ژنراتور باد (49 عکس): انتخاب خانه خصوصی توربین بادی برای تولید برق ، مزایا و معایب ، ساخت نیروگاه بادی

2024 نویسنده: Beatrice Philips | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-18 12:10

بشر برای بهبود شرایط زندگی از آب و مواد معدنی مختلف استفاده می کند. اخیراً ، منابع جایگزین انرژی ، به ویژه نیروی باد ، رواج یافته است. با تشکر از دومی ، مردم آموخته اند که انرژی مورد نیاز خود را برای نیازهای داخلی و صنعتی دریافت کنند.

آن چیست؟

با توجه به این واقعیت که نیاز به منابع انرژی روزانه افزایش می یابد و ذخایر حامل های معمول انرژی کاهش می یابد ، استفاده از منابع جایگزین انرژی هر روز اهمیت بیشتری پیدا می کند. به تازگی ، دانشمندان و مهندسان طراحی مدل های جدیدی از توربین های بادی را ایجاد کرده اند . استفاده از جدیدترین فناوری ها باعث بهبود ویژگی های کیفی واحدها و کاهش تعداد جنبه های منفی در سازه ها می شود.

ژنراتور باد نوعی دستگاه فنی است که انرژی جنبشی باد را به انرژی الکتریکی تبدیل می کند

ارزش و کاربرد محصولی که این واحدها تولید می کنند به دلیل پایان ناپذیری منابعی که برای کار استفاده می کنند دائما در حال افزایش است.

کجا استفاده می شوند؟

از ژنراتورهای بادی در مکانهای مختلف ، معمولاً مناطق باز ، که بیشترین پتانسیل باد در آنها وجود دارد ، استفاده می شود. ایستگاههای منابع انرژی جایگزین در کوهها ، در آبهای کم عمق ، جزایر و مزارع نصب شده است. تأسیسات مدرن می توانند حتی با سرعت کم باد نیز برق تولید کنند. با توجه به این امکان ، از ژنراتورهای بادی برای تأمین انرژی الکتریکی اجسام با ظرفیت های مختلف استفاده می شود.

ثابت یک مزرعه بادی می تواند برق یک خانه خصوصی یا یک تاسیسات کوچک صنعتی را تأمین کند. در غیاب باد ، ذخیره انرژی انباشته شده و سپس از باتری استفاده می شود.

توربین های بادی متوسط می تواند در مزارع یا خانه هایی که از سیستم های گرمایش دور هستند استفاده شود. در این حالت ، از این منبع برق می توان برای گرمایش فضا استفاده کرد.

دستگاه و اصل عملکرد

نیروگاه باد توسط نیروی باد تغذیه می شود. طراحی این دستگاه باید شامل عناصر زیر باشد:

• پره های توربین یا پروانه ؛
• توربین ؛
• ژنراتور الکتریکی؛
• محور ژنراتور الکتریکی ؛
• اینورتر ، عملکرد آن تبدیل جریان متناوب به جریان مستقیم است.
• مکانیزمی که تیغه ها را می چرخاند.
• مکانیزمی که توربین را می چرخاند.
• باتری ؛
• دکل
• کنترل کننده حرکت چرخشی ؛
• میراگر ؛
• سنسور باد ؛
• ساقه باد سنج ؛
• تله کابین و سایر عناصر

انواع ژنراتورها متفاوت هستند ، بنابراین ، عناصر ساختاری در آنها ممکن است متفاوت باشد.

واحدهای صنعتی دارای کابینت قدرت ، حفاظت در برابر صاعقه ، مکانیزم چرخش ، پایه مطمئن ، دستگاه اطفاء حریق و مخابرات هستند.

ژنراتور باد دستگاهی است که انرژی باد را به الکتریسیته تبدیل می کند. پیشینیان واحدهای مدرن آسیاب هایی هستند که از غلات آرد تولید می کنند. با این حال ، نمودار اتصال و اصل عملکرد ژنراتور عملا تغییر نکرده است.

1. به لطف نیروی باد ، تیغه ها شروع به چرخش می کنند ، گشتاور آن به محور ژنراتور منتقل می شود.
2. چرخش روتور یک جریان متناوب سه فاز ایجاد می کند.
3. از طریق کنترل کننده ، یک جریان متناوب به باتری ارسال می شود. باتری برای ایجاد عملکرد پایدار در ژنراتور باد ضروری است.در صورت وجود باد ، دستگاه باتری را شارژ می کند.
4. برای محافظت در برابر طوفان در سیستم تولید نیروی باد ، عناصری وجود دارد که چرخ باد را از باد منحرف می کند. این امر با تا زدن دم یا ترمز چرخ با استفاده از ترمز الکتریکی اتفاق می افتد.
5. برای شارژ مجدد باتری ، باید کنترلر نصب کنید. عملکردهای دومی شامل ردیابی میزان شارژ باتری برای جلوگیری از خرابی آن است. در صورت لزوم ، این دستگاه می تواند انرژی اضافی را روی بالاست بریزد.
6. باتری ها دارای ولتاژ پایین ثابت هستند ، اما باید با توان 220 ولت به دست مصرف کننده برسد. به همین دلیل ، اینورترها در ژنراتورهای بادی نصب می شوند. دومی قادر به تبدیل جریان متناوب به جریان مستقیم است و نشانگر قدرت آن را به 220 ولت افزایش می دهد. اگر اینورتر نصب نشده باشد ، لازم است فقط از دستگاه هایی استفاده کنید که دارای ولتاژ پایین هستند.
7. جریان تبدیل شده به مصرف کننده ارسال می شود تا باتری های گرمایش ، روشنایی اتاق و لوازم خانگی را تغذیه کند.

در طراحی ژنراتورهای بادی صنعتی عناصر اضافی وجود دارد که به لطف آنها دستگاهها در حالت خودکار کار می کنند.

انواع ، مزایا و معایب آنها

طبقه بندی مزارع بادی بر اساس معیارهای زیر است

1. تعداد تیغه ها . در حال حاضر در فروش شما می توانید یک آسیاب بادی تک پره ، کم تیغه و چند پره را پیدا کنید. هرچه تیغه های یک ژنراتور کمتر باشد ، دور موتور آن بیشتر خواهد بود.
2. نشانگر قدرت نامی ایستگاه های خانگی تا 15 کیلو وات ، نیمه صنعتی - تا 100 و صنعتی - بیش از 100 کیلو وات تولید می کنند.
3. جهت محور توربین های بادی می توانند عمودی و افقی باشند ، هر نوع مزایا و معایب خود را دارد.

کسانی که مایل به دستیابی به یک منبع جایگزین انرژی هستند می توانند یک ژنراتور باد با روتور ، جنبشی ، گرداب ، بادبان ، موبایل بخرند.

همچنین طبقه بندی ژنراتورهای بادی با توجه به موقعیت آنها وجود دارد. امروزه 3 نوع واحد وجود دارد.

1. زمینی . چنین آسیاب های بادی رایج ترین در نظر گرفته می شوند ؛ آنها بر روی تپه ها ، ارتفاعات ، مکانهایی که از قبل آماده شده اند نصب می شوند. نصب چنین تاسیساتی با استفاده از تجهیزات گران قیمت انجام می شود ، زیرا عناصر سازه ای باید در ارتفاع بالا ثابت شوند.
2. ایستگاه های ساحلی در قسمت ساحلی دریا و اقیانوس ساخته می شوند . عملکرد ژنراتور تحت تأثیر نسیم دریا است ، به همین دلیل دستگاه دوار به طور شبانه روزی انرژی تولید می کند.
3. دریایی . توربین های بادی از این نوع در دریا نصب می شوند ، معمولاً در فاصله حدود 10 متر از ساحل. چنین دستگاههایی انرژی را از باد معمولی دریایی تولید می کنند. متعاقباً ، انرژی از طریق یک کابل مخصوص به ساحل می رود.

عمودی

توربین های بادی عمودی با محور عمودی چرخش نسبت به زمین مشخص می شوند. این دستگاه به نوبه خود به 3 نوع تقسیم می شود.

با روتور ساوونیس . ساختار شامل چندین عنصر نیمه استوانه ای است. چرخش محور واحد به طور مداوم رخ می دهد و بستگی به قدرت و جهت باد ندارد. از مزایای این ژنراتور می توان به قابلیت تولید بالا ، گشتاور راه اندازی با کیفیت بالا و همچنین قابلیت عملکرد حتی با اندکی نیروی باد اشاره کرد. معایب دستگاه: عملکرد کم تیغه ها ، نیاز به مقدار زیادی مواد در فرایند تولید.

با روتور Darrieus . چندین تیغه در محور چرخشی دستگاه قرار دارد که با هم شکل نواری دارند. مزایای ژنراتور عدم نیاز به تمرکز بر جریان هوا ، عدم وجود مشکلات در فرایند تولید و نگهداری ساده و راحت در نظر گرفته می شود. از معایب این واحد می توان به کارایی پایین ، چرخه تعمیرات اساسی کوتاه و خود راه اندازی ضعیف اشاره کرد.

دارای روتور مارپیچ ژنراتور باد از این نوع اصلاح نسخه قبلی است. مزایای آن در یک دوره طولانی عملکرد و بار کم بر روی مکانیسم ها و واحدهای پشتیبانی است. از معایب واحد می توان به هزینه بالای سازه ، فرآیند دشوار و پیچیده ساخت تیغه ها اشاره کرد.

افقی

محور روتور افقی در این دستگاه موازی با سطح زمین است. آنها یک پره ، دو پره ، سه پره و همچنین چند پره هستند که تعداد تیغه ها در آنها به 50 قطعه می رسد. مزایای این نوع توربین بادی راندمان بالا است. معایب دستگاه به شرح زیر است:

• نیاز به جهت گیری با توجه به جهت جریان هوا ؛
• نیاز به نصب سازه های بلند - هرچه نصب بیشتر باشد ، قدرتمندتر خواهد بود.
• نیاز به پایه برای نصب بعدی دکل (این امر به افزایش هزینه فرآیند کمک می کند) ؛
• سر و صدای زیاد ؛
• خطر برای پرندگان در حال پرواز

وان

ژنراتورهای قدرت تیغه به شکل پروانه هستند. در این حالت ، تیغه ها انرژی جریان هوا را دریافت کرده و آن را به صورت چرخشی پردازش می کنند.

پیکربندی این عناصر تأثیر مستقیمی بر کارایی توربین بادی دارد.

توربین های بادی افقی دارای پروانه هایی با پره هستند که تعداد آنها ممکن است تعداد معینی باشد .معمولاً 3 مورد وجود دارد. بسته به تعداد تیغه ها ، قدرت دستگاه می تواند افزایش یا کاهش یابد. مزیت بارز این نوع توربین های بادی توزیع یکنواخت بارها روی یاتاقان رانشی است. عیب واحد این است که نصب چنین سازه ای به مصالح اضافی و هزینه های کار زیادی نیاز دارد.

توربین

در حال حاضر کارآمدترین ژنراتورهای توربین بادی در نظر گرفته می شوند. دلیل این امر ترکیب بهینه مناطق تیغه با پیکربندی آنها است .از مزایای طراحی بدون تیغه می توان به کارآیی بالا ، صدای کم اشاره کرد که ناشی از ابعاد کوچک دستگاه است. علاوه بر این ، این واحدها در باد شدید فرو نمی ریزند و خطری برای دیگران و پرندگان ایجاد نمی کنند.

در شهرها و شهرها از آسیاب بادی نوع توربین استفاده می شود ، با کمک آن می توان یک خانه خصوصی و یک کلبه تابستانی را با روشنایی تهیه کرد . چنین ژنراتوری عملاً هیچ اشکالی ندارد.

نکته منفی توربین بادی نیاز به تثبیت اجزای سازه است.

ویژگی های اصلی

مهمترین ویژگیهای مفید ژنراتورهای بادی به شرح زیر است:

• ایمنی محیط زیست - عملکرد تاسیسات به محیط زیست و موجودات زنده آسیب نمی رساند.
• عدم پیچیدگی در طراحی ؛
• سهولت استفاده و مدیریت ؛
• استقلال از شبکه های برق

از جمله معایب این دستگاه ها ، کارشناسان موارد زیر را تشخیص می دهند:

• هزینه بالا؛
• فرصت پرداخت فقط پس از 5 سال ؛
• راندمان پایین ، قدرت کم ؛
• نیاز به تجهیزات گران قیمت

ابعاد (ویرایش)

وسایل تولید انرژی از باد می توانند اندازه های متفاوتی داشته باشند. قدرت آنها بستگی به اندازه چرخ باد ، ارتفاع دکل و سرعت باد دارد. بزرگترین واحد دارای ستون 135 متر طول است ، در حالی که قطر روتور آن 127 متر است . بنابراین ، ارتفاع کلی آن به 198 متر می رسد. توربین های بادی بزرگ با ارتفاع زیاد و پره های بلند برای تأمین انرژی برای شرکت های کوچک صنعتی ، مزارع مناسب هستند. مدلهای جمع و جورتر را می توان در خانه یا در کشور نصب کرد.

در حال حاضر ، آنها یک نوع آسیاب بادی با قطر تیغه های 0 ، 75 و 60 متر تولید می کنند . به گفته کارشناسان ، ابعاد ژنراتور نباید بزرگ باشد ، زیرا یک نصب کوچک قابل حمل برای تولید مقدار کمی انرژی مناسب است. کوچکترین مدل واحد 0.4 متر ارتفاع و وزن آن کمتر از 2 کیلوگرم است.

تولیدکنندگان

امروزه تولید توربین های بادی در بسیاری از کشورهای جهان برقرار شده است. در بازار می توانید مدل ها و واحدهای ساخت روسیه از چین را پیدا کنید. از بین تولیدکنندگان داخلی ، محبوب ترین شرکت های زیر هستند:

• "باد-نور" ؛
• Rkraft ؛
• SKB Iskra ؛
• ساپسان-انرژی ؛
• "انرژی باد".

تولیدکنندگان می توانند توربین های بادی را با توجه به اولویت شخصی مشتری بسازند. همچنین ، تولید کنندگان اغلب خدماتی برای محاسبه و طراحی مزارع بادی دارند.

تولید کنندگان خارجی ژنراتورهای برق نیز بسیار محبوب هستند:

• Goldwind - چین ؛
• Vestas - دانمارک ؛
• گیمسا - اسپانیا ؛
• سوزیون - هند ؛
• GE Energy - ایالات متحده ؛
• زیمنس ، Enercon - آلمان.

طبق نظرات مصرف کنندگان ، دستگاه های ساخت خارجی از کیفیت بالایی برخوردار هستند ، زیرا از جدیدترین تجهیزات ساخته شده اند.

با این حال ، لازم به یادآوری است که استفاده از چنین ژنراتورهای بادی به معنای استفاده از تعمیرات گران قیمت و همچنین قطعات یدکی است که تقریباً در فروشگاه های داخلی یافت نمی شود. هزینه واحدهای تولید برق معمولاً به ویژگی های طراحی ، ظرفیت و سازنده بستگی دارد.

چگونه انتخاب کنیم؟

برای انتخاب ژنراتور باد مناسب برای کلبه یا خانه تابستانی ، باید موارد زیر را در نظر بگیرید

1. محاسبه قدرت وسایل برقی نصب شده که در اتاق متصل می شوند.
2. قدرت واحد آینده با در نظر گرفتن ضریب ایمنی. دومی اجازه نمی دهد که بیش از حد ژنراتور در شرایط اوج بارگیری شود.
3. آب و هوای قلمرو بارندگی بر عملکرد دستگاه تأثیر منفی می گذارد.
4. بهره وری تجهیزات ، که یکی از مهمترین شاخص ها محسوب می شود.
5. شاخص های نویز که توربین بادی را در حین کار مشخص می کند.

علاوه بر همه موارد فوق ، مصرف کننده باید تمام پارامترهای نصب را ارزیابی کند و همچنین نظرات مربوط به آن را بخواند.

راههای افزایش کارایی کار

برای افزایش کارایی عملکرد ژنراتور باد ، لازم است قابلیت ها و ویژگی های عملکردی آن در جهت مثبت تغییر یابد. اول ، ارزش افزایش کارایی حساسیت پروانه در برابر باد نسبتاً ضعیف و ناپایدار را دارد.

برای تبدیل ایده به واقعیت ، توصیه می شود از "بادبان گلبرگ" استفاده کنید.

این نوعی غشای یک طرفه برای جریان هوا است که آزادانه باد را در یک جهت عبور می دهد. غشاء مانع نفوذ ناپذیری برای حرکت توده های هوا در جهت مخالف است.

روش دیگر افزایش کارایی توربین بادی استفاده از دیفیوزرها یا سرپوش های محافظ است که جریان را از سطح مخالف قطع می کند .هر یک از گزینه ها دارای مزایا و معایبی هستند. با این حال ، آنها در هر صورت م thanثرتر از مدل سنتی هستند.

ساخت و ساز DIY

ژنراتور باد گران است. اگر می خواهید آن را در قلمرو خود نصب کنید ، ارزش توجه به نکات زیر را دارد:

• در دسترس بودن زمین مناسب ؛
• شیوع بادهای مکرر و شدید ؛
• فقدان سایر منابع انرژی جایگزین

در غیر این صورت ، مزرعه بادی نتیجه مورد انتظار را نخواهد داد. از آنجایی که تقاضا برای انرژی جایگزین هر ساله در حال افزایش است و خرید توربین بادی ضربه ای ملموس به بودجه خانواده است ، می توانید با نصب بعدی سعی کنید واحدی را با دستان خود بسازید. ساخت توربین بادی می تواند بر اساس آهنرباهای نئودیمیوم ، گیربکس ، پره ها و عدم وجود آنها باشد.

توربین بادی مزایای زیادی دارد . بنابراین ، با تمایل زیاد و وجود توانایی های اولیه طراح ، تقریباً هر صنعتگری می تواند ایستگاهی برای تولید برق در سایت خود بسازد. ساده ترین نسخه دستگاه توربین بادی با محور عمودی در نظر گرفته می شود. مورد دوم نیازی به پشتیبانی و دکل بالا ندارد و روش نصب با سادگی و سرعت مشخص می شود.

برای ایجاد ژنراتور باد ، باید تمام عناصر لازم را تهیه کرده و ماژول را در محل انتخاب شده ثابت کنید. به عنوان بخشی از یک تولید کننده انرژی عمودی خانگی ، وجود چنین عناصری الزامی است:

• روتور ؛
• تیغه ها ؛
• دکل محوری ؛
• استاتور ؛
• باتری ؛
• معکوس کننده؛
• کنترل کننده

تیغه ها می توانند از پلاستیک انعطاف پذیر سبک ساخته شوند ، زیرا سایر مواد تحت تأثیر بارهای زیاد آسیب دیده و تغییر شکل می دهند. اول از همه ، 4 قسمت مساوی باید از لوله های PVC بریده شود. پس از آن ، شما باید چند قطعه نیم دایره از قلع را بریده و آنها را در امتداد لبه لوله ها ثابت کنید. در این حالت شعاع قسمت تیغه باید 69 سانتی متر باشد در این حالت ارتفاع تیغه به 70 سانتی متر می رسد.

برای مونتاژ سیستم روتور ، باید 6 آهنربای نئودیمیوم ، 2 دیسک فریت با قطر 23 سانتی متر ، چسب برای اتصال را بردارید. آهن ربا باید با در نظر گرفتن زاویه 60 درجه و قطر 16.5 سانتیمتر روی دیسک اول قرار گیرد. طبق همان طرح ، دیسک دوم مونتاژ شده و آهن ربا با چسب ریخته می شود. برای استاتور ، باید 9 سیم پیچ تهیه کنید ، که روی هر یک از آنها 60 دور سیم کشی مسی با قطر 1 میلی متر پیچیده اید. لحیم کاری باید به ترتیب زیر انجام شود:

• آغاز اولین سیم پیچ با پایان چهارم ؛
• آغاز سیم پیچ چهارم با پایان هفتم.

مرحله دوم به روش مشابهی مونتاژ می شود. در مرحله بعد ، یک فرم از یک ورق تخته سه لا ساخته می شود که قسمت پایین آن با فایبرگلاس پوشانده شده است. فازهای سیم پیچ لحیم شده در بالا نصب شده است. ساختار را با چسب پر می کنند و چند روز می گذارند تا همه قسمت ها را به هم بچسبانند. پس از آن ، می توانید عناصر جداگانه مولد باد را به یک کل واحد متصل کنید.

برای جمع آوری ساختار در روتور فوقانی ، 4 سوراخ برای ناودانی باید ایجاد شود. روتور پایینی با آهنربا به سمت بالا روی براکت نصب شده است. پس از آن ، شما باید استاتور را با سوراخ های لازم برای نصب براکت قرار دهید. پین ها باید روی صفحه آلومینیومی قرار بگیرند ، سپس با روتور دوم و آهن ربا به سمت پایین بپوشانید.

با استفاده از آچار ، لازم است پین ها را بچرخانید تا روتور به طور مساوی و بدون حرکت تکان بخورد . هنگامی که محل مناسب گرفته می شود ، ارزش باز کردن ستون ها و برداشتن صفحات آلومینیومی را دارد. در پایان کار ، ساختار باید با مهره ثابت شود و محکم محکم نشود.

یک لوله فلزی قوی به طول 4 تا 5 متر به عنوان دکل مناسب است . یک ژنراتور از قبل مونتاژ شده به آن پیچ می شود. پس از آن ، قاب با تیغه ها به ژنراتور ثابت می شود و ساختار دکل بر روی سکوی نصب می شود که از قبل آماده شده است. موقعیت سیستم با یک مهاربند ثابت می شود.

اتصال منبع تغذیه به توربین بادی به صورت سری انجام می شود. کنترل کننده باید منبعی از ژنراتور بگیرد و جریان متناوب را به جریان مستقیم تبدیل کند.