مولد الرياح الحركية: الجهاز ، مبدأ التشغيل ، التطبيق

جهاز توربينات الرياح

مولدات الرياح صديقة للبيئة تمامًا وقادرة على تزويد المستهلكين بالطاقة المجانية لفترة غير محدودة. مولدات الرياح - تتميز مزارع الرياح بقدرات مختلفة ، مما يجعل من الممكن استخدامها في مناطق مختلفة.

يمكن تحقيق أقصى كفاءة لمزرعة الرياح من خلال تثبيتها في أماكن ذات تيارات هواء نشطة مستمرة. عادة ما يتم استخدام الجبال والتلال وسواحل البحار والمحيطات وغيرها من الظروف المماثلة لهذا الغرض. الجزء الرئيسي من التثبيت هو المكره ، الذي يعمل بمثابة توربين. في معظم الحالات ، تُستخدم هياكل مزرعة الرياح ثلاثية الشفرات في شكل مروحة مثبتة على ارتفاع عالٍ من سطح الأرض.
من أجل الحصول على أكبر تأثير ، يتم ضبط الشفرات مع الدوار على الوضع الأمثل باستخدام آليات خاصة ، اعتمادًا على اتجاه الرياح وقوتها. هناك تصميمات أخرى - أسطوانة لا تعتمد على العوامل المذكورة أعلاه ولا تتطلب أي تعديلات. ومع ذلك ، إذا كانت كفاءة تركيبات المروحة عند مستوى 50٪ ، فإنها تكون أقل بكثير بالنسبة لأجهزة الأسطوانة.

كل محطة طاقة هوائية ، بغض النظر عن التصميم ، مرتبطة تمامًا بعمل التيارات الهوائية ، والتي غالبًا ما تغير من أدائها. وهذا بدوره يؤدي إلى تغييرات في عدد دورات المكره والطاقة الكهربائية المنتجة. يتطلب هذا الموقف إقران المولد والشبكة الكهربائية بمساعدة معدات إضافية.

كقاعدة عامة ، يتم استخدام البطاريات مع المحولات لهذا الغرض. أولاً ، يتم شحن البطارية من المولد ، ولا يهم توحيد التيار. علاوة على ذلك ، يتم نقل شحن البطارية ، المحول في العاكس ، إلى الشبكة.

يمكن التحكم في هياكل المروحة WPP إذا لزم الأمر. إذا كانت سرعة الرياح عالية جدًا ، يتم تغيير زاوية هجوم الشفرات ، إلى الحد الأدنى. هذا يؤدي إلى تقليل حمل الرياح على التوربين.ومع ذلك ، تحت تأثير الأعاصير ، غالبًا ما تتشوه دوافع مزارع الرياح ، ويفشل التثبيت المنزلي بأكمله. لا يمكن تجنب التأثيرات السلبية تمامًا ، حيث أن المولدات الكهربائية تقع على ارتفاع متوسط ​​50 مترًا ، ونتيجة لذلك ، يمكن استخدام رياح أقوى وأكثر استقرارًا تسود على ارتفاعات عالية.

كيفية اختيار مولد الرياح

من أجل اختيار مولد الرياح ، يجب عليك:

1. احسب الطاقة المركبة للأجهزة الكهربائية المخطط توصيلها بمصدر الطاقة هذا.
2. بناءً على قيم الطاقة التي تم الحصول عليها ومتوسط ​​سرعة الرياح السنوية ، في منطقة تركيب الوحدة ، يتم تحديد طاقة المولد. يجب أن تؤخذ الطاقة في الاعتبار عامل الأمان ، بناءً على نمو الأحمال وحتى لا تفرط في تحميل الجهاز أثناء أحمال الذروة.
3. يجب مراعاة المناخ في المكان الذي يتم فيه تثبيت الجهاز ، حيث يؤثر هطول الأمطار سلبًا على أداء المولد. ضع في الاعتبار السمات المناخية لمكان الإقامة.
4. يعتبر تحديد كفاءة التركيب من أهم المؤشرات.
5. اكتشف أداء المولد فيما يتعلق بالضوضاء الصادرة أثناء التشغيل.
6. إجراء تحليل مقارن لمختلف أنواع المولدات لجميع الخصائص والمعلمات.
7. قراءة مراجعات المستخدم للمنشآت المماثلة.
8. قم بتحليل الشركات المصنعة المحلية والأجنبية ، ودراسة المراجعات حول هذه الشركات.

وضع مولد الرياح منخفض السرعة

يتم وضع أساس صغير في قطعة أرض يتم فيها تثبيت الصاري. بالقرب من البرج ، عند القاعدة ، توجد خزانة كهربائية. في الجزء العلوي ، يتم تثبيت آلية دوارة ، يتم تركيب جندول عليها. داخل الأخير يوجد مقياس شدة الريح والمولد وناقل الحركة والمكابح.يتم توصيل غطاء دوار بالجندول ، حيث تلتصق الشفرات به. كل جناح متصل بنظام يقوم بضبط درجة الصوت تلقائيًا.

يبدأ تركيب توربينات الرياح منخفضة السرعة بتأسيس وتركيب الصاري

بعد الانتهاء من تركيب المولد ، يقومون بتركيب أنظمة الحماية من الصواعق ونقل المعلومات حول العمل ، بالإضافة إلى آلية آلية لإطفاء الحريق.

مولد الرياح منخفض السرعة هو جهاز يمكنه توفير الكهرباء لمنطقة الضواحي. الاستخدام له ما يبرره في المناطق ذات الرياح الخفيفة.

تحديد

في وقت الشراء تحكم شحن توربينات الرياح تحتاج إلى دراسة ورقة البيانات الخاصة به بعناية. عند الاختيار ، الخصائص مهمة:

• الطاقة - يجب أن تتوافق مع قوة توربينات الرياح ؛
• الجهد - يجب أن يتوافق مع جهد البطاريات المثبتة على طاحونة الهواء ؛
• الأعلى. الطاقة - تشير إلى الحد الأقصى من الطاقة المسموح بها لطراز وحدة التحكم ؛
• الأعلى. التيار - يشير إلى القوى القصوى لمولد الرياح التي يمكن أن تعمل بها وحدة التحكم ؛
• نطاق الجهد - مؤشرات كحد أقصى. ودقيقة. جهد البطارية للتشغيل المناسب للجهاز ؛
• قدرات العرض - ما هي البيانات المتعلقة بالجهاز وتشغيله التي يتم عرضها على شاشة طراز معين ؛
• ظروف التشغيل - في أي درجات حرارة ومستوى رطوبة يمكن للجهاز المختار تشغيله.

إذا لم تتمكن من اختيار جهاز التحكم في الشحن بنفسك ، فاتصل بخبير استشاري وأظهر له ورقة بيانات طاحونة الهواء الخاصة بك. يتم اختيار الجهاز وفقًا لإمكانيات تركيب الرياح. ستؤثر ظروف التشغيل غير الصحيحة والانحرافات عن نطاق الجهد سلبًا على تشغيل نظام الرياح بأكمله.

مولد توربينات الرياح

لتشغيل طواحين الهواء ، يلزم وجود مولدات تقليدية ثلاثية الطور.يشبه تصميم هذه الأجهزة النماذج المستخدمة في السيارات ، لكن لها معلمات أكبر.

تحتوي أجهزة توربينات الرياح على ملف ثابت ثلاثي الأطوار (اتصال نجمي) ، تخرج منه ثلاثة أسلاك ، متجهة إلى وحدة التحكم ، حيث يتم تحويل جهد التيار المتردد إلى تيار مستمر.

يتكون دوار المولد لتوربينات الرياح من مغناطيس نيوديميوم: في مثل هذه التصميمات لا ينصح باستخدام الإثارة الكهربائية ، لأن الملف يستهلك الكثير من الطاقة

لزيادة السرعة ، غالبًا ما يستخدم المضاعف. يتيح لك هذا الجهاز زيادة طاقة المولد الحالي أو استخدام جهاز أصغر ، مما يقلل من تكلفة التثبيت.

غالبًا ما تستخدم المضاعفات في توربينات الرياح العمودية ، حيث تكون عملية دوران عجلة الرياح أبطأ. بالنسبة للأجهزة الأفقية ذات سرعة دوران عالية للشفرات ، فإن المضاعفات غير مطلوبة ، مما يبسط ويقلل من تكلفة البناء.

كيفية عمل حساب مولد الرياح بنفسك

تُستخدم الصيغ لحساب معامل القدرة للمعدات التي سيتم استخدامها في منطقة معينة. بادئ ذي بدء ، يتم حساب كمية الطاقة التي تسمح لمولد الرياح بتوليدها على مدار العام.

حساب القوة الكلية للمعدات

لإكمال المهمة ، يتم تنفيذ الإجراءات التالية:

1. أولاً ، يتم إجراء الحسابات. وفقًا للنتائج التي تم الحصول عليها ، يتم تحديد طول عناصر الدوران ، وكذلك ارتفاع البرج.
2. يتم إجراء تحليل لمتوسط ​​سرعة خصائص تدفق الهواء لمنطقة معينة. هذا سوف يتطلب معدات خاصة. مع ذلك ، تحتاج إلى مراقبة قوة تدفق الهواء لعدة أشهر.في حالة عدم وجود أداة ، يمكنك طلب النتائج من ممثلي محطة الطقس المحلية.

حساب القوة يتم تنفيذ مولد الرياح وفقًا للصيغة P = krV 3S / 2.

تسميات الرمز:

• r هي معلمة كثافة تدفق الهواء ، في ظل الظروف العادية تكون هذه القيمة 1.225 كجم / م 3 ؛
• V هو متوسط ​​سرعة الرياح ، مُقاسًا بالمتر في الثانية ؛
• S هي المساحة الإجمالية لتدفق الهواء ، مقاسة بالأمتار ؛
• k هي معلمة كفاءة التوربين المركب في المعدات ؛

باستخدام هذه الحسابات ، يمكنك تحديد مقدار الطاقة المطلوبة بدقة لمجموعة المولدات في منطقة معينة. إذا تم شراء المعدات ذات العلامات التجارية ، فيجب أن تشير عبواتها إلى قوة تدفق الهواء التي سيكون تشغيل الجهاز أكثر كفاءة. في المتوسط ​​، ستكون هذه القيمة في النطاق من سبعة إلى أحد عشر مترًا في الثانية.

تحدث مهندس أوديسا بالتفصيل عن إجراء تجميع جهاز المولد ، وكذلك عن إجراء العمليات الحسابية.

حساب مراوح توربينات الرياح

يتم تنفيذ إجراء الحساب وفقًا للصيغة Z = LW / 60 / V ، تدوين الرمز:

• Z هي قيمة السرعة المنخفضة لمروحة واحدة ؛
• L هو حجم الدائرة التي ستصفها عناصر الدوران ؛
• W هي سرعة دوران برغي واحد ؛
• V هي معلمة السرعة لإمداد تدفق الهواء.

بناءً على هذه الصيغة ، يتم حساب عدد الثورات. ولكن من أجل الحساب ، من الضروري مراعاة ميل برغي واحد للجهاز. يتم حسابه بواسطة الصيغة H = 2pR * tga.

وصف الرموز:

• 2n هي قيمة ثابتة تبلغ 6.28 ؛
• R هي قيمة نصف القطر الذي سيصف عناصر دوران المعدات ؛
• tg a هي زاوية القسم.

حساب العاكس لمولد الرياح

قبل إجراء هذه الحسابات ، يجب مراعاة النقطة التالية. إذا تم استخدام بطارية واحدة فقط بجهد 12 فولت في الشبكة المنزلية ، فلا فائدة من تثبيت العاكس. يبلغ متوسط ​​قوة الكوخ الصيفي أو المنزل الخاص حوالي 4 كيلو واط ، مع مراعاة الأحمال القصوى. بالنسبة لمثل هذه الشبكة ، سيكون عدد البطاريات عشرة على الأقل ، كل منها مصمم لـ 24 فولت. مع وجود العديد من البطاريات ، يُنصح باستخدام جهاز عاكس.

ولكن في هذه الظروف ، عند استخدام عشر بطاريات بجهد 24 فولت ، ستحتاج إلى مولد رياح بقدرة 3 كيلو وات على الأقل. لن تتمكن المعدات الأضعف من توفير الطاقة لمثل هذا العدد من البطاريات. بالنسبة للأجهزة المنزلية ، قد تكون هذه الطاقة عالية جدًا.

يتم حساب معلمة الطاقة لجهاز العاكس على النحو التالي:

1. أولاً ، من الضروري تلخيص خصائص الطاقة لجميع مستهلكي الطاقة.
2. ثم يتم تحديد وقت الاستهلاك.
3. يتم حساب معلمة ذروة الحمل.

أظهر ألكسندر كابوستين الإجراء الخاص ببدء تشغيل مولد الرياح بعاكس.

نجاعة

من السهل جدًا تقييم كفاءة الطاقة لوحدة من نوع وتصميم معين ومقارنتها بأداء المحركات المماثلة. من الضروري تحديد معامل استخدام طاقة الرياح (KIEV). يتم حسابه كنسبة الطاقة المستلمة على عمود التوربينات الريحية إلى قوة تدفق الرياح التي تعمل على سطح عجلة الرياح.

يتراوح معامل استخدام طاقة الرياح للمنشآت المختلفة من 5 إلى 40٪. سيكون التقييم غير مكتمل دون الأخذ بعين الاعتبار تكاليف تصميم وبناء المنشأة ، وكمية وتكلفة الكهرباء المولدة.في الطاقة البديلة ، تعتبر فترة الاسترداد لتوربينات الرياح عاملاً مهمًا ، ولكن من الضروري أيضًا مراعاة التأثير البيئي الناتج.

ما هو مولد الرياح؟

مولد الرياح هو جهاز يستخدم طاقة الرياح لتوليد الكهرباء. تمتلك التيارات الهوائية ، التي تتحرك بحرية في الغلاف الجوي ، طاقة هائلة ، علاوة على أنها خالية تمامًا. طاقة الرياح هي محاولة لاستخراجها واستخدامها بشكل جيد.

مولد الرياح عبارة عن مجموعة من الأجهزة التي تتلقى الطاقة وتعالجها وتجهزها للاستخدام. تتفاعل التيارات الهوائية مع دوار الطاحونة ، مما يؤدي إلى تدويرها. يتم زيادة سرعة الدوار (أو توصيله مباشرة) بمولد يشحن البطاريات. تتم معالجة الشحن من خلال العاكس في شكل قياسي (220 فولت ، 50 هرتز) ويتم توفيره لأجهزة الاستهلاك.

للوهلة الأولى ، المجمع معقد نوعًا ما. هناك أيضًا تصميمات أبسط ، مثل طواحين الهواء التي تغذي المضخات. ومع ذلك ، تتطلب الأجهزة المعقدة مجموعة كاملة من المعدات التي يمكن أن توفر مصدر طاقة ثابتًا وعالي الجودة.

أنواع مختلفة من توربينات الرياح

هناك عدة أنواع من مولدات الرياح. وفقًا لعدد الشفرات ، فإن طواحين الهواء عبارة عن ثلاثة ، اثنان ، واحد ، متعدد الشفرات. يتم إنتاج الأجهزة بدون شفرات على الإطلاق ، حيث يعمل "الشراع" ، الذي يشبه الصفيحة الكبيرة ، بمثابة الجزء الذي يمسك الرياح. تتمتع هذه المعدات بكفاءة أعلى من الأجهزة الأخرى ، لكنها لا تزال غير مستخدمة على نطاق واسع. ومن المثير للاهتمام ، أنه كلما قل عدد الشفرات التي تمتلكها الطاحونة الهوائية ، زادت الطاقة التي تنتجها.

أمثلة على توربينات الرياح المسطحة

وفقًا للمادة المستخدمة ، تكون الشفرات صلبة (مصنوعة من المعدن أو الألياف الزجاجية) وقماش.النوع الثاني هو ما يسمى بتوربينات الرياح الشراعية ، فهي أرخص ، لكنها تخسر أمام التوربينات الصعبة من الناحية العملية والكفاءة.

ومن الخصائص المهمة الأخرى ميزة الميل للمروحة ، والتي تتيح تغيير سرعة دوران الشفرات. تسمح لك أجهزة الملعب المتغيرة بالحفاظ على الكفاءة عند سرعات الرياح المختلفة. ولكن في الوقت نفسه ، تزداد تكلفة النظام ، وتنخفض الموثوقية بسبب تعقيد التصميم. لذلك ، في معظم الحالات ، يتم استخدام الأجهزة ذات الخطوة الثابتة ، والتي يسهل صيانتها ويمكن الاعتماد عليها.

أنواع توربينات الرياح حسب موقع محور العمل

يمكن تحديد موقع محور العمل لدوران توربينات الرياح رأسياً وأفقياً

في كلتا الحالتين ، هناك مزايا وعيوب يجب الانتباه إليها عند الاختيار.

هناك عدة أنواع من توربينات الرياح العمودية:

1. مولدات الرياح Savonius ، التي يتكون تصميمها من عدة أسطوانات نصفية مثبتة على محور في وضع عمودي. تكمن قوة هذا الجهاز في قدرته على العمل في أي اتجاه للرياح. ولكن هناك أيضًا عيبًا خطيرًا - يتم استخدام طاقة الرياح بنسبة 25-30٪ فقط.
2. في دوار Darrieus ، تُستخدم الأشرطة المرنة كشفرات مثبتة على عوارض بدون استخدام إطار. كفاءة النموذج هي نفسها كفاءة الصنف السابق ، ولكن يلزم تثبيت إضافي لبدء تشغيل النظام.
3. تعد طواحين الهواء متعددة الشفرات الأكثر كفاءة بين الأجهزة الرأسية.
4. أندر خيار هو الأجهزة ذات الدوار الحلزوني. تضمن الشفرات الملتوية بشكل خاص دورانًا موحدًا لعجلة الرياح ، لكن تعقيد التصميم يجعل السعر مرتفعًا للغاية ، مما يحد من استخدام آليات من هذا النوع.

تعد طواحين الهواء ذات المحور الأفقي أكثر شيوعًا من الطواحين الرأسية لأنها أكثر كفاءة ولكنها أكثر تكلفة.

أنواع توربينات الرياح على طول محور العمل

تشمل العيوب اعتماد الكفاءة على اتجاه الرياح والحاجة إلى ضبط موضع الهيكل باستخدام ريشة الطقس. يُنصح بتركيب توربينات رياح من هذا النوع في منطقة مفتوحة حيث لن تكون مغطاة بالأشجار والمباني ، ويفضل أن تكون بعيدة عن مكان إقامة الناس الدائم. إنه صاخب للغاية ويشكل خطرًا على الطيور التي تحلق بالقرب منه.

مصنعي توربينات الرياح

يشمل السوق كلاً من الأجهزة ذات المنشأ الأجنبي (بشكل رئيسي أمريكا الشمالية وأوروبا والصين) والتركيبات المحلية. يعتمد السعر على الطاقة والتكوين - على سبيل المثال ، وجود البطاريات الشمسية ، ويختلف في النطاق من عشرات إلى مئات الآلاف من الروبلات.

الخصائص التقنية الرئيسية

تختلف نماذج وحدات التحكم المستخدمة كجزء من توربينات رياح معينة في خصائصها التقنية ، والتي تنعكس في جواز سفر المنتج ، وهذه هي:

• يجب أن تتوافق الطاقة المقدرة ، وهي المؤشر الرئيسي للجهاز ، مع طاقة مولد الرياح ؛
• يجب أن يتوافق الجهد المقنن ، وهو أيضًا المؤشر الرئيسي ، مع جهد البطاريات التي يتكون منها توربينات الرياح ؛
• القوة القصوى ، تحدد القيمة القصوى المسموح بها لطراز جهاز معين ؛
• يميز الحد الأقصى الحالي قدرة الجهاز على العمل بأعلى أداء لمولد الرياح ؛
• تحدد قيمة الجهد القصوى والدنيا على البطارية نطاق الجهد الذي يعمل فيه الجهاز ؛
• إذا كان النموذج يمكن أن يعمل في وقت واحد مع توربينات الرياح ومحطة الطاقة الشمسية - الحد الأقصى لتيار الشحن الناتج عن الألواح الشمسية ؛
• نوع العرض ومعلمات التشغيل المعروضة عليه ؛
• الخصائص التشغيلية - درجة الحرارة والرطوبة المحيطة ؛
• الأبعاد الكلية والوزن.

هل كل توربينات الرياح متشابهة؟

العديد من التصنيفات لتصنيع الشفرات على سطح الأرض ،

يمكن أن تُعزى معظم توربينات الرياح الحالية (محطة طاقة الرياح) إلى شفرة واحدة أو ثنائية أو ثلاثية أو متعددة الشفرات. جزء صغير من الأجهزة الحديثة لا يحتوي على شفرات إطلاقاً ، والرياح فيها تمسك بما يسمى "الشراع" الذي يشبه الصحن. وخلفه توجد المكابس التي تحرك النظام الهيدروليكي ، وهي تولد بالفعل تيارًا كهربائيًا. كفاءة هذه التركيبات أعلى من غيرها. فيما يتعلق بالأنظمة ذات الشفرات ، يكون الاتجاه كما يلي: كلما قل عدد الشفرات ، زادت الطاقة التي ينتجها المولد.

أنواع مختلفة من توربينات الرياح

قد يكون أرخص ،

إذا قارنا توربينات الرياح وفقًا لخطوة المروحة ، فإن الأجهزة ذات الخطوة الثابتة تكون أكثر موثوقية. هناك طواحين هواء متغيرة يمكنها تغيير سرعة الدوران ، لكن تصميمها الضخم يتطلب تكاليف إضافية لتركيب وصيانة مثل هذا النظام.

أكثر تصميمات طواحين الهواء تنوعًا ، إذا أخذناها في الاعتبار من وجهة نظر اتجاه محور الدوران بالنسبة إلى الأرض.

الأجهزة التي تدور شفراتها حول محور عمودي ، بدورها ، يمكن تقسيمها إلى عدة أنواع.

1. مولدات الرياح Savonius عبارة عن عدة أنصاف من الأسطوانات المجوفة بالداخل ، مثبتة على محور عمودي. ميزتها الرئيسية هي القدرة على الدوران بغض النظر عن سرعة واتجاه الريح. عيب كبير هو القدرة على استخدام طاقة الرياح بنسبة الثلث فقط.
2. دوار Darier هو نظام يتكون من نصلتين أو أكثر من الألواح المسطحة. من السهل صنع مثل هذا الجهاز ، لكنه لن يعمل للحصول على الكثير من الطاقة به. بالإضافة إلى ذلك ، هناك حاجة إلى آلية إضافية لبدء مثل هذا الدوار.
3. الدوار الحلزوني ، بفضل الشفرات الملتوية بشكل خاص ، لديه دوران موحد. الجهاز متين ، ولكن نظرًا لتعقيد التصميم ، فهو باهظ الثمن.
4. تعد توربينات الرياح متعددة الشفرات ذات المحور الرأسي للدوران الخيار الأكثر كفاءة في مجموعتها.

طواحين الهواء ذات المحور الأفقي للدوران لها مزاياها وعيوبها. ميزتها الرئيسية هي الكفاءة العالية. من بين عيوب هذه الهياكل ، تجدر الإشارة إلى الحاجة إلى التقاط اتجاه الريح باستخدام ريشة الطقس والتغيير في الكفاءة اعتمادًا على اتجاه الرياح. في هذا الصدد ، فإن التركيبات الأفقية هي الأنسب في المناطق المفتوحة. في نفس المكان الذي ستكون فيه الشفرات محمية من الرياح بالمباني أو الأشجار أو ، على سبيل المثال ، التلال ، من الأفضل تركيب توربينات رياح ذات تصميم مختلف.

بالإضافة إلى ذلك ، فإن مثل هذه التوربينات الريحية باهظة الثمن ، ومن المؤكد أن ظهورها في المنطقة المجاورة لن يسبب فرحة كبيرة بين جيرانك. يمكن أن تسقط شفراتها بسهولة طائرًا طائرًا وتحدث الكثير من الضوضاء.

ما هي الأنواع الأخرى من توربينات الرياح الموجودة؟ حسنًا ، بالطبع ، منتجاتنا المحلية والمستوردة. من بين هذه الأخيرة ، الوحدات الأوروبية والصينية وأمريكا الشمالية في المقدمة. في الوقت نفسه ، فإن وجود توربينات الرياح المحلية في السوق لا يسعه إلا أن يفرح.

مقالات جديدة
منشار كهربائي أو منشار كهربائي - ماذا تختار للحديقة؟ 4 أخطاء عند زراعة الطماطم في الأواني التي تصنعها جميع ربات البيوت تقريبًا أسرار زراعة الشتلات من اليابانيين الذين لديهم حساسية شديدة تجاه الأرض

يتم تحديد سعر هذه الأجهزة ، أولاً وقبل كل شيء ، من خلال قوتها ووجود عناصر إضافية ، على سبيل المثال ، الألواح الشمسية ، وتتنوع على نطاق واسع جدًا - من عدة عشرات إلى مئات الآلاف من الروبل.

صنع طاحونة بيديك

العمل الرئيسي الذي يتعين القيام به هو تصنيع وتركيب الدوار الدوار. بادئ ذي بدء ، يجب عليك اختيار نوع الهيكل وأبعاده. ستساعد معرفة القوة المطلوبة للجهاز وقدرات الإنتاج في تحديد ذلك.

يجب أن يتم عمل معظم العقد (إن لم يكن جميعها) بمفردها ، لذلك سيتأثر الاختيار بمعرفة منشئ التصميم ، والأجهزة والأجهزة التي يعرفها بشكل أفضل. عادة ، يتم عمل طاحونة هوائية تجريبية أولاً ، والتي يتم من خلالها فحص الأداء وتحديد معلمات الهيكل ، وبعد ذلك يبدأون في تصنيع مولد رياح عامل.

مبدأ التشغيل

علاوة على ذلك ، يتم تحويل قوة الدوران إلى كهرباء ، والتي يتم تخزينها في البطارية. كلما كان تدفق الهواء أقوى ، زادت سرعة دوران الشفرات ، مما ينتج المزيد من الطاقة. نظرًا لأن تشغيل مولد الرياح يعتمد على الاستخدام الأقصى لمصدر طاقة بديل ، فإن أحد جانبي الشفرات له شكل دائري ، والآخر مسطح نسبيًا. عندما يمر تدفق الهواء على الجانب المستدير ، يتم إنشاء منطقة فراغ. هذا يمتص النصل ويسحبها إلى الجانب. يؤدي هذا إلى توليد الطاقة ، مما يؤدي إلى دوران الشفرات.

مخطط تشغيل مولد الرياح: يظهر مبدأ تحويل طاقة الرياح وتشغيل الآليات الداخلية

أثناء الدوران ، تقوم المسامير أيضًا بتدوير المحور المتصل بدوار المولد. عندما يدور اثني عشر مغناطيسًا متصلًا بالدوار في الجزء الثابت ، يتم إنشاء تيار كهربائي متناوب له نفس التردد كما هو الحال في منافذ الغرفة العادية. هذا هو المبدأ الأساسي لكيفية عمل توربينات الرياح. من السهل توليد التيار المتردد ونقله عبر مسافات طويلة ، ولكن من المستحيل تخزينه.

رسم تخطيطي لتوربينات الرياح

للقيام بذلك ، يجب تحويله إلى تيار مباشر. يتم هذا العمل بواسطة دائرة إلكترونية داخل التوربين. للحصول على كمية كبيرة من الكهرباء يتم تصنيع المنشآت الصناعية. تتكون حديقة الرياح عادة من عدة عشرات من المنشآت. بفضل استخدام مثل هذا الجهاز في المنزل ، يمكنك الحصول على انخفاض كبير في تكاليف الطاقة. يسمح مبدأ تشغيل توربينات الرياح باستخدامها في الخيارات التالية:

• للعمل المستقل
• بالتوازي مع البطارية الاحتياطية ؛
• مع الألواح الشمسية
• بالتوازي مع مولد الديزل أو البنزين.

إذا تحرك تدفق الهواء بسرعة 45 كم / ساعة ، فإن التوربين يولد 400 واط من الكهرباء. هذا يكفي لإلقاء الضوء على منطقة الضواحي. يمكن تجميع هذه الطاقة عن طريق تجميعها في بطارية.

جهاز خاص يتحكم في شحن البطارية. مع انخفاض الشحنة ، يتباطأ دوران الشفرات. عندما يتم تفريغ البطارية تمامًا ، تبدأ الشفرات في الدوران مرة أخرى. بهذه الطريقة ، يتم الحفاظ على الشحن عند مستوى معين. كلما كان تدفق الهواء أقوى ، زادت الكهرباء التي يمكن أن ينتجها التوربين.

كيف يتم تشغيل توربينات الرياح من مصدر بديل

لا تتغذى طواحين الهواء على كتلة الهواء ، بل يتم ضبطها لاستهلاك سرعة الرياح. بمعنى آخر: تقترب الرياح من توربينات الرياح بسرعة عالية وتتركها بسرعة أبطأ. يحدد الاختلاف في سرعات الرياح قبل وبعد مولد الرياح مقدار الطاقة التي امتصها هذا الجهاز.

بعض أنواع توربينات الرياح تعمل بشكل أفضل ، وبعضها أسوأ. لكن هذه هي الوظيفة الرئيسية لمولد الرياح - لإبطاء الريح.

الخط الفاصل بين الكفاءة والقيود

لا تصدق أبدًا الادعاءات القائلة بأن توربينات رياح معينة تعمل بكفاءة 100٪. هذا يعني أن الرياح خلف ريش الطاحونة يجب أن تتوقف تمامًا. يدل الدليل السخيف بوضوح على بيان كاذب.

يجب أن تجد التوربينات الريحية ذات الكفاءة المثالية التوازن حيث تعطي الرياح طاقة كافية بحيث يكون عليها فقط الخروج من نافذة فتحة الجهاز لمزيد من الحركة. تحدد الكفاءة في هذه الحالة الاختلاف في سرعة الرياح قبل التوربين وبعده ، مما يؤثر بشكل مباشر على معامل القدرة للطاحونة الهوائية ، والتي تأخذ الصيغة التالية: P_خروج= 1/2 × r × S × V3 × الكفاءة.

تم إثبات الكفاءة القصوى لتوربينات الرياح ، منذ أكثر من 100 عام ، من قبل العالم الألماني بيتز في عمله العلمي الأساسي. مع الأخذ بالصيغة أعلاه كأساس ، أثبت الألماني بشكل ثابت للغاية أنه يمكن استخراج الطاقة القصوى البالغة 16/27 من الرياح. بعد ذلك ، تم تصحيح حساباته بشكل طفيف بواسطة Loregio الإيطالي ، واتضح أن الحد الأقصى من الكفاءة لمولد الرياح هو 59٪.

يظهر هذا بوضوح في الاختلاف في مبادئ تشغيل توربينات Savonius و Darrieus.بعد كل شيء ، لا تأخذ طواحين الهواء Savonius سوى قوة دفع الرياح ، كما تستخدم مشاريع Darier أيضًا الرفع الديناميكي الهوائي ، مما يزيد من سرعة دوران الشفرات.

مبدأ تشغيل توربينات الرياح

في حالة الغياب أو الانقطاع المتكرر للتيار الكهربائي ، من الأفضل إنشاء مولد رياح صغير أو عدة توربينات رياح (توربينات الرياح) لتزويد الطاقة الفردية بيديك. جهاز محلي الصنع يحول الطاقة الحركية للرياح إلى طاقة ميكانيكية بسبب دوران عجلة الرياح.

في البداية ، يتم تحويل الطاقة الميكانيكية التي تقوم بتدوير الجزء المتحرك إلى تيار متناوب ثلاثي الأطوار. يتم تخزين تدفق الطاقة عبر وحدة التحكم في بطارية DC. أخيرًا ، يقوم عاكس الجهد بتعديل التيار لتزويد الكهرباء للأجهزة والإضاءة.

مبدأ تشغيل طاحونة الهواء بسيط ويتألف من ثلاثة أنواع من القوة على الشفرات. يتغلب الدفع والرفع على نظام قوة الكبح ويبدأان دولاب الموازنة في الحركة. بعد تشكيل المجال المغناطيسي بواسطة الدوار على الجزء الثابت من المولد ، يبدأ التيار عبر الأسلاك.

مجالات تطبيق الجهاز

في الواقع ، فإن توربينات الرياح قادرة على توفير الطاقة للأشياء لأغراض مختلفة. توربينات الرياح ذات السعات الكبيرة مناسبة لتزويد الطاقة على نطاق صناعي. توفر الأجهزة المنزلية المصممة بشكل صحيح لمالك الموقع مصدر طاقة غير منقطع. يمكنك صنع مولد رياح لمنزل خاص بيديك بأقل تكلفة للعمالة والنقد.

مميزات الجهاز

الميزة الرئيسية لتوربينات الرياح المنزلية هي التوفير في فواتير الكهرباء. يتم سداد الأموال التي يتم إنفاقها على الأجزاء والتركيب بإمدادات كهربائية مجانية.

مزايا إضافية لتوربينات الرياح محلية الصنع:

• نموذج المصنع أغلى بعدة مرات ؛
• تصميم صديق للبيئة يعمل بدون وقود ؛
• عمر خدمة غير محدود (في حالة الفشل ، من السهل استبدال المكونات) ؛
• الملاءمة في ظروف مناخية مناسبة بمتوسط ​​سرعة سنوي يبلغ 4 م / ث.

عيوب

يشمل الجانب السلبي للطاحونة الفردية ما يلي:

• الاعتماد على الطقس
• غالبًا ما تؤدي العواصف والأعاصير إلى توقف الآلية عن العمل ؛
• التدابير الوقائية مطلوبة ؛
• تحتاج الصواري الطويلة إلى التأريض.
• بعض الطرز تتجاوز مستوى الضوضاء المسموح به.

مولد توربينات الرياح

لتشغيل طواحين الهواء ، يلزم وجود مولدات تقليدية ثلاثية الطور. يشبه تصميم هذه الأجهزة النماذج المستخدمة في السيارات ، لكن لها معلمات أكبر.

تحتوي أجهزة توربينات الرياح على ملف ثابت ثلاثي الأطوار (اتصال نجمي) ، تخرج منه ثلاثة أسلاك ، متجهة إلى وحدة التحكم ، حيث يتم تحويل جهد التيار المتردد إلى تيار مستمر.

يتكون دوار المولد لتوربينات الرياح من مغناطيس نيوديميوم: في مثل هذه التصميمات لا ينصح باستخدام الإثارة الكهربائية ، لأن الملف يستهلك الكثير من الطاقة

لزيادة السرعة ، غالبًا ما يستخدم المضاعف. يتيح لك هذا الجهاز زيادة طاقة المولد الحالي أو استخدام جهاز أصغر ، مما يقلل من تكلفة التثبيت.

غالبًا ما تستخدم المضاعفات في توربينات الرياح العمودية ، حيث تكون عملية دوران عجلة الرياح أبطأ. بالنسبة للأجهزة الأفقية ذات سرعة دوران عالية للشفرات ، فإن المضاعفات غير مطلوبة ، مما يبسط ويقلل من تكلفة البناء.

يتم وصف تفاصيل تجميع وتركيب توربينات الرياح من الغسالة وتوربينات الرياح من مولد السيارة بالتفصيل في المقالات التي نوصي بها.

تعيين

• نصل الدوار. قد يكونون ، حسب النموذج ،: واحد ، اثنان ، ثلاثة أو أكثر ؛
• المخفض ، أو بعبارة أخرى ، علبة التروس المصممة لتنظيم السرعة بين المولد والدوار ؛
• الغلاف واقي. الغرض منه واضح من الاسم: إنه يحمي جميع مكونات الهيكل من التأثيرات الخارجية ؛
• الذيل مسؤول عن الدوران في اتجاه الريح العاصفة ؛
• البطارية قابلة لإعادة الشحن. مهمتها هي تجميع الطاقة ، أي مخزون. نظرًا لأن الطقس ليس دائمًا مناسبًا لمحطة الطاقة ، فسيساعد ذلك دائمًا في سوء الأحوال الجوية ؛
• تركيب العاكس. يتم استخدامه لتحويل التيار المباشر إلى تيار متردد ، والذي يغذي الأجهزة الكهربائية المستخدمة في الحياة اليومية.

حساب الحجم والتنسيب

لحساب العدد المطلوب من المولدات لمحطة طاقة الرياح ، يجب مراعاة ما يلي:

• القوة المطلوبة
• عدد أيام الرياح
• ميزات الموقع.

لذلك ، من أجل تبرير تركيب توربينات الرياح بالتكاليف ، من الضروري تحديد عدد أيام الرياح في السنة ، بالإضافة إلى اتجاهها السائد. تتمتع المناطق الساحلية والمناطق في الجبال بالموقع الأكثر فائدة ، حيث تتجاوز قوة الرياح هنا 60-70 م / ث ، وهذا كافٍ تمامًا للتخلي عن الكهرباء المحلية.

في المنطقة المسطحة ، تتميز الرياح بتدفق منتظم ، لكن قوتها في بعض الأحيان لا تكفي لتوفير منزل خاص بالكامل. التثبيت بالقرب من المزارع والغابات غير مربح على الإطلاق ، حيث يتم استهلاك طاقة الرياح وتبقى إلى حد كبير على الأشجار.

يتزايد تدفق الرياح في الطاقة بما يتناسب بشكل مباشر مع المسافة من سطح الأرض. وفقًا لذلك ، كلما ارتفع صاري الطاحونة الهوائية ، زاد الزخم الذي يمكنها التقاطه.ومع ذلك ، كلما تم إزالته من الأرض ، زاد التعزيز الذي يتطلبه. لا تستطيع الدعامات المساعدة دائمًا حمل طاحونة الهواء تمامًا. في الرياح العاصفة القوية ، يكون احتمال سقوط سارية عالية أكبر بكثير من احتمال سقوط الصاري على مستوى 5-7 أمتار.

أفضل إزالة للصاري من الأرض هي 10-15 مترًا. يتم تثبيته بطريقتين:

1. صب الخرسانة للأساسات - يحفرون أربع حفر عميقة ، لكن صغيرة في القطر ، حيث يتم غمر وتمديدات توربينات الرياح. هذه العملية تستغرق وقتًا طويلاً ومكلفة ، ولكنها الأكثر موثوقية. في حالة هبوب رياح قوية ، سيظل الصاري ثابتًا ، وقد يكون الضرر الوحيد الذي يلحق به هو كشط الشفرات.
2. علامات التمدد المعدنية - بمساعدة كابل معدني ، يتم تثبيت طاحونة الهواء بشكل عمودي على سطح الأرض ، بينما يتم شد الكابل جيدًا ، مع تثبيت نهاياته على الأرض.

تعتمد مدة تشغيل محطة الطاقة ككل على اختيار طريقة تثبيت الصاري.

إن وجود معدات خاصة ، فضلاً عن الخبرة في تنفيذ مثل هذا العمل ، سيوفر مزرعة الرياح من الأعطال المبكرة.

مولد الرياح الشراعية

إذا كانت شفرات طواحين الهواء التقليدية مصنوعة من مواد صلبة ، فعند الإبحار ، على العكس من ذلك ، فهي مصنوعة من مواد ناعمة. مناسب لأي قماش كثيف ، مثل القماش المشمع. غالبًا ما تستخدم شرائح غير منسوجة في مثل هذه الإنشاءات. ظاهريًا ، يبدو مولد الرياح الشراعية وكأنه قرص دوار كبير للأطفال.

حسب التصميم ، يتم تقسيم طواحين الهواء الشراعية إلى نوعين.

• دائرية مع شفرات شراع مثلثة
• مع عجلة شراع دائرية أيضًا

مولد الرياح الشراعية مع ريش مثلثة

عادة ما تصنع شفرات الشراع المثلثة متساوية الساقين ، ولكن في كثير من الحالات يتم اختيار شكلها بشكل فردي - وفقًا لأحمال الرياح في المنطقة التي تم تركيبها فيها.تبدأ طاحونة الإبحار بالعمل بسرعة رياح تبلغ 5 م / ث. كفاءتها أعلى من معظم طواحين الهواء ذات الشفرات ، ولكنها في نفس الوقت لا تخلو من العديد من أوجه القصور. لذلك عندما تتغير الرياح ، يتوقف "المراكب الشراعية" ويحتاج إلى وقت للدوران في الاتجاه الجديد لتدفق الرياح.

عيب آخر هو هشاشة "الأشرعة" نفسها. غالبًا ما يتمزقون ويفشلون ويتطلبون استبدالًا كاملاً.
يُعتقد أن مولد الشراع الدائري محروم من هذه العيوب. تبلغ كفاءتها ضعف كفاءة المولد ذي الشفرات الشراعية. ظاهريًا ، يشبه طبق القمر الصناعي ويختلف عن المولدات المعتادة من حيث أنه لا يحتوي على أي شفرات أو أسطوانات أو دوارات. يهتز هذا المولد تحت ضغط أو هبوب رياح ، وينقل الطاقة الميكانيكية إلى المولد مع اهتزازاته.