin ostamisesta veloitetaan yli 100 tuhatta ruplaa. Mestarit, jotka tekivät useamman kuin yhden kotimekanismin omilla käsillään, eivät voineet ohittaa mahdollisuutta suunnitella kotitekoista tuuligeneraattoria. Heidän kokemuksiaan, tietojaan ja neuvojaan hyödynnetään tuulimyllyn omatoimisuudessa tarjotussa kuvauksessa.

Suurin ero tuuligeneraattorin ja muiden tuotantojärjestelmien välillä on, että se tuottaa jatkuvasti energiaa, kun ilma liikkuu nopeudella alkaen 2 m/s. Mannermainen ilmasto-olosuhteet Venäjä, määritä tällaisen tuulen vakaa läsnäolo melkein koko alueella.

Tuulivoimalat tarjoavat enemmän tai vähemmän riippumattomuutta virransyöttöverkoista. Tämän itsenäisyyden tarjoaa akku. Kotitekoiset tuuliturbiinit on helppo tehdä omin käsin, ne ovat kooltaan pieniä ja helppoja asentaa.

Suunnittelun valinta. Pääkomponentit ja mekanismit

Käsityöläisten käsissä tehtiin monia tuulienergiaa käyttäviä mekanismeja. Kotitekoiset tuuliturbiinit jaetaan ryhmiin. Nämä ovat vaaka- ja pystysuuntaisia ​​tuuligeneraattoreita. Laitteet eroavat toisistaan ​​tuulipyörän akselin suunnassa. Pystypyörissä terät pyörivät puoli pyörää tuulen virtausta vastaan.

Vaakasuuntaiset tuuliturbiinit menettävät pyörimisnopeutta tuulen suunnan muutoksen vuoksi. Pääsääntöisesti kotikäsityöläiset ottavat perustana tuulipyörän, jossa on vaakasuora pyörimisakseli. On tärkeää ottaa huomioon, että koko ihmisen teknisten ratkaisujen historiassa on vaikea havaita pystyakselisten tuulimyllyjen ja vaakasuuntaisten tuulimyllyjen käyttöä. tuulimyllyt heilutellen siipiään.

Tuuligeneraattorin yleinen kaavio

1. tuulipyörän terät;
2. generaattori laite;
3. generaattorin akselin runko;
4. sivuterän suojaus vastaan kova tuuli;
5. nykyinen keräilijä;
6. solmu kiinnitys kehys;
7. Kääntyvä solmu;
8. varsi;
9. masto;
10. puristimet venytysmerkkien varalta.

Taulukko 1. Tekniset tiedot

Tuulipyörän siivet

Tee-se-itse-aihiot valmistetaan polyvinyylikloridista (PVC). Muoviset terät ovat helppoja käsitellä, ne eivät ole herkkiä kostealle ympäristölle. Käytetty aihiona paineputki SDR PN 6.3 (halkaisija 160 mm, seinämän paksuus 4 mm, pituus 1000 mm).

Terän muodon laskeminen on melko monimutkaista. Käytämme mallia (kuva 2, mitat millimetreinä), jonka asiantuntijat ovat jo laskeneet. Malli leikataan paksusta paperiarkista, levitetään putkeen ja piirretään ääriviiva. Tee-se-itse-aihiot leikataan tavanomaisella sahalla tai sähköisellä palapelillä.

Saat 6 tyhjää terää. Tuulipyörän tehokkuuden lisäämiseksi, melutason vähentämiseksi on tarpeen hioa kaikki kulmat ja hioa tuotteiden pinnat. On suositeltavaa käsitellä kaikki työkappaleet kerralla kiinnittämällä ne puristimilla tai pultilla työkappaleen ääriviivan ulkopuolella olevan työreiän läpi.

Terät on kiinnitetty pyörän moottorin runkoon teräsliitoksella (paksuus 10 mm, halkaisija 200 mm). Kytkimeen kiinnitetään hitsaamalla kuusi teräsnauhaa, joiden leveys on 12 mm ja pituus 300 mm ja joissa on reikiä terien kiinnitystä varten.

Koottu tuulipyörä on huolellisesti tasapainotettu. Spontaani pyöritys ei ole sallittua. Tasapainotus suoritetaan hiomalla materiaalia viilalla tuotteen päästä omin käsin. Tuulipyörät ajetaan yhteen kiertotasoon taivuttamalla teräskiinnityslistat.

generoiva laite

Generaattorina käytetään polkupyörän sähkömoottoria, jonka parametrit ovat 24 V 250 W. Samanlainen tuote, joka maksaa 5-15 tuhatta ruplaa. on helppo tilata Internetin kautta.

Taulukko 2. 250 W:n pyörämoottorin tekniset tiedot

Kytkin liitetään moottorin runkoon pulteilla pinnojen kiinnitysreikien läpi. On täysin mahdollista noutaa generaattori sopivampaan hintaan, esimerkiksi sähkömoottori, jossa on viritys kestomagneetit elektronisen tietokoneen nauha-asemasta. Laitteen parametrit 300 W, 36 V, 1600 rpm.

Generaattorit, joilla on tarvittavat ominaisuudet, voidaan valmistaa käsin samankaltaisesta autolaitteesta. Staattori ei ole alttiina muutoksille, roottori on varustettu neodyymimagneeteilla. Mestareiden arviot tällaisista generaattorin muutoksista ovat myönteisiä.

Generaattorin asennus runkoon

Aiottuun tarkoitukseen käytettynä polkupyörän moottori toimii merkittävillä kuormituksilla. Moottorin lasketun lujuuden parametrit täyttävät edellytykset tuotteen käyttämiselle kotitekoisena tuulimyllygeneraattorina. generaattorin akselin läpi kierreliitäntä kiinnitetty käsin valmistettuun runkoon 10 mm paksuisesta alumiiniseoksesta. Sänky on pultattu runkoon.

Sängyn mitat, reikien sijoittelu määräytyvät valitun generaattorin mittojen mukaan. Rungon valmistukseen valitaan kanavan osa, jonka osan paksuus on 6-10 mm. Rungon rakenteelliset mitat riippuvat kääntöyksikön mitoista.

Kääntyvä kokoonpano ja virranotto

Tuuligeneraattorin kääntäminen tuuleen, sen kiinnitys mastolle, sähkön siirto ohjausyksikköön tarjoaa kääntöyksikön.

1. dielektrinen akseli nykyinen keräilijä;
2. kontaktisolmu;
3. nykyiset keräilijät;
4. runko;
5. Hitsaus sauma;
6. pyörivän laitteen runko;
7. vierintälaakerit;
8. pyörivä laite akseli;
9. masto;
10. sähköjohdot.

Kuvasta ja valokuvasta on helppo ymmärtää kääntökokoonpanon suunnittelu ja tehdä mekanismi omin käsin, materiaali aihioille teräsputket. On parempi käyttää rullalaakereita, koska ne kestävät paremmin aksiaalista kuormitusta.

Nykyisen keräimen suunnittelu ei ole monimutkaisempi.

Kosketinkokoonpano on valmistettu kuparipalkista, jonka poikkileikkaus on 10 mm. Niihin juotetaan eristetty kuparilanka, jonka poikkileikkaus on vähintään 4 mm.

Vahva tuulensuoja

Tuulivirran nopeus, jolla kotitekoiset tuuliturbiinit toimivat nimellistilassa, on 8 m / s. Voimakkaat tuulet vaativat suojaa tuotteen vaurioilta. Luotettava suojalaite on tee-se-itse-sivuterämekanismi.

Nimellisvirtausnopeudella 8 m/s tuotteille, kuten kotitekoisille tuuliturbiineille, sivulapaan kohdistuva paine on pienempi kuin suojajousen vetovoima. Tuuligeneraattori toimii ja ohjaa sitä myötävirtaan peräyksikön avulla. Kun virtauspaine tuulipyörään kasvaa, siipijousi aktivoituu. Tuulipyörä kääntyy vähentäen syntyvää tehoa. Suuret virtausnopeudet sivulapaan kohdistuvan paineen kautta kääntävät tuulipyörän kokonaan asettamalla sen samansuuntaiseksi virtaussuunnan kanssa, energiantuotanto pysähtyy.

Kytkentäkaavio

Sähköpiiri on koottu seuraavista osista:

Generaattori (polkupyörän moottori);

ohjausyksikkö;

akku;

Virta- ja kytkentäjohdot.

Vähennetty piirikaavio viimeistellään ottaen huomioon, että ohjausyksikön on toimitettava:

Akun lataaminen rajoittamalla latausvirtaa hyväksyttäviin arvoihin;

Liitäntä painolastikuorman generoivaan laitteeseen akun latauksen lopussa, lukuun ottamatta pyörän siirtymistä pyörään;

Sähköinen jarrutustila, tuuligeneraattorin pysäytys.

tuuliturbiinin masto

Tuuligeneraattorin masto voi palvella metalliputket jonka halkaisija on 100 mm tai enemmän. Minimi Korkeus masto 6 metriä avoin alue. Jos avointa aluetta ei ole, maston korkeutta nostetaan 1 m esteiden korkeutta vastaan ​​30 m säteellä tornin pohjasta.

Maston kanssa kootun tuulimyllyn paino on varsin merkittävä, mikä vaatii vastapainon käyttöä, mikä helpottaa maston asennusta ja laskemista, korjaustöitä. Mitä korkeampi itsetehty masto on, sitä suurempi on tuulen virtauksen vaikutus kotitekoisiin solmuihin. Mestareiden arviot suosittelevat laajennusten asentamista 5,5 metrin välein maston korkeudesta. Kotitekoiset venytysmerkit kiinnitetään maahan ankkureilla vähintään 50 %:n säteellä maston korkeudesta.

Kuvassa on valmis kotitekoinen tuuligeneraattori. Pyörivä tuulipyörä, sen muodostama generaattori sähköjännite ja muuttuvat sääolosuhteet tekevät kotitekoisista vaarallisista mekanismeista. Ole erittäin varovainen käyttäessäsi ja korjaustyöt käsintehdyssä esineessä. AT ilman epäonnistumista maadoittaa maston tukevasti.