|
ВЕТРОГЕНЕРАТОР из моторколеса. Теория для практического изго
|
|
| tehdozor | Дата: Пятница, 12.10.2012, 09:49 | Сообщение # 1 |
|
Admin
Группа: Администраторы
Сообщений: 107
Статус: Offline
| начнем с изучения теолрии, и ссылочек
тут очень хорошее видео и можно оценить шум, но мы то надеемся сделать получше
http://electrotransport.ru/ussr/index.php?topic=12252.0
и еще - http://alter-energo.ru/viewtopic.php?p=39192#39192
а это из википедии о скорости ветра в минске
Климат
Умеренно-континентальный, со значительным влиянием атлантического морского воздуха. Среднегодовое количество осадков — около 700 мм. Лето тёплое, но не жаркое. Среднесуточная температура в июле +18,5 °C. Зима мягкая, с частыми оттепелями, среднесуточная температура в январе −4.5 °C. В последние годы наметилась чёткая тенденция к повышению температуры в зимний период.
Среднегодовая температура — +6,7 °C
Среднегодовая скорость ветра — 2,4 м/с
Среднегодовая влажность воздуха — 77 %
немного конечно, но Родину не выбирают:-)))))
а для предварительных расчетов вполне пойдет
и для дальнейшей определенности мы будем делать ветрогенератор на основе моторколеса
вот этого - http://nuna.by/news/vnimanie_novinka_motro_koleso_2013/2012-10-03-113
|
| |
| |
| tehdozor | Дата: Пятница, 12.10.2012, 10:00 | Сообщение # 2 |
|
Admin
Группа: Администраторы
Сообщений: 107
Статус: Offline
| а вот данные гидрометеоцентра 
о ветре на высоте 10 метров. тут уже 3,4 тера в секунду в Минске, а это уже веселее
|
| |
| |
| tehdozor | Дата: Пятница, 12.10.2012, 10:05 | Сообщение # 3 |
|
Admin
Группа: Администраторы
Сообщений: 107
Статус: Offline
| 
а если учесть еще и высоту над уровенем моря --- у нас в Колодищах под минском метров 350
то получается еще веселее 4 метра в секунду вполне нормально для ветроэнергетики....
и еще для анализа сравнительного можно взять
Ветроэнергетическая установка в п.Грабники Новогрудского района Гродненской области
18 мая в поселке Грабники Новогрудского района состоялась презентация самой большой ветроэнергетической установки в Беларуси мощностью 1,5 МВт (Гродненская область)
Ветроэнергетическая установка мощностью 1,5 МВт разместилась в поселке Грабники Новогрудского района. Проект реализуется с участием китайской компании HEAG, которая поставила оборудование для ВЭУ. Среднегодовая выработка электроэнергии установкой в Новогрудском районе составит примерно 3,8 млн.кВт.ч, что соответствует экономии условного топлива около 1,1-1,25 тыс.т. Длина каждой из трех лопастей ветроколеса составляет около 40 м, высота мачты - примерно 90 м. Вес оборудования - около 200 т. Общая стоимость проекта оценивается в Br8-9 млрд. По результатам обследования площадки в районе деревни Грабники в дальнейшем здесь возможно размещение ветропарка из семи-восьми ветроэнергетических установок. Суммарная ориентировочная среднегодовая выработка электроэнергии такого ветропарка составит около 25-30 млн.кВт.ч
Вырабатывать энергию она начинает при скорости ветра более 3 м/с. Суммарный объем электроэнергии в день более 20 мегаватт.
А это уже распределние скорости ветра в минске по месяцам
Минск 1960-2000 январь- 3,2 февраль- 3,3 март-3,1 апрель-3,0 май- 2,7 июнь--2,5 июль-2,4 август-2,3 сентябрь- 2,5 октябрь- 2,9 ноябрь- 3,3 декабрь- 3,2 за год- 2,9
а это уже из источника - http://www.pogoda.by/press-release/allrel.html?from=14&page=200
|
| |
| |
| tehdozor | Дата: Пятница, 12.10.2012, 10:33 | Сообщение # 4 |
|
Admin
Группа: Администраторы
Сообщений: 107
Статус: Offline
| очень интересная стаья про ветер беларуси с очень редкими графиками, к примеру суточночти ветра...
http://www.domdomov.ru/lib/umdom/nuldom/altenergy/wind/a8272.htm 
но самый редкая картинка это кпд в зависимости от вида пропелера
с удовольствием публикую эту редкую картинку
|
| |
| |
| tehdozor | Дата: Суббота, 13.10.2012, 18:09 | Сообщение # 5 |
|
Admin
Группа: Администраторы
Сообщений: 107
Статус: Offline
| А теперь будем нагло перепечатывать
Почему нагло - потому что там почти все что собираемся делать мы, но с очень мудрыми выкладками.
Ветрогенератор своими руками
56264 просмотров
Содержание статьи
Выбор мощности
Выбор конструкции ветроколеса
Электрический генератор для ветряной электростанции
Изготовление ветрогенератора своими руками
Изготовление лопастей
Крепление генератора к раме
Токоприёмник и поворотный узел
Защита от ураганного ветра
Мачта
Электрическая схема
Уход
Из этой статьи Вы узнаете, как изготовить несложный ветрогенератор своими руками в домашних условиях. Такая ветряная электростанция всегда пригодится в удалённых местах, где нет доступа к бытовой электрической сети, например, на удалённом дачном участке. Конечно, можно использовать бензиновый генератор, но рокот и дым от двигателя внутреннего сгорания вряд ли кому-то придётся по душе, и уж точно это не располагает к отдыху на природе. Кроме того, расходы на бензин будут весьма немаленькими.
Ветряная электростанция сможет заряжать аккумуляторные батареи для автономной работы не сильно мощной бытовой техники и освещения. Впрочем, куда именно тратить полученную энергию, решать Вам.
Эта статья рассчитана на любителей в области конструирования ветрогенераторов своими руками, и поэтому в качестве конструкции выбрана максимально простая схема ветряной электростанции. Это будет относительно тихоходный самодельный ветряк (показатель быстроходности Z=3). Такая конструкция является надёжной и безопасной при работе.
|
| |
| |
| tehdozor | Дата: Суббота, 13.10.2012, 18:16 | Сообщение # 6 |
|
Admin
Группа: Администраторы
Сообщений: 107
Статус: Offline
| Выбор мощности ветряной электростанции
Наверняка многим, кто читает эту статью, не захочется ограничиваться постройкой ветрогенератора для питания холодильника и освещения на даче, а сразу построить такую электростанцию, чтобы запитать ею не только аккумуляторные батареи, но и батареи отопления или бойлер для горячей воды. Но такая мощная электростанция будет чрезвычайно сложна в изготовлении, ведь усложнение конструкции с ростом мощности возрастает даже не в квадрате, а чуть ли не в кубе!
Как пример ветряной электростанции мощностью всего 2 кВт можно привести промышленный ветрогенератор W-HR2 международной компании AVIC (изображен на фото). Этот ветрогенератор номинальной мощностью 2 кВт имеет ротор диаметром 3,2 м с аэродинамически металлическими лопастями, прочную стальную башню высотой 8 м на массивном железобетонном фундаменте. Монтаж узлов производится при помощи автокрана. Очевидно, что расчет и изготовление подобного ветрогенератора сложно даже для отдельных специализированных фирм, и практически нереально силами одного человека непрофессионала для сооружения такого ветряка своими руками.
Грустные доводы- получается мы из нашего мотор колеса будем делать что то шести лопастное 2 метра в диаметреи будем надеятся только на 100 ватт:-(((((
а мы потом штук пять таких поставим
табл. 1 показано зависимость мощности ветроколеса крыльчатого типа от его диаметра и количества лопастей. Или другими словами, какой длинны нужно взять лопасти определённого ветроколеса, чтобы получить нужную мощность. Данные в этой таблице основаны на практических испытаниях эксплуатируемых ветрогенераторов, у которых КИЭВ (коэффициент использования энергии ветра) ветроколеса равен 0,35 (профиль среднего качества), КПД генератора имеет значение 0,8 и КПД редуктора — 0,9.
Зависимость мощности ветрогенератора от скорости ветра для ветряка мощностью 240 ВтЗависимость мощности ветрогенератора от скорости ветра для ветряка мощностью 240 ВтДля кого-то эти данные могут на первый взгляд показаться слишком завышенными. Так, для примера, из табл. 1 видно, что для постройки ветряной электростанции мощностью 500 Вт с тремя лопастями, диаметр ветроколеса должен быть равным 11,48 м. Но не стоит пугаться этой цифры, поскольку данные приведены для слабого ветра 4 м/с. Это обычный ветер для равнинной местности вдали от моря.
При этом с ростом скорости ветра мощность ветряной электростанции увеличивается. На рис. показано такую зависимость для электростанции номинальной мощностью 240 Вт. Из графика видно, что при минимальном ветре 4 м/с (при котором электростанция начинает работать), мощность составляет всего 30 Вт. Но мощность ветроэлектростанции пропорциональна скорости ветра в кубе. То есть при увеличении скорости ветра в два раза до максимальной рабочей скорости 8 м/с, мощность ветряной электростанции увеличивается в 23=8 раз или с 30 Вт до полной мощности 240 Вт. При более высокой скорости ветра работа ветровой станции должна будет ограничиваться.
В целом, основываясь на практическом опыте можно заключить, что относительно несложный самодельный ветрогенератор будет иметь мощность в пределах 200-500 Вт. Это своего рода «золотая середина». Редко индивидуальным конструкторам удаётся собрать более мощный ветрогенератор своими руками, который реально будет работать.
|
| |
| |
| tehdozor | Дата: Суббота, 13.10.2012, 18:23 | Сообщение # 7 |
|
Admin
Группа: Администраторы
Сообщений: 107
Статус: Offline
| Выбор конструкции ветроколеса
Ветряное колесо — самая важная часть ветрогенератора. Именно оно преобразует энергию ветра в механическую. И от его конструкции зависит выбор всех остальных узлов, например, генератора электрического тока.
Наверняка, всем хорошо знакома форма ветряных колёс старинных ветряных мельниц. Это как раз тот случай исключение, когда всё забытое старое не всегда хорошо. Такие ветроколёса ветряной мельницы имеют очень низкий КИЭВ порядка 0,10-0,15, что намного меньше КИЭВ современных быстроходных крыльчатых колёс, которое достигает 0,46. Всё потому, что низкие познания в аэродинамике старинных мастеров не позволяли им сконструировать более совершенную конструкцию.
На рисунке изображена работа двух типов лопастей: парусной (1) и крыльчатой (2). Для того чтобы сделать парусную лопасть (1), достаточно просто прикрепить листовой материал к оси, расположив под углом к ветру, то есть по аналогии с ветряными мельницами древности. Но при вращении такой лопасти она будет иметь значительное аэродинамическое сопротивление, которое возрастает с увеличением угла атаки. Также на её концах образуются завихрения, и за лопастью возникает зона пониженного давления. Всё это делает парусные лопасти неэффективными ветровыми движителями.
Сравнение работы лопастей при парусной (1) и крыльчатой (2) формеСравнение работы лопастей при парусной (1) и крыльчатой (2) формеПрофиль лопасти крыльчатого винтаПрофиль лопасти крыльчатого винта
Гораздо более эффективной является лопасть крыльчатого типа (2). При такой форме лопасти, которая похожа на крыло самолёта, потери от трения и разрежения сведены к минимуму. Что касается угла атаки лопасти, то на практике установлено, что наиболее оптимальный угол составляет 10-12º. При более высоком угле атаки прирост мощности в результате более высокого давления ветра на лопасть не покрывается ростом аэродинамических потерь.
Промышленные электростанции на берегу Северного моря с использованием лопастей крыльчатого типаПромышленные электростанции на берегу Северного моря с использованием лопастей крыльчатого типаКонечно, есть много других интересных типов ветровых двигателей, например, вертикально-осевые роторы Савониуса или роторы Дарье. Но все они имеют более низкие коэффициенты использования энергии ветра при более высокой материалоёмкости (в сравнении с крыльчатыми колёсами). Например, установка с ротором Савониуса диаметром 2 метра и высотой 2 метра при тихом ветре 4 м/с будет иметь полезную мощность 20 Вт. Такую же мощность выработает шестнадцатилопастный крыльчатый винт диаметром всего 1 метр.
Поэтому мы не будем «изобретать велосипед» и сразу за основу возьмём конструкцию, где используются лопасти крыльчатого типа с горизонтальной осью вращения. Именно этот тип ветряного двигателя имеет максимальный КИЭВ при минимальном расходе материалов. Неудивительно, что такая конструкция используется почти в 99% всех действующих промышленных ветровых электростанциях.
Прежде всего, нужно выбрать число лопастей. Наиболее дешевыми являются двух- и трёхлопастные ветроколёса, но они являются быстроходными и обладают следующими недостатками:
— высокие рабочие обороты приводят к возникновении больших центробежных и гироскопических сил. Гироскопические силы нагружают ось генератора, крепления и мачту, а центробежные стремятся разорвать лопасти на части. Так, окружная скорость концов лопастей быстроходных двухлопастных ветроколёс нередко достигает 200 м/с и более. Для сравнения скорость пули, выпущенной из винтовки Бейкера 1808 г., равнялась 150 м/с. Таким образом, осколки разлетающегося сломанного винта могут ранить или даже убить человека. По этой причине никому не рекомендуется изготавливать лопасти высокоскоростных ветроколёс из пластиковой трубы. Для этих целей лучше подходит более прочная на растяжение древесина. Изготовление же лопастей из дерева весьма трудоёмкий процесс.
— известно, что чем быстрее вращаются лопасти, тем больше сила трения о воздух. Поэтому лопасти быстроходных ветроколёс гораздо более требовательны к аэродинамическому качеству изготовления. Даже небольшие погрешности сильно снижают КИЭВ быстроходных лопастей. Крайне нежелательно делать быстроходные лопасти вогнутыми, они должны иметь форму крыла самолёта. Изготовить же лопасти тихоходного винта гораздо проще для любителя. Нужно сильно «постараться», чтобы сделать лопасть для тихоходного винта из разрезанной трубы с КИЭВ хуже 0,3.
|
| |
| |
| tehdozor | Дата: Суббота, 13.10.2012, 18:23 | Сообщение # 8 |
|
Admin
Группа: Администраторы
Сообщений: 107
Статус: Offline
| — быстроходные ветродвигатели издают сильный шум при вращении, ведь даже аэродинамически высококачественные лопасти при быстром вращении создают значительные зоны сжатий и разряджений воздуха, а кустарно изготовленные лопасти и подавно. Соответственно, чем больше окружная скорость и размеры лопасти, тем больше шум. Поэтому мощный быстроходный ветряк нельзя просто установить на крыше дома или в огороде при плотной застройке, иначе Вы рискуете просыпаться ночью от шума взлетающего вертолёта и испортить отношения с соседями в придачу.
— чем меньше лопастей у ветроколеса, тем больше вибрации. Поэтому ветроколёса с малым числом лопастей (2-3) будет труднее сбалансировать.
Учитывая все эти недостатки быстроходных ветроколёс, для более-менее мощного «ветряка» лучше выбрать число лопастей не менее 5-6.
Теперь основываясь на данных табл. 1, давайте прикинем, какой максимальной длинны лопасти подойдут для изготовления несложной электростанции. Очевидно, шестилопастный винт диаметром 2,5-3 м будет сложен в изготовлении. Представьте себе хотя бы процесс балансировки такого винта и его установку на мачту, которая в свою очередь должна быть довольно прочной, чтобы выдержать вес такого винта и аэродинамические нагрузки. А вот шестилопастный винт диаметром 2 метра или около того будет по силам энтузиасту для изготовления своими руками.
Возможно у кого-то возникнет соблазн, не посчитаться с затратой материалов и ещё больше увеличить количества лопастей для увеличения полезной мощности ветроустановки. Так, при числе лопастей двухметрового винта равным 12 мощность при «свежем» ветре (8 м/с) достигнет почти 500 Вт. Но такое дорогое ветряное колесо получиться слишком тихоходным, а значит, неизбежно потребует применения отдельного редуктора, что сильно усложнит конструкцию ветровой электростанции.
Таким образом, наиболее оптимальной является конструкция винта ветрогенератора диаметром 2 м и количеством лопастей равным 6.
|
| |
| |
| tehdozor | Дата: Суббота, 13.10.2012, 18:24 | Сообщение # 9 |
|
Admin
Группа: Администраторы
Сообщений: 107
Статус: Offline
| Электрический генератор для ветряной электростанции
При подборе генератора электрического тока для ветроэлектростанции прежде всего нужно определить частоту вращения ветроколеса. Рассчитать частоту вращения ветроколеса W (при нагрузке) можно по формуле:
W=V/L*Z*60,
L=π*D,
где V — скорость ветра, м/с; L — длинна окружности, м; D — диаметр ветроколеса; Z — показатель быстроходности ветроколеса (см. табл. 2).
Примем максимальную рабочую скорость ветра равной 7-8 м/с. При более сильном ветре работа ветрогенератора будет небезопасной и должна будет ограничиваться. Как мы уже определили, при скорости ветра 8 м/с максимальная мощность выбранной конструкции ветроэлектростанции будет равна 240 Вт, что соответствует частоте вращения ветроколеса 229 об/мин. Значит, нужно подобрать генератор с соответствующими характеристиками.
Автомобильный генератор Г-221 не подходит для простой ветроэлектростанции (его рабочая частота вращения меньше)Автомобильный генератор Г-221 не подходит для простой ветроэлектростанции (его рабочая частота вращения меньше)Веломотор удобно использовать в качестве генератора электрического тока для ветроэлектростанцииВеломотор удобно использовать в качестве генератора электрического тока для ветроэлектростанции
К счастью, времена тотального дефицита «канули в Лету», и нам не придётся по традиции приспосабливать автомобильный генератор от ВАЗ-2106 к ветряной электростанции. Проблема в том, что такой автомобильный генератор, например, Г-221 является высокооборотным с номинальной частотой вращения от 1100 до 6000 об/мин. Получается, без редуктора наше тихоходное ветроколесо ни как не сможет раскрутить генератор до рабочих оборотов.
Делать редуктор к нашему «ветряку» мы не будем, и поэтому подберём другой тихоходный генератор, чтобы закрепить ветроколесо просто на валу генератора. Наиболее подходящим для этого является веломотор, специально разработанный для мотор-колеса велосипедов. Такие веломоторы имеет низкие рабочие обороты, и могут легко работать в режиме генератора. Наличие постоянных магнитов в этом типе двигателя будет означать отсутствии проблем с возбуждением генератора как в случае, например, с асинхронными двигателями переменного тока, у которых, обычно, используются электромагниты (обмотка возбуждения). Без подпитки током обмотки возбуждения такой двигатель не будет вырабатывать ток при вращении.
К тому же весьма приятная особенность веломоторов заключается в том, что они относятся к бесколлекторным двигателям, а значит, не требуют замены щёток. В табл. 4 представлен пример технических характеристик веломотора мощностью 250 Вт. Как видим из таблицы, этот веломотор отлично подойдёт в качестве генератора для «ветряка» мощностью 240 Вт и с максимальными оборотами ветроколеса 229 об/мин.
|
| |
| |
