私人住宅的风力发电机：设备，类型，最佳报价概述

风力涡轮机安装选项

随着时间的推移，不可能获得恒定的能量产生。这是因为自然界的条件是不断变化的。提前考虑在强风期间将在哪里使用多余的电力。例如，您可以为家庭提供锅炉或电加热器中的水加热。此功能应在强风和轻负载时自动打开。

对于冬季漫长的气候，垂直转子布置的模型更合适。您可以将此类设备安装在地面或低桅杆上。此外，它可以直接连接到带有加热器和锅炉的电网。在这种情况下，您可以尝试不使用逆变器和电池。大多数情况下，这样的连接方案可以用您自己的双手来实施，而无需第三方组织的参与。这种风力发电机可以用来提供热量。

您还应该解决一些与风车运行相关的问题：

首先，噪音的存在。这不太可能取悦您的邻居，此外，次声可能会让人不舒服。要消除此功能，请将设备安装在尽可能远离住宅楼的地方；
其次，强制存在接地和防雷保护，以及结构最高点的航空信号系统

请注意，操作过程中会产生振动。这意味着桅杆不得与其他物体接触；
第三，发电机本身和系统的其他部分

电池和逆变器需要定期维护和系统更换。桅杆也需要及时涂漆、检查和保养；
第四，在结冰或强飓风期间有损坏的可能性。

定期保养风力涡轮机将确保该助手的长期使用寿命。

什么刀片形状是最佳的

风力涡轮机的主要元件之一是一组叶片。有许多与这些细节相关的因素会影响风车的效率：

• 重量;
• 规模;
• 表格;
• 材料;
• 数量。

如果您决定为自制风车设计叶片，请务必考虑所有这些参数。有人认为，发电机螺旋桨上的机翼越多，可以获得的风力就越大。换句话说，越多越好。

然而，这种情况并非如此。每个单独的部分都会克服空气阻力移动。因此，螺旋桨上的大量叶片需要更大的风力才能完成一圈。此外，过多的宽翼会导致螺旋桨前方形成所谓的“气帽”，此时气流不通过风车，而是绕过它。

形式很重要。这取决于螺杆的速度。流动不畅会导致涡流减慢风轮

最有效的是单叶片风力涡轮机。但是用自己的双手构建和平衡它是非常困难的。尽管效率很高，但该设计并不可靠。根据许多风车用户和制造商的经验，三叶模型是最优化的模型。

刀片的重量取决于其尺寸和制造材料。必须根据计算公式仔细选择尺寸。边缘最好加工成一侧有圆角，另一侧锋利

正确选择风力涡轮机的叶片形状是其良好工作的基础。对于自制，以下选项是合适的：

• 帆型；
• 翼型。

帆船型叶片是简单的宽条，就像在风车上一样。该模型是最明显且易于制造的。然而，它的效率是如此之低，以至于这种形式实际上并没有用于现代风力涡轮机。这种情况下的效率约为 10-12%。

更有效的形式是叶片轮廓叶片。这里涉及空气动力学原理，它将巨大的飞机升空。这种形状的螺钉更容易启动并且旋转得更快。气流显着降低了风车在行驶过程中遇到的阻力。

正确的轮廓应该类似于飞机机翼。一方面，刀片变厚，另一方面 - 缓慢下降。气团在这个形状的一部分周围非常顺畅地流动

该模型的效率达到30-35%。好消息是，您可以使用最少的工具用自己的双手制作带翼的刀片。所有基本计算和绘图都可以轻松适应您的风车，您可以不受限制地享受免费和清洁的风能。

工作原理

卧式风车模型

在风力的影响下，设备的叶片开始旋转，从而驱动转子。由于定子绕组，产生的机械能被转换成电流。在旋转力的作用下，产生的电能储存在电池中。

接收的能量直接取决于风力的强度——风力越大，电池中储存的电量就越多。

在转动过程中，轴也旋转，连接到主转子。 12个磁铁固定在其上，在定子中旋转。这会产生与在插座中流动的频率相同的交流电流。

由此产生的交流电可以长距离传输，但不能储存。因此，必须将其转换为直流电。该过程由涡轮机中的内部电子电路执行。

叶片旋转制动系统

为确保装置不会因强大的气压而失效，它配备了特殊的制动系统。如果移动磁铁用于在绕组中感应电流，则现在该力用于停止旋转磁铁。为此，会产生短路，其中转子的运动会减慢。由此产生的反作用减慢了磁铁的旋转。

风力涡轮机和部件的设计

当风速超过 50 公里/小时时，制动器会自动减慢转子的旋转速度。如果空气速度达到 80 km / h，制动系统将完全停止叶片。涡轮机的所有部件都旨在最大限度地利用空气能。当风吹来时，叶片旋转，发电机将它们的运动转化为电能。涡轮进行能量的双重转换，通过气团的正常运动产生电能。

在外部，风力发电机类似于风向标 - 它指向风吹的方向

该设备不仅在某些极端条件下非常有用，而且在日常生活中也非常有用。风力涡轮机系统经常用于夏季别墅或经常停电的定居点。自制的自主电源具有以下优点：

• 安装环保；
• 无需加油；
• 没有废物堆积；
• 该设备工作非常安静；
• 使用寿命长。

所有风力发电机都以相同的方式运行。首先，从风压接收到的交流电压被转换成直流电。这会为电池充电。然后逆变器再次产生交流电。为了使灯泡发光，这是必要的；冰箱、电视等都正常工作了。多亏了充电电池，你可以在平静的天气里使用电器。此外，在强阵风期间，网络中的电压保持稳定。

风力发电机尺寸选择

您需要根据您所在地区所需的电量和风速及其密度来选择此安装的大小。立即有必要澄清，功率计算将针对工厂制造的风力发电机进行，该风力发电机不是由临时零件手工制造的。

您需要的电量，您可以敲定去年的账单或任意（所需）金额。

风速和密度可以在网络上找到，例如在气象服务的网站上。我不会在这篇文章中指出任何数字，因为地区很多，而且近年来气候变化非常快。

有几个公式

一。对一般人来说最简单易懂，但是得到的数据可能会有一定的误差。它可用于计算具有水平轴的动能风力发电机：

AEO = 1.64 * D*D * V*V*V

在哪里：

• AEO 是您希望在一年内获得的电量。
• D 是转子的直径，以米为单位。
• V 为年平均风速，单位为 m/s。

2. 一个更复杂的公式，用于专业水平的此类设备的销售和安装的公司进行计算。

P = V3 * ρ * S

在哪里：

• V 是以米每秒为单位的风速。
• ρ——空气密度，计量单位——kg/m3
• S为气流所吹动的叶片面积，计量单位为m2（应根据制造商的技术说明查看）。
• P - 可以获得的千瓦数。

计算示例 P = 53 * 1.25 * 33 = 5156 W

发电效率直接取决于转子叶片的直径，大致性能见下表。

该表显示了根据转子直径、风力涡轮机的安装高度和风速可以获得的近似数据。

最大发电功率，kW	转子直径，米	桅杆高度，米	风速 m/s
0,55	2,5	6	8
2,6	3,2	9	9
6,5	6,4	12	10
11,2	8	12	10
22	10	18	12

3. 对于垂直转子（轴），必须使用不同的公式进行计算。

P=0.6*S*V^3

在哪里：

• 磷– 功率瓦
• 小号- 刀片平方米的工作区域。
• V^3– 风速立方米/秒

更复杂但更准确的公式

P*= krV 3S/2, .

在哪里：

• r - 空气密度，
• 五 是以 m/s 为单位的流速。
• 小号 - 以平方米为单位的流通面积
• ķ — 风力涡轮机的效率系数值 0,2-0,5

选择风车时，需要看厂家推荐的风速。通常，私人使用的装置具有这样的范围：2-11 Mps。

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。

技术的优点和缺点

风力发电机运行时噪音较大，因此与住宅楼的距离应至少为 30 m。另外，树木和建筑物必须不妨碍风流进入风车叶片。

安装该设备的优点包括：

• 安装设备后，您无需购买燃料。费用仅用于维护和预防性维护。
• 它将在大多数气候地区提供足够的风荷载，特别是在风不断吹的偏远北部地区。
• 风车自动工作，不需要经常检查。并且带有控制设备和电池的房间位于便于维护的地方。

风力发电机的缺点：

• 如果桅杆安装不正确，设备会产生有害健康的次声波。
• 一定要安装接地装置，以防止雷雨期间的闪电。
• 在潮湿寒冷的天气中叶片结冰，在强风中损坏。
• 如果发电机发生故障，要修理它，就必须倾斜桅杆，或者爬上去。

桅杆的基础必须确保其在强阵风情况下的稳定性。发电机的保护制动器不允许在阵风期间产生叶片的高速旋转。

工业风力涡轮机：榜样

替代能源真的可以让你从风中获得电力，这已经不是什么秘密了。在欧洲，工业风力涡轮机占据了广阔的区域并为人类的利益自主运行。

它们很大，位于对所有风开放的区域，高耸于树木和当地物体之上。

风车彼此相距一定距离安装。因此，意外的故障和损坏不会损害相邻的结构。

我们将把这些创造风力发电机的原则作为开发国产设备的基础。它们是根据科学发展创建的，已经过长时间的测试，并且有效。

让我们从分析我们计划创建风电场的区域的特征开始。

这很有趣：在接线盒中连接电线以进行电线 - 我们笼统地介绍

家用风力发电机不再稀有

长期以来，风力发电厂一直在工业规模上使用。但是，设计的复杂性以及安装的复杂性，使得这种设备无法在私人住宅中使用，例如太阳能电池板。

然而，现在，随着科技的发展和对“绿色能源”需求的增加，情况发生了变化。制造商已经开始为私营部门生产小型装置。

工作原理

风使安装在发电机轴上的转子叶片旋转。由于绕组的旋转，产生了交流电。为了增加转数，并因此增加产生的能量，可以使用减速齿轮（变速器）。如果需要，它还可以完全阻止叶片的旋转。

使用逆变器将产生的交流电转换为 220 W 直流电。然后它到达消费者或通过充电控制器到达电池进行累积。

从能源产生到消耗的装置运行的完整图表。

风力涡轮机的类型以及哪种更适合私人住宅

目前这种设计有两种类型：

1. 带卧式转子。
2. 带垂直转子。

第一种 卧式转子.这种机制被认为是最有效的。效率约为50%。缺点是需要每秒 3 m 的最小风速，该设计会产生很多噪音。

为了获得最大效率，需要使用高桅杆，这反过来又使安装和进一步维护变得复杂。

第二种 带垂直.带有垂直转子的风力发电机效率不超过20%，而每秒只有1-2米的风速就足够了。同时，它工作起来更安静，发出的噪音不超过30分贝，而且没有振动。不需要大空间工作，同时不失效率。

安装不需要高桅杆。即使您自己动手，设备也可以安装在房屋的屋顶上。

与第一种选择相比，这种设计根本不需要风速计和旋转机构，这使得这种类型的风力发电机更便宜。

视频回顾

选择哪个设置？

在回答这个问题之前，您需要了解您的需求、财务能力和运营重点。

如果您想获得最大功率并且愿意花钱定期维护发电机，请选择第一个选项。通过投资一次高桅杆，并每 5-10 年支付一次轴承或更换机油，您将获得完全的能源独立，即使您住在乌克兰或欧盟国家，您也可以出售多余的电力。

该站噪音大，需要尽量选择远离居民楼的地方。这一点也需要考虑，因为次声不会被您的邻居忽视。

为了获得与第一个选项相关的等效输出，需要提供 3 台这种类型的风力涡轮机。但是，在价格方面，获得的数量大致相同（以自组装为准）。

替代能源领域专家的视频回顾

风力发电机功率计算

要确定风力涡轮机所需的功率，您需要列出房屋中所有用电者的清单，从灯泡到冰箱和空调。总结他们的参数，他们得到了房子里能源消费者的全部力量。但是，即使在高峰期，实际的能源成本也会更低，因为没有人会同时打开所有设备。

最后，您需要大致确定某些设备的运行时间，以便计算家庭每月的资源。因此，为了满足一个小屋的需求，通常需要容量为 5-6 kW 的风力涡轮机，而对于一个小村庄，容量为 10-25 kW 的设备就足够了。

此外，还有一个称为微型风力发电机的设备子类。它们的功率小于 1kw，适用于为农业农场供电、为自主供水系统供电等。

由于缺乏电力，风力发电机与太阳能电池组件完美结合。这样的系统被称为风能-太阳能混合系统。可以用柴油发电机补充风力发电机。由于许多因素，这种复杂的安装是可靠的：

用自己的双手制作和安装风车

涡轮机制造示例

垂直风力涡轮机转子的制造

您不能使用电池进行储能，但如果有电池，运行将是稳定的。一个必须的部分是一个逆变器，它将能量转换为所需的 220V 电​​压。有必要制作带有旋转机构的小型风向标。螺旋桨安装在桅杆上，因为在高处有更多机会找到气流。支撑必须可靠并能承受风荷载。

如何连接定子线圈

多叶片转子方案

有必要找到并购买可以让您去除风能的钕发电机。螺杆既可以是航行的，也可以是旋转的。要组装所有东西并将其安装在支架上，您需要制作一个能够牢固固定它的混凝土底座。使用妊娠纹，您需要将桅杆固定在垂直位置。

从轮胎准备胎体用于浇注混凝土的一种选择

为使机组能够长期为您服务，您需要及时进行维修，更换磨损的零件。

三叶水平转子风力发电机

热门机型概览

在考虑流行的风力涡轮机模型之前，有必要了解它们的参数和所描述产品的选择标准。主要的选择标准是：

• 产品的最大功率；
• 1个月的发电量；
• 发电机可以运行的最小空气速度；
• 使用条款;
• 存在保护装置免受过载的装置；
• 寿命;
• 产品价格。

今天，包括俄罗斯在内的许多国家都生产风力发电机。它们由几个组织制作：

• 有限责任公司“SKB Iskra”；
• ZAO风能公司；
• LMV“风能”；
• CJSC“Agregat-privod”。

与德国、丹麦、中国和比利时生产的旋转模型相比，俄罗斯制造的装置在其他国家的知名度和需求量都不高。世界领先的风力涡轮机公司正投入巨资开发新型叶片、发电机和精确的齿轮比计算。这些公司的产品有多种容量选择，从 1-10 kW 以及可以单独购买的附加设备（带有集线器、逆变器、电池的套件）。除了功率，还有价格和组件的差异。俄罗斯公司生产具有各种类型转子和最大功率装置的风力发电机。以下新一代型号被认为是最畅销的产品。

VUE-1.5。这是一个紧凑的单元，可以由任何车辆运输。在安装和操作上，简单明了。这个小发电机几乎是无声的。它的额定功率为 1.5 kW。输出电压 48 V。正常运行的风速应在 2.5-25 m/s 范围内。

分阶段创建刀片

在设计刀具本身时，请考虑以下因素：

1. 1. 首先，您必须确定刀片的形状。对于国产卧式风机，叶片的形状比较好。由于其结构，它具有较低的空气动力阻力。这种影响是由于元件的外表面积和内表面积不同造成的，因此两侧的气压存在差异。帆形具有更大的阻力，因此效率较低。

接下来，我们需要确定刀片的数量。对于风速恒定的地形，可以使用高速风力发电机。对于此类设备的最大发动机启动，2-3 个叶片就足够了。如果在平静的地区使用这种设备，那么它是无效的，并且在平静的天气中只是静止不动。三翼风力涡轮机的另一个缺点是高噪音水平，让人联想到直升机。不建议在人口稠密的房屋附近进行这种安装。

有趣的是，通过正确的计算，带有一个、两个或三个叶片的风力涡轮机可以成功发电。并且使用单个刀片，该设备可以在任何风速下工作，无论多么小！

计算风力涡轮机的输出功率。无法计算出确切的值，因为功率直接取决于天气和风的运动。然而，风力涡轮机的直径、叶片的数量和设备的功率之间存在直接关系。

通过了解表格数据以及它们之间的关系，您可以通过创建正确的斜齿轮来影响未来设计的性能。

刀片材料的选择。生产叶片的材料选择相当广泛：PVC玻璃纤维、铝等。但是，它们每个都有自己的优点和缺点。让我们仔细看看材料的选择。

PVC 刀片 - 管道。

通过选择合适的管子尺寸和厚度，最终的轮子非常耐用和高效。

请注意，在强风中，厚度不足的塑料可能无法承受载荷而碎成小块。

为了保护结构，最好减少叶子的长度并将叶子的数量增加到 6 个。只需一根管子就足以获得这么多的细节。

为避免独立计算时出错，最好使用现成的模板，在网上很容易找到。因为没有这方面的专业知识是不可能的。

切割管道后，必须对所得元件进行打磨并在边缘处修圆。为了连接刀片，制作了一个足够厚度和强度的自制钢结。

铝制刀片

这种刀片更坚固、更重，这意味着螺纹连接的整体结构必须更坚固、更稳定。

车轮的后续平衡也应更加小心。

根据该模板，从铝板上切割出 6 个相同的元件，在其内侧必须焊接螺纹衬套以便进一步紧固。

将螺栓焊接到连接在刀具上准备好的套筒上的连接器上。

为了改善这种叶片的空气动力学特性，它必须适当地成形。为此，必须将其卷成一个平滑槽，使蜗杆的轴线与工件的纵向轴线之间形成 10 度的夹角。

玻璃纤维刀片

这种材料的优点是重量和强度的最佳比例以及空气动力学特性。但是使用玻璃纤维需要特殊的技能和高度的专业性，因此在家里制作这样的产品非常困难。

可以得出结论，最适合风电机组自组装的材料就是该材料。PVC管。它结合了强度、轻盈和良好的空气动力学特性。它是一种非常容易获得的材料，即使是初学者也能完成这项工作。

在本视频中，您将学习如何用自己的双手制作风力涡轮机叶片：

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稻草人是风景中熟悉的一部分。它的主要目的是保护它免受贪得无厌的鸟类的侵害。但这个人物，往往是用临时材料粗心建造的，不仅吓跑了鸟类，而且破坏了周围地区的面貌。受到园丁们的想法和本文中的照片的启发，您可以制作自己的稻草人，不仅可以驱鸟，而且美观。

风力涡轮机的成本

风力发电机的价格相当高。这些是由昂贵材料制成的庞大结构。配有电池、控制器、逆变器和桅杆。

该套件可能包括：1 - 风力涡轮机本身，2 - 桅杆，3 - 基础，4 - 电池组，5 - 逆变器，6 - 控制器，以及电线、连接器、机架、柴油发电机和其他所需的消耗品安装

风力涡轮机的技术特性也会影响成本。

1. 最简单的是功率高达 300 瓦的低功率发电机。产生风力为 10-12 m / s 的能量。一套最简单的风车，只有一个控制器，价格为 15,000 卢布。在带有逆变器、电池和桅杆的配置中，价格达到 50,000 卢布。
2. 声明功率为 1 kW 的发电机。在弱风的情况下，平均每月产生 30-100 千瓦的能量。对于用电量大的大户型，建议加用柴油和汽油机组。他们还将在完全无风的日子里给电池充电。这种风力发电机的成本为 150,000 卢布。它配备了更完整的套装，价格高达 300-40 万卢布。
3. 带后院农场的大房子的耗电量需要 3-5 千瓦的风车。足够的电池，更强大的逆变器，控制器，高桅杆。一套价格从 300,000 卢布到 100 万卢布。

如果房子也被风加热，那么必须选择容量为 10 kW 的装置。并注意其他来源，例如太阳能电池板。您可能还需要一台气体发生器。这完全取决于在无风和阴天的情况下您必须保留多少能量。

风力发电机——它是什么？家用电器根据需要。此图非常简化。实际上，有时需要转换电流的设备。

在发电机之后，控制器被放置在这个电路中。它将交流电转换为直流电，为电池充电。几乎所有设备都不能使用直流电，因此在电池之后您将需要另一个设备 - 逆变器。该装置以相反的顺序进行操作，即将直流电转换为电压为220V的交流电。在这样的操作过程中，接收到的电能会发生一定的损失，大约为 15-20%。这是很大一部分。

如果使用多个设备发电（风车加太阳能电池板或燃料发电机），则需要用开关 (ATS) 补充电路。这将是必需的，以便当其中一个设备关闭时，另一个设备会打开 - 备用设备。

卧式风力发电机（叶片式）

水平安装的不同修改具有一到三个或更多叶片。因此，效率远高于垂直的。

风力涡轮机的缺点是需要将它们定向到风的方向。不断的运动会降低旋转速度，从而降低其生产率。

1. 单刃和双刃。在高动机转弯时有所不同。安装重量和尺寸小，安装方便。
2. 三刃。它们在市场上很受欢迎。它们可以产生高达 7 mW 的能量。
3. 多刀片安装最多有 50 个刀片。他们有很大的惯性。扭矩的优点用于水泵的运行。

现代市场上出现了设计不同于经典的风力涡轮机，例如，有混合动力的。

1. 风力发电机，像帆船一样排列

在空气压力下的圆盘形设计驱动活塞，从而激活液压系统。结果，物理能量转化为电能。

在运行过程中，本机不会发出噪音。高额定功率。易于管理。

2.飞行风力发电机-机翼

不使用桅杆、发电机、转子和叶片。与在低空运行、风力可变的经典结构相比，高桅杆的建造费力和昂贵，“机翼”不存在这样的问题。

它被发射到550米的高度。发电量为每年 1 兆瓦。机翼由 Makani Power 制造。