哪种风力涡轮机效率最高
| 水平的 | 垂直的 |
| 这种类型的设备最受欢迎，其中涡轮机的旋转轴线与地面平行。这种风力涡轮机通常被称为风车，其中叶片逆风转动。该设备的设计包括一个用于自动滚动头部的系统。需要找到风流。还需要一个装置来转动叶片，这样即使是很小的力也可以用来发电。 在工业企业中使用这种设备比在日常生活中更合适。在实践中，它们更常用于创建风电场系统。 | 这种类型的设备在实践中不太有效。涡轮叶片的旋转平行于地球表面进行，与风的强度及其矢量无关。流动的方向也无关紧要，只要有任何影响，旋转元件都会逆着它滚动。结果，风力发电机损失了部分功率，从而导致整个设备的能源效率下降。但在安装和维护方面，叶片垂直排列的单元更适合家庭使用。 这是因为变速箱组件和发电机安装在地面上。这种设备的缺点包括昂贵的安装和严重的运行成本。安装发电机需要足够的空间。因此，在小型私人农场中使用垂直设备更合适。 |
| 双刃 | 三叶 | 多刀片 |
| 这种类型的单位的特点是存在两个旋转元素。这个选项在今天实际上效率低下，但由于其可靠性而相当普遍。 | 这种类型的设备是最常见的。三叶机组不仅用于农业和工业，还用于私人家庭。这种类型的设备因其可靠性和效率而广受欢迎。 | 后者可以有 50 个或更多的旋转元素。为了确保产生所需的电量，不必滚动叶片本身，而是将它们带到所需的转数。每个额外的旋转元件的存在提供了风轮总阻力参数的增加。结果，设备在所需转数下的输出将是有问题的。 配备有多个叶片的旋转木马装置以很小的风力开始旋转。但是，如果滚动的事实发挥作用，例如，当需要抽水时，它们的使用就更重要了。为有效保证大量能源的生产，不采用多叶片机组。对于它们的操作，需要安装齿轮装置。这不仅使整个设备的整体设计复杂化，而且与两叶和三叶的设备相比，它的可靠性也较低。 |
| 带硬刀片 | 帆船单位 |
| 由于旋转部件的生产成本高，这种装置的成本较高。但与航海设备相比，刚性叶片的发电机更可靠，使用寿命更长。由于空气中含有灰尘和沙子，因此旋转元件承受高负荷。当设备在稳定的条件下运行时，需要每年更换叶片末端的防腐膜。没有这个，随着时间的推移，旋转元件开始失去其工作特性。 | 这种类型的刀片在生产方面更简单，并且比金属或玻璃纤维便宜。但是，制造方面的节省可能会在未来导致严重的成本。风轮直径为三米，当设备转数约为每分钟600转时，叶尖的速度可达500公里/小时。即使对于刚性部件，这也是一个严重的负载。实践表明，航行设备上的旋转元件必须经常更换，尤其是在风力很大的情况下。 |
根据回转机构的类型，所有单元可分为以下几种类型：
- 正交 Darier 设备；
- 带有 Savonius 旋转组件的装置；
- 具有单元垂直轴向设计的设备；
- 具有螺旋型旋转机构的设备。
中国电子替代品
用自己的双手制作风力涡轮机控制器是一项享有盛誉的业务。但鉴于电子技术的发展速度，自组装的意义往往失去意义。此外，大多数提议的方案已经过时。
相当不错，专为600瓦风力发电机设计，国产充电控制器。这样的设备可以从中国订购并在大约一个半月内通过邮件收到。
控制器的高品质全天候外壳尺寸为 100 x 90 毫米，配备强大的冷却散热器。外壳设计符合防护等级 IP67。外部温度范围为 - 35 至 + 75ºС。外壳上显示风力发电机状态模式的灯光指示。
问题是，如果真的有机会购买类似且技术上严肃的东西，为什么要花时间和精力用自己的双手组装一个简单的结构？好吧，如果这种模式还不够，中国人有非常“酷”的选择。因此，在新来的产品中，注意到功率为 2 kW、工作电压为 96 伏的型号。
新到货清单中的中国产品。提供电池充电控制，与 2 kW 风力发电机协同工作。接受高达 96 伏的输入电压
诚然，这款控制器的成本已经是之前开发的五倍。但话又说回来，如果你用自己的双手比较生产类似产品的成本，购买看起来像是一个理性的决定。
中国产品唯一令人困惑的是，它们往往会在最不合时宜的情况下突然停止工作。因此，必须经常想到购买的设备 - 自然地，用您自己的双手。但这比从头开始制作一个自己动手做的风力涡轮机充电控制器要容易和简单得多。
如何将控制器连接到风力发电机？
控制器是第一个应用发电机产生的电压的设备。控制器使用特殊端子连接。发电机连接到输入端，输出端连接到电池。
自主生产的方案有很多，其中只有几个简单的部分。即使受过初步培训的人也可以轻松实施此类计划，它们可靠且要求不高。通过自行制造风车，这种方案提供了完整的功能，并且没有任何附加功能并不是一个明显的缺点。电路中的元件越少，它就越可靠，并且不太容易出现故障或故障，因此该选项是最成功的。
将风车连接到电池
电池通过整流器（二极管桥）连接到发电机。电池需要直流电，风车发电机会产生变化，而且幅度非常不稳定。整流器改变交流电，将其修改为直接
如果发电机是三相的，那么就需要使用三相整流器，这一点要特别注意。
电池通常不是新的，它们可以沸腾。因此，强烈建议至少使用一个由继电器调节器制成的简单控制器。它会及时关闭充电并保持电池工作。在任何情况下，您都不应该节省设备并减少套件的组成，因为整个风力涡轮机的全面运行取决于它。
将单相风力发电机连接到三相控制器
一个单相发电机可以连接到一个三相控制器，一个相或三个并联。更正确的选择是使用一相，即风车连接到两个触点 - 捏合和一相。这将确保正确处理电压并将其输出到消费设备。
一般来说，使用这种不同的设备是不切实际的。此外，与连接选项的混淆会对设备的完整性造成重大威胁，这是不可接受的。组装套件时，您必须立即确定其组成和相邻设备的类型，以防止在一个捆绑包中使用不同的设备。只有受过培训的电气工程专家才能允许有风险的连接，尽管他们自己强烈反对这种行为。
问题的法律方面
自制家用风力发电机不属于禁令范围，其制造和使用不受行政处罚或刑事处罚。如果风力发电机的功率不超过5千瓦，属于家用电器，不需要与当地能源公司进行任何协调。此外，如果您不从售电中获利，则无需缴纳任何税款。此外，自制的发电风车，即使具有这样的性能，也需要复杂的工程解决方案：制造起来很容易。因此，国产功率很少超过2千瓦。实际上，这种功率通常足以为私人住宅供电（当然，如果您没有锅炉和强大的空调）。
在这种情况下，我们谈论的是联邦法律。因此，在决定用自己的双手制作风车之前，检查可能会施加一些限制和禁止的主体和市政监管法律行为的存在（不存在）并不是多余的。例如，如果您的家位于受特别保护的自然区域，则使用风能（这是一种自然资源）可能需要额外的批准。
当邻居不安分时，就会出现法律问题。家用风车是独立的建筑，因此它们也受到一些限制：
- 桅杆的高度（即使风力涡轮机没有叶片）不能超过您所在地区的标准。此外，可能存在与您网站的位置相关的限制。例如，通往最近机场的着陆滑行路径可能会经过您。或者在您的站点附近有一条电源线。如果跌落，该结构可能会损坏电线杆或电线。正常风荷载下的一般限制是 15 米高度（一些临时风车高达 30 米）。如果设备的桅杆和主体的横截面积很大，邻居可能会向您提出索赔，阴影会落在您的地块上。很明显，此类投诉通常是“出于伤害”，但有法律依据。
- 刀片噪音。邻居问题的主要来源。当运行经典的水平设计时，风车会发出次声波。这不仅仅是令人不快的噪音，当达到一定程度时，空气的波浪振动对人体和家畜都有不利影响。自制的风车发电机通常不是工程的“杰作”，它本身会产生很大的噪音。非常希望在监管机构（例如，在 SES）中正式测试您的设备，并获得未超过既定噪声标准的书面意见。
- 电磁辐射。任何电气设备都会发出无线电干扰。以汽车发电机的风车为例。为了降低汽车接收器的干扰水平，在汽车中安装了电容滤波器。在开发项目时，一定要考虑到这一点。
不仅可以从接收电视和无线电信号有问题的邻居提出索赔。如果附近有工业或军事接收中心，检查电子干扰控制 (EW) 单元中的干扰水平并非多余。
- 生态。听起来很矛盾：看起来您使用的是环保设备，会出现什么问题？位于 15 米及以上高度的螺旋桨会成为鸟类迁徙的障碍。旋转的刀片对鸟类来说是看不见的，它们很容易被击中。
DIY
大多数用户无法购买现成的风力涡轮机。此外，制造各种机械装置的愿望在人们中根深蒂固，如果还有 迫切需要解决这个问题 清楚地。考虑如何用自己的双手制作风力发电机。
别墅照明最简单的风力发电机
最简单的设计用于照亮一个区域或为供水泵供电。该过程通常涉及不怕电涌的消费设备。风车旋转发电机，直接连接到消费者，无需中间电压稳定套件。
用汽车发电机DIY风车
制造自制风车时，汽车发电机是最佳选择。它需要最少的重建，主要是用更细的线和更多的匝数来重绕线圈。修改是最小的，并且由此产生的效果允许您使用风车提供家。您将需要一个足够快且强大的转子，能够以高阻力旋转设备。
洗衣机的风力发电机
洗衣机的电动机通常用于制造发电机。最好的选择是在转子上安装坚固的钕磁铁来激励绕组。为此，必须在转子中钻出直径与磁铁尺寸相等的凹槽。
然后将它们安装在具有交替极性并填充环氧树脂的插座中。成品发电机安装在绕垂直轴旋转的平台上，带有整流罩的叶轮安装在轴上。尾部稳定器连接到背面的位置，为设备提供指导。
中国电子替代品
用自己的双手制作风力涡轮机控制器是一项享有盛誉的业务。但鉴于电子技术的发展速度，自组装的意义往往失去意义。此外，大多数提议的方案已经过时。
事实证明，在现代电子元件上购买专业制造、安装质量高的现成产品更便宜。例如，您可以在 Aliexpress 上以合理的价格购买合适的设备。
相当不错，专为600瓦风力发电机设计，国产充电控制器。这样的设备可以从中国订购并在大约一个半月内通过邮件收到。
控制器的高品质全天候外壳尺寸为 100 x 90 毫米，配备强大的冷却散热器。外壳设计符合防护等级 IP67。外部温度范围为 - 35 至 + 75ºС。外壳上显示风力发电机状态模式的灯光指示。
问题是，如果真的有机会购买类似且技术上严肃的东西，为什么要花时间和精力用自己的双手组装一个简单的结构？好吧，如果这种模式还不够，中国人有非常“酷”的选择。因此，在新来的产品中，注意到功率为 2 kW、工作电压为 96 伏的型号。
新到货清单中的中国产品。提供电池充电控制，与 2 kW 风力发电机协同工作。接受高达 96 伏的输入电压
诚然，这款控制器的成本已经是之前开发的五倍。但话又说回来，如果你用自己的双手比较生产类似产品的成本，购买看起来像是一个理性的决定。
中国产品唯一令人困惑的是，它们往往会在最不合时宜的情况下突然停止工作。因此，必须经常想到购买的设备 - 自然地，用您自己的双手。但这比从头开始制作一个自己动手做的风力涡轮机充电控制器要容易和简单得多。
关键节点
如前所述，可以在家中制造风力发电机。有必要为其可靠运行准备某些节点。这些包括：
- 刀片。它们可以由不同的材料制成。
- 发电机。您也可以自己组装或购买现成的。
- 尾区。用于沿矢量方向移动刀片，提供尽可能高的效率。
- 乘数。增加转子的旋转速度。
- 用于紧固件的桅杆。它扮演一个元素的角色，所有指定的节点都固定在该元素上。
- 张力绳索。用于固定整个结构并保护其在风的影响下免受破坏。
- 电池、逆变器和充电控制器。有助于能量的转化、稳定和积累。
初学者应该考虑简单的旋转风力发电机电路。
立式风车的品种和改造
正交风力发电机配备有多个叶片，这些叶片位于与旋转轴平行的一定距离处。这些风车也被称为 Darrieus 转子。这些装置已被证明是最有效和最实用的。
叶片的旋转由它们的翼状形状提供，从而产生必要的升力。但是，设备的正常运行需要相当大的努力，因此可以通过安装额外的静态屏幕来提高发电机的性能。作为缺点，应注意噪音过大、动态负载（振动）高，这通常会导致支撑单元过早磨损和轴承故障。
有最适合家庭条件的带有 Savonius 转子的风力涡轮机。风轮由几个围绕其轴线连续旋转的半圆柱体组成。旋转总是以相同的方向进行，不依赖于风的方向。
这种装置的缺点是结构在风的作用下摇摆。因此，轴中产生张力，转子旋转轴承失效。此外，如果风力发电机中仅安装两个或三个叶片，则无法自行启动旋转。对此，建议将两个转子相对于彼此成90度角固定在轴上。
立式多叶片风力发电机是该型号系列中功能最强大的设备之一。它具有高性能，承载元件上的负载很小。
该结构的内部部分由放置在一排的附加静态叶片组成。它们压缩气流并调节其方向，从而提高转子的效率。主要缺点是由于零件和元件数量多，价格高。
DIY风车家用，风力涡轮机力学
本质 风力发电机的运行 - 动力学的转变 风能转化为电能。系统的每个元素都执行其功能：
风轮，叶片。它们捕捉气团的运动，旋转并使轴运动。
发电机可以立即安装在轴上，或者可能有一个角齿轮箱将向下运动传递到万向节。通过使用变速箱，可以提高速度（乘数）。
发电机 - 将旋转能转化为电能。如果发电机产生稳定的电流，则将其连接到电池。如果不是，则在中间安装一个稳压器继电器。
系统中可能没有电池，但有了它们，工作就更稳定了——它们使用有风的时钟进行充电，并在风平息时耗尽累积的电势。
逆变器 - 用于将电压转换为所需值，例如 220V。为方便起见需要，因为大多数设备都是为这种电压设计的。但风车的用途可能不同，因此并非每个电路都包含逆变器。
风速仪是一种用于强大风力涡轮机的设备。它收集有关风速和风向的数据。几乎从未在自制设计中找到
通常他们制作一个小的风向标和一个旋转机构。
桅杆 - 或固定螺旋桨的支架
在高海拔地区，您更有可能遇到稳定而强风，因此注意桅杆非常重要，它必须能够承受负载。
风车可以是水平的（带有经典螺旋桨）和垂直的（旋转）。水平安装的效率最高，因此它们最常通过自行制造进行复制。
立式发电机
但是这样的风车需要转向风，因为有侧流它会停止工作。自己动手做的旋转风力发电机也有它的优点。
垂直系统的设计可以有很大的不同，但它们有共同的特点。
- 垂直放置的涡轮机无论吹向哪里都会捕捉风（水平模型需要配备导向器），如果特定区域的风不稳定，变化很大，这非常方便。
- 这样的结构可以直接放在地面上（当然，如果有足够的风）。
- 使安装比水平安装更容易。
唯一的缺点是效率相对较低。
需要什么？
最常见的选择是将洗衣机发动机用于自制发电机。如果没有旧的“洗衣机”可用，您可以从家用市场的旧货经销商处、最近的家用电器服务中心或专卖店中找到这种发动机。从中国订购这样的发动机不是问题。
新的和二手的都可以使用很长时间。 200 瓦的功率很容易转换为一千瓦或更多。
材料
要组装发电机，除了电机之外，您还需要：
- 尺寸为 20、10 和 5 毫米的钕磁铁（共 32 个）；
- 整流二极管或电流为几十安培的二极管桥（遵循双倍功率裕度规则）；
- 环氧粘合剂；
- 冷焊；
- 砂纸;
- 从罐子的侧面取出锡。
磁铁从中国在线订购。
工具
以下工具将加快制造过程：
- 车床;
- 剪刀;
- 带喷嘴的螺丝刀；
- 钳。
工作原理
风力涡轮机中使用的控制器是执行以下功能的复杂技术设备：
- 对可充电电池 (ACB) 的充电进行控制，这是产生的电能的存储。
- 将风力发电机产生的交流电转换为直流电，即电池的工作电流。
- 控制风力涡轮机叶片的旋转。
- 它根据电池电量和产生的能量来重定向产生的电流。
控制器的操作提供 风力涡轮机的运行 在自动模式下，根据其设计和风力发电机的功率进行如下：
1.用于大功率风车。
- 与控制器一起，镇流电阻安装在风力涡轮机中。在这种容量中，可以使用具有显着电阻的电加热元件或其他电阻器。
- 在风力涡轮机运行期间，当电池上的电压达到 14 - 15.0 伏特时，控制器会将它们与电源线断开，并将装置产生的电能流切换到镇流电阻。
2.适用于小功率风车。
当电池充电完成，并且电压值已经达到最大可能值时，控制器会制动风力涡轮机叶片的旋转。该操作是通过关闭风力发电机的相位来执行的，这会导致设备的制动和停止旋转。
家用风力发电机的基础
制造和安装自制风力发电机的话题在互联网上非常普遍。然而，大部分材料都是对从自然资源获取电能的原理的平庸描述。
风力涡轮机的装置（安装）的理论方法早已为人所知，并且是可以理解的。但是，国内部门的实际情况如何——这个问题远未完全披露。
大多数情况下，建议选择汽车发电机或辅以钕磁铁的交流感应电动机作为自制家用风力发电机的电流源。
将异步交流电机转换为风车发电机的过程。它包括用钕磁铁制造转子的“皮毛外套”。极其复杂和漫长的过程
然而，这两种选择都需要显着改进，通常复杂、昂贵且耗时。
安装以前生产的电动机和现在由 Ametek（示例）和其他公司生产的电动机，在各方面都更加简单和容易。
对于家用风力涡轮机，电压为 30 - 100 伏的直流电机是合适的。在发电机模式下，可以从中获得大约 50% 的声明工作电压。
需要注意的是：在发电模式下运行时，直流电机需要旋转到额定转速以上。
同时，来自十几个相同副本的每个单独的电机都可以表现出完全不同的特性。
因此，家用风力发电机的电动机的最佳选择是合乎逻辑的，具有以下指标：
- 高工作电压设置。
- 低参数 RPM（旋转角速度）。
- 高工作电流。
因此，Ametek 制造的工作电压为 36 伏、角速度为 325 rpm 的电机看起来很适合安装。
正是这种电动机用于风力发电机的设计 - 下面将作为家用风车的示例描述的安装。
家用风力发电机的直流电机。 Ametek 制造的产品中的最佳选择。其他公司制造的类似电动机也非常适合。
检查任何类似电机的效率都很容易。将传统的 12 伏白炽车灯连接到电气端子并用手转动电机轴就足够了。电机技术指标好，灯一定会亮。
材料选择
风力设备的叶片可以由任何或多或少合适的材料制成，例如：
从PVC管
用这种材料制造刀片可能是最简单的事情。 PVC管可以在每个五金店找到。管道应选择专为带压下水道或燃气管道设计的管道。否则，强风中的气流会扭曲叶片并损坏它们对发电机桅杆的影响。
风力涡轮机的叶片承受来自离心力的严重载荷，叶片越长，载荷越大。
家用风力发电机的双叶轮的叶片边缘以每秒数百米的速度旋转，这就是子弹从手枪中飞出的速度。这种速度会导致 PVC 管道破裂。这是特别危险的，因为飞管碎片会导致人员死亡或严重受伤。
您可以通过将刀片缩短到最大并增加其数量来摆脱这种情况。多叶风轮更容易平衡，噪音更小
管道壁的厚度也很重要。例如，用PVC管制成的有六个叶片的风轮，直径为2米，其厚度不应小于4毫米。要为家庭工匠计算刀片的设计，您可以使用现成的表格和模板
要为家庭工匠计算刀片的设计，您可以使用现成的表格和模板。
模板应由纸制成，附在管道上并圈出。这应该与风力涡轮机上的叶片一样多次。使用拼图，必须根据标记切割管道 - 刀片几乎准备就绪。管道的边缘经过抛光处理，边角和末端都经过圆润处理，使风车看起来很漂亮，噪音也更小。
应该用钢制成一个带有六个条纹的圆盘，它将起到结合叶片并将轮子固定在涡轮机上的结构的作用。
连接结构的尺寸和形状必须与将在风电场中使用的发电机类型和直流电相匹配。钢材必须选择得厚到在风吹时不会变形。
铝
与PVC管相比，铝管更耐弯曲和抗撕裂。它们的缺点是重量较大，需要采取措施保证整个结构整体的稳定性。此外，您应该仔细平衡车轮。
考虑六叶片风轮铝叶片的执行特点。
根据模板，应制作胶合板图案。已经根据模板从一块铝板上切割出六片刀片的空白。未来的刀片被卷成一个深度为10毫米的溜槽，而涡旋轴应与工件的纵轴成10度角。这些操作将使叶片具有可接受的空气动力学参数。螺纹套筒连接到刀片的内侧。
带铝叶片的风轮的连接机构与带PVC管制成的叶片的轮不同，其盘上没有条带，而是螺柱，它们是带有螺纹的钢棒件，其螺纹适合于衬套的螺纹。
玻璃纤维
考虑到其空气动力学参数、强度和重量，由玻璃纤维专用玻璃纤维制成的叶片是最完美的。这些刀片是最难建造的，因为您需要能够加工木材和玻璃纤维。
我们将考虑为直径为两米的车轮实施玻璃纤维叶片。
应采取最谨慎的方法来实施木材基质。它是根据成品模板从棒材加工而成的，用作刀片模型。完成矩阵的工作后，您可以开始制作刀片，刀片由两部分组成。
首先，必须用蜡处理基体，其一侧应覆盖环氧树脂，并在其上涂抹玻璃纤维。再次涂上环氧树脂，再涂上一层玻璃纤维。层数可以是三层或四层。
然后你需要将得到的粉扑直接放在基质上大约一天，直到它完全干燥。这样刀片的一部分就准备好了。在矩阵的另一边，执行相同的动作序列。
叶片的成品零件应用环氧树脂连接。在里面，你可以放一个木塞，用胶水固定，这会将叶片固定到轮毂上。应将螺纹衬套插入插头中。连接节点将以与前面示例相同的方式成为集线器。
使用风力涡轮机的细微差别
目前，风力涡轮机用于国民经济的各个部门。石油和天然气公司、电信公司、钻井和勘探站、生产设施和政府机构使用不同容量的工业模型。
风车可用作医院和其他机构的额外能源，以确保在紧急情况下持续供电。
特别值得注意的是使用风力涡轮机在大灾变和自然灾害期间迅速恢复中断电力的重要性。为此，紧急情况部经常使用风力涡轮机。
家用风力涡轮机非常适合组织小屋住区和私人住宅的照明和供暖，以及农场的家庭用途。
在这种情况下，应考虑以下几点：
- 高达 1 kW 的设备只能在有风的地方提供足够的电力。通常，它们产生的能量仅够用于 LED 照明和为小型电子设备供电。
- 要为小屋（乡间别墅）充分供电，您需要一台容量超过 1 kW 的风力发电机。该指示器足以为照明设备、计算机和电视供电，但它的功率不足以为全天候工作的现代冰箱供电。
- 要为小屋提供能源，您将需要一个 3-5 kW 的风车，但即使是这个指标也不足以为房屋供暖。要使用此功能，您需要一个强大的选项，从 10 kW 开始。
选择机型时要注意，设备上指示的功率指示灯仅在最大风速时达到。因此，仅在 10-12 m / s 的气流速度下，300V 装置才会产生指示量的能量。
对于那些希望自己动手建造风力涡轮机的人，我们提供以下文章，其中详细介绍了有用的信息。
什么是充电控制器？
控制充电量的功能由镇流器调节器或控制器执行。这是一种电子设备，当电压升高时会关闭电池，或者将多余的能量倾倒在消费者身上——加热元件、灯或其他简单且要求不高的设备，用于某些功率变化。当电量下降时，控制器将电池切换到充电模式，帮助补充能量储备。
控制器的最初设计很简单，只允许打开轴制动。随后，对设备的功能进行了修改，多余的能量开始被更合理地利用。随着风力涡轮机开始作为避暑别墅或私人住宅的主要动力源，使用多余能源的问题自然而然消失了，因为目前任何房子都可以连接一些东西。
