风力涡轮机装置
风力发电机绝对环保，能够为消费者提供无限时间的免费能源。风力发电机——风电场具有不同的容量，因此可以在不同的区域使用它们。
风电场的最大效率可以通过将其安装在具有恒定活跃气流的地方来实现。通常，山脉和丘陵、海洋和海洋的海岸以及其他类似的条件都用于此目的。安装的主要部分是叶轮，它充当涡轮机。在大多数情况下，三叶片风电场结构以螺旋桨的形式使用，安装在距地球表面的高海拔地区。
为了获得最大的效果，叶片与转子一起使用特殊机制设置在最佳位置，具体取决于风的方向和强度。还有其他设计——滚筒，不依赖于上述因素，也不需要任何调整。但是，如果螺旋桨装置的效率处于 50% 的水平，那么对于鼓式装置来说，效率要低得多。
每个空气动力装置，无论设计如何，都与气流的作用完全相关，气流的作用往往会改变它们的性能。这反过来又导致叶轮的转数和产生的电能发生变化。这种情况需要在附加设备的帮助下将发电机和电网配对。
通常，电池与逆变器一起用于此目的。首先，电池从发电机充电，电流的均匀性无关紧要。此外，在逆变器中转换的电池电量被传输到网络。
如有必要，可以控制 WPP 螺旋桨结构。如果风速太高，叶片的迎角就会改变，直到最小。这导致涡轮机上的风载荷减少。但是，在飓风的影响下，风电场的叶轮经常变形，整个家庭安装失败。由于发电机的平均高度为 50 m，因此不可能完全避免负面影响。因此，可以使用在高海拔地区盛行的更强、更稳定的风。
如何选择风力发电机
为了选择风力发电机，您必须：
- 计算计划连接到该能源的电器的装机功率。
- 根据获得的功率值和年平均风速，在机组安装区域内确定发电机的功率。功率应根据负载的增长考虑安全系数，以免在峰值负载期间使设备过载。
- 应考虑设备安装地点的气候，因为降水会对发电机的性能产生不利影响。考虑居住地的气候特征。
- 确定安装效率是最重要的指标之一。
- 找出与运行期间产生的噪声相关的发电机性能。
- 对各类发电机的所有特性和参数进行比较分析。
- 阅读用户对类似安装的评论。
- 对国内外厂商进行分析，对这些企业进行研究回顾。
放置低速风力发电机
在一块土地上放置一个小基础，桅杆固定在其中。靠近塔，脚下，有一个电源柜。在顶部，安装了一个旋转机构，上面安装了一个吊篮。后者内部是风速计、发电机、变速器和制动器。转子盖连接到吊舱，叶片卡在吊舱中。每个机翼都连接到一个自动调整俯仰角的系统。
低速风力涡轮机的安装从桅杆的基础和安装开始
完成发电机安装后，他们安装了防雷系统和工作信息传输系统，以及整流罩和灭火机构。
低速风力发电机是一种可以为郊区提供电力的设备。在微风区域使用是合理的。
规格
购买时 风力涡轮机充电控制器 你需要仔细研究他的数据表。选择时，特性很重要：
- 功率 - 必须对应于风力涡轮机的功率；
- 电压 - 必须与安装在风车上的电池的电压相对应；
- 最大限度。 power——表示控制器型号的最大允许功率；
- 最大限度。当前 - 指示控制器可以工作的风力发电机的最大功率；
- 电压范围 - 最大指标和分钟。用于设备充分运行的电池电压；
- 显示功能——在特定型号的显示屏上显示有关设备及其操作的哪些数据；
- 工作条件 - 所选设备可以在什么温度、湿度水平下工作。
如果您不能自己选择充电控制设备，请联系顾问并向他展示您的风车数据表。该设备是根据风力装置的能力选择的。不正确的运行条件和电压范围的偏差将对整个风电系统的运行产生不利影响。
风力发电机
对于风车的运行，需要传统的三相发电机。此类设备的设计类似于汽车上使用的模型，但参数更大。
风力涡轮机设备有一个三相定子绕组（星形连接），从其中引出三根电线，连接到控制器，在那里将交流电压转换为直流电压。
风力涡轮机的发电机转子由钕磁铁制成：在此类设计中，不建议使用电励磁，因为线圈会消耗大量能量
为了提高速度，经常使用乘法器。这样的设备允许您增加现有发电机的功率或使用更小的设备，从而降低安装成本。
倍增器更常用于垂直风力涡轮机，其中风轮的旋转过程较慢。对于叶片旋转速度快的水平装置，不需要乘法器，从而简化并降低了建造成本。
如何自己进行风力发电机计算
公式用于计算将在特定区域使用的设备的功率参数。首先，计算允许风力发电机全年产生的能量。
设备总功率计算
要完成任务，将执行以下操作：
- 首先，进行计算。根据获得的结果，选择旋转元件的长度以及塔的高度。
- 对特定区域的气流特性的平均速度进行分析。这将需要特殊设备。有了它，您需要监测气流的强度数月。如果没有仪器，您可以向当地气象站的代表索取结果。
功率计算 风力发电机按公式进行 P=krV 3S/2。
符号名称：
- r为气流密度参数，正常情况下该值为1.225 kg/m3；
- V是平均风速，以米/秒为单位；
- S为气流的总面积，以米为单位；
- k 是安装在设备中的涡轮机的效率参数；
使用这些计算，您可以准确地确定特定区域的发电机组所需的电量。如果购买了品牌设备，则其包装应标明在何种气流力下该设备的操作最有效。平均而言，该值将在每秒 7 到 11 米的范围内。
用户 Odessa 工程师详细介绍了发电机设备的组装过程以及执行计算。
计算风力涡轮机的螺旋桨
计算过程按照公式Z=LW/60/V，符号表示法：
- Z为单桨低速值；
- L 是旋转元素将描述的圆的大小；
- W 为转动一个螺钉的速度；
- V是送风速度参数。
根据这个公式，计算转数。但是对于计算，有必要考虑设备的一个螺钉的螺距。它由公式 H=2pR* tga 计算得出。
符号说明：
- 2n 是一个常数值 6.28；
- R 是描述设备旋转元素的半径值；
- tg a 为截面角。
风力发电机逆变器的计算
在执行这些计算之前，必须考虑以下几点。如果家庭网络中只使用一个 12 伏电池，那么安装逆变器是没有意义的。避暑别墅或私人家庭的平均功率约为 4 kW，受最大负载影响。对于这样的网络，电池数量至少为 10 个，每个电池都设计为 24 伏。有这么多电池，建议使用逆变器设备。
但在这些条件下，当使用十个 24 伏电池时，您至少需要一个额定功率为 3 kW 的风力发电机。较弱的设备将无法为这么多的电池提供能量。对于家用电器来说，这个功率可能太高了。
逆变装置的功率参数计算如下：
- 首先，有必要总结所有能源消费者的电力特征。
- 然后确定消费时间。
- 计算峰值负载参数。
Alexander Kapustin 展示了使用逆变器启动风力发电机的程序。
效率
评估某种类型和设计的单元的能效，并将其与类似发动机的性能进行比较是非常简单的。有必要确定风能利用系数 (KIEV)。它被计算为风力涡轮机轴上接收的功率与作用在风轮表面上的风流功率之比。
各种装置的风能利用率为 5% 至 40%。如果不考虑设计和建造设施的成本、发电量和成本，评估将是不完整的。在替代能源中，风力涡轮机的投资回收期是一个重要因素，但也有必要考虑由此产生的环境影响。
什么是风力发电机？
风力发电机是一种利用风能发电的设备。气流在大气中自由流动，具有巨大的能量，而且完全自由。风能是一种将其提取并加以利用的尝试。
风力发电机是一组接收、处理和准备能源以供使用的设备。风流与风车的转子相互作用，使其旋转。转子被过驱动（或直接）连接到为电池充电的发电机。通过逆变器的电荷被处理成标准形式（220 V，50 Hz）并提供给消耗设备。
乍一看，复杂是相当复杂的。还有更简单的设计，例如为泵送料的风车。然而，复杂的电器需要一整套设备，才能提供稳定、优质的电源。
各种风力涡轮机
有几种类型的风力发电机。根据叶片的数量，风车有三叶、二叶、一叶、多叶。设备也完全没有叶片，其中“帆”，类似于一个大板，用作捕风部分。这种设备比其他设备效率更高，但仍未得到广泛应用。有趣的是，风车的叶片越少，它产生的能量就越多。
平板风力涡轮机的例子
根据使用的材料，刀片是刚性的（由金属或玻璃纤维制成）和布。第二种是所谓的航海风电机，价格便宜，但在实用性和效率上都输给了强悍的风电机组。
另一个重要特性是螺旋桨的桨距特性，它可以改变叶片的旋转速度。可变螺距装置可让您在不同风速下保持效率。但与此同时，由于设计的复杂性，系统成本增加，可靠性降低。因此，在大多数情况下，都使用固定间距装置，易于维护且可靠。
按工作轴位置划分的风力发电机类型
风力涡轮机的工作旋转轴可以垂直和水平定位
在这两种情况下，都有优点和缺点，您在选择时应注意。
有几种类型的垂直风力涡轮机：
- Savonius 风力发电机，其设计由几个半圆柱体组成，这些半圆柱体固定在垂直位置的轴上。这种设备的优势在于能够在任何风向工作。但也有一个严重的缺点——风能仅被使用了 25 - 30%。
- 在 Darrieus 转子中，弹性带用作叶片，不使用框架固定在横梁上。该型号的效率与上一个品种相同，但需要额外安装才能启动系统。
- 多叶片风车是垂直设备中效率最高的。
- 最稀有的选择是带有螺旋转子的设备。特殊扭曲的叶片确保风轮的均匀旋转，但设计的复杂性使得价格过高，这限制了这种类型的机构的使用。
水平轴风车比垂直轴风车更常见，因为它们更高效但更昂贵。
沿工作轴的风力涡轮机类型
缺点包括效率依赖于风向以及需要使用风向标调整结构的位置。建议将这种类型的风力涡轮机安装在没有树木和建筑物覆盖的开阔区域，并且最好远离人们的永久居住地。它非常嘈杂，对飞过的鸟类构成危险。
风力涡轮机制造商
市场包括国外设备（主要是北美、欧洲和中国）和国内设备。价格取决于功率和配置 - 例如，太阳能电池的存在，并且在数万到数十万卢布的范围内变化。
主要技术特点
用作特定风力涡轮机一部分的控制器型号在其技术特性上有所不同，反映在产品护照中，它们是：
- 额定功率是设备的主要指标，必须与风力发电机的功率相对应；
- 额定电压，也是主要指标，必须与组成风力发电机组的电池电压相对应；
- 最大功率，确定特定设备型号的最大允许值；
- 最大电流表征设备以风力发电机的最高性能运行的能力；
- 电池上的最大和最小电压值决定了设备工作的电压范围；
- 如果模型可以与风力涡轮机和太阳能发电厂同时工作 - 太阳能电池板产生的最大充电电流；
- 其上显示的显示类型和运行参数；
- 操作特性——环境温度和湿度；
- 整体尺寸和重量。
所有的风力涡轮机都一样吗？
用于制造叶片的许多分类，到地球表面，
大多数现有的风力涡轮机（风力发电厂）可分为单叶片、两叶片、三叶片或多叶片。最现代的设备中有一小部分根本不包含叶片，它们中的风会捕捉到所谓的“风帆”，它看起来像一个碟子。在它后面是使液压系统投入运行的活塞，并且已经产生了电流。这种装置的效率高于所有其他装置。关于叶片系统，趋势如下：叶片越少，发电机产生的能量就越多。
各种风力涡轮机
可能更便宜，
如果我们根据螺旋桨的螺距来比较风力涡轮机，那么固定螺距的设备更可靠。有可以改变旋转速度的可变螺距风车，但它们庞大的设计需要额外的安装和维护这种系统的成本。
如果我们从相对于地面的旋转轴方向的角度来看，风车的设计是最多样化的。
叶片围绕垂直轴旋转的设备又可以分为几种类型。
- Savonius 风力发电机内部是几半空心圆柱体，种植在垂直轴上。它们的主要优点是无论风速和风向如何都能旋转。一个显着的缺点是只能使用三分之一的风能。
- Darier 转子是由两个或多个平板叶片组成的系统。这样的设备很容易制造，但是用它来获取大量能量是行不通的。此外，需要额外的机构来启动这样的转子。
- 由于特殊扭曲的叶片，螺旋转子具有均匀的旋转。该装置经久耐用，但由于设计复杂，价格昂贵。
- 具有垂直旋转轴的多叶片风力涡轮机是其组中最有效的选择。
具有水平旋转轴的风车也有其优点和缺点。它们的主要优点是效率高。在这种结构的缺点中，值得注意的是需要用风向标捕捉风向，以及根据风向的效率变化。在这方面，水平安装最适合开放区域。在建筑物、树木或例如山丘为叶片挡风的同一地方，最好安装不同设计的风力涡轮机。
此外，这样的风力发电机价格昂贵，出现在附近肯定不会引起邻居的极大兴趣。它的刀片可以轻松击倒飞鸟并发出很大的噪音。
还有哪些其他类型的风力涡轮机？好吧，当然，我们的，国产的和进口的。在后者中，欧洲、中国和北美单位处于领先地位。与此同时，国产风电机组的上市也不能不欢欣鼓舞。
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这种设备的价格首先取决于它们的功率和附加元件的存在，例如太阳能电池板，并且在很宽的范围内变化 - 从几十到几十万卢布。
用自己的双手制作风车
要做的主要工作是旋转转子的制造和安装。首先，您应该选择结构类型及其尺寸。了解设备所需的功率和生产能力将有助于确定这一点。
大多数节点（如果不是全部节点）都必须自己制作，因此选择将受到设计创建者所拥有的知识、他最熟悉的设备和设备的影响。通常，首先制造一个试制风车，在此帮助下检查性能并指定结构参数，然后开始制造工作的风力涡轮机。
工作原理
此外，旋转力被转换成电能，储存在电池中。气流越强，叶片旋转得越快，产生更多的能量。由于风力发电机的运行是基于最大程度地使用替代能源，因此叶片的一侧具有圆形形状，另一侧相对平坦。当气流通过圆边时，会产生一个真空区域。这会吸住刀片，将其拉到一边。这会产生能量，从而导致叶片旋转。
风力发电机的运行方案：显示了转换风能的原理和内部机制的运行
在它们转动的过程中，螺钉还旋转连接到发电机转子的轴。当连接到转子的十二块磁铁在定子中旋转时，会产生与普通房间插座频率相同的交流电流。这是风力涡轮机工作原理的基本原理。交流电很容易产生和长距离传输，但不可能储存。
风力涡轮机示意图
为此，必须将其转换为直流电。这项工作由涡轮机内部的电子电路完成。为了获得大量电力，工业厂房被制造出来。风电场通常由几十个装置组成。由于在家中使用这种设备，您可以显着降低能源成本。风力涡轮机的工作原理允许它们用于以下选项：
- 用于自主工作；
- 与备用电池并联；
- 连同太阳能电池板；
- 与柴油或汽油发电机并联。
如果气流以 45 公里/小时的速度移动，涡轮机将产生 400 瓦的电力。这足以照亮郊区。可以通过将其收集在电池中来积累这种能量。
一个特殊的设备控制电池的充电。随着电荷减少，叶片的旋转速度减慢。当电池完全放电时，刀片再次开始旋转。这样，充电就保持在一定水平。气流越强，涡轮机产生的电能就越多。
风力涡轮机如何由替代来源供电
风车不会“喂食”大量空气，它们被调整为消耗风速。换句话说：风以高速接近风力涡轮机并以较慢的速度离开它。风力发电机前后的风速差异决定了该设备吸收了多少能量。
有些类型的风力涡轮机做得更好，有些更差。但这是风力发电机的主要功能——减慢风速。
效率与限制之间的界限
永远不要相信某个风力涡轮机以 100% 的效率运行的说法。这意味着风车叶片后面的风必须完全停止。一个荒谬的证明清楚地证明了一个错误的陈述。
具有理想效率的风力涡轮机必须在风释放足够能量的地方找到平衡，以便它只需离开设备的孔径窗口即可进一步移动。这种情况下的效率决定了风机前后风速的差异，直接影响风车的功率因数，取如下公式：P出口= 1/2 × r × S × V3 × 效率。
100 多年前，德国科学家 Betz 在其基础科学工作中证实了风力涡轮机的最大效率。以上述公式为基础，德国人极其一致地证实，风能提取的能量最大为16/27。随后，意大利人 Loregio 对他的计算进行了轻微修正，结果证明风力发电机的最大效率为 59%。 
这在 Savonius 和 Darier 涡轮机的运行原理上的差异显而易见。毕竟，Savonius 风车只承受风的推力，而 Darier 的项目也使用空气动力升力，这增加了叶片的旋转速度。 
风力发电机的工作原理
在断电或经常断电的情况下，最好自己动手制作一台小型风力发电机或几台风力发电机（风力发电机）单独供电。由于风轮的旋转，自制装置将风的动能转化为机械能。
最初，使转子旋转的机械能被转换成三相交流电。通过控制器的能量流存储在直流电池中。最后，电压逆变器改变电流为电器和照明供电。
风车的工作原理很简单，包括三种力作用在叶片上。冲力和升力克服制动力系统，启动飞轮运动。在发电机的静止部分上的转子形成磁场后，电流开始通过导线。
设备应用领域
事实上，风力涡轮机能够为各种目的的物体提供能量。大容量的风力涡轮机适用于工业规模的供电。设计合理的自制设备可为场地所有者提供不间断的电源。您可以用最少的劳动力和金钱用自己的双手为私人住宅制作风力发电机。
设备优势
家用风力涡轮机的主要优势是节省电费。花在零件和安装上的钱用免费的电力供应来偿还。
自制风力涡轮机的其他优点：
- 工厂模式要贵很多倍；
- 环保设计，无需燃料即可工作；
- 无限使用寿命（万一发生故障，组件易于更换）；
- 适合气候条件，年平均速度为 4 m / s。
缺陷
单个风车的不利方面包括：
- 对天气的依赖；
- 风暴和飓风经常使机制失效；
- 需要采取预防措施；
- 高桅杆需要接地；
- 某些型号超过了允许的噪音水平。
风力发电机
对于风车的运行，需要传统的三相发电机。此类设备的设计类似于汽车上使用的模型，但参数更大。
风力涡轮机设备有一个三相定子绕组（星形连接），从其中引出三根电线，连接到控制器，在那里将交流电压转换为直流电压。
风力涡轮机的发电机转子由钕磁铁制成：在此类设计中，不建议使用电励磁，因为线圈会消耗大量能量
为了提高速度，经常使用乘法器。这样的设备允许您增加现有发电机的功率或使用更小的设备，从而降低安装成本。
倍增器更常用于垂直风力涡轮机，其中风轮的旋转过程较慢。对于叶片旋转速度快的水平装置，不需要乘法器，从而简化并降低了建造成本。
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放
- 叶片转子。根据型号，它们可能是：一个、两个、三个或更多；
- 减速机，或者换句话说，一种设计用于调节发电机和转子之间速度的齿轮箱；
- 外壳是保护性的。其目的从名称就很清楚：它保护结构的所有组件免受外部影响；
- 尾巴负责顺着风的方向转动；
- 电池是可充电的。它的任务是积累能量，即股票。由于天气并不总是对发电厂有利，因此在恶劣天气下总是会有所帮助；
- 逆变器安装。它用于将直流电转换为交流电，为日常生活中使用的电器供电。
尺寸和位置的计算
要计算风力发电厂所需的发电机数量，请考虑：
- 所需功率；
- 大风天数；
- 位置特征。
因此，为了使安装风力涡轮机的成本合理，有必要确定每年有风的天数以及它们的主要方向。海边和山区的地理位置最为优越，这里风力超过60-70m/s，这足以放弃当地的电力。
在平坦的领土上，风的特点是流动均匀，但其强度有时不足以完全提供私人住宅。在种植园和森林附近安装根本无利可图，因为风能被消耗并且在更大程度上在树木上徘徊。
风流的功率增加与距地球表面的距离成正比。因此，风车桅杆越高，它可以捕捉到的动量就越多。然而，它离地面越远，它需要的加固就越多。辅助支架不能总是完全支撑风车。在强阵风中，高桅杆坠落的概率远大于设置在5-7米高度的桅杆。
桅杆从地面的最佳移除距离为 10-15 米。它的固定是使用两种方法进行的：
- 基础混凝土 - 他们挖了四个深但直径小的坑，将风力涡轮机的延伸部分浸入其中并进行混凝土浇筑。该过程耗时且昂贵，但最可靠。在强风中，桅杆将保持不动，唯一的损坏可能是叶片报废。
- 金属妊娠纹 - 在金属电缆的帮助下，风车垂直于地球表面固定，而电缆被很好地拉伸，将其末端固定在地面上。
整个发电厂的运行时间取决于固定桅杆的方法的选择。
特殊设备的存在以及开展此类工作的经验将使风电场免于过早故障。
帆船风力发电机
如果说传统风车的叶片是由硬质材料制成的，那么在航行中则相反，它们是由软质材料制成的。适用于任何致密织物，例如防水油布。通常在这种结构中使用非织造层压材料。从外观上看，航行中的风力发电机就像一个大型儿童转盘。
根据设计，帆船风车分为两种类型。
- 带三角帆叶片的圆形
- 带风帆轮，也是圆形的
三角叶片帆船风力发电机
三角帆叶片通常是等腰的，但在许多情况下，它们的形状是单独选择的——根据它们安装区域的风荷载。航行风车以 5 m / s 的风速开始工作。它的效率高于大多数叶片式风车，但同时也不是没有很多缺点。所以当风向变化时，“帆船”就会停下来，它需要时间向新的风流方向旋转。
另一个缺点是“帆”本身的脆弱性。它们经常撕裂、失效并需要完全更换。
据信，圆形帆发电机没有这些缺点。它的效率是带有帆叶片的发电机的两倍。从外观上看，它看起来像一个卫星天线，与通常的发电机不同，它没有任何旋转叶片、圆柱体或转子。该发电机在压力或阵风的作用下振动，通过振动将机械能传递给发电机。
