Generator angin kinetik: perangkat, prinsip operasi, aplikasi

Perangkat turbin angin

Generator angin benar-benar ramah lingkungan dan mampu memberi konsumen energi gratis untuk waktu yang tidak terbatas. Generator angin - ladang angin memiliki kapasitas yang berbeda, yang memungkinkan untuk menggunakannya di area yang berbeda.

Efisiensi maksimum ladang angin dapat dicapai dengan memasangnya di tempat-tempat dengan arus udara aktif yang konstan. Biasanya, gunung dan bukit, pantai laut dan samudera, dan kondisi serupa lainnya digunakan untuk ini. Bagian utama dari instalasi adalah impeller, yang bertindak sebagai turbin. Dalam kebanyakan kasus, struktur kincir angin tiga bilah digunakan dalam bentuk baling-baling, dipasang pada ketinggian tinggi dari permukaan bumi.
Untuk mendapatkan efek terbesar, bilah, bersama dengan rotor, diatur ke posisi optimal menggunakan mekanisme khusus, tergantung pada arah dan kekuatan angin. Ada desain lain - drum, yang tidak bergantung pada faktor di atas dan tidak memerlukan penyesuaian apa pun. Namun jika efisiensi pemasangan propeller berada pada level 50%, maka untuk perangkat drum jauh lebih rendah.

Setiap pembangkit listrik tenaga udara, terlepas dari desainnya, sepenuhnya terhubung dengan aksi arus udara, yang sering kali mengubah kinerjanya. Hal ini pada gilirannya menyebabkan perubahan jumlah putaran impeller dan daya listrik yang dihasilkan. Keadaan ini memerlukan pemasangan genset dan jaringan listrik dengan bantuan peralatan tambahan.

Sebagai aturan, baterai digunakan untuk ini bersama dengan inverter. Pertama, baterai diisi dari generator, yang keseragaman arusnya tidak masalah. Selanjutnya, muatan baterai, yang diubah dalam inverter, ditransfer ke jaringan.

Struktur baling-baling WPP dapat dikontrol jika perlu. Jika kecepatan angin terlalu tinggi, sudut serang baling-baling akan berubah, hingga minimum. Hal ini menyebabkan pengurangan beban angin pada turbin.Namun, di bawah pengaruh badai, baling-baling ladang angin sering berubah bentuk, dan seluruh instalasi rumah gagal. Tidak mungkin untuk sepenuhnya menghindari dampak negatif, karena generator listrik terletak pada ketinggian rata-rata 50 m, sehingga dimungkinkan untuk menggunakan angin yang lebih kuat dan lebih stabil yang berlaku di ketinggian.

Bagaimana memilih generator angin

Untuk memilih generator angin, Anda harus:

1. Hitung daya terpasang peralatan listrik yang direncanakan akan disambungkan ke sumber energi ini.
2. Berdasarkan nilai daya yang diperoleh dan kecepatan angin tahunan rata-rata, di wilayah pemasangan unit, daya generator ditentukan. Daya harus diperhitungkan dengan mempertimbangkan faktor keamanan, berdasarkan pertumbuhan beban dan agar tidak membebani perangkat selama beban puncak.
3. Pertimbangan harus diberikan pada iklim di tempat perangkat dipasang, karena curah hujan mempengaruhi kinerja generator. Mempertimbangkan fitur iklim tempat tinggal.
4. Menentukan efisiensi instalasi adalah salah satu indikator terpenting.
5. Cari tahu kinerja generator dalam kaitannya dengan kebisingan yang dihasilkan selama operasi.
6. Melakukan analisis komparatif berbagai jenis generator untuk semua karakteristik dan parameter.
7. Baca ulasan pengguna tentang instalasi serupa.
8. Buat analisis produsen dalam dan luar negeri, pelajari ulasan perusahaan ini.

Penempatan generator angin berkecepatan rendah

Sebuah fondasi kecil ditempatkan di sebidang tanah, di mana tiang dipasang. Di dekat menara, di kaki, ada lemari listrik. Di bagian atas, mekanisme putar dipasang, gondola dipasang di atasnya. Di dalam yang terakhir adalah anemometer, generator, transmisi dan rem.Sebuah tutup rotor terpasang ke gondola, di mana baling-balingnya ditancapkan. Setiap sayap terhubung ke sistem yang secara otomatis menyesuaikan nada.

Pemasangan turbin angin kecepatan rendah dimulai dengan pondasi dan pemasangan tiang

Setelah menyelesaikan pemasangan generator, mereka memasang sistem untuk proteksi petir dan transmisi informasi tentang pekerjaan, serta mekanisme fairing dan pemadam kebakaran.

Generator angin berkecepatan rendah adalah perangkat yang dapat menyediakan listrik ke daerah pinggiran kota. Penggunaan dibenarkan di daerah dengan angin sepoi-sepoi.

spesifikasi

Pada saat membeli pengontrol muatan turbin angin Anda perlu mempelajari lembar datanya dengan cermat. Saat memilih, karakteristiknya penting:

• daya - harus sesuai dengan kekuatan turbin angin;
• tegangan - harus sesuai dengan tegangan baterai yang dipasang di kincir angin;
• Maks. daya - menunjukkan daya maksimum yang diizinkan untuk model pengontrol;
• Maks. saat ini - menunjukkan dengan kekuatan maksimum generator angin yang dapat digunakan pengontrol;
• rentang tegangan - indikator maks. dan min. tegangan baterai untuk pengoperasian perangkat yang memadai;
• kemampuan tampilan - data apa tentang perangkat dan operasinya yang ditampilkan pada tampilan model tertentu;
• kondisi pengoperasian - pada suhu dan tingkat kelembapan berapa perangkat yang dipilih dapat beroperasi.

Jika Anda tidak dapat memilih sendiri perangkat kontrol pengisian daya, hubungi konsultan dan tunjukkan padanya lembar data kincir angin Anda. Perangkat dipilih sesuai dengan kemampuan instalasi angin. Kondisi operasi yang salah dan penyimpangan dari rentang tegangan akan berdampak buruk pada pengoperasian seluruh sistem angin.

Generator Turbin Angin

Untuk pengoperasian kincir angin, diperlukan generator tiga fasa konvensional.Desain perangkat tersebut mirip dengan model yang digunakan pada mobil, tetapi memiliki parameter yang lebih besar.

Perangkat turbin angin memiliki belitan stator tiga fase (koneksi bintang), dari mana tiga kabel keluar, menuju pengontrol, di mana tegangan AC diubah menjadi DC.

Rotor generator untuk turbin angin dibuat pada magnet neodymium: dalam desain seperti itu tidak disarankan untuk menggunakan eksitasi listrik, karena koil menghabiskan banyak energi

Untuk meningkatkan kecepatan, pengganda sering digunakan. Perangkat semacam itu memungkinkan Anda untuk meningkatkan daya generator yang ada atau menggunakan perangkat yang lebih kecil, yang mengurangi biaya pemasangan.

Multiplier lebih sering digunakan pada turbin angin vertikal, dimana proses putaran kincir angin lebih lambat. Untuk perangkat horizontal dengan kecepatan rotasi bilah yang tinggi, pengganda tidak diperlukan, yang menyederhanakan dan mengurangi biaya konstruksi.

Cara membuat perhitungan generator angin sendiri

Rumus digunakan untuk menghitung parameter daya peralatan yang akan digunakan di area tertentu. Pertama-tama, perhitungan dibuat dari jumlah energi yang memungkinkan generator angin untuk menghasilkan sepanjang tahun.

Perhitungan total daya peralatan

Untuk menyelesaikan tugas, tindakan berikut dilakukan:

1. Pertama, perhitungan dibuat. Sesuai dengan hasil yang diperoleh, dipilih panjang elemen rotasi, serta tinggi menara.
2. Analisis kecepatan rata-rata karakteristik aliran udara dari area tertentu dilakukan. Ini akan membutuhkan peralatan khusus. Dengan itu, Anda perlu memantau kekuatan aliran udara selama beberapa bulan.Jika tidak ada instrumen, Anda dapat meminta hasil dari perwakilan stasiun cuaca setempat.

Perhitungan daya generator angin dilakukan sesuai dengan rumus P=krV 3S/2.

Sebutan simbol:

• r adalah parameter kerapatan aliran udara, dalam kondisi normal nilai ini adalah 1,225 kg/m3;
• V adalah kecepatan angin rata-rata, diukur dalam meter per detik;
• S adalah total luas aliran udara, diukur dalam meter;
• k adalah parameter efisiensi turbin yang dipasang pada peralatan;

Dengan menggunakan perhitungan ini, Anda dapat secara akurat menentukan jumlah daya yang dibutuhkan untuk genset di area tertentu. Jika peralatan bermerek dibeli, maka kemasannya harus menunjukkan pada kekuatan aliran udara apa pengoperasian perangkat akan paling efisien. Rata-rata, nilai ini akan berada di kisaran tujuh hingga sebelas meter per detik.

Insinyur pengguna Odessa berbicara secara rinci tentang prosedur untuk merakit perangkat generator, serta tentang melakukan perhitungan.

Perhitungan baling-baling untuk turbin angin

Prosedur perhitungan dilakukan sesuai dengan rumus Z=LW/60/V, notasi simbol:

• Z adalah nilai kecepatan rendah dari satu baling-baling;
• L adalah ukuran lingkaran yang akan dijelaskan oleh elemen rotasi;
• W adalah kecepatan memutar satu sekrup;
• V adalah parameter kecepatan suplai aliran udara.

Berdasarkan rumus ini, jumlah putaran dihitung. Tetapi untuk perhitungan perlu memperhitungkan nada satu sekrup peralatan. Ini dihitung dengan rumus H=2pR* tga.

Deskripsi simbol:

• 2n adalah nilai konstanta 6,28;
• R adalah nilai jari-jari yang akan menggambarkan elemen rotasi peralatan;
• tg a adalah sudut penampang.

Perhitungan inverter untuk generator angin

Sebelum melakukan perhitungan ini, hal-hal berikut harus diperhitungkan. Jika hanya satu baterai 12 volt yang digunakan di jaringan rumah, maka tidak ada gunanya memasang inverter. Daya rata-rata pondok musim panas atau rumah tangga pribadi adalah sekitar 4 kW, tergantung pada beban maksimum. Untuk jaringan seperti itu, jumlah baterai setidaknya sepuluh, masing-masing dirancang untuk 24 volt. Dengan begitu banyak baterai, disarankan untuk menggunakan perangkat inverter.

Tetapi untuk kondisi ini, ketika sepuluh baterai 24 volt digunakan, Anda akan membutuhkan generator angin dengan nilai minimal 3 kW. Peralatan yang lebih lemah tidak akan mampu menyediakan energi untuk baterai sebanyak itu. Untuk peralatan rumah tangga, daya ini mungkin terlalu tinggi.

Perhitungan parameter daya perangkat inverter dilakukan sebagai berikut:

1. Pertama, perlu untuk meringkas karakteristik daya dari semua konsumen energi.
2. Kemudian waktu konsumsi ditentukan.
3. Parameter beban puncak dihitung.

Alexander Kapustin menunjukkan prosedur untuk memulai generator angin dengan inverter.

Efisiensi

Cukup sederhana untuk mengevaluasi efisiensi energi unit dari jenis dan desain tertentu, dan membandingkannya dengan kinerja mesin serupa. Untuk itu perlu ditentukan koefisien penggunaan energi angin (KIEV). Ini dihitung sebagai rasio daya yang diterima pada poros turbin angin dengan kekuatan aliran angin yang bekerja pada permukaan roda angin.

Faktor pemanfaatan energi angin untuk berbagai instalasi berkisar antara 5 sampai 40%. Penilaian tidak akan lengkap tanpa memperhitungkan biaya perancangan dan pembangunan fasilitas, jumlah dan biaya listrik yang dihasilkan.Dalam energi alternatif, periode pengembalian untuk turbin angin merupakan faktor penting, tetapi juga perlu memperhitungkan efek lingkungan yang dihasilkan.

Apa itu generator angin?

Generator angin adalah perangkat yang menggunakan energi angin untuk menghasilkan listrik. Arus udara, yang bergerak bebas di atmosfer, memiliki energi yang sangat besar, dan, terlebih lagi, benar-benar bebas. Energi angin merupakan upaya untuk mengekstraknya dan memanfaatkannya dengan baik.

Generator angin adalah seperangkat perangkat yang menerima, memproses, dan menyiapkan energi untuk digunakan. Arus angin berinteraksi dengan rotor kincir angin, menyebabkannya berputar. Rotor overdrive (atau langsung) terhubung ke generator yang mengisi baterai. Muatan melalui inverter diproses menjadi bentuk standar (220 V, 50 Hz) dan dipasok ke perangkat konsumsi.

Sekilas, kompleksnya agak rumit. Ada juga desain yang lebih sederhana, seperti kincir angin yang memasok pompa. Namun, peralatan yang kompleks memerlukan satu set peralatan lengkap yang dapat menyediakan catu daya yang stabil dan berkualitas tinggi.

Varietas turbin angin

Ada beberapa jenis generator angin. Menurut jumlah bilah, kincir angin ada tiga, dua, satu, multi bilah. Perangkat juga diproduksi tanpa bilah sama sekali, di mana "layar", menyerupai piring besar, berfungsi sebagai bagian penangkap angin. Peralatan tersebut memiliki efisiensi yang lebih tinggi daripada perangkat lain, tetapi masih belum banyak digunakan. Menariknya, semakin sedikit bilah yang dimiliki kincir angin, semakin banyak energi yang dihasilkannya.

Contoh turbin angin datar

Menurut bahan yang digunakan, bilahnya kaku (terbuat dari logam atau fiberglass) dan kain.Jenis kedua adalah yang disebut turbin angin berlayar, harganya lebih murah, tetapi kalah dari yang tangguh dalam kepraktisan dan efisiensi.

Karakteristik penting lainnya adalah karakteristik pitch baling-baling, yang memungkinkan untuk mengubah kecepatan putaran bilah. Perangkat pitch variabel memungkinkan Anda mempertahankan efisiensi pada kecepatan angin yang berbeda. Tetapi pada saat yang sama, biaya sistem meningkat, dan keandalan menurun karena kerumitan desain. Oleh karena itu, dalam banyak kasus, perangkat fixed-pitch digunakan, yang mudah dirawat dan andal.

Jenis kincir angin menurut letak sumbu kerjanya

Sumbu kerja rotasi turbin angin dapat ditempatkan baik secara vertikal maupun horizontal

Dalam kedua kasus tersebut, ada kelebihan dan kekurangan yang harus Anda perhatikan saat memilih.

Ada beberapa jenis turbin angin vertikal:

1. Generator angin Savonius, yang desainnya terdiri dari beberapa setengah silinder, yang dipasang pada sumbu dalam posisi vertikal. Kekuatan perangkat semacam itu adalah kemampuan untuk bekerja ke segala arah angin. Tetapi ada juga kelemahan serius - energi angin hanya digunakan oleh 25 - 30%.
2. Di rotor Darrieus, pita elastis digunakan sebagai bilah, dipasang pada balok tanpa menggunakan bingkai. Efisiensi model sama dengan varietas sebelumnya, tetapi instalasi tambahan diperlukan untuk memulai sistem.
3. Kincir angin multi-bilah adalah yang paling efisien di antara perangkat vertikal.
4. Opsi paling langka adalah perangkat dengan rotor helikoid. Pisau bengkok khusus memastikan rotasi roda angin yang seragam, tetapi kompleksitas desain membuat harganya terlalu tinggi, yang membatasi penggunaan mekanisme jenis ini.

Kincir angin sumbu horizontal lebih umum daripada kincir angin sumbu vertikal karena lebih efisien tetapi lebih mahal.

Jenis turbin angin di sepanjang sumbu kerja

Kerugiannya termasuk ketergantungan efisiensi pada arah angin dan kebutuhan untuk menyesuaikan posisi struktur menggunakan baling-baling cuaca. Disarankan untuk memasang turbin angin jenis ini di tempat terbuka yang tidak tertutup pohon dan bangunan, dan lebih baik jauh dari tempat tinggal permanen orang. Ini cukup berisik dan menimbulkan bahaya bagi burung yang terbang.

Produsen turbin angin

Pasar mencakup perangkat yang berasal dari luar negeri (terutama Amerika Utara, Eropa, dan Cina) dan instalasi dalam negeri. Harganya tergantung pada daya dan konfigurasi - misalnya, keberadaan baterai surya, dan bervariasi dalam kisaran dari puluhan hingga ratusan ribu rubel.

Karakteristik teknis utama

Model pengontrol yang digunakan sebagai bagian dari turbin angin tertentu berbeda dalam karakteristik teknisnya, tercermin dalam paspor produk, ini adalah:

• Daya terukur, yang merupakan indikator utama perangkat, harus sesuai dengan daya generator angin;
• Tegangan pengenal, juga indikator utama, harus sesuai dengan tegangan baterai yang membentuk turbin angin;
• Daya maksimum, menentukan nilai maksimum yang diizinkan untuk model perangkat tertentu;
• Arus maksimum mencirikan kemampuan perangkat untuk beroperasi pada kinerja tertinggi generator angin;
• Nilai tegangan maksimum dan minimum pada baterai menentukan rentang tegangan di mana perangkat beroperasi;
• Jika model dapat bekerja secara bersamaan dengan turbin angin dan pembangkit listrik tenaga surya - arus muatan maksimum yang dihasilkan oleh panel surya;
• Jenis tampilan dan parameter operasi ditampilkan di atasnya;
• Karakteristik operasional - suhu dan kelembaban sekitar;
• Dimensi dan berat keseluruhan.

Apakah semua turbin angin sama?

banyak klasifikasi untuk pembuatan bilah, ke permukaan bumi,

Sebagian besar turbin angin yang ada saat ini (pembangkit listrik tenaga angin) dapat diklasifikasikan sebagai satu, dua, tiga atau multi-blade. Sebagian kecil dari perangkat paling modern tidak memiliki bilah sama sekali, dan angin di dalamnya menangkap apa yang disebut "layar", yang terlihat seperti piring. Di belakangnya ada piston yang menjalankan sistem hidrolik, dan sudah menghasilkan arus listrik. Efisiensi instalasi semacam itu lebih tinggi daripada yang lainnya. Sehubungan dengan sistem berbilah, trennya adalah sebagai berikut: semakin sedikit bilah, semakin banyak energi yang dihasilkan generator.

Varietas turbin angin

mungkin lebih murah,

Jika kita membandingkan turbin angin berdasarkan pitch baling-baling, maka perangkat dengan pitch tetap lebih dapat diandalkan. Ada kincir angin pitch variabel yang dapat mengubah kecepatan rotasi, tetapi desainnya yang besar memerlukan biaya tambahan untuk pemasangan dan pemeliharaan sistem semacam itu.

Desain kincir angin adalah yang paling beragam, jika kita mempertimbangkannya dari sudut pandang arah sumbu rotasi relatif terhadap tanah.

Perangkat yang bilahnya berputar pada sumbu vertikal, pada gilirannya, dapat dibagi menjadi beberapa jenis.

1. Generator angin Savonius adalah beberapa bagian silinder berongga di dalamnya, ditanam pada sumbu vertikal. Keuntungan utama mereka adalah kemampuan untuk berputar terlepas dari kecepatan dan arah angin. Kelemahan yang signifikan adalah kemampuan untuk menggunakan energi angin hanya sepertiga.
2. Rotor Darier adalah sistem dua atau lebih bilah yang pelat datar. Perangkat seperti itu mudah dibuat, tetapi tidak akan berfungsi untuk mendapatkan banyak energi dengannya. Selain itu, mekanisme tambahan diperlukan untuk memulai rotor seperti itu.
3. Rotor helikoid, berkat bilah yang dipilin secara khusus, memiliki rotasi yang seragam. Perangkat ini tahan lama, tetapi karena kerumitan desainnya, harganya mahal.
4. Turbin angin multi-bilah dengan sumbu rotasi vertikal adalah opsi paling efisien dalam kelompoknya.

Kincir angin dengan sumbu putar horizontal juga memiliki kelebihan dan kekurangan. Keuntungan utama mereka adalah efisiensi tinggi. Di antara kelemahan struktur seperti itu, perlu dicatat kebutuhan untuk menangkap arah angin dengan baling-baling cuaca dan perubahan efisiensi tergantung pada arah angin. Dalam hal ini, instalasi horizontal paling tepat di area terbuka. Di tempat yang sama di mana bilah akan dilindungi dari angin oleh bangunan, pohon atau, misalnya, bukit, lebih baik memasang turbin angin dengan desain yang berbeda.

Selain itu, turbin angin seperti itu mahal, dan penampilannya di sekitarnya pasti tidak akan membuat tetangga Anda senang. Bilahnya dapat dengan mudah merobohkan burung terbang dan membuat banyak suara.

Apa jenis turbin angin lain yang ada? Yah, tentu saja, milik kita, domestik dan impor. Di antara yang terakhir, unit Eropa, Cina, dan Amerika Utara memimpin. Pada saat yang sama, kehadiran turbin angin domestik di pasar tidak bisa tidak bersukacita.

entri baru
Gergaji mesin atau gergaji listrik - apa yang harus dipilih untuk kebun 4 kesalahan saat menanam tomat dalam pot yang dilakukan hampir semua ibu rumah tanggaRahasia menanam bibit dari Jepang, yang sangat sensitif terhadap tanah

Harga perangkat tersebut ditentukan, pertama-tama, oleh kekuatannya dan keberadaan elemen tambahan, misalnya, panel surya, dan bervariasi dalam rentang yang sangat luas - dari beberapa puluh hingga beberapa ratus ribu rubel.

Membuat kincir angin dengan tangan Anda sendiri

Pekerjaan utama yang harus dilakukan adalah pembuatan dan pemasangan rotor yang berputar. Pertama-tama, Anda harus memilih jenis struktur dan dimensinya. Mengetahui daya yang diperlukan dari perangkat dan kemampuan produksi akan membantu menentukan hal ini.

Sebagian besar node (jika tidak semuanya) harus dibuat sendiri, jadi pilihannya akan dipengaruhi oleh pengetahuan apa yang dimiliki pembuat desain, perangkat dan perangkat apa yang paling dikenalnya. Biasanya, kincir angin percobaan pertama kali dibuat, dengan bantuan yang kinerjanya diperiksa dan parameter struktur ditentukan, setelah itu mereka mulai membuat turbin angin yang berfungsi.

Prinsip operasi

Selanjutnya, gaya rotasi diubah menjadi listrik, yang disimpan dalam baterai. Semakin kuat aliran udara, semakin cepat bilah berputar, menghasilkan lebih banyak energi. Karena pengoperasian generator angin didasarkan pada penggunaan maksimum sumber energi alternatif, satu sisi bilah memiliki bentuk bulat, yang lain relatif datar. Ketika aliran udara melewati sisi bulat, area vakum dibuat. Ini mengisap pisau, menariknya ke samping. Ini menciptakan energi, yang menyebabkan baling-baling berputar.

Skema pengoperasian generator angin: prinsip konversi energi angin dan pengoperasian mekanisme internal ditunjukkan

Selama putarannya, sekrup juga memutar sumbu yang terhubung ke rotor generator. Ketika dua belas magnet yang melekat pada rotor berputar di stator, arus listrik bolak-balik dibuat yang memiliki frekuensi yang sama seperti di outlet ruangan biasa. Ini adalah prinsip dasar cara kerja turbin angin. Arus bolak-balik mudah dibangkitkan dan ditransmisikan dalam jarak jauh, tetapi tidak mungkin untuk disimpan.

Diagram skema turbin angin

Untuk melakukan ini, itu harus diubah menjadi arus searah. Pekerjaan ini dilakukan oleh sirkuit elektronik di dalam turbin. Untuk mendapatkan listrik dalam jumlah besar, maka dibuatlah pabrik-pabrik industri. Taman angin biasanya terdiri dari beberapa lusin instalasi. Berkat penggunaan perangkat semacam itu di rumah, Anda bisa mendapatkan pengurangan biaya energi yang signifikan. Prinsip pengoperasian turbin angin memungkinkannya untuk digunakan dalam opsi berikut:

• untuk pekerjaan mandiri;
• secara paralel dengan baterai cadangan;
• bersama dengan panel surya;
• paralel dengan generator diesel atau bensin.

Jika aliran udara bergerak dengan kecepatan 45 km/jam, turbin menghasilkan listrik 400 watt. Ini cukup untuk menerangi daerah pinggiran kota. Kekuatan ini dapat diakumulasikan dengan mengumpulkannya dalam baterai.

Perangkat khusus mengontrol pengisian baterai. Saat muatan berkurang, rotasi bilah melambat. Ketika baterai benar-benar habis, bilah mulai berputar lagi. Dengan cara ini, pengisian daya dipertahankan pada tingkat tertentu. Semakin kuat aliran udara, semakin banyak listrik yang dapat dihasilkan turbin.

Bagaimana turbin angin ditenagai dari sumber alternatif

Kincir angin tidak "memberi makan" pada massa udara, mereka disetel untuk mengkonsumsi kecepatan angin. Dengan kata lain: angin mendekati turbin angin dengan kecepatan tinggi dan meninggalkannya dengan kecepatan lebih lambat. Perbedaan kecepatan angin sebelum dan sesudah generator angin menentukan seberapa besar energi yang diserap oleh alat ini.

Beberapa jenis turbin angin melakukannya dengan lebih baik, beberapa lebih buruk. Tapi ini adalah fungsi utama dari generator angin - untuk memperlambat angin.

Garis antara efisiensi dan keterbatasan

Jangan pernah percaya klaim bahwa turbin angin tertentu beroperasi pada efisiensi 100%. Artinya, angin di belakang bilah kincir angin harus benar-benar berhenti. Bukti yang tidak masuk akal dengan jelas menunjukkan pernyataan yang salah.

Turbin angin dengan efisiensi ideal harus menemukan keseimbangan di mana angin mengeluarkan energi yang cukup sehingga hanya perlu keluar dari jendela bukaan perangkat untuk pergerakan lebih lanjut. Efisiensi dalam hal ini menentukan perbedaan kecepatan angin sebelum dan sesudah turbin, secara langsung mempengaruhi faktor daya kincir angin, yang mengambil rumus sebagai berikut: P_KELUAR= 1/2 × r × S × V3 × efisiensi.

Efisiensi maksimum turbin angin, lebih dari 100 tahun yang lalu, dibuktikan oleh ilmuwan Jerman Betz dalam karya ilmiah fundamentalnya. Mengambil rumus di atas sebagai dasar, Jerman sangat konsisten membuktikan bahwa maksimum 16/27 energi dapat diekstraksi dari angin. Selanjutnya, perhitungannya sedikit dikoreksi oleh Loregio Italia, dan ternyata efisiensi maksimum untuk generator angin adalah 59%.

Ini terlihat jelas dalam perbedaan prinsip pengoperasian turbin Savonius dan Darier.Bagaimanapun, kincir angin Savonius hanya mengambil gaya dorong angin, dan proyek Darier juga menggunakan gaya angkat aerodinamis, yang meningkatkan kecepatan rotasi bilah.

Prinsip pengoperasian turbin angin

Dengan tidak adanya atau seringnya gangguan listrik, lebih baik membuat generator angin mini atau beberapa turbin angin (turbin angin) untuk catu daya individu dengan tangan Anda sendiri. Perangkat buatan sendiri mengubah energi kinetik angin menjadi energi mekanik karena rotasi roda angin.

Awalnya, energi mekanik yang memutar rotor diubah menjadi arus bolak-balik tiga fase. Aliran energi melalui pengontrol disimpan dalam baterai DC. Akhirnya, inverter tegangan memodifikasi arus untuk memasok listrik ke peralatan dan penerangan.

Prinsip pengoperasian kincir angin sederhana dan terdiri dari aksi tiga jenis gaya pada bilah. Impuls dan gaya angkat mengatasi sistem gaya pengereman dan mulai menggerakkan roda gila. Setelah pembentukan medan magnet oleh rotor pada bagian stasioner generator, arus dimulai melalui kabel.

Bidang aplikasi perangkat

Padahal, turbin angin mampu memberikan energi pada benda untuk berbagai keperluan. Turbin angin kapasitas besar cocok untuk pasokan listrik pada skala industri. Perangkat buatan rumah yang dirancang dengan benar memberi pemilik situs catu daya tanpa gangguan. Anda dapat membuat generator angin untuk rumah pribadi dengan tangan Anda sendiri dengan tenaga dan uang minimal.

Keuntungan dari perangkat:

Keuntungan utama dari turbin angin rumah adalah penghematan tagihan listrik. Uang yang dihabiskan untuk suku cadang dan pemasangan dilunasi dengan pasokan listrik gratis.

Keuntungan tambahan dari turbin angin buatan sendiri:

• model pabrik berkali-kali lebih mahal;
• desain ramah lingkungan yang bekerja tanpa bahan bakar;
• masa pakai tidak terbatas (jika terjadi kegagalan, komponen mudah diganti);
• kesesuaian dalam kondisi iklim yang sesuai dengan kecepatan tahunan rata-rata satu meter dari 4 m / s.

Kekurangan

Sisi negatif dari kincir angin individu meliputi:

• ketergantungan pada cuaca;
• badai dan angin topan sering membuat mekanisme tidak berfungsi;
• tindakan pencegahan diperlukan;
• tiang tinggi membutuhkan landasan;
• beberapa model melebihi tingkat kebisingan yang diizinkan.

Generator Turbin Angin

Untuk pengoperasian kincir angin, diperlukan generator tiga fasa konvensional. Desain perangkat tersebut mirip dengan model yang digunakan pada mobil, tetapi memiliki parameter yang lebih besar.

Perangkat turbin angin memiliki belitan stator tiga fase (koneksi bintang), dari mana tiga kabel keluar, menuju pengontrol, di mana tegangan AC diubah menjadi DC.

Rotor generator untuk turbin angin dibuat pada magnet neodymium: dalam desain seperti itu tidak disarankan untuk menggunakan eksitasi listrik, karena koil menghabiskan banyak energi

Untuk meningkatkan kecepatan, pengganda sering digunakan. Perangkat semacam itu memungkinkan Anda untuk meningkatkan daya generator yang ada atau menggunakan perangkat yang lebih kecil, yang mengurangi biaya pemasangan.

Multiplier lebih sering digunakan pada turbin angin vertikal, dimana proses putaran kincir angin lebih lambat. Untuk perangkat horizontal dengan kecepatan rotasi bilah yang tinggi, pengganda tidak diperlukan, yang menyederhanakan dan mengurangi biaya konstruksi.

Spesifikasi perakitan dan pemasangan turbin angin dari mesin cuci dan turbin angin dari generator mobil dijelaskan secara rinci dalam artikel yang kami rekomendasikan.

Mengatur

• Rotor berbilah. Mereka, tergantung pada modelnya, mungkin: satu, dua, tiga atau lebih;
• Reducer atau, dengan kata lain, gearbox yang dirancang untuk mengatur kecepatan antara generator dan rotor;
• Casingnya pelindung. Tujuannya jelas dari namanya: melindungi semua komponen struktur dari pengaruh eksternal;
• Ekor bertanggung jawab untuk berputar ke arah angin bertiup;
• Baterai dapat diisi ulang. Tugasnya adalah mengumpulkan energi, mis. persediaan. Karena cuaca tidak selalu baik untuk pembangkit listrik, ini akan selalu membantu dalam cuaca buruk;
• instalasi inverter. Ini digunakan untuk mengubah arus searah menjadi arus bolak-balik, yang memberi makan peralatan listrik yang digunakan dalam kehidupan sehari-hari.

Perhitungan ukuran dan penempatan

Untuk menghitung jumlah generator yang diperlukan untuk pembangkit listrik tenaga angin, pertimbangkan:

• daya yang dibutuhkan;
• jumlah hari berangin;
• fitur lokasi.

Jadi, agar pemasangan turbin angin dapat dibenarkan oleh biaya, perlu untuk menentukan jumlah hari berangin per tahun, serta arah dominannya. Daerah tepi laut dan daerah pegunungan memiliki lokasi yang paling menguntungkan, karena di sini kekuatan angin melebihi 60-70 m / s, dan ini cukup untuk meninggalkan listrik lokal.

Di wilayah datar, angin dicirikan oleh aliran yang seragam, tetapi kekuatannya terkadang tidak cukup untuk sepenuhnya menyediakan rumah pribadi. Pemasangan di dekat perkebunan dan hutan sama sekali tidak menguntungkan, karena energi angin dikonsumsi dan lebih banyak menempel di pohon.

Aliran angin memiliki peningkatan kekuatan yang berbanding lurus dengan jarak dari permukaan bumi. Dengan demikian, semakin tinggi tiang kincir angin, semakin banyak momentum yang dapat ditangkapnya.Namun, semakin jauh ia dipindahkan dari tanah, semakin banyak tulangan yang dibutuhkan. Penopang bantu tidak selalu dapat menahan kincir angin sepenuhnya. Dalam angin kencang yang kencang, kemungkinan tiang tinggi jatuh jauh lebih besar daripada tiang yang dipasang pada ketinggian 5-7 meter.

Pelepasan tiang paling optimal dari tanah adalah 10-15 meter. Pengikatannya dilakukan menggunakan dua metode:

1. Beton pondasi - mereka menggali empat lubang yang dalam, tetapi berdiameter kecil, di mana ekstensi turbin angin dibenamkan dan dibeton. Prosesnya memakan waktu dan mahal, tetapi yang paling dapat diandalkan. Dalam angin kencang, tiang akan tetap tidak bergerak, dan satu-satunya kerusakan pada tiang mungkin adalah tergoresnya bilah-bilahnya.
2. Tanda regangan logam - dengan bantuan kabel logam, kincir angin dipasang tegak lurus ke permukaan bumi, sedangkan kabel diregangkan dengan baik, ujung-ujungnya dipasang ke tanah.

Durasi pengoperasian pembangkit listrik secara keseluruhan tergantung pada pilihan metode pemasangan tiang.

Kehadiran peralatan khusus, serta pengalaman dalam melakukan pekerjaan seperti itu, akan menyelamatkan ladang angin dari kerusakan dini.

Berlayar generator angin

Jika bilah kincir angin tradisional terbuat dari bahan keras, maka dalam berlayar, sebaliknya, terbuat dari bahan lunak. Cocok untuk kain padat apa pun, seperti terpal. Seringkali laminasi non-anyaman digunakan dalam konstruksi seperti itu. Dari luar, generator angin yang berlayar terlihat seperti meja putar anak-anak yang besar.

Secara desain, kincir angin layar dibagi menjadi dua jenis.

• Melingkar dengan bilah layar segitiga
• Dengan roda layar, juga melingkar

Generator angin berlayar dengan bilah segitiga

Bilah layar segitiga biasanya dibuat sama kaki, tetapi dalam banyak kasus, bentuknya dipilih secara individual - sesuai dengan beban angin di area tempat mereka dipasang.Sebuah kincir angin berlayar mulai bekerja dengan kecepatan angin 5 m/s. Efisiensinya lebih tinggi daripada kebanyakan kincir angin berbilah, tetapi pada saat yang sama bukannya tanpa banyak kekurangan. Jadi ketika angin berubah, "perahu layar" berhenti dan perlu waktu untuk berputar ke arah aliran angin yang baru.

Kelemahan lain adalah kerapuhan "layar" itu sendiri. Mereka sering sobek, gagal dan membutuhkan penggantian lengkap.
Diyakini bahwa generator layar melingkar tidak memiliki kekurangan ini. Efisiensinya dua kali lipat dari generator dengan bilah layar. Dari luar, terlihat seperti parabola dan berbeda dari generator biasa karena tidak memiliki bilah, silinder, atau rotor yang berputar. Generator ini bergetar di bawah tekanan atau hembusan angin, mentransfer energi mekanik ke generator dengan getarannya.