風力渦輪機裝置
風力發電機絕對環保，能夠為消費者提供無限時間的免費能源。風力發電機——風電場具有不同的容量，因此可以在不同的區域使用它們。
風電場的最大效率可以通過將其安裝在具有恆定活躍氣流的地方來實現。通常，山脈和丘陵、海洋和海洋的海岸以及其他類似的條件都用於此目的。安裝的主要部分是葉輪，它充當渦輪機。在大多數情況下，三葉片風電場結構以螺旋槳的形式使用，安裝在距地球表面的高海拔地區。
為了獲得最大的效果，葉片與轉子一起使用特殊機制設置在最佳位置，具體取決於風的方向和強度。還有其他設計——鼓，不依賴於上述因素，不需要任何調整。但是，如果螺旋槳裝置的效率處於 50% 的水平，那麼對於鼓式裝置來說，效率要低得多。
每個空氣動力裝置，無論設計如何，都與氣流的作用完全相關，氣流的作用往往會改變它們的性能。這反過來又導致葉輪的轉數和產生的電能發生變化。這種情況需要在附加設備的幫助下將發電機和電網配對。
通常，電池與逆變器一起用於此目的。首先，電池由發電機充電，電流的均勻性無關緊要。此外，在逆變器中轉換的電池電量被傳輸到網絡。
如有必要，可以控制 WPP 螺旋槳結構。如果風速太高，葉片的迎角就會改變，直到最小。這導致渦輪機上的風載荷減少。但是，在颶風的影響下，風電場的葉輪經常變形，整個家庭安裝失敗。由於發電機的平均高度為 50 m，因此不可能完全避免負面影響。因此，可以使用在高海拔地區盛行的更強、更穩定的風。
如何選擇風力發電機
為了選擇風力發電機，您必須：
- 計算計劃連接到該能源的電器的裝機功率。
- 根據獲得的功率值和年平均風速，在機組安裝區域內確定發電機的功率。功率應根據負載的增長考慮安全係數，以免在峰值負載期間使設備過載。
- 應考慮設備安裝地點的氣候，因為降水會對發電機的性能產生不利影響。考慮居住地的氣候特徵。
- 確定安裝效率是最重要的指標之一。
- 找出與運行期間產生的噪聲相關的發電機性能。
- 對各類發電機的所有特性和參數進行比較分析。
- 閱讀用戶對類似安裝的評論。
- 對國內外廠商進行分析，對這些企業進行研究評述。
放置低速風力發電機
在一塊土地上放置一個小基礎，桅杆固定在其中。靠近塔，腳下，有一個電源櫃。在頂部，安裝了一個旋轉機構，上面安裝了一個吊籃。後者內部是風速計、發電機、變速器和製動器。轉子蓋連接到吊艙，葉片卡在吊艙中。每個機翼都連接到一個自動調整俯仰角的系統。
低速風力渦輪機的安裝從桅杆的基礎和安裝開始
完成發電機安裝後，他們安裝了防雷系統和工作信息傳輸系統，以及整流罩和滅火機構。
低速風力發電機是一種可以為郊區提供電力的設備。在微風區域使用是合理的。
規格
購買時 風力渦輪機充電控制器 你需要仔細研究他的數據表。選擇時，特性很重要：
- 功率 - 必須對應於風力渦輪機的功率；
- 電壓 - 必須與安裝在風車上的電池的電壓相對應；
- 最大限度。 power——表示控制器型號的最大允許功率；
- 最大限度。當前 - 指示控制器可以工作的風力發電機的最大功率；
- 電壓範圍 - 最大指標和分鐘。用於設備充分運行的電池電壓；
- 顯示功能——在特定型號的顯示屏上顯示有關設備及其操作的哪些數據；
- 工作條件 - 所選設備可以在什麼溫度、濕度水平下工作。
如果您不能自己選擇充電控制設備，請聯繫顧問並向他展示您的風車數據表。該設備是根據風力裝置的能力選擇的。不正確的運行條件和電壓範圍的偏差將對整個風電系統的運行產生不利影響。
風力發電機
對於風車的運行，需要傳統的三相發電機。這種裝置的設計類似於汽車上使用的模型，但參數更大。
風力渦輪機設備有一個三相定子繞組（星形連接），從其中引出三根電線，連接到控制器，在那裡將交流電壓轉換為直流電壓。
風力渦輪機的發電機轉子由釹磁鐵製成：在此類設計中，不建議使用電勵磁，因為線圈會消耗大量能量
為了提高速度，經常使用乘法器。這樣的設備允許您增加現有發電機的功率或使用更小的設備，從而降低安裝成本。
倍增器更常用於垂直風力渦輪機，其中風輪的旋轉過程較慢。對於葉片旋轉速度快的水平裝置，不需要乘法器，從而簡化並降低了建造成本。
如何自己進行風力發電機計算
公式用於計算將在特定區域使用的設備的功率參數。首先，計算允許風力發電機全年產生的能量。
設備總功率計算
要完成任務，將執行以下操作：
- 首先，進行計算。根據獲得的結果，選擇旋轉元件的長度以及塔的高度。
- 對特定區域的氣流特性的平均速度進行分析。這將需要特殊設備。有了它，您需要監測氣流強度數月。如果沒有儀器，您可以向當地氣象站的代表索取結果。
功率計算 風力發電機按公式進行 P=krV 3S/2。
符號名稱：
- r為氣流密度參數，正常情況下該值為1.225 kg/m3；
- V是平均風速，以米/秒為單位；
- S為氣流的總面積，以米為單位；
- k 是安裝在設備中的渦輪機的效率參數；
使用這些計算，您可以準確地確定特定區域的發電機組所需的電量。如果購買了品牌設備，則其包裝應標明在何種氣流力下該設備的操作最有效。平均而言，該值將在每秒 7 到 11 米的範圍內。
用戶 Odessa 工程師詳細介紹了發電機設備的組裝過程以及執行計算。
計算風力渦輪機的螺旋槳
計算過程按照公式Z=LW/60/V，符號表示法：
- Z為單槳低速值；
- L 是旋轉元素將描述的圓的大小；
- W 為轉動一個螺釘的速度；
- V是送風速度參數。
根據這個公式，計算轉數。但是對於計算，有必要考慮設備的一個螺釘的螺距。它由公式 H=2pR* tga 計算得出。
符號說明：
- 2n 是一個常數值 6.28；
- R 是描述設備旋轉元素的半徑值；
- tg a 為截面角。
風力發電機逆變器的計算
在執行這些計算之前，必須考慮以下幾點。如果家庭網絡中只使用一個 12 伏電池，那麼安裝逆變器是沒有意義的。避暑別墅或私人家庭的平均功率約為 4 kW，受最大負載影響。對於這樣的網絡，電池數量至少為 10 個，每個電池都設計為 24 伏。有這麼多電池，建議使用逆變器設備。
但在這些條件下，當使用十個 24 伏電池時，您至少需要一個額定功率為 3 kW 的風力發電機。較弱的設備將無法為這麼多的電池提供能量。對於家用電器來說，這個功率可能太高了。
逆變裝置的功率參數計算如下：
- 首先，有必要總結所有能源消費者的電力特徵。
- 然後確定消費時間。
- 計算峰值負載參數。
Alexander Kapustin 展示了使用逆變器啟動風力發電機的程序。
效率
評估某種類型和設計的單元的能效，並將其與類似發動機的性能進行比較是非常簡單的。有必要確定風能利用係數 (KIEV)。它被計算為風力渦輪機軸上接收的功率與作用在風輪表面上的風流功率之比。
各種裝置的風能利用率為 5% 至 40%。如果不考慮設計和建造設施的成本、發電量和成本，評估將是不完整的。在替代能源中，風力渦輪機的投資回收期是一個重要因素，但也有必要考慮由此產生的環境影響。
什麼是風力發電機？
風力發電機是利用風能發電的設備。氣流在大氣中自由流動，具有巨大的能量，而且完全自由。風能是一種將其提取並加以利用的嘗試。
風力發電機是一組接收、處理和準備能源以供使用的設備。風流與風車的轉子相互作用，使其旋轉。轉子被過驅動（或直接）連接到為電池充電的發電機。通過逆變器的電荷被處理成標準形式（220 V，50 Hz）並提供給消耗設備。
乍一看，複雜是相當複雜的。還有更簡單的設計，例如為泵送料的風車。然而，複雜的電器需要一整套設備，才能提供穩定、優質的電源。
各種風力渦輪機
有幾種類型的風力發電機。根據葉片的數量，風車有三葉、二葉、一葉、多葉。設備也完全沒有葉片，其中“帆”，類似於一個大板，用作捕風部分。這種設備比其他設備效率更高，但仍未得到廣泛應用。有趣的是，風車的葉片越少，它產生的能量就越多。
平板風力渦輪機的例子
根據使用的材料，刀片是剛性的（由金屬或玻璃纖維製成）和布。第二種是所謂的航海風電機，價格便宜，但在實用性和效率上都輸給了強悍的風電機組。
另一個重要特性是螺旋槳的槳距特性，它可以改變葉片的旋轉速度。可變螺距裝置可讓您在不同風速下保持效率。但與此同時，由於設計的複雜性，系統成本增加，可靠性降低。因此，在大多數情況下，都使用固定間距裝置，易於維護且可靠。
按工作軸位置劃分的風力發電機類型
風力渦輪機的工作旋轉軸可以垂直和水平定位
在這兩種情況下，都有優點和缺點，您在選擇時應該注意。
有幾種類型的垂直風力渦輪機：
- Savonius 風力發電機，其設計由幾個半圓柱體組成，這些半圓柱體固定在垂直位置的軸上。這種設備的優勢在於能夠在任何風向工作。但也有一個嚴重的缺點——風能僅被使用了 25 - 30%。
- 在 Darrieus 轉子中，彈性帶用作葉片，不使用框架固定在橫樑上。該型號的效率與上一個品種相同，但需要額外安裝才能啟動系統。
- 多葉片風車是垂直設備中效率最高的。
- 最稀有的選擇是帶有螺旋轉子的設備。特殊扭曲的葉片確保風輪的均勻旋轉，但設計的複雜性使得價格過高，這限制了這種類型的機構的使用。
水平軸風車比垂直軸風車更常見，因為它們更高效但更昂貴。
沿工作軸的風力渦輪機類型
缺點包括效率依賴於風向以及需要使用風向標調整結構的位置。建議將這種類型的風力渦輪機安裝在沒有樹木和建築物覆蓋的開闊區域，並且最好遠離人們的永久居住地。它非常嘈雜，對飛過的鳥類構成危險。
風力渦輪機製造商
市場包括國外設備（主要是北美、歐洲和中國）和國內設備。價格取決於功率和配置 - 例如，太陽能電池的存在，並且在數万到數十萬盧布的範圍內變化。
主要技術特點
用作特定風力渦輪機一部分的控制器型號在其技術特性上有所不同，反映在產品護照中，它們是：
- 額定功率是設備的主要指標，必須與風力發電機的功率相對應；
- 額定電壓，也是主要指標，必須與組成風力發電機組的電池電壓相對應；
- 最大功率，確定特定設備型號的最大允許值；
- 最大電流表徵設備以風力發電機的最高性能運行的能力；
- 電池上的最大和最小電壓值決定了設備工作的電壓範圍；
- 如果模型可以與風力渦輪機和太陽能發電廠同時工作 - 太陽能電池板產生的最大充電電流；
- 其上顯示的顯示類型和運行參數；
- 操作特性——環境溫度和濕度；
- 整體尺寸和重量。
所有的風力渦輪機都一樣嗎？
用於製造葉片的許多分類，到地球表面，
大多數現有的風力渦輪機（風力發電廠）可分為單葉片、兩葉片、三葉片或多葉片。最現代的設備中有一小部分根本不包含葉片，它們中的風會捕捉到所謂的“風帆”，它看起來像一個碟子。在它後面是使液壓系統投入運行的活塞，並且已經產生了電流。這種裝置的效率高於所有其他裝置。關於葉片系統，趨勢如下：葉片越少，發電機產生的能量就越多。
各種風力渦輪機
可能更便宜，
如果我們根據螺旋槳的螺距來比較風力渦輪機，那麼固定螺距的設備更可靠。有可以改變旋轉速度的可變螺距風車，但它們龐大的設計需要額外的安裝和維護這種系統的成本。
如果我們從相對於地面的旋轉軸方向的角度來看，風車的設計是最多樣化的。
葉片圍繞垂直軸旋轉的設備又可以分為幾種類型。
- Savonius 風力發電機內部是幾半空心圓柱體，種植在垂直軸上。它們的主要優點是無論風速和風向如何都能旋轉。一個顯著的缺點是只能使用三分之一的風能。
- Darier 轉子是由兩個或多個平板葉片組成的系統。這樣的設備很容易製造，但是用它來獲取大量能量是行不通的。此外，需要額外的機構來啟動這樣的轉子。
- 由於特殊扭曲的葉片，螺旋轉子具有均勻的旋轉。該裝置經久耐用，但由於設計複雜，價格昂貴。
- 具有垂直旋轉軸的多葉片風力渦輪機是其組中最有效的選擇。
具有水平旋轉軸的風車也有其優點和缺點。它們的主要優點是效率高。在這種結構的缺點中，值得注意的是需要用風向標捕捉風向，以及根據風向的效率變化。在這方面，水平安裝最適合開放區域。在建築物、樹木或例如山丘為葉片擋風的同一地方，最好安裝不同設計的風力渦輪機。
此外，這樣的風力發電機價格昂貴，出現在附近肯定不會引起鄰居的極大興趣。它的刀片可以輕鬆擊倒飛鳥並發出很大的噪音。
還有哪些其他類型的風力渦輪機？好吧，當然，我們的，國產的和進口的。在後者中，歐洲、中國和北美單位處於領先地位。與此同時，國產風電機組的上市也不能不歡欣鼓舞。
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這種設備的價格首先取決於它們的功率和附加元件的存在，例如太陽能電池板，並且在很寬的範圍內變化 - 從幾十到幾十萬盧布。
用自己的雙手製作風車
要做的主要工作是旋轉轉子的製造和安裝。首先，您應該選擇結構類型及其尺寸。了解設備所需的功率和生產能力將有助於確定這一點。
大多數節點（如果不是全部節點）都必須自己製作，因此選擇將受到設計創建者所擁有的知識、他最熟悉的設備和設備的影響。通常，首先製造一個試制風車，在此幫助下檢查性能並指定結構參數，然後開始製造工作的風力發電機。
工作原理
此外，旋轉力被轉換成電能，儲存在電池中。氣流越強，葉片旋轉得越快，產生更多的能量。由於風力發電機的運行是基於最大程度地使用替代能源，因此葉片的一側具有圓形形狀，另一側相對平坦。當氣流通過圓邊時，會產生一個真空區域。這會吸住刀片，將其拉到一邊。這會產生能量，從而導致葉片旋轉。
風力發電機的運行方案：顯示了轉換風能的原理和內部機制的運行
在它們轉動的過程中，螺釘還旋轉連接到發電機轉子的軸。當連接到轉子的十二塊磁鐵在定子中旋轉時，會產生與普通房間插座頻率相同的交流電流。這是風力渦輪機工作原理的基本原理。交流電很容易產生和長距離傳輸，但不可能儲存。
風力發電機示意圖
為此，必須將其轉換為直流電。這項工作由渦輪機內部的電子電路完成。為了獲得大量電力，工業廠房被製造出來。風電場通常由幾十個裝置組成。由於在家中使用這種設備，您可以顯著降低能源成本。風力渦輪機的工作原理允許它們用於以下選項：
- 用於自主工作；
- 與備用電池並聯；
- 連同太陽能電池板；
- 與柴油或汽油發電機並聯。
如果氣流以 45 公里/小時的速度移動，渦輪機將產生 400 瓦的電力。這足以照亮郊區。可以通過將其收集在電池中來積累這種能量。
一個特殊的設備控制電池的充電。隨著電荷減少，葉片的旋轉速度減慢。當電池完全放電時，刀片再次開始旋轉。這樣，充電就保持在一定水平。氣流越強，渦輪機產生的電能就越多。
風力渦輪機如何由替代來源供電
風車不會“餵食”大量空氣，它們被調整為消耗風速。換句話說：風以高速接近風力渦輪機並以較慢的速度離開它。風力發電機前後的風速差異決定了該設備吸收了多少能量。
有些類型的風力渦輪機做得更好，有些更差。但這是風力發電機的主要功能——減慢風速。
效率與限制之間的界限
永遠不要相信某個風力渦輪機以 100% 的效率運行的說法。這意味著風車葉片後面的風必須完全停止。一個荒謬的證明清楚地證明了一個錯誤的陳述。
具有理想效率的風力渦輪機必須在風釋放足夠能量的地方找到平衡，以便它只需離開設備的孔徑窗口即可進一步移動。這種情況下的效率決定了風機前後風速的差異，直接影響風車的功率因數，取如下公式：P出口= 1/2 × r × S × V3 × 效率。
100 多年前，德國科學家 Betz 在其基礎科學工作中證實了風力渦輪機的最大效率。以上述公式為基礎，德國人極其一致地證實，風能提取的能量最大為16/27。隨後，意大利人 Loregio 對他的計算進行了輕微修正，結果證明風力發電機的最大效率為 59%。 
這在 Savonius 和 Darier 渦輪機的運行原理上的差異顯而易見。畢竟，Savonius 風車只承受風的推力，而 Darier 的項目也使用空氣動力升力，這增加了葉片的旋轉速度。 
風力發電機的工作原理
在沒有或經常停電的情況下，最好自己動手製作一台小型風力發電機或幾颱風力發電機（風力發電機組）單獨供電。由於風輪的旋轉，自製裝置將風的動能轉化為機械能。
最初，使轉子旋轉的機械能被轉換成三相交流電。通過控制器的能量流存儲在直流電池中。最後，電壓逆變器改變電流為電器和照明供電。
風車的工作原理很簡單，包括三種力作用在葉片上。衝力和升力克服制動力系統，啟動飛輪運動。在發電機的靜止部分上的轉子形成磁場後，電流開始通過導線。
設備應用領域
事實上，風力渦輪機能夠為各種目的的物體提供能量。大容量的風力渦輪機適用於工業規模的供電。設計合理的自製設備可為場地所有者提供不間斷的電源。您可以用最少的勞動力和金錢用自己的雙手為私人住宅製作風力發電機。
設備優勢
家用風力渦輪機的主要優勢是節省電費。花在零件和安裝上的錢用免費的電力供應來償還。
自製風力渦輪機的其他優點：
- 工廠模式要貴很多倍；
- 無需燃料即可工作的環保設計；
- 無限的使用壽命（萬一發生故障，組件易於更換）；
- 在合適的氣候條件下的適用性，米的平均年速度為 4 m / s。
缺陷
單個風車的不利方麵包括：
- 對天氣的依賴；
- 風暴和颶風經常使該機制失效；
- 需要採取預防措施；
- 高桅杆需要接地；
- 某些型號超出了允許的噪音水平。
風力發電機
對於風車的運行，需要傳統的三相發電機。這種裝置的設計類似於汽車上使用的模型，但參數更大。
風力渦輪機設備有一個三相定子繞組（星形連接），從其中引出三根電線，連接到控制器，在那裡將交流電壓轉換為直流電壓。
風力渦輪機的發電機轉子由釹磁鐵製成：在此類設計中，不建議使用電勵磁，因為線圈會消耗大量能量
為了提高速度，經常使用乘法器。這樣的設備允許您增加現有發電機的功率或使用更小的設備，從而降低安裝成本。
倍增器更常用於垂直風力渦輪機，其中風輪的旋轉過程較慢。對於葉片旋轉速度快的水平裝置，不需要乘法器，從而簡化並降低了建造成本。
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放
- 葉片轉子。根據型號，它們可能是：一個、兩個、三個或更多；
- 減速機，或者換句話說，一種設計用於調節發電機和轉子之間速度的齒輪箱；
- 外殼是保護性的。其目的從名稱就很清楚：它保護結構的所有組件免受外部影響；
- 尾巴負責順著風的方向轉動；
- 電池是可充電的。它的任務是積累能量，即股票。由於天氣並不總是對發電廠有利，這在惡劣天氣下總是有幫助的；
- 逆變器安裝。它用於將直流電轉換為交流電，為日常生活中使用的電器供電。
尺寸和位置的計算
要計算風力發電廠所需的發電機數量，請考慮：
- 所需功率；
- 大風天數；
- 位置特徵。
因此，為了使安裝風力渦輪機的成本合理，有必要確定每年有風的天數以及它們的主要方向。海邊和山區的地理位置最為優越，這里風力超過60-70m/s，這足以放棄當地的電力。
在平坦的領土上，風的特點是流動均勻，但其強度有時不足以完全提供私人住宅。在種植園和森林附近安裝根本無利可圖，因為風能被消耗並且在更大程度上在樹木上徘徊。
風流的功率增加與距地球表面的距離成正比。因此，風車桅杆越高，它可以捕捉到的動量就越多。然而，它離地面越遠，它需要的加固就越多。輔助支架不能總是完全支撐風車。在強陣風中，高桅杆墜落的概率遠大於設置在5-7米高度的桅杆。
桅杆從地面的最佳移除距離為 10-15 米。它的固定是使用兩種方法進行的：
- 基礎混凝土 - 他們挖了四個深但直徑小的坑，將風力渦輪機的延伸部分浸入其中並進行混凝土澆築。該過程耗時且昂貴，但最可靠。在強風中，桅杆將保持不動，唯一的損壞可能是葉片報廢。
- 金屬妊娠紋 - 在金屬電纜的幫助下，風車垂直於地球表面固定，而電纜被很好地拉伸，將其末端固定在地面上。
整個發電廠的運行持續時間取決於固定桅杆的方法的選擇。
特殊設備的存在以及開展此類工作的經驗將使風電場免於過早故障。
帆船風力發電機
如果說傳統風車的葉片是由硬質材料製成的，那麼在航行中則相反，它們是由軟質材料製成的。適用於任何緻密織物，例如防水油布。通常在這種結構中使用非織造層壓材料。從外觀上看，航行中的風力發電機就像一個大型兒童轉盤。
根據設計，帆船風車分為兩種類型。
- 帶三角帆葉片的圓形
- 帶風帆輪，也是圓形的
三角葉片帆船風力發電機
三角帆葉片通常是等腰的，但在許多情況下，它們的形狀是單獨選擇的——根據它們安裝區域的風荷載。航行風車以 5 m / s 的風速開始工作。它的效率高於大多數葉片式風車，但同時也不是沒有很多缺點。所以當風向變化時，“帆船”就會停下來，它需要時間向新的風流方向旋轉。
另一個缺點是“帆”本身的脆弱性。它們經常撕裂、失效並需要完全更換。
相信圓形帆發電機沒有這些缺點。它的效率是帶有帆葉片的發電機的兩倍。從外觀上看，它看起來像一個衛星天線，與通常的發電機不同，它沒有任何旋轉葉片、圓柱體或轉子。該發電機在壓力或陣風的作用下振動，通過振動將機械能傳遞給發電機。
