Меню

Ветрогенераторы солнечные батареи конструкция

Принцип работы ветрогенератора

В упрощенном виде принцип работы ветрогенератора можно представить следующим образом.

Сила ветра приводит в движение лопасти, которые через специальный привод заставляют вращаться ротор. Благодаря наличию статорной обмотки, механическая энергия превращается в электрический ток. Аэродинамические особенности винтов позволяют быстро крутить турбину генератора.

Принцип работы

Дальше сила вращения преобразуются в электричество, которое аккумулируется в батарее. Чем сильнее поток воздуха, тем быстрее крутятся лопасти, производя больше энергии. Поскольку работа ветрогенератора основана на максимальном использовании альтернативного источника энергии, одна сторона лопастей имеет закругленную форму, вторая – относительно ровная. Когда воздушный поток проходит по закругленной стороне, создается участок вакуума. Это засасывает лопасть, уводя её в сторону. При этом создается энергия, которая и заставляет раскручиваться лопасти.

Схема работы ветрогенератора: показан принцип преобразования энергии ветра и действия внутренних механизмов

Во время своих поворотов винты также вращают ось, соединённую с генераторным ротором. Когда двенадцать магнитиков, закреплённых на роторе, вращаются в статоре, создаётся переменный электрический ток, имеющий такую же частоту, как и в обычных комнатных розетках. Это основной принцип того, как работает ветрогенератор. Переменный ток легко вырабатывать и передавать на большие расстояния, но невозможно аккумулировать.

Принципиальная схема ветрогенератора

Для этого его нужно преобразовать в постоянный ток. Такую работу выполняет электронная цепь внутри турбины. Чтобы получить большое количество электроэнергии, изготавливаются промышленные установки. Ветровой парк обычно состоит из нескольких десятков установок. Благодаря использованию такого устройства дома, можно получить существенное снижение расходов на электроэнергию. Принцип действия ветрогенераторов позволяет применять их в таких вариантах:

  • для автономной работы;
  • параллельно с резервным аккумулятором;
  • вместе с солнечными батареями;
  • параллельно с дизельным или бензиновым генератором.

Если поток воздуха движется со скоростью 45 км/час, турбина вырабатывает 400 Вт электроэнергии. Этого хватает для освещения дачного участка. Данную мощность можно накапливать, собирая её в аккумуляторе.

Специальное устройство управляет зарядкой аккумуляторной батареи. По мере уменьшения заряда вращение лопастей замедляется. При полной разрядке батареи лопасти снова начинают вращаться. Таким способом зарядка поддерживается на определённом уровне. Чем сильнее воздушный поток, тем больше электроэнергии может произвести турбина.

Система торможения вращения лопастей

Чтобы установка не вышла из строя при сильном напоре воздуха, она снабжена специальной системой торможения. Если раньше движущиеся магниты индуцировали ток в обмотках, то теперь данная сила используется для остановки вращающихся магнитов. Для этого создается короткое замыкание, при котором замедляется движение ротора. Возникающее противодействие замедляет вращение магнитов.

Конструкция ветрогенератора и узлов

При ветре больше 50 км/час тормоза автоматически замедляют вращение ротора. Если скорость движения воздуха доходит до 80 км/час, тормозная система полностью останавливает лопасти. Все части турбины сконструированы так, чтобы максимально использовалась воздушная энергия. Когда ветер дует, лопасти вращаются, и генератор преобразует их движение в электричество. Совершая двойное преобразование энергии, турбина производит электричество из обычного перемещения воздушных масс.

Внешне ветрогенератор напоминает флюгер — направлен в ту сторону, откуда дует ветер

Данное устройство весьма полезно не только в каких-то экстремальных условиях, но и в обычной повседневной жизни. Довольно часто системы ветрогенераторов применяются на дачах или в тех населенных пунктах, где регулярно бывают перебои с подачей электроэнергии. Самостоятельно сделанный автономный источник электричества имеет такие преимущества:

  • установка экологически чистая;
  • отсутствует потребность её заправки топливом;
  • не накапливаются какие-либо отходы;
  • устройство работает очень тихо;
  • имеет большой срок эксплуатации.
Читайте также:  Как заряжается солнечные батареи для дома

Все ветрогенераторы работают по одинаковой схеме. Сначала полученное от давления ветра переменное напряжение преобразуется в постоянный ток. Благодаря этому заряжается аккумулятор. Затем инвертором снова производится переменный ток. Это нужно для того, чтобы светились лампочки; работал холодильник, телевизор и т. д. Благодаря аккумуляторной батарее, можно пользоваться электроприборами в безветренную погоду. Кроме того, во время сильных порывов ветра напряжение в сети остаётся стабильным.

Увеличение мощности установки

Конструкцию некоторых ветрогенераторов имеет ветровой датчик. Он собирает данные о направлении и скорости воздушного потока. Генератор ветряка не может выдать больше номинальной мощности, однако, в любое оборудование заложен запас он может составлять от 10-30% от расчетных. На этот «запас» рассчитывать не стоит, так как программно и конструктивно в ветрогенератор заложена защита от перегрузок.

Увеличить мощность ветроустановки можно с помощью системы резервирования электроэнергии на базе аккумуляторных батарей.

Выходная мощность (кВт) ветрогенератора определяется мощностью инвертора. Исходя из выдаваемых киловатт, можно определиться с максимальным количеством подключаемых электроприборов. Чтобы увеличить выходную мощность установки, необходимо параллельно подключить несколько инверторов.

Для трехфазных схемы электропитания необходимо установить по инвертору на каждую фазу.

Если мощности на фазе недостаточно, увеличивают количество инверторов, если это предусмотрено производителем. При отсутствии ветра продолжительность подачи электроэнергии прекращается. Генерации энергии не происходит, поэтому к ветрогенератору подключают накопители энергии, смотрите схему ниже.

Схема увеличения мощности и емкости ветрогенератора

Накопитель энергии состоит из связки инвертор-батарея. О батареях вы можете прочитать в этой рубрике, а о накопителях в этой. Увеличение ёмкости аккумуляторных батарей увеличивает запас хранимой энергии, но и длительность зарядки. Скорость зарядки аккумулятора зависит от мощности генератора и количества инверторов, которые тоже могут пропустить через себя только ту мощность, которая заложена производителем. Соответственно, скорость зарядки аккумуляторов зависит от пропускной способности инвертора и не зависит от мощности ветрогенератора.

Выбор ветрогенератора

Самые качественные ветряки производят в Германии, Франции и Дании. Эти страны делают ветровые установки для снабжения электричеством жилого частного сектора, фермерских хозяйств, школ, небольших торговых точек. В России из-за низкой стоимости электроэнергии и негласной монополии на продажу электроэнергии ветроустановки, солнечные панели и другие виды альтернативной энергии не сильно распространены.

Мобильный ветрогенератор подойдет для нефтепромышленности или монтажных бригад, которые ведут строительство в полях (прототип)

Но высокая стоимость подключения удаленных объектов от электросетей (есть до сих пор не электрифицированные деревни), хамство чиновников, длительные процедуры хождения и получения ТУ у монопольных компаний вынуждают собственников использовать альтернативную энергию своих объектов.

Прежде все вы должны понимать, что КПД ветровой установки составляет около 60%, есть зависимость от скорости ветра, и потребуется периодически проводить ТО. Если вы все-таки решили сделать выбор в пользу ветрогенератора, следует знать. Выбирать ветрогенератор нужно исходя из конкретных обстоятельств его применения. Существуют новые разработки и модели: с повышенным КПД, вертикальные, горизонтальные, ортогональные, безлопастные.

Подсчитывается активная и резистивная мощность всех потребителей энергии.

Для предприятий или частного дома эти данные могут быть в проекте или счетах за электроэнергию. Если вам необходимо обеспечить электроэнергией дачу выбирается модель ветроустановки на 1-3 кВт, инвертор нужно небольшой мощности и можно обойтись без аккумуляторных батарей. Принцип наличия дачной ветроустановки прост: есть ветер — есть электричество, нет ветра — работаем в огороде или по хозяйству. Простой ветрогенератор можно сделать самому, достаточно собрать необходимые материалы и соединить их вместе.

Читайте также:  Как ламинировать солнечную панель

Для частного дома постоянного проживания, такой принцип не подойдет. При частом отсутствии ветра следует придать особое значение аккумулятору. Здесь нужна большая ёмкость. Однако, чтобы он быстрее заряжался, сам генератор электричества также должен быть большой мощности. То есть отдельные узлы установки тесно взаимосвязаны друг с другом. Более надежная комбинация — симбиоз с дизель-генератором и солнечными панелями. Это 100% гарантия наличия электричества в доме, но и более дорогая.

При наличии скважины вы будете полностью энергонезависимые от внешних сетей.

Сейчас большое распространение получили коммерческие ветровые установки. Получаемая с их помощью электроэнергия продается различным предприятиям, испытывающим недостаток в энергоснабжении. Обычно такие электростанции состоят из нескольких ветрогенераторов различной мощности. Вырабатываемое ими переменное напряжение в 380 вольт подается непосредственно в электросеть предприятия. Кроме того, ветрогенераторы могут использоваться для зарядки большого числа аккумуляторных батарей, с которых потом преобразованная в переменное напряжение энергия также подается в электрическую сеть.

Ветрогенераторы российского производства

В большинстве случаев владельцы предприятий ставят ветроустановки, солнечные панели и дизель-генераторы для нужд собственного производства. Получение разрешение на продажу электричества в России — это, скажем так, отдельная история. После проведения энергоаудита, высвобождаются мощности, например, путем замены ламп освещения на светодиодные. Подсчитывается срок окупаемости, при отсутствии бюджета можно разделить модернизацию на этапы.

Технологии развиваются. Создаются энергонезависимые дома, офисы, станции на земле и воде. Наша команда инженеров поможет вам с выбором, расчетом, проектом и монтажом оборудования. Готовы ответить на ваши вопросы в комментариях или через форму.

Источник

Ветрогенераторы, солнечные батареи и другие полезные конструкции, справочник.

батареями и ветрогенераторами в эпоху всеобщей экономии и оптимизации издержек. В приложениях даны справочные данные и другая полезная информация.

Содержание книги Ветрогенераторы, солнечные батареи и другие полезные конструкции.

Предисловие.

Глава 1. Источники питания на солнечных батареях и не только.

1.1. Основные принципы применения солнечных батарей.
1.2. Виды и характеристики солнечных батарей.
Фотоумножители.
Фотоэлектрический преобразователь.
1.3. Электронные устройства для дома и дачи своими руками.
1.3.1. «Камень»- для дачи с элементом солнечной батареи.
1.3.2. Фонарик на элементах солнечной батарея и методы его усовершенствования.
Принцип работы устройства.
О деталях.
Рекомендации по улучшению работы.
Спектр практического применения.
1.4. О модулях солнечных батарей.
1.5. Номенклатура мощных солнечных батарей.
1.5.1. Солнечныебатареи разных производителей.
Характеристики солнечного модуля TCM-15F(12).
1.5.2. Солнечные батареи фирмы Sharp.
Основные характеристики солнечных панелей Sharp.
Область применения.
Некоторые интересные особенности солнечных батарей.
1.6. Солнечная панель для зарядки портативных устройств PowerFilm WeatherPro Solar panel фирмы Sundance Solar.
1.7. Рекомендации по сборке элементов и модулей солнечных батарей.

Читайте также:  Авторский канал солнечные батареи все выпуски

Глава 2. Ветрогенераторы и преобразователи электрической энергии.

2.1. Преимущества и особенности ветрогенераторов.
2.1.1. Основная комплектация ВЭУ.
Мачтовый комплект.
2.1.2. Дополнительная комплектация ВЭУ (кроме непосредственно генератора).
2.1.3. Расчеты экономии.
2.1.3. Важные замечания.
2.2. Место установки ВЭУ.
2.3. ВЭУ для сборки своими руками.
Некоторые примеры я выводы.
2.4. Преобразователи энергии (инверторы).
Некоторые технические характеристики.
Методы соединения инверторов.
2.5. Меры предосторожности при работе с инверторами и АКБ, использующихся на вентрогеиераторных установках.
2.6. Расчет электропроводки и выбор провода.

Глава 3. Аккумуляторы и другие химические источники тока.

3.1. ЭксплуатацияАКБ и уход за ними.
3.1.1. Заряд АКБ.
3.2. Контроллеры заряда.
Morningstar SHS 10.
3.3. Аккумуляторы глубокого разряда AGM и GEL.
З.З.1. Гелевая (GEL) АКБ Leoch LPG12-200.
3.3.2. Герметичная необслуживаемая свинцовые батарея AGM-технологии Leoch DJW 12-18.
3.3.3. AGM технология.
3.4. Химические источники тока на примере батареи Дымок.
3.4.1. Внутренняя начинка ХИТ Дымок.
3.4.2. Основные технические характеристики батарей серии Дымок.
Практика применения и эксперименты.
Вывод.
Практика применения.
Как подключить.
Предостережения.
3.5. Другие элементы и АКБ.
Mapганцево-цинковые и угольно-цинковые элементы и батареи.
Алкалиновые элементы и батареи.
Элементы и батареи с воздушной деполяризацией.
Ртутно-цинковые элементы и батареи.
Серебряно-цинковые элементы и батареи.
Литиевые элементы и батареи с органическим электролитом.
Элементы питания дисковые Renata с номинальным напряжением 1,5 В.
Дисковыс элементы питания типа LR с номинальным напряжением 1,5 В.
АКБ Energizer.
AKБ GP-Greencell.
Кодировка и параметры АКБ с различной энергоемкостью.
Элементы питания и АКБ большой емкости.
Маркировочные надписи на АКБ.

Глава 4. Нетрадиционные электронные конструкции.

4.1. Подогрев почвы из подручных средств.
4.2. Электронные конструкции для аудио и видео.
Усилитель мощности из CD-чейнджера.
Электрические характеристики.
Практическое применение.
Микросхемы-аналоги для усиления аудио-вид сосигналой.
Замена CZN-15E на XF-18D в широком спектре конструкций.
Замена микрофона CZN-15E на XF-18D в тангенте НМ-З6.
Некоторые электрические характеристики отечественных и зарубежных микрофонов.
Преобразователь в тангенте СВ-трансиверов Tokai PW-2024, PW-404S, PW-5024, LAR-301RM.
Практическое применение.
4.3. Преобразователь напряжения для портативного фонаря.
Принцип работы устройства.
О деталях.
Иные варианты применения.
4.4. «Быстрый» переходник для GSM-антенны.
Почему нужна дополнительная антенна.
Изготовление переходника.
Другой вариант изготовления переходника.
4.5. Замена аккумулятора в линейке (батарее).
Характеристики оригинальною аккумулятора ICOM BP-209N.
Практика замены элементов.
Как обмануть эффект памяти.
4.6. Эксперименты и полезные советы с нетрадиционными источниками питания.
Невидимая гирлянда к Новому году.
Люминесцентная лампа в виде простейшей светомузыки.
Зажигаем на расстоянии или меч Джедая.
Нетрадиционный подогрев сосиски.
4.7. Полезное о тиристорах.

Приложения.

Приложение 1. Сокращения и условные обозначения, применяемые в электронике и электротехнике.
Приложение 2. Ленточные кабели и пленочные шлейфы. Разъемы для соединительных плоских кабелей и шлейфов.
Приложение 3. Как отремонтировать пленочный шлейф. Технология ремонта шлейфа.

Источник