Provzdušňovače větrné vody

Rozhodl jsem se zveřejnit svou práci v samostatném vlákně.
Došlo k mnoha experimentům a testům (a nyní, v tuto chvíli, se testují všechny nové nápady), mnoho chyb, ale také dobrá rozhodnutí byly také nalezeny, které, mimochodem, již pracovaly na záchraně ryb.
Proč samostatné téma - navrhuji, aby zájemci diskutovali přesně o konstruktivních částech. Možná společně najdeme lepší řešení.
Internetové vyhledávání nepřineslo žádné výsledky ani před 3 lety, ani nyní. Nyní jsou na YouTube odkazy na moje videa
Pokračování příště...

Maximální rychlost větru povolená pro provoz větrného generátoru vlastníma rukama je 20-25 metrů za sekundu. Při překročení tohoto ukazatele průtoku vzduchu je nutné omezit provoz stanice. Navíc by to mělo být provedeno, i když je větrný mlýn pomalu se pohybujícího typu.

Samozřejmě, že sotva domácí větrný mlýn se bude moci roztočit na takovou rychlost, že se úplně zhroutí. V historii je ale mnoho případů, kdy nadšenci postavili vlastní větrné turbíny, ale neposkytli žádnou ochranu před silným větrem. V důsledku toho ani silné nápravy automobilového generátoru nevydržely celé zatížení a praskly jako sirky. Pokud je tedy silný vítr, pak se tlak na ocas opeření výrazně zvýší a v případě prudké změny směru proudění vzduchu se generátor prudce roztočí.

Vezmeme-li v úvahu skutečnost, že při vysokých rychlostech větru je oběžné kolo generátoru schopno otáčet dostatečně rychle, celá konstrukce se promění v gyroskop, který odolává jakémukoli otočení. To způsobuje, že se na hřídel generátoru mezi větrným kolem a rámem soustředí značné zatížení.

Kolo o průměru 2 metry bude mít mimo jiné vysoký aerodynamický odpor. Při silném větru to hrozí při vysokém zatížení stěžně. A proto pro spolehlivější a dlouhodobější provoz větrného generátoru stojí za to starat se o ochranu.

Nejjednodušší způsob použití pro takové účely je takzvaná boční lopata. Jedná se o velmi jednoduché zařízení, které dokáže výrazně ušetřit peníze, námahu a čas strávený na stavbě stanice.

Činnost takového zařízení spočívá v tom, že při pracovním větru o rychlosti 8 m / s je tlak větru na konstrukci nižší než tlak ochranné pružiny. To umožňuje, aby generátor fungoval normálně a držel se proti větru pomocí peří. Aby se větrný mlýn v provozním režimu nezřítil, je mezi boční lopatou a ocasem protažení. Ale při silném proudění větru tlak na větrné kolo překročí sílu tlaku pružiny, v důsledku toho se spustí ochrana. Když se generátor začne skládat, proud větru narazí na větrný generátor pod úhlem, což vážně snižuje jeho výkon.

Při velmi vysokých rychlostech větru ochrana zcela složí generátor, který leží rovnoběžně se směrem proudění větru. V důsledku toho se provoz větrného mlýna téměř úplně zastaví. Stojí za zmínku, že v tomto případě není ocas ocasní plochy pevně připevněn k rámu, ale má schopnost rotace. Závěs, který je v tomto případě použit, musí být vyroben z vysokopevnostní oceli a jeho průměr nesmí být menší než 12 milimetrů.

Nárůst zájmu uživatelů o alternativní zdroje elektřiny je pochopitelný. Nedostatek možností připojení k centralizovaným sítím si vynucuje použití jiných způsobů zajištění bydlení nebo přechodných pobytů elektřinou. Podíl neustále roste, protože pořízení průmyslového vzoru je velmi nákladná záležitost a je vždy poměrně efektivní.

Při vytváření větrného mlýna je třeba vzít v úvahu možnost silných poryvů větru a přijmout vhodná opatření k ochraně konstrukce před nimi.

Proč potřebujete ochranu před silným větrem?

Provoz větrné turbíny navržený pro určitou sílu větru. Obvykle se berou v úvahu průměrné ukazatele typické pro daný region. Když se však proudění větru zvýší na kritické hodnoty, což se někdy stává v jakékoli oblasti, existuje riziko selhání zařízení a v některých případech úplné zničení.

Vybaveno ochranou proti takovému přetížení nebo proudu (při překročení přípustná hodnota napětí spouští elektromagnetickou brzdu), nebo podle rychlosti otáčení (mechanická brzda). Domácí návrhy musí být také vybaven podobnými zařízeními.

Oběžná kola, zejména ta, která jsou jimi vybavena, začnou při vysokých rychlostech otáčení působit na principu gyroskopu a zachovávají si rovinu otáčení. Za takových podmínek nemůže ocas dělat svou práci a orientovat zařízení podél osy proudění, což vede k poruchám. To je možné, i když rychlost větru není příliš vysoká. Proto je zařízení, které zpomaluje rychlost oběžného kola nezbytný prvek návrhy.

Je možné vyrobit zařízení vlastníma rukama?

Výroba přípravku je docela možná. Navíc je to absolutní nutnost. Brzdové zařízení by měly být poskytnuty ve fázi návrhu větrného mlýna. Provozní parametry zařízení je nutné vypočítat co nejpečlivěji, aby jeho schopnosti nebyly příliš nízké ve srovnání se skutečnými potřebami konstrukce.

Nejprve je třeba zvolit způsob implementace brzdového zařízení. Obvykle se pro takové návrhy používají jednoduchá a bezproblémová mechanická zařízení, ale lze vytvořit i elektromagnetické vzorky. Výběr závisí na tom, jaké větry v regionu převládají a jaká je konstrukce samotného větrného mlýna.

Nejjednodušší možností je změna směru osy rotoru, která se provádí ručně. K tomu stačí namontovat pant, ale nutnost vyjít ven se silným větrem není tou největší Nejlepší rozhodnutí. Kromě toho není vždy možné ručně zastavit, protože v tuto chvíli můžete být daleko od domova.

Princip fungování

Je jich několik mechanické metody brzdění oběžného kola. Nejběžnější možnosti pro návrhy horizontálních větrných mlýnů jsou:

• vychylování rotoru od větru pomocí bočního listu (zastavení metodou skládací ocasní plochy);
• brzdění rotoru pomocí bočního nože.

Svislé konstrukce jsou obvykle brzděny pomocí závaží zavěšených na vnějších hrotech lopatek. Se zvýšením rychlosti otáčení, působením odstředivé síly, začnou vyvíjet tlak na lopatky a nutí je skládat se nebo se otáčet do stran k větru, což způsobuje snížení rychlosti otáčení.

Pozornost! Tento způsob brzdění je jednoduchý a nejúčinnější, umožňuje nastavit rychlost otáčení oběžného kola, ale je použitelný pouze pro vertikální konstrukce.

Obranná metoda skládání ocasu

Zařízení, které odvádí od větru skládáním ocasu, umožňuje plynule a poměrně flexibilně upravovat rychlost otáčení rotoru. Princip fungování takového systému spočívá v použití boční páky instalované ve vodorovné rovině kolmé k ose otáčení. Rotující oběžné kolo a rameno jsou pevně spojeny a ocasní část je připevněna prostřednictvím odpruženého otočného kloubu působícího v horizontální rovině.

Při jmenovitých hodnotách síly větru není boční rameno schopno posouvat rotor do strany, protože ocasní část jej směřuje do větru. Při sílícím větru se zvyšuje tlak na boční list a převyšuje sílu pružiny. V tomto případě se osa rotoru odkloní od větru, náraz na lopatky se sníží a rotor se zpomalí.

jiné metody

Druhý způsob mechanického brzdění je designově podobný, ale boční list působí jinak - když vítr zesílí, začne vyvíjet tlak na osu rotoru přes speciální podložky a zpomaluje jeho rotaci. V tomto případě jsou rotor a ocasní plocha namontovány na stejné hřídeli a na boční páce je použit otočný kloub s pružinou.

Při normální rychlosti větru drží pružina páku kolmo k ose, při zesílení se začne vychylovat k ocasu, přitlačí brzdové destičky k ose a zpomalí rotaci. Tato možnost je vhodná pro malé velikosti čepele, protože síla působící na hřídel k jejímu zastavení musí být poměrně velká. V praxi se tato možnost využívá pouze při relativně nízkých rychlostech větru, při poryvech vichřice je metoda neúčinná.

Kromě mechanických zařízení jsou široce používána elektromagnetická zařízení. Jak napětí stoupá, relé začne pracovat, přitahující brzdové destičky k hřídeli.

Další možností, kterou lze použít k ochraně, je otevření obvodu při výskytu příliš vysokého napětí.

Pozornost! Některé metody chrání pouze elektrickou část komplexu bez ovlivnění mechanických prvků konstrukce. Takové metody nejsou schopny zajistit integritu větrného mlýna v případě náhlých silných větrů a mohou být použity pouze jako doplňková opatření, působící v tandemu s mechanickými zařízeními.

Schémata a výkresy ochrany

Pro názornější znázornění principu činnosti brzdového zařízení zvažte kinematické schéma.

Obrázek ukazuje, že pružina v normálním stavu udržuje rotující sestavu a ocas na stejné ose. Síla vytvářená prouděním větru překonává při zvyšování otáček odpor pružiny a postupně začíná měnit směr osy rotoru, snižuje se tlak větru na lopatky, díky čemuž klesá rychlost otáčení.

Toto schéma je nejběžnější a nejúčinnější. Snadno se provádí, umožňuje vám vytvořit zařízení z improvizovaných materiálů. Nastavení této brzdy je navíc jednoduché a spočívá ve výběru pružiny nebo nastavení její síly.

Pozornost! Maximální úhel natočení rotoru se nedoporučuje větší než 40-45°. Velké úhly přispívají k úplnému zastavení větrného mlýna, který se pak s obtížemi rozjíždí v nerovnoměrném spurném větru.

Postup výpočtu

Výpočet brzdového zařízení docela složitý. Bude to vyžadovat různé údaje, které není snadné najít. Pro nepřipraveného člověka je obtížné provést takový výpočet, pravděpodobnost chyb je vysoká.

Pokud je však z jakéhokoli důvodu nutný vlastní výpočet, můžete použít vzorec:

P x S x V 2 = (m x g x h) x sinα, kde:

• P je síla, kterou na šroub působí proudění větru,
• S je plocha listů vrtule,
• V - rychlost větru,
• m - hmotnost,
• g - zrychlení volného pádu (9.8),
• h je vzdálenost od závěsu k bodu připevnění pružiny,
• sinα - úhel sklonu ocasu vzhledem k ose otáčení.

Je třeba mít na paměti, že hodnoty získané z nezávislých výpočtů vyžadují správnou interpretaci a úplné pochopení fyzikální podstaty procesu, ke kterému dochází během rotace. V tomto případě nebudou dostatečně správné, protože nebudou brány v úvahu jemné efekty, které doprovázejí provoz větrného mlýna. Takto vypočítané hodnoty však budou schopny poskytnout řádovou hodnotu potřebnou pro výrobu zařízení.

Proces vytváření větrné turbíny je doprovázena mnoha výdaji a vyžaduje různé akce, což samo o sobě nutí konstrukci co nejvíce chránit před možností zničení. Pokud existuje předvídatelné nebezpečí zničení nebo selhání komplexu, pak vytvoření a použití zanedbávejte ochranná zařízení by v žádném případě nemělo.

Jak ochránit větrný generátor před silným větrem, protože například při hurikánu mohou lopatky snadno selhat a odletět. Nebo, ještě hůř, stožár nevydrží, například strhne strie a větrný generátor se zhroutí a smete vše, co mu stojí v cestě pádu. Samozřejmě u malých větrných mlýnů s průměrem vrtule do 1,5 m není ochrana před silným větrem nijak zvlášť relevantní, protože na vrtuli není tak velký tlak. Ale u velkých větrných mlýnů je ochrana před větrem povinná, velká vrtule při hurikánu zažívá obrovský tlak a zde mohou odlétat nejen listy, ale i ocelová lanka může vytrhnout nebo vytrhnout ze země. No obecně si myslím, že je jasné, že bez ochrany, zejména v blízkosti lidí a budov, je lepší větrný mlýn neinstalovat, jednou za rok se hurikány stejně stanou.

Ochrana před bouří je již instalována do továrních větrných generátorů, u malých větrných turbín se zpravidla používá elektrická brzda. To znamená, že když je dosaženo určité rychlosti, fáze generátoru jsou pulzovány regulátorem a šroub ztrácí rychlost, čímž klesá výkon. Nebo ochrana není zajištěna vůbec a regulátor se zpomalí zkratováním generátoru, až když napětí překročí určitou hodnotu, například 14 voltů u dvanáctivoltového systému. Pro domácí malé větrníky se často vyrábí podomácku vyrobené regulátory (balastní regulátory), které při překročení napětí větrník také zpomalí, zpomalí zapnutím přídavné zátěže v podobě žárovek nebo nichromových spirálek, tens . Nebo si koupí hotové ovladače, kde už je všechno a brzdění a nucené zastavení větrníku.

Velké větrné mlýny kromě ovladače musí mít a mechanická ochrana protože velké vrtule odebírají obrovský výkon v silném větru a jdou "přes vrchol" a dokonce ani kompletní obvod generátoru nezastaví vrtuli. V továrních větrných mlýnech se ochrana obvykle provádí otočením ocasu a šroubem odvráceným od větru. „Větrné lapače“ vycházejí z klasického způsobu odebírání vrtule z větru skládáním ocasu, který se již dávno stal klasikou. Toto schéma bude dále diskutováno.

Schéma ochrany proti silnému větru

Obrana funguje takto. Když je bezvětří a vrtule se netočí, ocas se vychýlí na 45 stupňů a visí na stranu. S příchodem větru se vrtule otočí a začne se otáčet a ocas se otočí do větru a vyrovná se. Když je překročena určitá rychlost větru, tlak na vrtuli je větší než hmotnost ocasní plochy, ta se otočí a ocas se složí. Jakmile vítr zeslábne, ocas se pod tíhou opět rozvine a vrtule se stane ve větru. Aby při skládání ocasu nedošlo k poškození lopatek, je přivařen omezovač.

Princip ochrany větrných turbín

Zde hraje hlavní roli hmotnost ocasu a jeho délka a plocha opeření a také vzdálenost, o kterou je posunuta osa otáčení vrtule. Pro výpočet existují vzorce, ale pro pohodlí lidé psali excelové tabulky, na kterých se vše spočítá na dvě kliknutí. Níže jsou dvě tabulky převzaté z fóra windpower-russia.ru

Snímek obrazovky první desky. Zadejte údaje do žlutých polí a získejte požadovanou délku ocasu a váhu jeho špičky. Ocasní plocha je standardně 15-20% plochy zametené vrtule.

Výpočet ocasní jednotky

Druhá deska je mírně odlišná, zde můžete změnit horizontální úhel ocasu. V první tabulce je uvažován jako 45 stupňů, ale zde jej lze změnit stejným způsobem jako vertikální odchylku. Navíc je přidána pružina, která navíc drží ocas. Pružina je instalována jako odpor proti skládání ocasu pro rychlejší návrat a snížení hmotnosti ocasu. Při výpočtu se bere v úvahu i ocasní plocha.

Stáhnout - Výpočet ocasní jednotky 2.xls

Výpočet ocasní jednotky 2

Pomocí těchto vzorců lze také vypočítat hmotnost ocasu a další parametry

Fa - axiální síla na šroub.

Podle Sabinina Fa=1,172*pi*D^2/4*1,19/2*V^2
podle Zhukovského Fa=0,888*pi*D^2/4*1,19/2*V^2,
kde D je průměr větrného kola, V je rychlost větru;

X - požadovaný offset (offset) od rotační osy k ose rotace vín;
m je hmotnost ocasu;
g - zrychlení volného pádu;
l je vzdálenost od prstu k těžišti ocasu;
a - úhel sklonu prstu.

Například šroub o průměru 2 metry, rychlost větru, při které by se měl ocas složit = 10 m/s

Uvažujeme podle Žukovského Fa \u003d 0,888 * 3,1415 * 2 ^ 2 / 4 * 1,19 / 2 * 10 ^ 2 \u003d 165 N

Hmotnost ocasu = 5 kg,
vzdálenost od prstu k těžišti ocasu = 2 m,
úhel prstu = 20 stupňů

X=5*9,81*2*sin(20)/165/3,1415*2=0,129 m.

Také srozumitelnější výpočet hmotnosti ocasu

0,5*Q*S*V^2*L1*p/2=M*L2*g*sin(a), kde:
Q - hustota vzduchu;
S - plocha šroubu (m ^ 2);
V - rychlost větru (m/s);
L1 - posunutí osy otáčení hlavy větru od osy otáčení vrtule (m);
M - hmotnost ocasu (kg);
L2 - vzdálenost od osy otáčení ocasu k jeho těžišti (m);
g - 9,81 (gravitace);
a - úhel sklonu osy otáčení ocasu.

No a to je asi vše, v printsepe excelovských tabulek to pro výpočet celkem stačí, i když vzorce použít můžete. Nevýhodou takového ochranného schématu je vychýlení vrtule během provozu a poněkud opožděná reakce na změnu směru větru v důsledku plovoucí ocasní plochy, což však nijak zvlášť neovlivňuje tvorbu energie. Navíc je zde ještě jedna možnost ochrany "vznášením" vrtule. Generátor je umístěn výše a převrhne se, přičemž vrtule jakoby leží odvrácená od větru, v tomto případě se generátor podpírá. tlumič nárazů.