Máy phát điện gió động học: thiết bị, nguyên lý hoạt động, ứng dụng

Thiết bị tuabin gió

Máy phát điện gió hoàn toàn thân thiện với môi trường và có thể cung cấp năng lượng miễn phí cho người tiêu dùng trong thời gian không giới hạn. Máy phát điện gió - trang trại điện gió có nhiều công suất khác nhau nên có thể sử dụng ở các khu vực khác nhau.

Hiệu quả tối đa của trang trại gió có thể đạt được bằng cách lắp đặt nó ở những nơi có dòng không khí hoạt động liên tục. Thông thường, núi và đồi, bờ biển và đại dương, và các điều kiện tương tự khác được sử dụng cho việc này. Phần chính của việc lắp đặt là bánh công tác, hoạt động như một tuabin. Trong hầu hết các trường hợp, cấu trúc trang trại gió ba cánh được sử dụng dưới dạng cánh quạt, được lắp đặt ở độ cao so với bề mặt trái đất.
Để có được hiệu quả lớn nhất, các cánh quạt, cùng với cánh quạt, được đặt ở vị trí tối ưu bằng cách sử dụng các cơ chế đặc biệt, tùy thuộc vào hướng và cường độ của gió. Có những thiết kế khác - trống, không phụ thuộc vào các yếu tố trên và không yêu cầu bất kỳ điều chỉnh nào. Tuy nhiên, nếu hiệu suất của việc lắp đặt cánh quạt ở mức 50%, thì đối với các thiết bị trống sẽ thấp hơn nhiều.

Mỗi nhà máy điện không khí, bất kể được thiết kế như thế nào, đều được kết nối hoàn toàn với hoạt động của các dòng không khí, thường làm thay đổi hiệu suất của chúng. Điều này dẫn đến sự thay đổi số vòng quay của cánh quạt và công suất điện sinh ra. Tình huống này đòi hỏi phải ghép nối máy phát điện và mạng điện với sự trợ giúp của thiết bị bổ sung.

Theo quy định, pin được sử dụng cho việc này cùng với bộ biến tần. Đầu tiên, pin được sạc từ máy phát điện, do đó sự đồng đều của dòng điện không quan trọng. Hơn nữa, sạc pin, được chuyển đổi trong biến tần, được chuyển vào mạng.

Các cấu trúc cánh quạt WPP có thể được điều khiển nếu cần thiết. Nếu tốc độ gió quá cao, góc tấn của các cánh quạt sẽ thay đổi, đến mức tối thiểu. Điều này dẫn đến giảm tải gió lên tuabin.Tuy nhiên, dưới ảnh hưởng của bão, cánh quạt của các trang trại điện gió thường bị biến dạng, và toàn bộ hệ thống lắp đặt trong nhà không thành công. Không thể tránh hoàn toàn các tác động tiêu cực vì máy phát điện được đặt ở độ cao trung bình 50 m, do đó, có thể sử dụng gió mạnh hơn và ổn định hơn ở độ cao lớn.

Cách chọn máy phát điện gió

Để chọn một máy phát điện gió, bạn phải:

1. Tính công suất đã lắp đặt của các thiết bị điện dự định mắc vào nguồn năng lượng này.
2. Dựa trên các giá trị thu được của công suất và tốc độ gió trung bình hàng năm, tại khu vực lắp đặt của tổ máy, công suất của máy phát được xác định. Nguồn điện cần được tính đến hệ số an toàn, dựa trên sự tăng trưởng của tải và để không làm thiết bị quá tải trong thời gian tải cao điểm.
3. Cần xem xét đến khí hậu nơi lắp đặt thiết bị, vì lượng mưa ảnh hưởng xấu đến hiệu suất của máy phát điện. Tính đến các đặc điểm khí hậu của nơi ở.
4. Xác định hiệu quả của việc cài đặt là một trong những chỉ tiêu quan trọng nhất.
5. Tìm hiểu hiệu suất của máy phát điện liên quan đến tiếng ồn tạo ra trong quá trình hoạt động.
6. Tiến hành phân tích so sánh các loại máy phát điện cho tất cả các đặc điểm và thông số.
7. Đọc đánh giá của người dùng về các cài đặt tương tự.
8. Thực hiện phân tích các nhà sản xuất trong và ngoài nước, nghiên cứu đánh giá về các doanh nghiệp này.

Vị trí của máy phát điện gió tốc độ thấp

Một nền móng nhỏ được đặt trong một mảnh đất, trong đó cột buồm được cố định. Gần chân tháp, dưới chân có tủ điện. Ở phía trên, một cơ cấu quay được lắp đặt, một chiếc gondola được gắn trên đó. Bên trong cái sau là một máy đo gió, máy phát điện, hộp số và phanh.Một nắp rôto được gắn vào gondola, nơi các cánh quạt bị kẹt. Mỗi cánh được kết nối với một hệ thống tự động điều chỉnh cao độ.

Việc lắp đặt tuabin gió tốc độ thấp bắt đầu với phần móng và lắp đặt cột buồm

Sau khi hoàn thành việc lắp đặt máy phát điện, họ lắp đặt hệ thống chống sét và truyền thông tin về công việc, cũng như hệ thống bảo vệ và cơ chế dập lửa.

Máy phát điện gió tốc độ thấp là một thiết bị có thể cung cấp điện cho khu vực ngoại thành. Sử dụng hợp lý ở những nơi có gió nhẹ.

Thông số kỹ thuật

Tại thời điểm mua bộ điều khiển phí tuabin gió bạn cần phải nghiên cứu cẩn thận bảng dữ liệu của mình. Khi lựa chọn, các đặc điểm là quan trọng:

• công suất - phải tương ứng với công suất của tuabin gió;
• điện áp - phải tương ứng với điện áp của pin được lắp trên cối xay gió;
• Tối đa nguồn - cho biết công suất tối đa cho phép đối với kiểu bộ điều khiển;
• Tối đa dòng điện - cho biết bộ điều khiển có thể hoạt động với công suất tối đa nào;
• dải điện áp - chỉ số tối đa. và tối thiểu. điện áp pin để thiết bị hoạt động đầy đủ;
• khả năng hiển thị - dữ liệu nào về thiết bị và hoạt động của nó được hiển thị trên màn hình của một kiểu máy cụ thể;
• điều kiện hoạt động - ở nhiệt độ, độ ẩm mà thiết bị đã chọn có thể hoạt động.

Nếu bạn không thể tự mình chọn thiết bị kiểm soát sạc, hãy liên hệ với chuyên gia tư vấn và cho họ xem bảng dữ liệu về cối xay gió của bạn. Thiết bị được lựa chọn phù hợp với khả năng của việc lắp đặt gió. Điều kiện vận hành không chính xác và sai lệch so với dải điện áp sẽ ảnh hưởng xấu đến hoạt động của toàn bộ hệ thống gió.

Máy phát điện tuabin gió

Để vận hành cối xay gió, cần phải có máy phát điện ba pha thông thường.Thiết kế của các thiết bị này tương tự như các mô hình sử dụng trên ô tô, nhưng có thông số lớn hơn.

Các thiết bị tuabin gió có cuộn dây stato ba pha (nối sao), từ đó ba dây thoát ra, đi đến bộ điều khiển, nơi điện áp xoay chiều được biến đổi thành điện một chiều.

Rôto máy phát điện cho tuabin gió được chế tạo trên nam châm neodymium: trong những thiết kế như vậy không nên sử dụng kích từ điện vì cuộn dây tiêu thụ rất nhiều năng lượng

Để tăng tốc độ, một hệ số nhân thường được sử dụng. Một thiết bị như vậy cho phép bạn tăng công suất của máy phát hiện có hoặc sử dụng một thiết bị nhỏ hơn, giúp giảm chi phí lắp đặt.

Hệ số nhân thường được sử dụng nhiều hơn trong tuabin gió thẳng đứng, trong đó quá trình quay của bánh xe gió diễn ra chậm hơn. Đối với các thiết bị nằm ngang có tốc độ quay của lưỡi dao cao, không cần hệ số nhân, điều này giúp đơn giản hóa và giảm chi phí xây dựng.

Cách tự tính toán máy phát điện gió

Công thức được sử dụng để tính toán thông số công suất của thiết bị sẽ được sử dụng trong một khu vực cụ thể. Trước hết, một phép tính được thực hiện về lượng năng lượng cho phép máy phát điện gió tạo ra trong suốt cả năm.

Tính toán tổng công suất của thiết bị

Để hoàn thành nhiệm vụ, các hành động sau được thực hiện:

1. Đầu tiên, các tính toán được thực hiện. Phù hợp với kết quả thu được, chiều dài của các yếu tố quay, cũng như chiều cao của tháp, được chọn.
2. Phân tích tốc độ trung bình của đặc tính luồng không khí của một khu vực cụ thể được thực hiện. Điều này sẽ yêu cầu thiết bị đặc biệt. Với nó, bạn cần theo dõi cường độ của luồng không khí trong vài tháng.Nếu không có thiết bị, bạn có thể yêu cầu kết quả từ đại diện của trạm thời tiết địa phương.

Tính toán công suất máy phát điện gió được thực hiện theo công thức P = krV 3S / 2.

Ký hiệu ký hiệu:

• r là thông số mật độ dòng khí, ở điều kiện bình thường giá trị này là 1,225 kg / m3;
• V là tốc độ gió trung bình, tính bằng mét trên giây;
• S là tổng diện tích của luồng không khí, tính bằng mét;
• k là thông số hiệu suất của tuabin lắp trong thiết bị;

Sử dụng các tính toán này, bạn có thể xác định chính xác lượng điện năng cần thiết cho một tổ máy phát điện trong một khu vực cụ thể. Nếu thiết bị có thương hiệu được mua, thì bao bì của nó phải chỉ ra ở lực nào của luồng không khí thì hoạt động của thiết bị sẽ hiệu quả nhất. Trung bình, giá trị này sẽ nằm trong khoảng từ bảy đến mười một mét trên giây.

Kỹ sư người dùng Odessa đã nói chi tiết về quy trình lắp ráp thiết bị máy phát điện, cũng như về việc thực hiện các phép tính.

Tính toán các cánh quạt cho tuabin gió

Quy trình tính toán được thực hiện theo công thức Z = LW / 60 / V, ký hiệu:

• Z là giá trị tốc độ thấp của một chân vịt;
• L là kích thước của hình tròn mà các phần tử quay sẽ mô tả;
• W là tốc độ quay một trục vít;
• V là thông số tốc độ của dòng khí cấp.

Dựa trên công thức này, số vòng quay được tính toán. Nhưng để tính toán, cần phải tính đến bước của một vít của thiết bị. Nó được tính bằng công thức H = 2pR * tga.

Mô tả các ký hiệu:

• 2n là giá trị không đổi của 6,28;
• R là giá trị của bán kính sẽ mô tả các yếu tố quay của thiết bị;
• tg a là góc tiết diện.

Tính toán biến tần cho máy phát điện gió

Trước khi thực hiện các phép tính này, phải lưu ý điểm sau. Nếu chỉ sử dụng một pin 12 volt trong mạng gia đình, thì chẳng ích gì khi lắp đặt một bộ biến tần. Công suất trung bình của một ngôi nhà nhỏ mùa hè hoặc hộ gia đình tư nhân là khoảng 4 kW, chịu tải tối đa. Đối với một mạng như vậy, số lượng pin sẽ ít nhất là mười, mỗi pin được thiết kế cho 24 vôn. Với nhiều pin như vậy, bạn nên sử dụng thiết bị biến tần.

Nhưng đối với những điều kiện này, khi sử dụng mười pin 24 vôn, ít nhất bạn sẽ cần một máy phát điện gió có công suất 3 kW. Thiết bị yếu hơn sẽ không thể cung cấp năng lượng cho một số lượng pin như vậy. Đối với các thiết bị gia dụng, công suất này có thể quá cao.

Việc tính toán thông số công suất của thiết bị biến tần được thực hiện như sau:

1. Trước tiên, cần phải tóm tắt các đặc tính công suất của tất cả các hộ tiêu thụ năng lượng.
2. Khi đó thời điểm tiêu thụ được xác định.
3. Tham số tải đỉnh được tính toán.

Alexander Kapustin đã chỉ ra quy trình khởi động máy phát điện gió có biến tần.

Hiệu quả

Khá đơn giản để đánh giá hiệu suất năng lượng của một đơn vị thuộc một loại và thiết kế nhất định, và so sánh nó với hiệu suất của các động cơ tương tự. Cần xác định hệ số sử dụng năng lượng gió (KIEV). Nó được tính bằng tỷ số giữa công suất nhận được trên trục tuabin gió với công suất của luồng gió tác dụng lên bề mặt của bánh xe gió.

Hệ số sử dụng năng lượng gió cho các hệ thống lắp đặt khác nhau nằm trong khoảng từ 5 đến 40%. Việc đánh giá sẽ không đầy đủ nếu không tính đến chi phí thiết kế và xây dựng cơ sở, số lượng và chi phí điện năng được tạo ra.Đối với năng lượng thay thế, thời gian hoàn vốn đối với tuabin gió là một yếu tố quan trọng, nhưng cũng cần tính đến hiệu ứng môi trường.

Máy phát điện gió là gì?

Máy phát điện gió là một thiết bị sử dụng năng lượng gió để tạo ra điện. Các dòng không khí, di chuyển tự do trong khí quyển, có năng lượng khổng lồ, và hơn thế nữa, hoàn toàn miễn phí. Năng lượng gió là một nỗ lực để khai thác nó và biến nó thành mục đích sử dụng tốt.

Máy phát điện gió là một tập hợp các thiết bị tiếp nhận, xử lý và chuẩn bị năng lượng để sử dụng. Các dòng gió tương tác với cánh quạt của cối xay gió, khiến nó quay. Rôto được kết nối quá chín (hoặc trực tiếp) với máy phát điện sạc pin. Điện tích qua biến tần được xử lý thành dạng chuẩn (220 V, 50 Hz) và cung cấp cho các thiết bị tiêu thụ.

Thoạt nhìn, khu phức hợp này khá phức tạp. Ngoài ra còn có thiết kế đơn giản hơn, chẳng hạn như cối xay gió cung cấp cho máy bơm. Tuy nhiên, các thiết bị phức tạp đòi hỏi phải có một bộ thiết bị hoàn chỉnh để có thể cung cấp nguồn điện ổn định và chất lượng cao.

Các loại tuabin gió

Có một số loại máy phát điện gió. Theo số lượng cánh quạt, cối xay gió có ba cánh, hai cánh, một cánh, nhiều cánh. Các thiết bị cũng được sản xuất hoàn toàn không có lưỡi, trong đó “cánh buồm”, giống như một tấm lớn, đóng vai trò là bộ phận đón gió. Thiết bị như vậy có hiệu suất cao hơn các thiết bị khác, nhưng nó vẫn chưa được sử dụng rộng rãi. Điều thú vị là cối xay gió càng có ít cánh, thì càng tạo ra nhiều năng lượng hơn.

Ví dụ về tuabin gió phẳng

Theo vật liệu được sử dụng, các lưỡi dao là cứng (làm bằng kim loại hoặc sợi thủy tinh) và vải.Loại thứ hai được gọi là tuabin gió buồm, chúng rẻ hơn, nhưng lại thua những loại khó về tính thực tế và hiệu quả.

Một đặc tính quan trọng khác là đặc tính cao độ của cánh quạt, nó có thể thay đổi tốc độ quay của các cánh quạt. Các thiết bị có độ cao thay đổi cho phép bạn duy trì hiệu quả ở các tốc độ gió khác nhau. Nhưng đồng thời, chi phí của hệ thống tăng lên, và độ tin cậy giảm do sự phức tạp của thiết kế. Do đó, trong hầu hết các trường hợp, các thiết bị cố định được sử dụng, dễ bảo trì và đáng tin cậy.

Các loại tuabin gió theo vị trí của trục làm việc

Trục quay của tuabin gió có thể được định vị theo cả chiều dọc và chiều ngang

Trong cả hai trường hợp, có những ưu điểm và nhược điểm mà bạn cần lưu ý khi lựa chọn.

Có một số loại tuabin gió thẳng đứng:

1. Máy phát điện gió Savonius, thiết kế bao gồm một số nửa trụ, được cố định trên một trục ở vị trí thẳng đứng. Điểm mạnh của một thiết bị như vậy là khả năng làm việc ở bất kỳ hướng gió nào. Nhưng cũng có một nhược điểm nghiêm trọng - năng lượng gió chỉ được sử dụng khoảng 25 - 30%.
2. Trong rôto Darrieus, các sợi dây đàn hồi được dùng làm lưỡi, cố định trên các thanh dầm mà không cần dùng khung. Hiệu quả của mô hình giống như mô hình trước đó, nhưng cần phải cài đặt thêm để khởi động hệ thống.
3. Cối xay gió nhiều cánh là hiệu quả nhất trong số các thiết bị thẳng đứng.
4. Tùy chọn hiếm nhất là các thiết bị có rôto xoắn ốc. Các cánh xoắn đặc biệt đảm bảo quay đều của bánh xe gió, nhưng sự phức tạp của thiết kế khiến giá thành quá cao, điều này làm hạn chế việc sử dụng các cơ cấu loại này.

Cối xay gió trục ngang phổ biến hơn trục đứng vì chúng hiệu quả hơn nhưng đắt hơn.

Các loại tuabin gió dọc theo trục làm việc

Những bất lợi bao gồm sự phụ thuộc của hiệu quả vào hướng gió và sự cần thiết phải điều chỉnh vị trí của cấu trúc bằng cách sử dụng cánh gió thời tiết. Nên lắp đặt tuabin gió loại này ở nơi thoáng đãng, nơi không bị cây cối và các tòa nhà che phủ, và tốt hơn là cách xa nơi thường trú của người dân. Nó khá ồn ào và gây nguy hiểm cho các loài chim bay ngang qua.

Các nhà sản xuất tuabin gió

Thị trường bao gồm cả thiết bị có xuất xứ nước ngoài (chủ yếu là Bắc Mỹ, Châu Âu và Trung Quốc) và các thiết bị lắp đặt trong nước. Giá cả phụ thuộc vào nguồn điện và cấu hình - ví dụ, sự hiện diện của pin năng lượng mặt trời và dao động trong khoảng từ hàng chục đến hàng trăm nghìn rúp.

Đặc điểm kỹ thuật chính

Các mẫu bộ điều khiển được sử dụng như một phần của tuabin gió cụ thể khác nhau về các đặc tính kỹ thuật của chúng, được phản ánh trong hộ chiếu sản phẩm, đó là:

• Công suất định mức, là chỉ số chính của thiết bị, phải tương ứng với công suất của máy phát điện gió;
• Điện áp danh định, cũng là chỉ số chính, phải tương ứng với điện áp của pin tạo nên tuabin gió;
• Công suất tối đa, xác định giá trị tối đa cho phép đối với một kiểu thiết bị cụ thể;
• Dòng điện cực đại đặc trưng cho khả năng hoạt động của thiết bị ở hiệu suất cao nhất của máy phát điện gió;
• Giá trị điện áp tối đa và tối thiểu trên pin xác định dải điện áp mà thiết bị hoạt động;
• Nếu mô hình có thể hoạt động đồng thời với tuabin gió và nhà máy điện mặt trời - thì dòng điện tích cực đại được tạo ra bởi các tấm pin mặt trời;
• Loại hiển thị và các thông số hoạt động hiển thị trên đó;
• Đặc điểm hoạt động - nhiệt độ và độ ẩm môi trường xung quanh;
• Kích thước và trọng lượng tổng thể.

Có phải tất cả các tuabin gió đều giống nhau?

nhiều phân loại để sản xuất các lưỡi dao, cho bề mặt trái đất,

Hầu hết các tuabin gió hiện có (nhà máy điện gió) có thể thuộc loại một, hai, ba hoặc nhiều cánh. Một phần nhỏ của các thiết bị hiện đại nhất hoàn toàn không chứa các cánh quạt, và gió trong chúng bắt được cái gọi là "cánh buồm", trông giống như một cái đĩa. Phía sau nó là các piston dẫn động hệ thống thủy lực, và nó đã tạo ra dòng điện. Hiệu quả của các cài đặt như vậy cao hơn so với tất cả các cài đặt khác. Liên quan đến hệ thống có cánh, xu hướng như sau: càng ít cánh quạt, máy phát điện tạo ra càng nhiều năng lượng.

Các loại tuabin gió

có thể rẻ hơn,

Nếu chúng ta so sánh các tuabin gió theo bước của cánh quạt, thì các thiết bị có bước cố định đáng tin cậy hơn. Có những cối xay gió có tốc độ thay đổi có thể thay đổi tốc độ quay, nhưng thiết kế cồng kềnh của chúng dẫn đến chi phí bổ sung cho việc lắp đặt và bảo trì một hệ thống như vậy.

Kiểu dáng đa dạng nhất của cối xay gió, nếu chúng ta xem xét chúng trên quan điểm hướng của trục quay so với mặt đất.

Các thiết bị có lưỡi quay quanh trục thẳng đứng có thể được chia thành nhiều loại.

1. Máy phát điện gió Savonius là một nửa của hình trụ rỗng bên trong, được trồng trên một trục thẳng đứng. Ưu điểm chính của chúng là khả năng xoay không phụ thuộc vào tốc độ và hướng gió. Một hạn chế đáng kể là khả năng sử dụng năng lượng gió chỉ bằng một phần ba.
2. Rôto Darier là một hệ thống gồm hai hoặc nhiều cánh quạt là các tấm phẳng. Một thiết bị như vậy rất dễ chế tạo, nhưng sẽ không hiệu quả nếu bạn tốn nhiều năng lượng với nó. Ngoài ra, một cơ chế bổ sung là cần thiết để khởi động một cánh quạt như vậy.
3. Rotor dạng xoắn, nhờ các cánh xoắn đặc biệt, có chuyển động quay đều. Thiết bị này bền nhưng do thiết kế phức tạp nên giá thành cao.
4. Tua bin gió nhiều cánh có trục quay thẳng đứng là lựa chọn hiệu quả nhất trong nhóm của chúng.

Cối xay gió có trục quay nằm ngang cũng có những ưu và nhược điểm riêng. Ưu điểm chính của chúng là hiệu quả cao. Trong số những nhược điểm của các cấu trúc như vậy, cần lưu ý sự cần thiết của việc nắm bắt hướng gió bằng cánh gió thời tiết và sự thay đổi hiệu quả tùy thuộc vào hướng gió. Về vấn đề này, việc lắp đặt theo chiều ngang là thích hợp nhất ở các khu vực mở. Ở cùng một nơi mà các cánh quạt sẽ được che chắn khỏi gió bởi các tòa nhà, cây cối hoặc các ngọn đồi, tốt hơn là nên lắp đặt một tuabin gió có thiết kế khác.

Ngoài ra, một máy phát điện gió như vậy là đắt tiền, và sự xuất hiện của nó ở khu vực lân cận chắc chắn sẽ không gây được sự thích thú cho những người hàng xóm của bạn. Lưỡi của nó có thể dễ dàng hạ gục một con chim đang bay và tạo ra nhiều tiếng ồn.

Có những loại tuabin gió nào khác? Vâng, tất nhiên, của chúng tôi, trong nước và nhập khẩu. Trong số các đơn vị thứ hai, các đơn vị châu Âu, Trung Quốc và Bắc Mỹ đang dẫn đầu. Đồng thời, sự hiện diện của các tuabin gió trong nước trên thị trường không thể không vui mừng.

lôi vao mơi
Cưa hay cưa điện - chọn gì cho vườn? 4 sai lầm khi trồng cà chua trong chậu mà hầu như bà nội trợ nào cũng mắc phải Bí quyết trồng cây con của người Nhật vốn rất nhạy cảm với đất

Giá của các thiết bị như vậy trước hết được xác định bởi sức mạnh của chúng và sự hiện diện của các yếu tố bổ sung, ví dụ, tấm pin mặt trời, và thay đổi trong một phạm vi rất rộng - từ vài chục đến vài trăm nghìn rúp.

Làm cối xay gió bằng tay của chính bạn

Công việc chính cần làm là chế tạo và lắp đặt rôto quay. Trước hết, bạn nên chọn loại cấu trúc và kích thước của nó. Biết được công suất cần thiết của thiết bị và khả năng sản xuất sẽ giúp xác định điều này.

Hầu hết các nút (nếu không phải tất cả chúng) sẽ phải được thực hiện theo cách riêng của chúng, do đó, sự lựa chọn sẽ bị ảnh hưởng bởi kiến ​​thức của người tạo ra thiết kế, thiết bị và thiết bị mà anh ta quen thuộc nhất. Thông thường, đầu tiên, một cối xay gió thử nghiệm được chế tạo, với sự trợ giúp của việc kiểm tra tính năng và xác định các thông số của cấu trúc, sau đó họ bắt đầu chế tạo tuabin gió hoạt động.

Nguyên lý hoạt động

Hơn nữa, lực quay được chuyển đổi thành điện năng, được lưu trữ trong pin. Luồng không khí càng mạnh, các cánh quay càng nhanh, tạo ra nhiều năng lượng. Vì hoạt động của máy phát điện dựa trên việc sử dụng tối đa nguồn năng lượng thay thế nên một mặt của các cánh có hình dạng tròn, mặt kia tương đối phẳng. Khi luồng không khí đi qua mặt tròn, một vùng chân không được tạo ra. Điều này hút lưỡi dao, kéo nó sang một bên. Điều này tạo ra năng lượng, làm cho các lưỡi quay quay.

Sơ đồ hoạt động của một máy phát điện gió: nguyên tắc chuyển đổi năng lượng gió và hoạt động của các cơ chế bên trong được hiển thị

Trong các lần quay của chúng, các vít cũng quay trục nối với rôto máy phát điện. Khi mười hai nam châm gắn với rôto quay trong stato, một dòng điện xoay chiều được tạo ra có cùng tần số như trong ổ cắm thông thường trong phòng. Đây là nguyên tắc cơ bản về cách thức hoạt động của tuabin gió. Dòng điện xoay chiều dễ tạo ra và truyền tải trên một khoảng cách xa, nhưng không thể lưu trữ được.

Sơ đồ của một máy phát điện gió

Để làm điều này, nó phải được chuyển đổi thành dòng điện một chiều. Công việc này được thực hiện bởi một mạch điện tử bên trong tuabin. Để có được một lượng lớn điện năng, các nhà máy công nghiệp được sản xuất. Một công viên gió thường bao gồm vài chục công trình. Nhờ việc sử dụng một thiết bị như vậy ở nhà, bạn có thể giảm đáng kể chi phí năng lượng. Nguyên tắc hoạt động của tuabin gió cho phép chúng được sử dụng trong các tùy chọn sau:

• cho công việc tự chủ;
• song song với pin sạc dự phòng;
• cùng với các tấm pin mặt trời;
• song song với một máy phát điện chạy bằng dầu diesel hoặc xăng.

Nếu dòng không khí chuyển động với vận tốc 45 km / h thì tuabin tạo ra điện năng 400 oát. Điều này đủ để chiếu sáng khu vực ngoại thành. Năng lượng này có thể được tích lũy bằng cách thu nó vào pin.

Một thiết bị đặc biệt kiểm soát việc sạc pin. Khi điện tích giảm, chuyển động quay của các lưỡi dao sẽ chậm lại. Khi hết pin hoàn toàn, các cánh quạt bắt đầu quay trở lại. Bằng cách này, việc sạc được duy trì ở một mức nhất định. Luồng không khí càng mạnh, tuabin càng có thể tạo ra nhiều điện.

Làm thế nào một tuabin gió được cung cấp từ một nguồn thay thế

Cối xay gió không "ăn" khối lượng không khí, chúng được điều chỉnh để tiêu thụ tốc độ gió. Nói cách khác: gió tiếp cận tuabin gió với tốc độ cao và rời khỏi tuabin với tốc độ chậm hơn. Sự khác biệt về tốc độ gió trước và sau khi máy phát điện gió quyết định lượng năng lượng được thiết bị này hấp thụ.

Một số loại tuabin gió làm điều đó tốt hơn, một số loại kém hơn. Nhưng đây là chức năng chính của máy tạo gió - làm chậm gió.

Ranh giới giữa hiệu quả và hạn chế

Đừng bao giờ tin vào những tuyên bố rằng một tuabin gió nào đó hoạt động với hiệu suất 100%. Điều này có nghĩa là gió sau cánh của cối xay gió phải hoàn toàn dừng lại. Một bằng chứng vô lý rõ ràng là minh chứng cho một tuyên bố sai.

Một tuabin gió có hiệu suất lý tưởng phải tìm được sự cân bằng mà gió tỏa ra đủ năng lượng để nó chỉ phải thoát ra khỏi cửa sổ khẩu độ của thiết bị để chuyển động thêm. Hiệu suất trong trường hợp này xác định sự khác biệt về tốc độ gió trước và sau tuabin, ảnh hưởng trực tiếp đến hệ số công suất của cối xay gió, tính theo công thức sau: P_{lối ra}= 1/2 × r × S × V3 × hiệu suất.

Hiệu suất tối đa của tuabin gió, cách đây hơn 100 năm, đã được chứng minh bởi nhà khoa học người Đức Betz trong công trình khoa học cơ bản của ông. Lấy công thức trên làm cơ sở, người Đức cực kỳ nhất quán chứng minh rằng tối đa 16/27 năng lượng có thể được chiết xuất từ ​​gió. Sau đó, các tính toán của ông đã được sửa đổi một chút bởi Loregio người Ý, và kết quả là hiệu suất tối đa của một máy phát điện gió là 59%.

Điều này có thể nhận thấy rõ ràng ở sự khác biệt về nguyên lý hoạt động của tuabin Savonius và Darier.Rốt cuộc, cối xay gió Savonius chỉ lấy lực đẩy của gió, và các dự án của Darier cũng sử dụng lực nâng khí động học, giúp tăng tốc độ quay của các cánh quạt.

Nguyên lý hoạt động của tuabin gió

Trong trường hợp không có hoặc thường xuyên bị mất điện, tốt hơn hết là bạn nên tự tay chế tạo một máy phát điện gió mini hoặc một số tuabin gió (tuabin gió) để cung cấp điện cho từng cá nhân. Một thiết bị tự chế biến động năng của gió thành cơ năng do chuyển động quay của bánh xe gió.

Ban đầu, cơ năng làm quay rôto được biến đổi thành dòng điện xoay chiều ba pha. Dòng năng lượng qua bộ điều khiển được lưu trữ trong pin DC. Cuối cùng, biến tần điều chỉnh dòng điện để cung cấp điện cho các thiết bị và ánh sáng.

Nguyên tắc hoạt động của cối xay gió rất đơn giản và bao gồm tác động của ba loại lực lên các cánh quạt. Xung lực và lực nâng vượt qua hệ thống lực phanh và khởi động bánh đà chuyển động. Sau khi rôto hình thành từ trường trên phần đứng yên của máy phát điện, dòng điện bắt đầu chạy qua các dây dẫn.

Các lĩnh vực ứng dụng của thiết bị

Trên thực tế, các tuabin gió có khả năng cung cấp năng lượng cho các vật thể với nhiều mục đích khác nhau. Tua bin gió có công suất lớn thích hợp cung cấp điện ở quy mô công nghiệp. Các thiết bị sản xuất tại nhà được thiết kế phù hợp cung cấp cho chủ sở hữu của trang web một nguồn cung cấp điện liên tục. Bạn có thể tự tay mình làm một máy phát điện gió cho ngôi nhà riêng với chi phí nhân công và tiền mặt tối thiểu.

Ưu điểm của thiết bị

Ưu điểm chính của tuabin gió gia đình là tiết kiệm hóa đơn tiền điện. Số tiền chi cho các bộ phận và lắp đặt được hoàn trả bằng nguồn cung cấp điện miễn phí.

Các ưu điểm khác của tuabin gió tự chế:

• mô hình nhà máy đắt gấp nhiều lần;
• thiết kế thân thiện với môi trường hoạt động không cần nhiên liệu;
• tuổi thọ không giới hạn (trong trường hợp hỏng hóc, linh kiện dễ thay thế);
• khả năng thích hợp trong điều kiện khí hậu thích hợp với tốc độ trung bình hàng năm của đồng hồ đo từ 4 m / s.

Flaws

Mặt tiêu cực của một cối xay gió riêng lẻ bao gồm:

• sự phụ thuộc vào thời tiết;
• bão và cuồng phong thường làm mất tác dụng của cơ chế;
• cần phải có các biện pháp phòng ngừa;
• cột buồm cao cần nối đất;
• một số mô hình vượt quá độ ồn cho phép.

Máy phát điện tuabin gió

Để vận hành cối xay gió, cần phải có máy phát điện ba pha thông thường. Thiết kế của các thiết bị này tương tự như các mô hình sử dụng trên ô tô, nhưng có thông số lớn hơn.

Các thiết bị tuabin gió có cuộn dây stato ba pha (nối sao), từ đó ba dây thoát ra, đi đến bộ điều khiển, nơi điện áp xoay chiều được biến đổi thành điện một chiều.

Rôto máy phát điện cho tuabin gió được chế tạo trên nam châm neodymium: trong những thiết kế như vậy không nên sử dụng kích từ điện vì cuộn dây tiêu thụ rất nhiều năng lượng

Để tăng tốc độ, một hệ số nhân thường được sử dụng. Một thiết bị như vậy cho phép bạn tăng công suất của máy phát hiện có hoặc sử dụng một thiết bị nhỏ hơn, giúp giảm chi phí lắp đặt.

Hệ số nhân thường được sử dụng nhiều hơn trong tuabin gió thẳng đứng, trong đó quá trình quay của bánh xe gió diễn ra chậm hơn. Đối với các thiết bị nằm ngang có tốc độ quay của lưỡi dao cao, không cần hệ số nhân, điều này giúp đơn giản hóa và giảm chi phí xây dựng.

Các chi tiết cụ thể của việc lắp ráp và cài đặt một tuabin gió từ máy giặt và tuabin gió từ máy phát điện trên ô tô được mô tả chi tiết trong các bài viết mà chúng tôi giới thiệu.

Bộ

• Rôto có cánh. Chúng, tùy thuộc vào kiểu máy, có thể là: một, hai, ba hoặc nhiều hơn;
• Hộp giảm tốc hay nói cách khác là hộp giảm tốc được thiết kế để điều chỉnh tốc độ giữa máy phát và rôto;
• Vỏ được bảo vệ. Mục đích của nó là rõ ràng ngay từ tên gọi: nó bảo vệ tất cả các thành phần của cấu trúc khỏi các tác động bên ngoài;
• Đuôi có nhiệm vụ quay theo hướng gió thổi;
• Pin có thể sạc lại. Nhiệm vụ của nó là tích lũy năng lượng, tức là cổ phần. Do thời tiết không phải lúc nào cũng thuận lợi cho nhà máy nên điều này sẽ luôn hữu ích khi thời tiết xấu;
• cài đặt biến tần. Nó dùng để biến đổi dòng điện một chiều thành dòng điện xoay chiều, cung cấp năng lượng cho các thiết bị điện sử dụng trong cuộc sống hàng ngày.

Tính toán kích thước và vị trí

Để tính toán số lượng máy phát cần thiết cho một nhà máy điện gió, hãy tính đến:

• công suất yêu cầu;
• số ngày có gió;
• các tính năng vị trí.

Vì vậy, để việc lắp đặt một tuabin gió phù hợp với chi phí, cần phải xác định số ngày gió mỗi năm, cũng như hướng chủ yếu của chúng. Các khu vực ven biển và các khu vực trên núi có vị trí thuận lợi nhất, vì ở đây sức gió vượt quá 60-70 m / s, và điều này là khá đủ để loại bỏ điện địa phương.

Trên lãnh thổ bằng phẳng, gió được đặc trưng bởi một dòng chảy đều, nhưng sức mạnh của nó đôi khi không đủ để cung cấp đầy đủ cho một ngôi nhà riêng. Việc lắp đặt gần các đồn điền và rừng là hoàn toàn không có lợi, vì năng lượng gió được sử dụng và tồn tại ở mức độ lớn hơn trên cây.

Luồng gió có sức mạnh gia tăng tỷ lệ thuận với khoảng cách từ bề mặt trái đất. Theo đó, cột buồm cối xay gió càng cao thì càng có thể bắt được nhiều đà.Tuy nhiên, càng xa khỏi mặt đất, nó càng phải gia cố nhiều hơn. Các giá đỡ phụ không phải lúc nào cũng có thể giữ được hoàn toàn cối xay gió. Trong gió giật mạnh, xác suất cột cao bị đổ lớn hơn nhiều so với cột cao từ 5-7 mét.

Việc loại bỏ cột buồm khỏi mặt đất tối ưu nhất là 10-15 mét. Việc buộc chặt nó được thực hiện bằng hai phương pháp:

1. Đổ bê tông nền móng - họ đào bốn hố sâu, nhưng có đường kính nhỏ, trong đó phần mở rộng tuabin gió được nhúng và đổ bê tông. Quá trình này tốn nhiều thời gian và chi phí, nhưng đáng tin cậy nhất. Trong một cơn gió mạnh, cột buồm sẽ bất động và thiệt hại duy nhất đối với nó có thể là các cánh quạt bị xước.
2. Các vết căng bằng kim loại - với sự trợ giúp của cáp kim loại, cối xay gió được cố định vuông góc với bề mặt trái đất, trong khi dây cáp được kéo căng tốt, cố định các đầu của nó với mặt đất.

Thời gian vận hành toàn bộ nhà máy điện phụ thuộc vào việc lựa chọn phương pháp cố định cột.

Sự hiện diện của các thiết bị đặc biệt, cũng như kinh nghiệm thực hiện công việc như vậy sẽ giúp trang trại điện gió khỏi sự cố sớm.

Máy phát điện gió

Nếu cánh quạt của những chiếc cối xay gió truyền thống được làm bằng vật liệu cứng thì trong chèo thuyền, ngược lại, chúng được làm bằng vật liệu mềm. Thích hợp cho bất kỳ loại vải dày đặc nào, chẳng hạn như vải bạt. Thường các tấm không dệt được sử dụng trong các công trình xây dựng như vậy. Bề ngoài, một chiếc máy phát điện chạy bằng sức gió trông giống như một chiếc bàn xoay cỡ lớn dành cho trẻ em.

Theo thiết kế, cối xay gió thuyền buồm được chia thành hai loại.

• Hình tròn với các cánh buồm hình tam giác
• Với một bánh xe buồm, cũng hình tròn

Máy phát điện gió có cánh hình tam giác

Các cánh buồm hình tam giác thường được làm cân bằng, nhưng trong nhiều trường hợp, hình dạng của chúng được chọn riêng - theo tải trọng gió của khu vực lắp đặt chúng.Một chiếc cối xay gió đang chèo thuyền bắt đầu hoạt động với vận tốc gió 5 m / s. Hiệu quả của nó cao hơn so với hầu hết các loại cối xay gió có cánh, nhưng đồng thời cũng không phải là không có nhiều khuyết điểm. Vì vậy, khi gió thay đổi, “thuyền buồm” dừng lại và nó cần thời gian để quay theo hướng mới của luồng gió.

Một nhược điểm khác là sự mỏng manh của chính những "cánh buồm". Chúng thường bị rách, hỏng hóc và yêu cầu thay thế hoàn toàn.
Người ta tin rằng một máy phát điện cánh buồm tròn bị tước bỏ những thiếu sót này. Hiệu suất của nó gấp đôi so với máy phát điện có cánh buồm. Bề ngoài, nó trông giống như một đĩa vệ tinh và khác với các máy phát điện thông thường ở chỗ nó không có bất kỳ cánh quạt, hình trụ hoặc rôto quay nào. Máy phát điện này rung dưới áp suất hoặc gió giật, truyền năng lượng cơ học cho máy phát bằng các rung động của nó.