Как работает ветрогенератор: выбор для частного дома ветряка для выработки электроэнергии, плюсы и минусы, строительство ветряной элекстростанции

Содержание

Для чего вам нужен ветрогенератор?

Начнём с ответа на вопрос, вынесенный в заголовок: для чего вам нужен ветрогенератор? И смотря для кого он потребовался? Пенсионеру он нужен, чтобы лампочки горели, телевизор работал и в доме было тепло. Предпринимателю, владельцу небольшой, на 10 номеров, придорожной гостиницы потребуется намного больше электроэнергии, а владельцу загородного дома, когда он там бывает только утром и вечером, надо даже меньше, чем пенсионеру. Когда вы точно рассчитаете потребность, тогда можно и разбираться с вопросом о том, как работает ветрогенератор с горизонтальной или вертикальной осью вращения ротора. Для этого нелишне знать и климатические условия данной местности, какое направление и с какой среднегодовой скоростью дует ветер.

Получив ответ, нетрудно рассчитать, какую по мощности установку выбрать, как подобрать инвертор, какие аккумуляторные батареи приобрести и сколько. Потребляемая энергия не может превышать мощность инвертора и скорость зарядки аккумулятора и так далее.

Технических вопросов много, о которых мы сейчас и поговорим.

Если вам необходима электроэнергия редко, но с большой нагрузкой, то здесь особое внимание надо уделить выбору инвертора. Попросту говоря, преобразователя тока из переменного в постоянный. Возможно, что вам потребуется не один подобный агрегат.

Зная, что в вашей местности бывают частые случаи полного безветрия, тогда надо придать значение выбору аккумуляторов с большой ёмкостью. А чтобы они быстрее заряжались, надо делать ставку на выбор более мощного ветрогенератора. То есть, устройство одного агрегата тесно связано с характеристикой другого. Всё надо тщательно рассчитать, начиная от среднегодовой скорости ветра и до мощности каждого прибора в отдельности.

И в том случае, если вы будете знать, сколько электроэнергии вам надо в сутки, сколько часов занимает самое пиковое потребление и сколько в эти часы надо киловатт, вы можете точно сделать выбор, какой вид ветрогенератора вам потребуется.

Анатомия ветряной установки

Из чего состоит и как работает «организм» ветрогенератора в целом. Перечисляем: лопасти (пропеллер), ротор турбины (вращающаяся часть), генератор, ось генератора, инвертор, превращающий переменный ток в постоянный для зарядки батарей, аккумулятор. Схематический чертёж ветрогенератора наглядно показывает схема. Смотрите рисунок.

При вращении ротора создаётся трёхфазный переменный ток, затем идущий через контроллер на аккумуляторную батарею постоянный ток для его зарядки, далее инвертор, преобразующий ток в стабильно-переменный для подачи на потребители (освещение, телевизор, радиоприёмник, отопительные батареи и т.д.). Таково схематическое устройство ветряных установок.

Принцип работы любого вида ветрогенератора следующий: вращение вызывает три вида физического воздействия на лопасти винта – импульсную силу и подъёмную, в результате которых начинает приходить в движение маховик, и тормозящую силу. Две силы против одной преодолевают сопротивление и маховик раскручивается, ротор создаёт магнитное поле на неподвижной части генератора.

Этого достаточно, чтобы по проводам пошёл электрический ток.

Как работает ветрогенератор, и из чего он состоит, узнаете из видео:

Перед покупкой ветрогенератора необходимо учесть все нюансы. Если воздушный поток по какой-либо причине обходит стороной вашу местность, то установка мощного ветрогенератора вряд ли целесообразна. Тогда для вас подойдёт генератор небольшой мощности. А бывает и так, что направление ветра меняется постоянно. Тогда, конечно же, стоит подумать о том, есть ли смысл устанавливать ветряные установки. И в случае расчётов в пользу установок, то предпочтение надо отдавать использованию ветрогенератора вертикального вида вращения оси. Чем же они отличаются друг от друга – вертикальные и горизонтальные ветряки, какие их преимущества и недостатки, разговор в следующем разделе.

Плюс пишем, минус в уме держим

До каких пор мы будем гоняться за европейскими товарами! Неужели у нас хуже мастера, или такое допотопное оборудование, чтобы выпускать на рыночный прилавок низкосортную продукцию? Конечно же, нет. Стоимость ветрогенератора напрямую зависит от суммарной мощности, какой обладает ветроэлектростанция в сборе.

Цена обычно колеблется и зависит от производителя. Зарубежный производитель – о! Тогда можно и три шкуры содрать с покупателя. Не поддавайтесь на эту дешёвую приманку. Цена от нашего, отечественного производителя, в три раза дешевле, чем от зарубежных мастеров. А разницу в качестве и под микроскопом не отличишь. Пора бы уж научиться уважать своего соотечественника, мужественно, вопреки всяким препонам, занимающегося производством товаров.

Ветряные установки по своему устройству делятся на два вида: с горизонтальным валом генератора и с вертикальным. Ветрогенераторная установка с вертикальным валом имеет следующие неоспоримые преимущества перед горизонтальной:
  1. Отпадает необходимость обустраивать флюгер. И никаких подшипников для вращения верхней коробки при изменении направления ветра. Вертикальная конструкция стоит незыблемо при всяком ветре и улавливает любое его направление.
  2. Устроена с минимальным количеством передающих редукторов.
  3. Способна улавливать малейшие колебания ветра, что даёт возможность приблизить конструкцию к поверхности земли и намного удешевить монтаж и обслуживание.
  4. Генератор меньше реагирует на изменение направления и скорость ветра.

Как и в каждом обсуждаемом деле не обошлось и без ложки дёгтя в бочке мёда. Недостатки:
  1. Лопасть турбины с вертикальным валом устроена так, чтобы достигать площади раза в три больше, чем занимают лопасти винта горизонтальной установки. Явный минус.
  2. И, как следствие, КПД станций вертикальной конструкции в три раза меньше, чем горизонтальных установок.

Уходим завтра в море

Несколько слов о конструкции «моряков», а потом о самом «морском походе». Итак, схема ветроустановок принципиально везде одинакова, разве что, с некоторыми отклонениями от нормы. Вот основные элементы ветрогенератора:

  • Роторная часть (вращающаяся). Её задача преобразовать силу ветра во вращательное движение. Сюда входят лопасти и вал.
  • Редуктор. Его задача увеличить скорость вращения вала до двух и более тысяч оборотов в минуту и передать это вращение на генератор. Простейшая схема ветряков выполнена без редуктора. Там генератор напрямую соединён валом с лопастями.
  • Генератор. Здесь с помощью магнитных полей вращение вала создаёт электроэнергию.
  • Анемометр. Это прибор, измеряющий скорость ветра. Находится сзади корпуса, рядом с флюгером, который отвечает за направление лопастей против движения ветра.
  • Башня, на которой монтируется вся система выработки электроэнергии.
  • Преобразователь напряжения (см. схему).

Такова конструкция «моряков» — ветрогенераторов.


А теперь вспомним, какое самое уязвимое место ветрогенератора любого типа, будь то вертикального или горизонтального? – Точно, это возможное безветрие, когда ветроэлектростанция полностью прекращает свою работу. И где же выход? Он есть. Как в любой жизненной ситуации. В данном случае – это выход в море. Туда, где ветра дуют практически круглый год и круглые сутки.

Вечером дует ветерок с суши на море, утром – с моря на сушу. «Бриз» называется. Вблизи высоких прибрежных гор господствует «Бора» — холодный ветер, устремляющийся в море со стороны горных вершин. «Муссон» — довольно постоянный сезонник, дующий в летнее время с моря, а зимой в противоположную сторону. У западных берегов Чёрного моря господствует восточный ветер «Абаза». А так называемый «Свежак» постоянно разгуливает над поверхностью моря вдали от пляжных берегов. Бывает и всем известный грозный «Шторм».

Вы только посмотрите, какое богатство ветровой энергии пропадает даром! Практически ветер над морем и береговой линией не утихает ни на минуту. Поэтому и пришла в голову конструкторов идея подумать над сооружением ветрогенераторов морского базирования. Задача была сделать надёжную опору. Сделали. А потом пришла идея не вкапывать в глубину дна капитальные опоры, а ставить на воде качающиеся электростанции (см.

рисунок). И снова удача.

Но и на этом не остановились датские изобретатели. Они пришли к выводу, что самой дешёвой в установке будет морская плавучая ветроэлектростанция. Ветряки расположены на такую высоту от палубы, чтобы до них не доставала даже штормовая волна. И снова успех оказался налицо.

Французские специалисты сконструировали морскую установку мощностью более двух мегаватт, которую запускают в декабре этого года в Средиземное море. Отличительной особенностью её будет то, что винт расположен вертикально. То есть, вертикальные виды ветрогенераторов шагнули на морские просторы.

Так пошли в море офшорные электростанции добывать дешёвую электроэнергию. (Офшор – находящийся далеко от берега, вне территории страны). И лидером в этом морском нашествии оказалась Дания. Мы об этом расскажем в следующих выпусках.

В. Ильин

Ветрогенератор в Челябинске:

Какой ветрогенератор нужен для частного дома: выбираем ВЭУ грамотно

Ветроэнергетическая установка служит для преобразования кинетической энергии в электрическую. Современные ветрогенераторы способны использовать до 45% энергии воздуха — это позволяет успешно использовать ВЭУ в качестве альтернативного энергоисточника, который помогает снизить траты на коммунальные услуги или полностью заменить собой подключение к общей энергосети.

Домашний ветрогенератор: в каких случаях есть смысл в установке

Стоимость возведения ВЭУ для дома или небольшого кооператива сравнительно ниже, чем у других альтернативных электрогенераторов. ВЭУ уступают в цене солнечным батареям, однако они подходят не для каждого жилища. Установка ВЭУ целесообразна в таких случаях:

  • среднегодовая скорость ветра равняется или превышает 3 м/c — в противном случае много энергии от ВЭУ вы не получите;
  • если на вашем участке часто отключат свет или регулярно случаются аварийные ситуации по независящим от вас причинам;
  • если подключение к общей сети в вашем регионе отсутствует или стоит слишком дорого;
  • для поддержания полной энергонезависимости.

Сам по себе ветрогенератор не представляет никакой опасности и никакого вреда не приносит. Вас может раздражать постоянное мелькание лопастей и производимый ими шум. Но проблема исчезает, если вы устанавливаете ВЭУ на северной стороне своего участка чуть поодаль от дома. В остальном ветроэнергетическая установка — выгодное приобретение. Давайте разберемся, какой ветрогенератор лучше и почему.

Ветрогенератор какой мощности нужен для частного дома

Рынок ветрогенераторов может предложить модели от производителей разных стран, включая США, Европу и СНГ. Установки от отечественных производителей стоят дешевле, однако при выборе стоит опираться на технические характеристики и гарантийные сроки. Средняя продолжительность службы ВЭУ при грамотном использовании — 20-25 лет. Если вам предлагают купить ветряк, который прослужит меньше 10 лет, лучше подыскать другие варианты.

Работу ветряка обычно тестируют на даче или небольшом загородном доме, где потребность в электроэнергии возникает периодически, а не на постоянной основе. Для снабжения малогабаритного коттеджа вам понадобится ВЭУ мощностью от 1,5 до 3 кВт. Месячная выработка энергии в таком случае колеблется от 500 до 600кВт. Для среднего дома (100-200 м²) с условием постоянного проживания требуется ветряк мощностью не меньше 5-6 кВт и ежемесячной выработкой энергии от 1000кВт.

Разобравшись с теорией, какой мощности ветрогенератор нужен для дома, необходимо учитывать и практический аспект — силу ветра. Приобретая ВЭУ с малой мощностью, вы сможете выжать из нее достаточное количество энергии лишь при урагане. Например, двухкиловатный ветряк с расчетной скоростью ветра 15 м/с даст вам 15-20% энергии при условии скорости ветра 6-8 м/с, а в полный штиль останется неподвижным. Это не повод отказываться от недорогих маломощных ветряков — просто купите ВЭУ с меньшей расчетной скоростью ветра. Та же двухкиловатная ветроэнергетическая установка, но с расчетной скоростью в 8 м/с, будет стабильно работать на максимуме, а в особенно ветреные дни выдаст все 40% энергии.

На что обратить внимание при покупке ВЭУ

Важно учитывать высоту мачты. Чем выше находится ветряк, тем больше ветра он сможет «поймать». Скорость ветра увеличивается в зависимости от высоты, так что даже в не особо ветреных районах ВЭУ может успешно работать, если мачта будет достаточно высокой. Стандартная высота мачты — 10 метров. С каждыми последующими десятью метрами мощность ветрового потока будет увеличиваться в полтора раза.

Обратите внимание и на такие факторы:

  • фактические объемы электроэнергии, которые сможет выработать ветряк в условиях вашего участка;
  • актуальность выбранной модели, как долго она выпускается и насколько хорошо ее оценили другие пользователи;
  • гарантийные сроки и периодичность технического обслуживания;
  • расчетный срок использования ветроэнергетической установки;
  • степень сложности монтажа и обслуживания.

Какой ветряк лучше: горизонтальный или вертикальный?

ВЭУ разделяются на типы по направлению оси вращения — горизонтальные и вертикальные. Горизонтальные (крыльчатые) располагают вертикальными лопастями, которые крепятся к мачте на горизонтальной оси. Такие ветрогенераторы занимают около 90% рынка; их легко отыскать в любом каталоге. Популярность крыльчатых ветряков обуславливается их высоким КПД, простым управлением, высокой устойчивостью к ураганам и демократичной стоимостью. Их можно устанавливать на любой высоте и не бояться поломки даже во время шторма.

Вертикальные ветряки (карусельчатые) получили свое название из-за вертикальной оси вращения ротора. Они отличаются легким монтажом и стабильной работой даже при малом ветре. Карусельчатые ветрогенераторы малошумны и компактны, из-за чего их часто устанавливают для домашнего использования. Минус таких ВЭУ — меньшая эффективность (в сравнении с крыльчатыми). Вертикальный ветряк нельзя поставить на высокой мачте из-за особенностей конструкции, поэтому они хорошо работают только в ветреной местности.

Горизонтальные ВЭУ более эффективны: половина работы их лопастей происходит за счет сопротивления противоположному движению ветра. Вертикальные же ветрогенераторы из-за смены направления ветра теряют свою мощность. Горизонтальные требуют меньше места и меньших затрат, они эффективны и мощны. Низкий уровень шума делает вертикальные ВЭУ привлекательным приобретением, однако они будут целесообразной покупкой только для тех домов, которые не требуют большого количества электроэнергии и располагают накопительными аккумуляторами на случай безветренной погоды.

Для малых нужд целесообразно купить мини ветрогенератор. Эти устройства располагают мощностью до 1 кВт и используются для автономного питания системы подачи воды, небольших сельскохозяйственных ферм и снижения нагрузки на общую сеть. Такие ВЭУ часто используют на дачах для питания кухонных приборов: мини-плит, микроволновок, чайников, светильников.

Ветрогенератор — как выбрать ветряк

С целью экономии расходов на электроснабжение на производствах и в частных домах устанавливают ветрогенераторы. В данной статье рассмотрим основные характеристики, разновидности и принцип работы ветрогенераторов.

Оглавление:

  1. Устройство и принцип работы ветрогенератора
  2. Разновидности ветряков
  3. Рекомендации по выбору ветрогенератора
  4. Обзор производителей ветрогенераторов

Устройство и принцип работы ветрогенератора

Основные составляющие ветрогенератора:

1. Генератор — преобразователь механической энергии в электрическую. Генератор заряжает аккумуляторные батареи. Чем выше скорость ветра, тем быстрее заряжаются батареи.

2. Лопасти ветрогенератора — часть ветрогенератора, которая подвергается силе ветра, а затем воздействует на генераторный вал.

3. Мачта — устройство на котором крепится генератор и лопасти. От высоты мачты зависит скорость и устойчивость работы ветрогенератора.

Дополнительные компоненты ветрогенератора:

1. Контроллеры — устройство управления ветрогенератором, отвечающее за направление лопастей, особенности заряда аккумулятора, защиту ветрогенератора. Основной функцией контроллера является преобразование переменной энергии в электрическую постоянную.

2. Батареи аккумулятора — приборы для накапливания энергии, которую используют в то время когда отсутствует ветер. Еще одной функцией аккумулятора выступает выравнивание и стабилизация энергии, вырабатываемой генератором. Аккумуляторные батареи обеспечивают электропитание.

3. Анемоскопы или устройства измерения направления ветра — собирают и обрабатывают данные о скорости, направлении и порывах ветра. Анемоскопы устанавливают на более мощных ветрогенераторах, предназначенных для переработки большого количества энергии.

4. Автоматические регуляторы питания предназначены для объединения ветрогенератора, электросети, дизельного генератора или других источников энергии.

5. Инверторы — устройства для переработки постоянного тока в переменный, предназначенный для работы бытовой и электротехники.

При попадании ветра на лопасти ветрогенератора происходит вращение устройства. Во время работы ветрогенератора вырабатывается переменный ток, который попадает в контроллер и перерабатывается в постоянный. Постоянный ток заряжает аккумуляторы, которые обеспечивают электричеством частный дом или большое предприятие. Но, для работы большинства электроприборов необходим переменный однофазный или трехфазный ток, который образуется в инверторе.

Варианты использования ветрогенератора в системе электроснабжения:

  • работа ветряка с аккумулятором в автономном режиме;
  • параллельная работа ветрогенератора на аккумуляторах и солнечных батареях;
  • работа ветрогенератора с параллельным использованием резервного (дизельного, бензинового или газового) генератора;
  • параллельная работа ветрогенератора и обычной электросети.

Преимущества использования ветрогенератора:

  • получение экологически чистой, безопасной и надежной электроэнергии,
  • снижение расходов оплаты за электричество;
  • бесшумность работы устройства;

  • наибольшее количество энергии ветрогенератор производит осенью или зимой, во время большей востребованности электричества для обогрева помещений;
  • цена на ветрогенераторы намного ниже, чем стоимость альтернативных источников получения электроэнергии;
  • возможность ветрогенератора параллельно работать с другими источниками электроэнергии;
  • возможность выбора мощности ветроустановки, в зависимости от типа местности и количества необходимой электроэнергии;
  • возможность использования ветрогенераторов на яхтах или кораблях;
  • потратившись один раз на ветроустановку, обеспечивается электроснабжение минимум на 20 лет.

Разновидности ветряков

В зависимости от размещения турбин выделяют ветрогенераторы:

  • вертикального типа,
  • горизонтального типа.

Ветрогенератор вертикального типа имеет вертикально размещенную турбину, по отношению к поверхности земли, а горизонтальный наоборот. Вертикальный ветрогенератор легко улавливает самые малейшие дуновения ветерка, а горизонтальный — более мощный, по преобразованию энергии.

Разновидности вертикальных ветрогенераторов:

1. Изобретение вертикального ветрогенератора принадлежит шведскому изобретателю Савониусу. Вертикальный ветряк состоит из двух цилиндров, которые имеют вертикальную ось вращения. Независимости от силы и направления ветра вертикальный ветряк постоянно вращается вокруг своей оси. Основным недостатком вертикального ветрогенератора является неполное использование ветровой энергии. Во время исследований было выявлено, что вертикальный ветряк использует только третью часть ветровой энергии.

2. Вертикальный ветряк с наличием ротора Дарье был изобретен на несколько десятков лет позже обычного. Роторный ветрогенератор имеет две или три лопасти и ротор. Ветрогенераторы с ротором просты в изготовлении и легки в монтаже. Главным недостатком такого ветрогенератора является то, что ротор нужно запускать вручную.

3. Ветрогенератор с вертикальной осью вращения и с наличием геликоидного ротора — имеет закрученные лопасти. которые обеспечивают равномерное вращение ветрогенератора. Преимущество: уменьшение нагрузки на подшипники, тем самым увеличение срока службы устройства. Недостатки: высокая стоимость, сложность монтажа.

4. Вертикальный ветрогенератор с наличием многопластного ротора — самое эффективное устройство по переработке ветровой энергии. Имеет сложный ротор, который состоит из большого количества лопастей.

5. Ортогональные ветрогенераторы не требуют большой скорости ветра. Для работы такого устройства подойдет скорость ветра от 0,7 м/с. Ортогональные вертикальные ветроустановки имеют высокие технические характеристики, бесшумное вращение мотора и интересный дизайн. Устройство ортогонального ветрогенератора основывается на вертикальной оси вращения и на нескольких лопастях, которые удалены от оси на определенном расстоянии. Несмотря на большое количество преимуществ, ортогональная ветроустановка имеет недостатки:

  • небольшой строк службы опорных узлов;
  • лопасти более массивные, чем у обычных ветрогенераторов;
  • большой вес установки затрудняет монтаж устройства.

Горизонтальные ветрогенераторы имеют более высокий коэффициент полезного действия. Главным недостатком горизонтальных ветрогенераторов является необходимость в постоянном поиске ветра при помощи флюгеля, который устанавливается отдельно от устройства.

Горизонтальные ветрогенераторы разделяют на:

  • устройства однолопастного типа — характеризуются высокими оборотами вращения, имеют небольшой вес и легкую конструкцию;
  • ветрогенераторы двухлопастного типа — по устройству схожи с однолопастными, только отличаются количеством лопастей;
  • ветряки трехлопастного типа имеют наибольшую мощность около 7 мВт, считаются одними из самых популярных среди ветрогенераторов, предназначенных для дома;
  • многолопастные ветрогенераторы имеют от четырех до пятидесяти лопастей, данные устройства используют для обеспечения работы водяных установок.

В соотношении с количеством лопастей все ветрогенераторы подразделяются на:

  • однолопастные,
  • двухлопастные,
  • трехлопастные,
  • многолопастные.

По материалам, из которых состоит ветрогенераторная установка выделяют:

  • ветрогенераторы парусного типа,
  • ветрогенераторы жесткого типа, изготовлены из стекловолокна или металла.

В зависимости от шагового признака винта ветрогенераторы разделяют на:

  • устройства измеряемого шага,
  • устройства фиксированного шага.

Ветрогенератор на основе изменяемого шага имеет довольно сложную конструкцию, но в то же время увеличенную скорость вращения. Ветрогенератор с фиксированный шагом отличается надежностью и простотой.

Все ветрогенераторы условно разделяют на два вида:

  • ветрогенераторы промышленного типа;
  • домашние ветрогенераторы.

Промышленные ветряки используют для получения большого количества электроэнергии. Для устройства ветрового парка, состоящего из нескольких десятков или сотен ветрогенераторов требуется тщательное обследование местности, которое проводят на протяжении года или двух. Промышленные ветрогенераторы позволяют получать электроэнергию для обеспечения электричеством нескольких десятков домов или определенного производства.

Ветрогенератор для дома — позволяет значительно снизить расходы на электроснабжение и обеспечивает независимость от работы общей электросети.

Рекомендации по выбору ветрогенератора

1. Перед выбором ветрогенератора следует определиться с мощностью и функциональным назначением данного устройства.

2. Внимательно изучите разновидности ветряков и ознакомьтесь с климатическими условиями данного региона, в котором планируется установка ветрогенератора.

3. Определите выходную мощность ветряка, которая напрямую зависит от мощности преобразователя (инвертора). Второе название выходной мощности — пиковая нагрузка — совокупность количества приборов, которые одновременно будут работать с ветрогенератором. То есть, выходная мощность определяется как общая мощность ветряка. Даже при редком, но большом потреблении электроэнергии следует выбирать ветрогенератор с большой мощностью. Чтобы увеличить выходную мощность, следует установить несколько инверторов.

4. Время на непрерывную работу устройства — определяют мощностью аккумулятором, которые устанавливаются на ветряк. При безветренной погоде аккумуляторы обеспечивают помещение электричеством.

5. Темпы заряда аккумулятора определяются мощностью устройства, скоростью ветра, высотой установки и рельефом территории, на которой установлен ветрогенератор. Чем выше мощность ветрогенератора, тем быстрее происходит заряд батарей. При постоянном потреблении электроэнергии или при слабом ветре выбирайте более мощные модели ветряков. Чтобы увеличить скорость заряда батарей, следует подключить несколько генераторов к ветроустановке.

6. Не следует покупать много аккумуляторных батарей, при слабой силе ветра, так как ветрогенератор не успеет заряжать все батареи. Если батареи не до конца заряжаются это приводит к быстрому выходу их строя, поэтому количество батарей следует рассчитывать из потребляемой мощности всех электроприборов в доме.

7. Чтобы ветряк купить, следует обратить внимание на главный фактор — вырабатываемую энергию устройства. Этот критерий указан в технических характеристиках ветрогенератора.

8. Чтобы определить потребляемую мощность дома, в котором будет производиться установка ветряка, следует просмотреть счета за электричество за последние 12 месяцев, и вывести минимальный, средний и максимальный коэффициент потребления энергии.

9. С помощью исследований ближайшей метеорологической станции, узнайте о среднегодовой скорости ветра на предполагаемом участке установки ветряка. Оптимальная работа ветрогенератора обеспечивается при ветре 5 м/с.

10. Лучше устанавливать ветрогенератор как дополнительный источник питания в паре с дизельным или бензиновым генератором.

11. Испытайте ветрогенератор в работе, обратите внимание на уровень шума и необходимость в техническом обслуживании ветряка. Некоторые мощные ветрогенераторы имеют достаточно высокий уровень шума, что приводит к дискомфорту и проблемам с соседями.

12. Средний срок эксплуатации ветрогенератора составляет шесть-семь лет.

13. Лучше отдать предпочтение ветрогенератору, лопасти которого изготовлены из твердых материалов: стекловолокна или металла.

14. Обратите внимание на оптимальную работу ветрогенератора при средней скорости ветра, которая характерна для данного региона.

15. Безредукторные ветрогенераторы намного проще в установке, легко собираются и не требуют дополнительного техобслуживания, в то время как редукторные несмотря на сложность монтажа обеспечивает большую мощность и лучшее качество работы ветряка.

16. Не следует обращать внимание на такие рекламные лозунги о том, что ветрогенератор имеет улучшенную конструкцию, магнитную левитацию или большой контроллер, в большинстве случаи такая реклама, направлена на то, чтобы за обычный ветрогенератор получить больше денег.

17. При покупке ветрогенератора, потребуйте гарантию и выполнение всех обязательств производителя ветрогенераторов перед покупателем. Например, наличие креплений — комплект ветрогенератора, который включает все комплектующие: инверторы, генераторы, аккумуляторы. При покупке данных устройств у разных производителей, риск неправильной работы ветрогенератора увеличивается.

18. Формула расчета мощности ветрогенератора: Р = 0,5 * rho * S * Ср * V3 * ng * nb. Р — мощность ветрогенератора, rho — величина обозначения плотности воздуха, S — величина площади метания ротора, Ср — коэффициент аэродинамического действия, V — величина скорости ветра, ng — радиаторный коэффициент полезного действия, nb — при наличии редуктора. КПД редуктора.

19. Стоимость ветрогенератора напрямую зависит от таких факторов:

  • количество лопастей,
  • мощность аккумуляторов,
  • мощность генератора,
  • количество инверторов,
  • материал изготовления лопастей,
  • наличие редуктора,
  • номинальная мощность ветряка,
  • тип ветрогенератора: горизонтальный, вертикальный,
  • материал, из которого изготовлена установка,
  • наличие дополнительных комплектующих.

Обзор производителей ветрогенераторов

Чтобы ветрогенератор купить, нужно предварительно рассчитать мощность ветрогенератора и потребляемое электричество. После проведения расчетов обратите внимание на стоимость ветряка.

Первые позиции по производству ветрогенераторов занимает Германия, Дания и Франция. Несколько десятков лет назад началось изготовление российских ветрогенераторов, которые, по сравнению с зарубежными моделями, требуют усовершенствования.

Рассмотрим основных популярных производителей ветрогенератовор для дома:

1. AEOLOS (Дания)

Особенности ветрогенераторов AEOLOS:

  • компания занимается разработкой ветрогенераторов более 35 лет;
  • мощность вертикальных ветрогенераторов составляет от 500 Вт до 500 кВт;
  • мощность горизонтальных ветряков — 300-10000 Вт;
  • сфера применения ветрогенераторов: частный сектор, фермерское хозяйство, обеспечение электричеством поселков и школ;
  • высокий уровень выработки электроэнергии;
  • использование генератора без редуктора обеспечивает высокий уровень надежности ветроустановки;
  • небольшая стоимость технического обслуживания;
  • высокий уровень безопасности обеспечивает функция контроля положения устройства ветрогенератора;
  • наличие электронной системы торможения.

Технические характеристики AEOLOS Н 1кВт:

  • величина номинальной мощности: 1 кВт;
  • величина максимальной мощности: 1,5 кВт;
  • выходное напряжение: 48 В;
  • характеристика лопастей: 3 штуки, материал — стекловолокно;
  • особенности генератора: генератор трехфазного магнитноэлектрического типа, который обеспечивает постоянный ток;
  • коэффициент полезного действия: менее 0,95;
  • гарантийный строк: 5лет;
  • максимальный строк эксплуатации: 20 лет.

2. ENERCON (Германия)

Особенности:

  • мощность ветрогенераторов компании ENERCON от 330 Вт до 7,58 мВт;
  • наличие кольцевого генератора;
  • отсутствие трансмиссии;
  • выполнение мировых стандартов качества: надежность и долговечность.

Технические особенности ENERCON Е80:

  • величина номинальной мощности: 80 кВт;
  • величина высоты башни: 53 м;
  • величина номинальной скорости ветра: 12 м/с;
  • минимальная скорость ветра: 3 м/с;
  • максимальная скорость ветра: 30 м/с;
  • количество лопастей: 3 штуки;
  • величина диаметра ротора: 18 м.

3. AMPAIR (Великобритания)

Характеристика сферы использования:

  • катера;
  • лодки;
  • удаленные автономные системы питания.

Особенности:

  • небольшой размер;
  • легкий монтаж;
  • возможность установки на ограниченном пространстве;
  • высокое качество и надежность.

Технические особенности Ampair 100:

  • величина номинальной мощности: 100 Вт;
  • величина напряжения генератора: 12 Вт;
  • характеристика лопастей: 6 штук;
  • необходимая скорость ветра: от 3 м/с;
  • стоимость: 2700 $.

4. Fair Wind (Бельгия)

Особенности:

  • возможность использования в частном доме, отеле, АЗС, на ферме;
  • высокий уровень европейского качества;
  • изготовление лопастей — бельгийское;
  • происхождение генераторов — финское;
  • производством инверторов и контроллеров занимается немецкая компания;
  • произведение тестирования и проверки каждой ветроустановки;
  • максимальные порывы ветра 55 м/с;
  • система безопасности имеет полную автоматизацию;
  • присутствует пассивное аэродинамическое торможение;
  • ветроустановки Fair Wind используют вместе с установками солнечных батарей;
  • большая вариация мощностей поможет подобрать ветроустановку для каждого участка индивидуально.

Технические особенности Fair Wind F16:

  • величина номинальной мощности: 10 кВт;
  • величина диаметра ветроколеса: 4 м;
  • величина номинальной скорости ветра: 15 м/с;
  • минимальная скорость ветра: 3 м/с;
  • количество лопастей: 3 штуки, выполнены из авиационного алюминия;
  • величина диаметра ротора: 18 м;
  • стоимость: 20000 $.

5. Fuller Wind (США)

Особенности:

  • полное отсутствие лопастей;
  • компактность использования;
  • небольшая стоимость, по сравнению с классическими ветрогенераторами;
  • основа ветрогенератора — Турбина Теслы, которая состоит из большого количества металлических дисков, которые разделены кольчатыми прокладками;
  • высокий уровень производительности электроэнергии.

6. Fortiss (Нидерланды)

Особенности:

  • использование: электроснабжение домов, снабжение телекоммуникационного оборудования, водоочистительные системы;
  • обеспечение полной независимости от промышленных источников электроэнергии;
  • возможно совместное использование ветроустановок и традиционных источников электропитания;
  • стабильное электроснабжение и понижение расходов на электричество;
  • простота конструкции и легкость монтажа ветрогенераторов;
  • возможность использования солнечных батарей или дизельных генераторов;
  • низкий уровень шума;
  • высокий уровень безопасности.

Технические особенности Fortiss Montana 5,8:

  • характеристика генератора: генератор синхронного магнитного типа;
  • максимальная скорость ветра: 55 м/с;
  • количество лопастей: 3 штуки;
  • необходимая скорость ветра: от 2,5 м/с;
  • варианты системы торможения: механический, электрический;
  • стоимость: 20000 $.

Новый тип ветрогенератора производит электричество без лопастей / Хабр

Изобретение описание этой техники, представляет собой систему для преобразования энергии ветра (CESG) в механическую энергию, а затем электричество.

Эта система преобразования энергии ветра (CESG), описанные ниже, не подлежит теоретический предел Беца (59%). Таким образом, данное изобретение обеспечивает производительность намного выше, чем ветряные турбины используются в настоящее время.

Система (WECS) имеет колесо (F) с ряда лопастей, расположенных вокруг (см. чертеж № л). Колесо (F) вращается в ассоциацию поворачиваться вокруг оси (L) фиксировано, благодаря кинетической энергии ветра в лопастях, обеспечивая колесо (F) механическую энергию вращения.

Промойте к оси (L), держатель (E), достаточно жесткой, обеспечивает пластины (или заднюю) серии цилиндрами двойного действия (D). Последний может состоять из одного или более цилиндрами двойного действия (см. рисунок 1 М 1). Для упрощения настоящего описания системы (WECS) имеет серию из трех двойного действия, цилиндры. Распределение и позиционирование серии цилиндрами двойного действия (D) на кронштейн (E), чтобы быть уверенным вполне определенным образом, чтобы обеспечить лучшее функционирование (см. детальный чертеж Нет, нет л).

Поршневые штоки из множества цилиндрами двойного действия (D) связаны с шаровым шарниром корпус (), и что для того, чтобы предоставлять ему максимальную степень свободы в пространстве,

позволяет движение и больше жидкости на ветер (см. детальный чертеж Нет, нет л) и (фото № 7). Сказал тела (А) имеет форму и свойства поверхности определяются, соответственно, для достижения коэффициента аэродинамического сопротивления выше и максимальная результирующая сила ветра в плен. Кроме того, тела (А) должна иметь легкий вес возможным. В этом случае, а не только на часть его поверхности может быть, например, покрыты завесой (см. рисунок № 2).

Для того чтобы колесо (F), чтобы вращаться свободно и независимо от тела (А), активной поверхности (поверхности, обращенной к ветру) хранится постоянно подвергается воздействию ветра (см. передний вид на чертежах № 3, N 4, № 5 и № 6).

Крепления на поршневые штоки цилиндрами двойного действия (D) на теле (A) должен быть установлен на оси, совпадающей с направлением вектора результирующей силы ветра нападает на теле (A) (см. подробнее Не обращая Номер л).

Жесткая рука © утоплена с одной стороны на колесе (F) и поддерживается с другой стороны, шарнирно соединен с профилем (B) П-образные С круговые движения спутника, оказывается, таким образом, с колесом (F), а скольжение на периферические части тела (A) (см. рисунок № 2). Для того, чтобы свести к минимуму трение скользящего профиля (B), последняя может быть в контакте со стороны периферической части тела (A) с помощью роликов и тому подобное. Кроме того, периферические части тела (A) должна быть достаточно гладкой и достаточно жесткой.

Когда ветер действует на тело (A), последняя вращается под действием момента результирующая сила ветра, а с раздела сводной (B) и тела (A) растет без помех через Облигации мяч, стебли цилиндров двойного действия (D), которые присутствуют в области диаметрально противоположные рейки (B). Стержней цилиндрами двойного действия (D), присутствующих в обратной зоне (зоне стороне профиля (B)), как правило, обращается (см. рисунок IM 3).

Наличие кругового движения спутника, профиль (B) вращается в то время как скольжение на периферические части тела (A), тем самым меняя точку опоры результирующая сила ветра (соединение стержня профиля (B)), которая с ‘ приложенных к телу (А). Стержней цилиндрами двойного действия (D), следовательно, будет обращено и толкнул, имея поступательное движение цикла (см. рисунки № 3, № 4, № 5 и № 6). Таким образом, энергия ветра захвачен ветра тела (А) преобразуется в механическую энергию поступательного движения поршня в цилиндрами двойного действия (D), тем самым создавая давление на последних.

Вид из передней, слева, сверху и перспективных рисунков № 3, № 4, № 5 и № 6 показаны действия тела (A) на стеблях цилиндрами двойного действия (D) и поведение системы (WECS) против ветра при различных положениях (0 °, 90 °, 180 ° и 270 °) профиля (B) периферические части тела (A).

Гондолы (D) вкладывается к оси (L). Эта платформа (J) содержит в основном гидравлическим мотором (Н) и электрического генератора (G), который может быть соединен через множитель скорости (см. чертеж № л).

Во время назад и вперед движения поршней ряд цилиндров двойного действия (D), они растут гидравлической жидкости в гидравлической схеме пути (в красном) конвертируемые либо тянуть или толкать, и через ряд клапанов (см. рисунок № 7). Последняя также позволяет сосать гидравлической жидкости в цилиндры двойного действия (D) через гидравлический контур возврата (синий), а в одном направлении «, независимо от движения, потянув или толкать».

Гидравлическая схема прохода (красный) подключен к входу гидравлический двигатель (H). Назад (синий) также связано с выходом гидромотора (H) (см. рисунок 7). Таким образом, поток гидравлической жидкости под давлением, превращается в вращательное движение вала двигателя (H), которая соединена с осью электрогенератора (G) через множитель скорости, создавая таким чистым электричеством (см. рисунок № 7).

Для того чтобы учесть направление ветра держали системы (WECS), может быть оснащена системой автоматической ориентации позволяет ему поворачиваться на коврик (I) и держать тело (A) и колесо (F ) постоянно сталкиваются с ветром, и этот режим, вверх или вниз по течению. Кроме того, ориентация может быть достигнуто с помощью руля (K), четко определенные размеры, крепится с помощью среды, гондолы (J) (см. рисунок Номер л). Для того, чтобы упростить работу системы ориентации (WECS), а не ограничиваться решением руля (K) в этом случае рассматривать как показательный пример.

Таким образом, энергия ветра захвачен тела (А) преобразуется в механическую энергию вращения перевода и, соответственно, через стержни из множества цилиндров (D) и гидравлический двигатель (H). Эта механическая энергия преобразуется в электрическую энергию с электрическим генератором (G). Звено в этой цепи преобразования энергии на преобразование механической энергии в механическую энергию вращения перевод может быть застраховано без ограничений, через несколько другие механизмы, такие как кривошипно-шатунного или другой…

Как было объявлено в начале техническое описание, система (WECS) не подлежит теоретический предел Беца (16/27%) и обеспечивает лучший выход преобразования энергии ветра. Только при условии компонент предел Беца, в том, что колесо (F), которая имеет лишь небольшую площадь поверхности по сравнению с общей системой активного поверхности (WECS). Кроме того, это колесо (F) служит только для изменения положения профиля (B) в круговом движении спутника и энергии она захватывает не требуется Рассмотрим цепочку преобразования энергии описано выше, или в конечном восстановить энергию.

Кинетический ветрогенератор — | Grand-Mine

Кинетический ветрогенератор вырабатывает кинетическую энергию зависимое от скорости ветра, а кинетический генератор «переделывает» кинетическую энергию в простую в пропорции 8:1 (я, иногда, устанавливаю вместо кинетического генератора токарный стол)

Скорость ветра зависит от высоты, погоды и случайного фактора, меняющегося во времени. Дождь увеличивает скорость на 20%, гроза на 50%.*

1. Чтобы установить Кинетический ветрогенератор вам нужен: сам ветрогенератор и кинетический генератор
а крафтятся они так:
1) Кинетический генератор


(Генератор, 6 железных оболочек, электромотор и железный стержень)

2)Кинетический ветрогенератор:


(Основной корпус механизма, 4 железных стержня, 4 железные пластины=48 железа)

2. Нужно энергохранилеще

3. Проводим провода от (МФЭХ) до 160 блока (так-как это самая оптимальная высота. На ВСЕХ остальных блоках хоть выше, хоть ниже скорость ветра будет ниже чем на 160 блоках)

4. Ставим Кинетический генератор

ВАЖНО
Нужно чтобы был в кинетическом генераторе на текстурках (типо диска)
Главное чтобы не вот так

Это получается при зажатом шифте когда вы нажимаете правой кнопкой мыши по кинетическому генератору
Убрать это можно при не зажатом шифте правой кнопкой мыши

5. Ставим кинетический ветрогенератор
Зажимаем шифт и тыкаем правой кнопкой мыши

и тоже важно как и с кинетическим генератором с зажатым шифтом с ключом


Убрать также без зажатого шифта нажать правой кнопкой мыши ключиком
5. ставим ротор так-как это 160 блок, я выбрал углеволоконный ротор

Углеволоконные роторы можно ставить в 11 блоков в сторону низ\верх\лева\справа.

и вот что у меня получилось

если вы хотите поставить также в 2 слоя то от них должно быть расстояние 35 блоков.
У меня всё.
Удачи и приятной игры =)

* — Информация взятая с WIKI

Как работает ветрогенератор

Вот как это работает. Батарея «зажимает» напряжение генератора. Операционный усилитель контролирует его через делитель R1, R2 и сравнивает с эталоном. В нормальных условиях операционный усилитель U1 остается низким, реле находится под напряжением, а Q1 выключен. Когда аккумулятор полностью заряжен и его напряжение приближается к максимально допустимому значению, U1 переходит в состояние «высокий», реле размыкается и прекращает заряд. В то же время Q1 включается и подключает турбину к сбросной нагрузке. D2 и R3 обеспечивают гистерезис, чтобы избежать режима сбоя: когда операционный усилитель высокий, он увеличивает напряжение на переходе R1-R2.В результате аккумулятор должен разрядиться до определенного уровня, прежде чем он будет снова подключен к турбине. D3 должен быть прецизионным эталоном с температурной компенсацией, например LM4040-2.5. Для аккумулятора 12 В с максимальным зарядным напряжением 14 В мы можем установить, например, R1 = 11,3 кОм, R2 = 2,5 кОм. Это обеспечит отключение 13,8 В. При R3 = 54k реле снова активируется, когда батарея разряжается примерно до 12 В (вам может потребоваться отрегулировать R3 для достижения желаемого порога). Примеры других деталей: Q1 = STP80N70, D1, D2 = 1N4819, U1 = LM6132 (у него должен быть выход на рейку), R4 = 10k.Реле должно быть автомобильного типа, например G8JN-1C7T-D-DC12.

РЕГУЛЯТОРЫ

В приведенной выше схеме доступная энергия ветра часто теряется. Кроме того, аккумулятор можно легко повредить, поскольку его номинальное напряжение заряда зависит от температуры. Намного лучший подход — использовать ШИМ-регулятор, такой как тот, что показан на этой блок-схеме.

Выпрямительный мост создает пульсирующее напряжение постоянного тока — посмотрите формы сигналов идеального трехфазного выпрямителя. Результирующий результат показан красным.Теоретически при резистивной нагрузке пульсации без конденсаторов составляют всего 4,2%. В действительности, конечно, генератор не дает чистой синусоиды, особенно потому, что ветер обычно дует порывами. Тем не менее, пульсации на выходе здесь довольно низкие даже без сглаживающего фильтра.

Импульсный регулятор в этом примере — это так называемый преобразователь SEPIC . Его главное преимущество в том, что его выход может быть больше, меньше или равен входу. Следовательно, он может обеспечивать заряд при широком диапазоне ветров.Когда Q1 включен, энергия накапливается в L1. В то же время конденсатор связи «C» передает энергию L2. Когда Q1 выключается, ток L1 продолжает течь через «C» и диод к нагрузке. Для установившегося режима работы в режиме непрерывной проводимости выходной сигнал определяется как Vout = VinD / (1-D) , где D — рабочий цикл переключающего полевого МОП-транзистора. Вы можете видеть, что для D = 0,5 Vout = Vin, для D <0,5 Vout 0,5 Vout> Vin. Больше информации о работе преобразователей силовой электроники можно найти в smps.сайт нас. Обратите внимание на два дополнительных компонента защиты на приведенной выше схеме. Твердотельный переключатель Q2 автоматически подключает «сброс нагрузки», когда мощность турбины достигает опасного уровня. Дополнительный ручной «выключатель останова» отключает регулятор и замыкает все катушки генератора. Однако механическое прерывание более надежно.

Основным недостатком SEPIC является то, что конденсатор связи «C» должен пропускать весь ток нагрузки. Это делает эту топологию наиболее подходящей для приложений с низким энергопотреблением. Для ветрогенераторов средней мощности могут быть более подходящими преобразователи « boost » и « buck ».Вот их основные концептуальные схемы. В повышающем преобразователе выход всегда больше входного: Vout = Vin / (1-D). Эта топология используется, когда требуется высокое напряжение промежуточного контура (до нескольких сотен вольт). Если звено постоянного тока находится выше пика желаемой синусоиды, его можно подавать непосредственно в бестрансформаторный инвертор. Для 115 В переменного тока это значение будет около 200 В постоянного тока. И наоборот, понижающий преобразователь подходит для низковольтных схем, таких как 12 В постоянного тока, когда выходная мощность турбины обычно выше, чем напряжение батареи.

Вся информация на этом сайте предоставляется AS IS без каких-либо гарантий или обязательств, ни явных, ни подразумеваемых — см. Полный отказ от ответственности, указанный ниже.

Анимация: Как работает ветряная турбина

Вы здесь

Сила ветра

Ветровые турбины используют ветер — чистый, бесплатный и широко доступный возобновляемый источник энергии — для выработки электроэнергии.

Анимация ниже является интерактивной. Вы можете запускать и останавливать движение турбины, наводить курсор на детали, чтобы увидеть их описание, и использовать значки в правом нижнем углу анимации для переключения видов.

Ветряная турбина преобразует энергию ветра в электричество, используя аэродинамическую силу от лопастей ротора, которые работают как крыло самолета или лопасти винта вертолета.Когда ветер проходит через лезвие, давление воздуха с одной стороны лезвия уменьшается. Разница в давлении воздуха на двух сторонах лопасти создает подъемную силу и сопротивление. Сила подъемной силы сильнее сопротивления, и это заставляет ротор вращаться. Ротор подключается к генератору либо напрямую (если это турбина с прямым приводом), либо через вал и ряд шестерен (редуктор), которые ускоряют вращение и позволяют использовать генератор меньшего размера. Этот перевод аэродинамической силы во вращение генератора создает электричество.

Подпишитесь на информационный бюллетень WETO

Будьте в курсе последних новостей, событий и обновлений ветроэнергетики.

Как работают генераторы? Ответы на общие вопросы по генератору…

Инвертор-генератор Briggs & Stratton Q6500. ( Купить на Amazon )

Большинство людей не совсем понимают генераторы в той мере, в какой им следовало бы, особенно если они используют их на регулярной основе. Или, может быть, вам просто интересно, как работают генераторы. Что ж, мы знаем, что у многих из вас есть вопросы, поэтому мы собрали эту статью, чтобы объяснить некоторые из наиболее распространенных вопросов, которые задают люди, например:

Как работают генераторы? Что такое электричество? Как работает электрогенератор? Как работает домашний генератор? Как работает инверторный генератор? и многое другое.

Приступим….

Как работают генераторы?

Электричество — настолько неотъемлемая часть повседневной жизни, что мы даже не сомневаемся в этом. Но многие ли из нас знают, откуда берется электричество и как оно работает. Так много людей задают вопрос: как работает генератор? Полагаю, это потому, что мы так регулярно зависим от них. Электроэнергия в наших домах поступает в основном от больших генераторов. В наши дни наблюдается переход к альтернативным методам производства энергии, таким как солнечная и ветровая.Несмотря на то, что мы полагаемся на другие формы энергии для удовлетворения глобального спроса на электроэнергию, обычные генераторы (обычно работающие на угле) производят около 80% мировой электроэнергии.

Конечно, бывают случаи, когда электроснабжение нас выходит из строя, и нам приходится полагаться на аварийное электроснабжение. Стихийные бедствия и перегрузка электросети приведут к отключению вашей домашней электросети (или электросети) . Это когда люди полагаются на портативные генераторы, чтобы их дома нормально функционировали, наши предприятия открыты, а аварийные службы работают.Мы также полагаемся на портативные генераторы, которые будут снабжать нас электроэнергией, когда мы находимся далеко от нормального электроснабжения. Для использования в развлекательных целях, таких как кемпинг или яхтинг, нам понадобится портативный генератор, если мы хотим, чтобы электричество поддерживало наш уровень комфорта на том уровне, к которому мы привыкли. Таким образом, возникают вопросы, например, как работает портативный генератор и как использовать портативный генератор.

Переносные генераторы — не единственный способ обеспечить электроэнергию. Инверторы довольно распространены, и они накапливают энергию в батареях, которые заряжаются от бытовой электросети или солнечных панелей, а затем используют энергию батареи, чтобы поддерживать работу наших приборов при сбое питания или у нас, когда нет доступа к сети. Итак, что такое инвертор и как он работает? В наши дни многие портативные генераторы используют инверторную технологию для подачи чистой электроэнергии, которая не наносит вреда нашему чувствительному электронному оборудованию. Итак, есть много людей, которые хотят знать, как работает инверторный генератор.

Поскольку все эти вопросы важны для многих из вас, я собираюсь объяснить все, что вам нужно знать о производстве электроэнергии. Эта статья объяснит вам электричество в доступной для вас форме.Или, по крайней мере, я надеюсь, что объясню это так, чтобы все могли понять. Мы рассмотрим генераторы и их работу, а также инверторы.

Классическое видео , иллюстрирующее, как работают генераторы

Что такое электричество?

Давайте начнем с понимания электричества, это значительно упростит понимание того, как мы его производим, используя генератор или какой-либо другой источник энергии.

Электроны — это отрицательно заряженные частицы, вращающиеся вокруг атома.Существует баланс между положительно заряженными протонами в ядре атома и электронами, которые их окружают.

Магниты работают с энергией электронов и позволяют нам очень легко понять, как работают электроны и протоны . Я уверен, что все вы помните, как ваш учитель естествознания в 7-м классе показывал вам, как магниты притягиваются и отталкиваются друг от друга в зависимости от того, сталкиваетесь ли вы с положительным или отрицательным полюсом с одним или с другим полюсом. Полюса одного типа будут отталкивать — положительные будут отталкивать положительные, а два отрицательных полюса — одинаково.Противоположные полюса притягивают — положительный будет притягивать отрицательный, и наоборот.

В атоме отрицательно заряженные электроны отталкиваются друг от друга, разрывая их. В то же время эти электроны притягиваются к центральным положительно заряженным протонам ядра. Это заставляет электроны образовывать орбиту. Когда один электрон отталкивает от себя другой, ядро ​​тянет его внутрь. Существует постоянный эффект выталкивания и притяжения, который держит электроны в движении.

В некоторых материалах, таких как резина или дерево, электроны очень стабильны и их нелегко нарушить.На их орбиту не слишком легко повлиять внешние силы. Эти материалы известны как электрические изоляторы. Другие материалы, как и большинство металлов, имеют электроны, которыми можно легко манипулировать. Это означает, что можно повлиять на орбиту этих электронов и изменить их нормальную орбиту. Эти материалы известны как электрические проводники.

В природе электроны подвержены трению, заставляя их заряжаться. Движение молекул воды в облаке заставляет атомы труться друг о друга, и это возбуждает электроны, известная как ионизация — эффект добавления энергии к молекуле.Можно сказать, что эти электроны становятся беспокойными или возбужденными. Они хотят покинуть свою орбиту, потому что равновесие нарушено. В ионизированной молекуле некоторые электроны будут иметь больший заряд, чем другие электроны, вращающиеся вокруг ядра. Таким образом, эти электроны будут отталкивать других с большей энергией, отталкивая их дальше.

Между облаком и землей нет сильного проводника (воздух может проводить электричество, но для этого требуется больше энергии, чем для металлического проводника). Таким образом, эти электроны остаются внутри облака в виде потенциала или кинетической энергии .Это означает, что они могут создавать электрический ток, но остаются статическими — отсюда и термин статическое электричество. Как только появится возможность, эти электроны вырвутся наружу в виде электрического тока. Это когда разность потенциалов становится достаточно большой.

Разность потенциалов — это способность электрона перемещаться из места с отрицательным зарядом в место с положительным или нейтральным зарядом. В случае ионных молекул воды в облаке, облако является местом отрицательного заряда, а земля — ​​нейтральной или положительной точкой. По мере того, как ионные молекулы в облаке увеличиваются, увеличивается и разность потенциалов — это означает, что их потенциальная энергия увеличивается с увеличением количества электронов. В какой-то момент разность потенциалов между облаком и землей возрастет до точки, достаточной для того, чтобы электричество могло течь по воздуху к земле в виде электрического тока. Мы воспринимаем это как молнию.

Мы измеряем разность потенциалов как напряжение. Более высокая разность потенциалов (вольт) означает, что энергия электронов, необходимая для создания тока, должна быть больше, чем при низком напряжении.Молния имеет очень высокое напряжение — в большинстве случаев это напряжение слишком велико, чтобы его можно было измерить. Высокое напряжение требует меньшей проводимости, поэтому высокое напряжение может проходить по тонкому проводу или, если он достаточно мощный, по воздуху.

Чтобы производить электричество, нам нужно создать разность потенциалов. Это означает возбуждение или возбуждение электронов в одной точке, а затем их направление через проводник в точку, где отрицательная энергия ниже.

Мне всегда нравилось использовать аналогию с водой для описания электричества.Многие принципы одинаковы, но мы можем видеть воду и наблюдать за ней, поэтому понимаем ее лучше. Если мы сравним воду с электричеством, мы возьмем трубу, по которой вода течет, за наш электрический провод — провод, по которому проходит электричество. Чтобы вода текла по трубе, нам нужно создать в ней давление. Разность потенциалов такая же, как давление воды.

Вода будет течь из точки высокого давления в точку низкого давления. Итак, если мы посмотрим на этот пример, водяная система высокого давления похожа на электрическую систему высокого напряжения.Мы используем насос для повышения давления воды, и это можно сравнить с генератором, который используется для возбуждения электронов, создавая напряжение. Прежде чем мы посмотрим, как генератор преобразует электронную энергию атомов в полезный ток, нам нужно понять, что такое ток.

Опять же, используя воду в качестве примера, мы можем посмотреть, сколько воды мы перекачиваем. Объем воды, измеряемый в литрах в минуту, определяет, сколько воды мы получим из крана, когда мы его откроем. Вода может иметь высокое давление, но если она течет по очень тонкой трубе, мы не получим много воды на другом конце.Итак, если наше давление сравнивается с напряжением, то наш объем или расход воды сравнивается с током. Сила тока измеряется в амперах (амперах). Высокая сила тока подобна сильному потоку воды.

Теперь посмотрим на мощность . Допустим, мы хотим использовать перекачиваемую воду для вращения водяного колеса. Количество воды (объем) позволит нам перемещать большее или меньшее водяное колесо с различной мощностью. Большой объем воды облегчит перемещение большого колеса. Наше давление будет определять, насколько быстро вращается колесо.Следовательно, у нас есть соотношение между давлением и объемом, которое определяет, какого размера колесо мы поворачиваем и с какой скоростью. Мы можем обменять одно на другое. Если мы увеличим давление, вода будет протекать быстрее. Если мы увеличим размер трубы, мы пропустим больше воды. Таким образом, мы можем увеличить мощность, с которой мы приводим в движение наше водяное колесо, увеличивая поток или давление.

Используя тот же принцип преобразования воды в вольты и амперы, мы можем сделать следующие выводы: высокий ток увеличивает мощность, с которой мы вращаем двигатель, более высокое напряжение увеличивает скорость.Регулировка соотношения между ними определит нашу выходную мощность. Электрическая мощность измеряется в ваттах. Мощность ( Вт, ) равна разности потенциалов ( вольт, ), умноженной на ток ( ампер, ). Это дает нам общее электрическое уравнение: P = VA (мощность равна вольт, умноженному на ампер).

Подводя итог, мы можем взглянуть на это так. Ток (амперы) — это количество энергии, которое мы используем, а разность потенциалов (вольт) — это сила мощности, которую мы используем.Если мы будем использовать более мощную мощность (более высокое напряжение), нам не потребуется такой большой ток (амперы) для достижения того же эффекта. Двигатель на 12 В, который потребляет 100 А, будет иметь точно такую ​​же мощность, как двигатель на 120 В, который потребляет 10 А. Используя формулу P = VA, это ясно видно: 1200 Вт = 12 В X 100 А или 1200 Вт = 120 В X 10 А. Соотношение остается прежним, даже если мы используем другое напряжение. Как и в любом уравнении, числа должны уравновешиваться — если мы увеличиваем или уменьшаем одну часть уравнения, мы должны соответствующим образом корректировать части.

Встроенный двигатель / генератор объемом 306 куб. См.( Купить на Amazon )

Как работает электрогенератор?

В приведенном выше примере мы можем посмотреть на генератор так же, как на водяной насос. Насос добавляет энергию молекулам воды, заставляя их течь. Генератор добавляет энергию электронам, заставляя их течь. Так как же генератор возбуждает электроны?

Чтобы понять генераторы, нам сначала нужно обратиться к другому научному принципу, о котором мы все в какой-то момент узнали: энергия не может быть создана или уничтожена, ее можно только передавать из одного состояния в другое. Все генераторы используют движение как средство для генерации электрического заряда. Исключением здесь будут солнечные батареи . Солнечные панели, строго говоря, не являются генераторами. Они превращают свет в электричество. В этой статье мы сосредоточимся на генераторах, поэтому оставим фотоэлектрическую энергию (солнечное электричество) на другой раз.

Чтобы производить электричество с помощью генератора, нам нужно несколько основных вещей.

1. Топливо : Для создания движения необходимо использовать какой-то вид топлива.Топливо содержит потенциальную энергию, которая может быть преобразована в тепло.

2. Механическая энергия : Тепло, выделяемое топливом, необходимо преобразовать в движение. Для этого мы можем использовать двигатель внутреннего сгорания , который использует газ или дизельное топливо, или двигатель внешнего сгорания , который использует нагретый газ для привода турбины . Примерами двигателя внешнего сгорания могут быть угольные (паровые) турбины, реактивные (газовые) турбины или атомные (паровые) турбины. Есть два типа турбин, которые не используют источник топлива, эти турбины используют природную потенциальную энергию, а именно ветер и воду. Гидроэнергетика использует силу тяжести , которая заставляет воду течь вниз, а ветряные турбины используют движение воздуха, создаваемое разницей температур на Земле.

3. Генератор : Для преобразования механической энергии в электрический ток во всех генераторах используется генератор .

Теперь давайте рассмотрим эти три аспекта и рассмотрим процесс производства электроэнергии.

Первые электрогенераторы использовали уголь в качестве источника топлива, и он остается наиболее распространенным источником топлива для электростанций по всему миру. За исключением двигателей внутреннего сгорания, все электростанции используют один и тот же принцип, даже при изменении источника топлива. Это означает, что атомная электростанция будет работать так же, как угольная электростанция , только с использованием другого источника топлива для производства необходимого тепла.

На угольной электростанции уголь сжигается и используется для нагрева воды.Вода нагревается под давлением для получения перегретого пара (пара, который нагревается намного выше нормальной точки кипения). Давление этого пара сбрасывается через форсунки, которые обрушиваются на турбину. Это похоже на невероятно сильный порыв ветра, направленный точно в определенную точку. Это заставит турбину вращаться, и вращающаяся турбина приводит в действие генератор переменного тока.

Что такое генератор и как он работает?

Генератор переменного тока используется для выработки переменного тока путем преобразования механической энергии в электромагнитное поле .Для этого генератору нужны два основных компонента — статор , и ротор.

Ротор состоит из проводника (обычно медного), который намотан на вал так же, как намотан электромагнит. Этот вал соединен с двигателем, который его раскручивает. Электроны в проводнике получают энергию за счет вращательного движения, что приводит к образованию магнитного поля.

Это электромагнитное поле передается на статор.Статор — это статическая обмотка, которая надевается на ротор, но не касается его. Когда поле движется через обмотки статора, оно генерирует напряжение. Этот процесс известен как магнитная индукция. Магнитное поле колеблется, поскольку полярность изменяется с положительной на отрицательную. Это заставляет напряжение пульсировать между состояниями высокого заряда и низкого заряда, создавая синусоидальную волну. Синусоидальная волна возникает, когда ток достигает точки высокого заряда, а затем спадает до точки низкого заряда — нейтрального состояния.Напряжение необходимо регулировать, чтобы оно оставалось постоянным.

ВИДЕО | См. Как работает генератор переменного тока

Автоматический регулятор напряжения (AVR) контролирует поток тока, чтобы поддерживать постоянное напряжение. Когда нагрузка на генератор увеличивается, напряжение падает. AVR увеличит магнитное поле, чтобы удовлетворить более высокий спрос. И наоборот, когда потребность в мощности падает, АРН уменьшит энергию магнитного поля.

A Трехфазный генератор будет использовать шесть различных обмоток на статоре. Каждая из обмоток соединена по две. Если три комплекта соединены последовательно, будет получено более высокое напряжение. Если наборы соединены параллельно, будет получено более низкое напряжение.

Напряжение проходит от генератора через диод к проводнику, по которому ток подается к месту использования. Диод похож на обратный клапан или «односторонний» клапан, который используется для управления потоком воды.Диод — это полупроводник, который заставляет электрический поток двигаться в одном направлении, это означает, что ток должен течь из генератора в проводник, а не обратно в генератор.

Все генераторы используют эти основные принципы для выработки электроэнергии. В наших домах, на предприятиях и в жилых домах мы используем несколько различных типов генераторов в зависимости от наших потребностей. Есть несколько основных категорий генераторов, которые имеются в продаже.

  1. Домашние генераторы
  2. Переносные генераторы
  3. Инверторные генераторы.

Хотя все эти типы генераторов похожи, они имеют разные применения и не все работают одинаково. Ответим на общие вопросы, связанные с этими электрогенераторами.

Что такое домашний генератор?

Briggs & Stratton 40396: Домашний генератор мощностью 20 000 Вт. ( Купить на Amazon )

Термин домашний генератор является довольно широким, но, по сути, он используется для описания генератора, достаточно мощного, чтобы обеспечивать электричеством все домашнее хозяйство.Они автоматически включаются при сбое питания и снова выключаются при восстановлении сетевого питания. Это те же генераторы, которые используются в больших зданиях, только поменьше.

Как работает домашний генератор?

Домашний генератор использует двигатель внутреннего сгорания для привода генератора переменного тока. В качестве источника топлива двигатель может использовать газ, дизельное топливо или природный газ (пропан). Размер генератора переменного тока может варьироваться от 10 до 40 кВт и более.Эти генераторы могут быть однофазными или трехфазными.

Домашний генератор подключается к основному источнику питания в вашем доме через автоматический переключатель резерва. Автоматический переключатель резерва — это переключатель с электронным управлением. Когда электросеть работает нормально, выключатель будет направлять энергию из сети в ваш дом. При пропадании сетевого питания переключатель запускает генератор, а затем переключает подачу электроэнергии в ваш дом на цепь генератора. После этого вы будете управлять своим домом с помощью генератора.

Когда электроснабжение будет восстановлено, безобрывный переключатель переключит подачу питания в ваш дом обратно на сетевое питание и выключит генератор. Всегда существует заранее запрограммированная задержка между переключением с сети на мощность генератора или наоборот. Это связано с тем, что домашнее электроснабжение может включаться и выключаться несколько раз в быстрой последовательности, прежде чем оно будет окончательно восстановлено. Очень часто при первом включении сетевого питания могут наблюдаться провалы и пики напряжения, поскольку мощность сети регулируется в соответствии с потребляемой мощностью.Вот почему перед переключением питания есть задержка. Эта задержка дает источнику питания в вашем доме время, чтобы приспособиться к нормальному напряжению и оставаться постоянным перед включением или выключением генератора.

Поскольку домашний генератор имеет относительно большую генерирующую мощность, он может приспосабливаться к изменениям спроса без нарушения напряжения. Встроенный АРН в домашнем генераторе будет регулировать напряжение при изменении спроса, и синусоида останется относительно стабильной. Если потребность в мощности близка к максимальной выходной мощности генератора, АРН не сможет справиться с изменениями напряжения, когда потребность в мощности высока, и синусоидальная волна будет искажаться. Это может вызвать повреждение вашей электронной схемы.

Домашние генераторы требуют специальной установки. Квалифицированный электрик рассчитает максимальные требования к пиковой нагрузке вашего дома и предоставит генератор, способный удовлетворить эту потребность. По этой причине домашний генератор всегда будет обеспечивать стабильное напряжение, при этом потребность в нагрузке не станет слишком высокой.

Вам, как пользователю домашнего генератора, ничего не нужно делать. Генератор будет включаться и выключаться автоматически, а нагрузка будет постоянно контролироваться компьютеризированной системой.Вам нужно только убедиться, что в генераторе достаточно топлива. Хотя домашние генераторы дороги, они являются наиболее удобными системами резервного питания для обычного домовладельца.

Что такое переносной генератор?

Переносной генератор — это генератор, работающий на газе, дизельном топливе или пропане, который предназначен для переноски. У них есть топливный бак, который установлен на машине, и они достаточно легкие, чтобы их можно было переносить или колесить вручную. Мощность, вырабатываемая портативным генератором, может составлять от 1 до 6 кВт.Небольшие портативные генераторы могут весить всего 10-15 фунтов, но не будут обеспечивать большой мощности. Большие портативные генераторы, которые могут обеспечивать мощность, достаточную для работы большинства бытовых приборов, могут весить более 100 фунтов. Эти генераторы по-прежнему считаются переносными, хотя одному человеку невозможно поднять их, потому что у них есть колеса, которые позволяют их перемещать.

Cat RP7500E — пример отличного портативного генератора

Разработан таким образом, чтобы его можно было легко перемещать.( Купить на Amazon )

Поскольку портативные генераторы не слишком мощные, они часто могут работать при нагрузках, близких к их пиковой мощности. Когда генератор вырабатывает большой ток (близкий к его пиковому выходу), мощность становится нестабильной, а напряжение колеблется. Даже если генератор оснащен АРН, нагрузка может быть слишком большой для правильного управления напряжением. При пиковых нагрузках небольшой генератор не очень хорошо адаптируется к изменениям потребления тока, и синусоидальная волна будет искажаться.Это может нанести вред чувствительной электронике.

Как работает переносной генератор?

Переносной генератор работает так же, как и домашний. Единственное отличие состоит в том, что вам нужно включить его вручную и подключить либо с помощью удлинителя , либо подключив его к основному источнику питания вашего дома через ручной переключатель . Ручной переключатель резерва служит той же цели, что и автоматический переключатель резерва, вам просто нужно включить генератор и переключиться на питание от генератора или от сети, повернув переключатель вручную.

Что такое инверторный генератор?

Поскольку портативные генераторы меньшего размера легко подвержены изменению нагрузки, создаваемое ими напряжение может быть нестабильным. Когда портативный генератор работает с высокой нагрузкой, изменения напряжения приводят к небольшим пикам и провалам синусоидальной волны переменного тока. Это называется гармоническим искажением — синусоидальная волна искажается при изменении напряжения.

Инвертор используется для создания синусоидальной волны, которая контролируется электроникой, чтобы всегда быть стабильной.Принятый стандарт для инвертора, который будет обеспечивать ток, не причиняющий вреда чувствительной электронике, должен иметь возможность генерировать синусоидальную волну с суммарным гармоническим искажением (THD) менее 3% при пиковой нагрузке.

Синусоида | Обычный генератор против инверторного генератора

Как работает инверторный генератор?

Инверторный генератор вырабатывает электричество так же, как любой переносной генератор. Это означает, что он использует двигатель для привода генератора переменного тока.Отличие инверторного генератора заключается в том, что он использует выпрямитель для преобразования переменного тока в постоянный ток, а затем использует инвертор для возврата мощности обратно в переменный ток. В процессе, известном как двойное преобразование.

Хотя это может показаться странным, есть веская причина, по которой двойное преобразование является лучшим способом получения чистой энергии. Постоянный ток — это очень управляемый ток, это означает, что напряжение легко контролировать, поэтому постоянное напряжение может оставаться стабильным при изменении нагрузки.В инверторе используются полупроводники и транзисторы для создания синусоидальной волны переменного тока от источника постоянного тока.

Используя микропроцессор, инвертор может отслеживать синусоидальную волну несколько тысяч раз в секунду. Если есть какое-либо изменение напряжения, конденсаторы используются для корректировки напряжения. Это означает, что даже малейшее изменение синусоидальной волны, независимо от того, насколько быстро оно произойдет, будет обнаружено инвертором и немедленно исправлено. В результате получается синусоида без искажений или, по крайней мере, в пределах 3% от THD при пиковой нагрузке.

Инвертор-генераторы

, такие как Yamaha EF3000iS, очень тихие

Вырабатывает чистую высококачественную энергию. ( Купить на Amazon. )

Как использовать генератор

Любой переносной генератор, будь то обычный или инверторный генератор, потребует ввода данных пользователем для работы. Не все генераторы имеют одинаковые функции. У некоторых может быть электрический стартер, в то время как у других может быть возвратный стартер. Двухтактный генератор требует, чтобы вы смешивали газ с маслом, тогда как четырехтактный генератор требует только газа.В некоторых случаях генератор может работать на природном газе, а также на стандартном газе, эти генераторы известны как гибридные генераторы. Эти различия будут объяснены вам в руководстве пользователя, поэтому важно внимательно прочитать руководство перед первым использованием генератора.

Несмотря на то, что генераторы различаются, основные процедуры, которым необходимо следовать, остаются неизменными. Большинство рабочих процедур по использованию генератора ориентированы на безопасность пользователя, поэтому важно правильно выполнять эти действия.

Перед тем, как начать использовать генератор, вам необходимо установить его в правильное положение. Генератор должен стоять на ровной поверхности, чтобы он не мог легко опрокинуться или вылить топливо из бензобака. Важным соображением при размещении генератора является вентиляция. Для предотвращения перегрева двигателя необходима соответствующая вентиляция. Выхлопные газы также должны удаляться. Выбросы выхлопных газов очень опасны при их вдыхании людьми или животными, поэтому убедитесь, что генератор никогда не находится в замкнутом пространстве рядом с вами или вашими домашними животными.

Генератор также нуждается в кислороде как части его цикла сгорания, это означает, что он должен иметь подачу свежего воздуха к воздухозаборнику на карбюраторе. Если ваш генератор будет использоваться в закрытом помещении, он должен быть построен для этой цели и обеспечивать соответствующую вентиляцию как для охлаждения, так и для поступления чистого воздуха.

Для удобства большинство людей размещают портативный генератор на открытом воздухе. Это нормально, если генератор не подвергается воздействию воды. Оставлять генератор под дождем чрезвычайно опасно.Даже если генератор защищен от дождя, необходимо соблюдать осторожность, чтобы избежать попадания воды, которая может попасть на генератор. Наружное крыльцо, защищенное от непогоды, — идеальное место для установки генератора.

Когда вы будете готовы запустить генератор, убедитесь, что на генераторе нет электрической нагрузки. Лучше ничего не подключать к генератору перед его запуском. Если ваш генератор подключен к безобрывному переключателю, убедитесь, что переключатель не находится в положении «генератор» при запуске генератора.

Запуск генератора такой же, как запуск любой газовой машины. Обычно есть переключатель для работы / остановки, а некоторые могут иметь переключатель подачи топлива или кран. Когда подача топлива открыта, рабочий переключатель находится в рабочем положении, а воздушная заслонка установлена ​​в правильное положение для погодных условий (в жаркую погоду воздушная заслонка редко требуется), вы запускаете двигатель, нажав на ручку стартера или повернув ключ зажигания, если генератор имеет электростартер. Как только двигатель запустится, дайте ему немного времени, чтобы настроить нужные обороты.Если вы использовали воздушную заслонку для запуска двигателя, дайте ему прогреться до точки, при которой он будет нормально работать с закрытой воздушной заслонкой, прежде чем продолжить.

Когда двигатель работает в обычном режиме на холостом ходу, вы готовы подключить кабель питания к генератору. Если ваш генератор оснащен вольтметром , рекомендуется проверить правильность напряжения перед подключением кабеля питания. Подключите удлинитель к правильной розетке и, если на генераторе есть переключатель включения / выключения, включите питание.

Вот несколько советов по безопасности, которые следует запомнить:

  1. Никогда не добавляйте топливо в генератор, когда двигатель работает. Всегда выключайте генератор перед заправкой бензобака.
  2. Никогда не используйте поврежденный удлинитель с генератором.
  3. Никогда не включайте генератор при нагрузке более 75% в течение продолжительных периодов времени (30 минут и более).

Добавить комментарий