哪種風力渦輪機效率最高
| 水平的 | 垂直的 |
| 這種類型的設備最受歡迎,其中渦輪機的旋轉軸線與地面平行。這種風力渦輪機通常被稱為風車,其中葉片逆風轉動。該設備的設計包括一個用於自動滾動頭部的系統。需要找到風流。還需要一個裝置來轉動葉片,這樣即使是很小的力也可以用來發電。 在工業企業中使用這種設備比在日常生活中更合適。在實踐中,它們更常用於創建風電場系統。 | 這種類型的設備在實踐中不太有效。渦輪葉片的旋轉平行於地球表面進行,與風的強度及其矢量無關。流動的方向也無關緊要,只要有任何影響,旋轉元件都會逆著它滾動。結果,風力發電機損失了部分功率,從而導致整個設備的能源效率下降。但在安裝和維護方面,葉片垂直排列的單元更適合家庭使用。 這是因為變速箱組件和發電機安裝在地面上。這種設備的缺點包括昂貴的安裝和嚴重的運行成本。安裝發電機需要足夠的空間。因此,在小型私人農場中使用垂直設備更合適。 |
| 雙刃 | 三葉 | 多刀片 |
| 這種類型的單位的特點是存在兩個旋轉元件。這個選項在今天實際上效率低下,但由於其可靠性而相當普遍。 | 這種類型的設備是最常見的。三葉機組不僅用於農業和工業,還用於私人家庭。這種類型的設備因其可靠性和效率而廣受歡迎。 | 後者可以有 50 個或更多的旋轉元素。為了確保產生所需的電量,不必滾動葉片本身,而是將它們帶到所需的轉數。每個額外的旋轉元件的存在提供了風輪總阻力參數的增加。結果,設備在所需轉數下的輸出將是有問題的。 配備有多個葉片的旋轉木馬裝置以很小的風力開始旋轉。但是,如果滾動的事實發揮作用,例如,當需要抽水時,它們的使用就更重要了。為有效保證大量能源的生產,不採用多葉片機組。對於它們的操作,需要安裝齒輪裝置。這不僅使整個設備的整體設計複雜化,而且與兩葉和三葉的設備相比,它的可靠性也較低。 |
| 帶硬刀片 | 帆船單位 |
| 由於旋轉部件的生產成本高,這種裝置的成本較高。但與航海設備相比,剛性葉片的發電機更可靠,使用壽命更長。由於空氣中含有灰塵和沙子,因此旋轉元件承受高負荷。當設備在穩定的條件下運行時,需要每年更換葉片末端的防腐膜。沒有這個,隨著時間的推移,旋轉元件開始失去其工作特性。 | 這種類型的刀片在生產方面更簡單,並且比金屬或玻璃纖維便宜。但是,製造方面的節省可能會導致未來的嚴重成本。風輪直徑為三米,當設備轉數約為每分鐘600轉時,葉尖的速度可達500公里/小時。即使對於剛性部件,這也是一個嚴重的負載。實踐表明,航行設備上的旋轉元件必須經常更換,尤其是在風力很大的情況下。 |
根據迴轉機構的類型,所有單元可分為以下幾種類型:
- 正交 Darier 設備;
- 帶有 Savonius 旋轉組件的裝置;
- 具有單元垂直軸向設計的設備;
- 具有螺旋型旋轉機構的設備。
中國電子替代品
用自己的雙手製作風力渦輪機控制器是一項享有盛譽的業務。但鑑於電子技術的發展速度,自組裝的意義往往失去意義。此外,大多數提議的方案已經過時。

相當不錯,專為600瓦風力發電機設計,國產充電控制器。這樣的設備可以從中國訂購併在大約一個半月內通過郵件收到。
控制器的高品質全天候外殼尺寸為 100 x 90 毫米,配備強大的冷卻散熱器。外殼設計符合防護等級 IP67。外部溫度範圍為 - 35 至 + 75ºС。外殼上顯示風力發電機狀態模式的燈光指示。
問題是,如果真的有機會購買類似且技術上嚴肅的東西,為什麼要花時間和精力用自己的雙手組裝一個簡單的結構?好吧,如果這種模式還不夠,中國人有非常“酷”的選擇。因此,在新來的產品中,注意到功率為 2 kW、工作電壓為 96 伏的型號。

新到貨清單中的中國產品。提供電池充電控制,與 2 kW 風力發電機協同工作。接受高達 96 伏的輸入電壓
誠然,這款控制器的成本已經是之前開發的五倍。但話又說回來,如果你用自己的雙手比較生產類似產品的成本,購買看起來像是一個理性的決定。
中國產品唯一令人困惑的是,它們往往會在最不合時宜的情況下突然停止工作。因此,必須經常想到購買的設備 - 自然地,用您自己的雙手。但這比從頭開始製作一個自己動手做的風力渦輪機充電控制器要容易和簡單得多。
如何將控制器連接到風力發電機?
控制器是第一個應用發電機產生的電壓的設備。控制器使用特殊端子連接。發電機連接到輸入端,輸出端連接到電池。
自主生產的方案有很多,其中只有幾個簡單的部分。即使受過初步培訓的人也可以輕鬆實施此類計劃,它們可靠且要求不高。通過自行製造風車,這種方案提供了完整的功能,並且沒有任何附加功能並不是一個明顯的缺點。電路中的元件越少,它就越可靠,並且不太容易出現故障或故障,因此該選項是最成功的。

將風車連接到電池
電池通過整流器(二極管橋)連接到發電機。電池需要直流電,風車發電機會產生變化,而且幅度非常不穩定。整流器改變交流電,將其修改為直接
如果發電機是三相的,那麼就需要使用三相整流器,這一點要特別注意。
電池通常不是新的,它們可以沸騰。因此,強烈建議至少使用一個由繼電器調節器製成的簡單控制器。它會及時關閉充電並保持電池工作。在任何情況下,您都不應該節省設備並減少套件的組成,因為整個風力渦輪機的全面運行取決於它。
將單相風力發電機連接到三相控制器
一個單相發電機可以連接到一個三相控制器,一個相或三個並聯。更正確的選擇是使用一相,即風車連接到兩個觸點 - 捏合和一相。這將確保正確處理電壓並將其輸出到消費設備。
一般來說,使用這種不同的設備是不切實際的。此外,與連接選項的混淆會對設備的完整性造成重大威脅,這是不可接受的。組裝套件時,您必須立即確定其組成和相鄰設備的類型,以防止在一個捆綁包中使用不同的設備。只有受過培訓的電氣工程專家才能允許有風險的連接,儘管他們自己強烈反對這種行為。
問題的法律方面
自製家用風力發電機不屬於禁令範圍,其製造和使用不受行政處罰或刑事處罰。如果風力發電機的功率不超過5千瓦,屬於家用電器,不需要與當地能源公司進行任何協調。此外,如果您不從售電中獲利,則無需繳納任何稅款。此外,自製的發電風車,即使具有這樣的性能,也需要復雜的工程解決方案:製造起來很容易。因此,國產功率很少超過2千瓦。實際上,這種功率通常足以為私人住宅供電(當然,如果您沒有鍋爐和強大的空調)。
在這種情況下,我們談論的是聯邦法律。因此,在決定用自己的雙手製作風車之前,檢查可能會施加一些限制和禁止的主體和市政監管法律行為的存在(不存在)並不是多餘的。例如,如果您的家位於受特別保護的自然區域,則使用風能(這是一種自然資源)可能需要額外的批准。
當鄰居不安分時,就會出現法律問題。家用風車是獨立的建築,因此它們也受到一些限制:
- 桅杆的高度(即使風力渦輪機沒有葉片)不能超過您所在地區的標準。此外,可能存在與您網站的位置相關的限制。例如,通往最近機場的著陸滑行路徑可能會經過您。或者在您的站點附近有一條電源線。如果跌落,該結構可能會損壞電線桿或電線。正常風荷載下的一般限制為 15 米高度(一些臨時風車高達 30 米)。如果設備的桅杆和主體的橫截面積很大,鄰居可能會向您提出索賠,陰影會落在您的地塊上。很明顯,此類投訴通常是“出於傷害”,但有法律依據。
- 刀片噪音。鄰居問題的主要來源。當運行經典的水平設計時,風車會發出次聲波。這不僅僅是令人不快的噪音,當達到一定程度時,空氣的波浪振動對人體和家畜都有不利影響。自製的風車發電機通常不是工程的“傑作”,它本身會產生很大的噪音。非常希望在監管機構(例如,在 SES)中正式測試您的設備,並獲得未超過既定噪聲標準的書面意見。
- 電磁輻射。任何電氣設備都會發出無線電干擾。以汽車發電機的風車為例。為了降低汽車接收器的干擾水平,在汽車中安裝了電容濾波器。在開發項目時,一定要考慮到這一點。
不僅可以從接收電視和無線電信號有問題的鄰居提出索賠。如果附近有工業或軍事接收中心,檢查電子乾擾控制 (EW) 單元中的干擾水平並非多餘。
- 生態。聽起來很矛盾:看起來您使用的是環保設備,會出現什麼問題?位於 15 米及以上高度的螺旋槳會成為鳥類遷徙的障礙。旋轉的刀片對鳥類來說是看不見的,它們很容易被擊中。
DIY
大多數用戶無法購買現成的風力渦輪機。此外,製造各種機械裝置的願望在人們中根深蒂固,如果還有 迫切需要解決這個問題 清楚地。考慮如何用自己的雙手製作風力發電機。
別墅照明最簡單的風力發電機
最簡單的設計用於照亮一個區域或為供水泵供電。該過程通常涉及不怕電湧的消費設備。風車旋轉發電機,直接連接到消費者,無需中間電壓穩定套件。
用汽車發電機DIY風車
製造自製風車時,汽車發電機是最佳選擇。它需要最少的重建,主要是用更細的線和更多的匝數來重繞線圈。修改是最小的,並且由此產生的效果允許您使用風車提供家。您將需要一個足夠快且強大的轉子,能夠以高阻力旋轉設備。
洗衣機的風力發電機
洗衣機的電動機通常用於製造發電機。最好的選擇是在轉子上安裝堅固的釹磁鐵來激勵繞組。為此,必須在轉子中鑽出直徑與磁鐵尺寸相等的凹槽。
然後將它們安裝在具有交替極性並填充環氧樹脂的插座中。成品發電機安裝在繞垂直軸旋轉的平台上,帶有整流罩的葉輪安裝在軸上。尾部穩定器連接到背面的位置,為設備提供指導。
中國電子替代品
用自己的雙手製作風力渦輪機控制器是一項享有盛譽的業務。但鑑於電子技術的發展速度,自組裝的意義往往失去意義。此外,大多數提議的方案已經過時。
事實證明,在現代電子元件上購買專業製造、安裝質量高的現成產品更便宜。例如,您可以在 Aliexpress 上以合理的價格購買合適的設備。
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誠然,這款控制器的成本已經是之前開發的五倍。但話又說回來,如果你用自己的雙手比較生產類似產品的成本,購買看起來像是一個理性的決定。
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關鍵節點
如前所述,可以在家中製造風力發電機。有必要為其可靠運行準備某些節點。這些包括:
- 刀片。它們可以由不同的材料製成。
- 發電機。您也可以自己組裝或購買現成的。
- 尾區。用於沿矢量方向移動刀片,提供盡可能高的效率。
- 乘數。增加轉子的旋轉速度。
- 用於緊固件的桅杆。它扮演一個元素的角色,所有指定的節點都固定在該元素上。
- 張力繩索。用於固定整個結構並保護其在風的影響下免受破壞。
- 電池、逆變器和充電控制器。有助於能量的轉化、穩定和積累。

初學者應該考慮簡單的旋轉風力發電機電路。
立式風車的品種和改造
正交風力發電機配備有多個葉片,這些葉片位於與旋轉軸平行的一定距離處。這些風車也被稱為 Darrieus 轉子。這些裝置已被證明是最有效和最實用的。
葉片的旋轉由它們的翼狀形狀提供,從而產生必要的升力。但是,設備的正常運行需要相當大的努力,因此可以通過安裝額外的靜態屏幕來提高發電機的性能。作為缺點,應注意噪音過大、動態負載(振動)高,這通常會導致支撐單元過早磨損和軸承失效。
有最適合家庭條件的帶有 Savonius 轉子的風力渦輪機。風輪由幾個圍繞其軸線連續旋轉的半圓柱體組成。旋轉總是在相同的方向上進行,並且不依賴於風的方向。
這種裝置的缺點是結構在風的作用下搖擺。因此,軸中產生張力,轉子旋轉軸承失效。此外,如果風力發電機中僅安裝兩個或三個葉片,則無法自行啟動旋轉。對此,建議將兩個轉子相對於彼此成90度角固定在軸上。
立式多葉片風力發電機是該型號系列中功能最強大的設備之一。它具有高性能,承載元件上的負載很小。
該結構的內部部分由放置在一排的附加靜態葉片組成。它們壓縮氣流並調節其方向,從而提高轉子的效率。主要缺點是由於零件和元件數量多,價格高。
DIY風車家用,風力渦輪機力學
本質 風力發電機的運行 - 動力學的轉變 風能轉化為電能。系統的每個元素都執行其功能:
風輪,葉片。它們捕捉氣團的運動,旋轉並使軸運動。
發電機可以立即安裝在軸上,或者可能有一個角齒輪箱將向下運動傳遞到萬向節。通過使用變速箱,可以提高速度(乘數)。
發電機 - 將旋轉能轉化為電能。如果發電機產生穩定的電流,則將其連接到電池。如果不是,則在中間安裝一個穩壓器繼電器。
系統中可能沒有電池,但有了它們,工作就更穩定了——它們使用有風的時鐘進行充電,並在風平息時耗盡累積的電勢。
逆變器 - 用於將電壓轉換為所需值,例如 220V。為方便起見需要,因為大多數設備都是為這種電壓設計的。但風車的用途可能不同,因此並非每個電路都包含逆變器。
風速儀是一種用於強大風力渦輪機的設備。它收集有關風速和風向的數據。幾乎從未在自製設計中找到
通常他們製作一個小的風向標和一個旋轉機構。
桅杆 - 或固定螺旋槳的支架
在高海拔地區,您更有可能遇到穩定而強風,因此註意桅杆非常重要,它必須能夠承受負載。
風車可以是水平的(帶有經典螺旋槳)和垂直的(旋轉)。水平安裝的效率最高,因此它們最常通過自製來複製。

立式發電機
但是這樣的風車需要轉向風,因為有側流它會停止工作。自己動手做的旋轉風力發電機也有它的優點。
垂直系統的設計可以有很大的不同,但它們有共同的特點。
- 垂直放置的渦輪機無論吹向哪裡都會捕捉風(水平模型需要配備導向器),如果特定區域的風不穩定,變化很大,這非常方便。
- 這樣的結構可以直接放在地面上(當然,如果有足夠的風)。
- 使安裝比水平安裝更容易。
唯一的缺點是效率相對較低。
需要什麼?
最常見的選擇是將洗衣機發動機用於自製發電機。如果沒有舊的“洗衣機”可用,您可以從家用市場的舊貨經銷商處、最近的家用電器服務中心或專賣店中找到這種發動機。從中國訂購這樣的發動機不是問題。
新的和二手的都可以使用很長時間。 200 瓦的功率很容易轉換為一千瓦或更多。


材料
要組裝發電機,除了電機之外,您還需要:
- 尺寸為 20、10 和 5 毫米的釹磁鐵(共 32 個);
- 整流二極管或電流為幾十安培的二極管橋(遵循雙倍功率裕度規則);
- 環氧粘合劑;
- 冷焊;
- 砂紙;
- 從罐子的側面取出錫。
磁鐵從中國在線訂購。




工具
以下工具將加快製造過程:
- 車床;
- 剪刀;
- 帶噴嘴的螺絲刀;
- 鉗。




工作原理
風力渦輪機中使用的控制器是執行以下功能的複雜技術設備:
- 對可充電電池 (ACB) 的充電進行控制,這是產生的電能的存儲。
- 將風力發電機產生的交流電轉換為直流電,即電池的工作電流。
- 控制風力渦輪機葉片的旋轉。
- 它根據電池電量和產生的能量來重定向產生的電流。
控制器的操作提供 風力渦輪機的運行 在自動模式下,根據其設計和風力發電機的功率進行如下:
1.用於大功率風車。
- 與控制器一起,鎮流電阻安裝在風力渦輪機中。在這種情況下,可以使用具有顯著電阻的電加熱元件或其他電阻器。
- 在風力渦輪機運行期間,當電池上的電壓達到 14 - 15.0 伏特時,控制器會將它們與電源線斷開,並將裝置產生的電能流切換到鎮流電阻。
2.適用於小功率風車。
當電池充電完成,並且電壓值已經達到最大可能值時,控制器會制動風力渦輪機葉片的旋轉。該操作是通過關閉風力發電機的相位來執行的,這會導致設備的製動和停止旋轉。
家用風力發電機的基礎
製造和安裝自製風力發電機的話題在互聯網上非常普遍。然而,大部分材料都是對從自然資源獲取電能的原理的平庸描述。
風力渦輪機的裝置(安裝)的理論方法早已為人所知,並且是可以理解的。但是,國內部門的實際情況如何——這個問題遠未完全披露。
大多數情況下,建議選擇汽車發電機或輔以釹磁鐵的交流感應電動機作為自製家用風力發電機的電流源。
將異步交流電機轉換為風車發電機的過程。它包括用釹磁鐵製造轉子的“皮毛外套”。極其複雜和漫長的過程
然而,這兩種選擇都需要顯著改進,通常複雜、昂貴且耗時。
安裝以前生產的電動機和現在由 Ametek(示例)和其他公司生產的電動機,在各方面都更加簡單和容易。
對於家用風力渦輪機,電壓為 30 - 100 伏的直流電機是合適的。在發電機模式下,可以從中獲得大約 50% 的聲明工作電壓。
需要注意的是:在發電模式下運行時,直流電機需要旋轉到額定轉速以上。
同時,來自十幾個相同副本的每個單獨的電機都可以表現出完全不同的特性。
因此,家用風力發電機的電動機的最佳選擇是合乎邏輯的,具有以下指標:
- 高工作電壓設置。
- 低參數 RPM(旋轉角速度)。
- 高工作電流。
因此,Ametek 製造的工作電壓為 36 伏、角速度為 325 rpm 的電機看起來很適合安裝。
正是這種電動機用於風力發電機的設計 - 下面將作為家用風車的示例描述的安裝。
家用風力發電機的直流電機。 Ametek 製造的產品中的最佳選擇。其他公司製造的類似電動機也非常適合。
檢查任何類似電機的效率都很容易。將傳統的 12 伏白熾車燈連接到電氣端子並用手轉動電機軸就足夠了。電機技術指標好,燈一定會亮。
材料選擇
風力設備的葉片可以由任何或多或少合適的材料製成,例如:
從PVC管

用這種材料製造刀片可能是最簡單的事情。 PVC管可以在每個五金店找到。管道應選擇專為帶壓下水道或燃氣管道設計的管道。否則,強風中的氣流會扭曲葉片並損壞它們對發電機桅杆的影響。
風力渦輪機的葉片承受來自離心力的嚴重載荷,葉片越長,載荷越大。
家用風力發電機的雙葉輪的葉片邊緣以每秒數百米的速度旋轉,這就是子彈從手槍中飛出的速度。這種速度會導致 PVC 管道破裂。這是特別危險的,因為飛管碎片會導致人員死亡或嚴重受傷。
您可以通過將刀片縮短到最大並增加其數量來擺脫這種情況。多葉風輪更容易平衡,噪音更小
管道壁的厚度也很重要。例如,用PVC管製成的有六個葉片的風輪,直徑為2米,其厚度不應小於4毫米。要為家庭工匠計算刀片的設計,您可以使用現成的表格和模板
要為家庭工匠計算刀片的設計,您可以使用現成的表格和模板。
模板應由紙製成,附在管道上並圈出。這應該與風力渦輪機上的葉片一樣多次。使用拼圖,必鬚根據標記切割管道 - 刀片幾乎準備就緒。管道的邊緣經過拋光處理,邊角和末端都經過圓潤處理,使風車看起來很漂亮,噪音也更小。
應該用鋼製成一個帶有六個條紋的圓盤,它將起到結合葉片並將輪子固定在渦輪機上的結構的作用。
連接結構的尺寸和形狀必須與將在風電場中使用的發電機類型和直流電相匹配。鋼材必須選擇得如此厚,以使其在風吹下不會變形。
鋁

與PVC管相比,鋁管更耐彎曲和撕裂。它們的缺點是重量較大,需要採取措施保證整個結構整體的穩定性。此外,您應該仔細平衡車輪。
考慮為六葉片風輪執行鋁葉片的特點。
根據模板,應製作膠合板圖案。已經根據模板從一塊鋁板上切割出六片刀片的空白。未來的刀片被捲成一個深度為10毫米的溜槽,而渦旋軸應與工件的縱軸成10度角。這些操作將使葉片具有可接受的空氣動力學參數。螺紋套筒連接到刀片的內側。
帶鋁葉片的風輪的連接機構與帶PVC管製成的葉片的輪不同,它的盤上沒有帶子,而是螺柱,這是一根帶有螺紋的鋼棒,帶有適合襯套螺紋的螺紋。
玻璃纖維

考慮到其空氣動力學參數、強度和重量,由玻璃纖維專用玻璃纖維製成的葉片是最完美的。這些刀片是最難建造的,因為您需要能夠加工木材和玻璃纖維。
我們將考慮為直徑為兩米的車輪實施玻璃纖維葉片。
應採取最謹慎的方法來實施木材基質。它是根據成品模板從棒材加工而成的,並用作刀片模型。完成矩陣的工作後,您可以開始製作刀片,刀片由兩部分組成。
首先,必須用蠟處理基體,其一側應覆蓋環氧樹脂,並在其上鋪上玻璃纖維。再次塗上環氧樹脂,再塗上一層玻璃纖維。層數可以是三層或四層。
然後你需要將得到的粉撲直接放在基質上大約一天,直到它完全乾燥。這樣刀片的一部分就準備好了。在矩陣的另一邊,執行相同的動作序列。
葉片的成品零件應用環氧樹脂連接。在裡面,你可以放一個木塞,用膠水固定,這會將葉片固定到輪轂上。應將螺紋襯套插入插頭中。連接節點將以與前面示例相同的方式成為集線器。
使用風力渦輪機的細微差別
目前,風力渦輪機用於國民經濟的各個部門。石油和天然氣公司、電信公司、鑽井和勘探站、生產設施和政府機構使用不同容量的工業模型。

風車可用作醫院和其他機構的額外能源,以確保在緊急情況下持續供電。
特別值得注意的是使用風力渦輪機在大災變和自然災害期間迅速恢復中斷電力的重要性。為此,緊急情況部經常使用風力渦輪機。
家用風力渦輪機非常適合組織小屋住區和私人住宅的照明和供暖,以及用於農場的家庭用途。
在這種情況下,應考慮以下幾點:
- 高達 1 kW 的設備只能在有風的地方提供足夠的電力。通常,它們產生的能量僅夠用於 LED 照明和為小型電子設備供電。
- 要為小屋(鄉間別墅)充分供電,您需要一台容量超過 1 kW 的風力發電機。該指示器足以為照明設備、計算機和電視供電,但它的功率不足以為全天候工作的現代冰箱供電。
- 要為小屋提供能源,您需要一台 3-5 kW 的風車,但即使是這個指標也不足以為房屋供暖。要使用此功能,您需要一個強大的選項,從 10 kW 開始。
選擇機型時要注意,設備上指示的功率指示燈僅在最大風速時達到。因此,僅在 10-12 m / s 的氣流速度下,300V 裝置才會產生指示量的能量。
對於那些希望自己動手建造風力渦輪機的人,我們提供以下文章,其中詳細介紹了有用的信息。
什麼是充電控制器?
控制充電量的功能由鎮流器調節器或控制器執行。這是一種電子設備,當電壓升高時會關閉電池,或者將多餘的能量傾倒在消費者身上——加熱元件、燈或其他簡單且要求不高的設備,用於某些功率變化。當電量下降時,控制器將電池切換到充電模式,幫助補充能量儲備。

控制器的最初設計很簡單,只允許打開軸制動。隨後,對設備的功能進行了修改,多餘的能量開始被更合理地利用。隨著風力渦輪機開始作為避暑別墅或私人住宅的主要動力源,使用多餘能源的問題自然而然消失了,因為目前任何房子都可以連接一些東西。
















































