ประเภทของกังหันลม กังหันลมผลิตไฟฟ้าแบบโฮมเมดสำหรับบ้านและสวน: หลักการทำงาน ไดอะแกรม ชนิดใด และทำอย่างไร

ปัจจุบันมีระบบกังหันลมหลายระบบที่มีแกนหมุนทั้งแนวนอนและแนวตั้ง พวกเขาแตกต่างกันไม่เพียงแต่ในรูปลักษณ์และการออกแบบเท่านั้น แต่ยังรวมถึงความสามารถทางเทคนิคด้วย ขึ้นอยู่กับวัตถุประสงค์ที่ใช้งาน จากการออกแบบตัวรับพลังงานลมและตำแหน่งในการไหลเวียนของอากาศ ระบบเครื่องยนต์ลมหลายระบบมีความโดดเด่น

เราได้พูดคุยเกี่ยวกับกังหันลมแบบหมุนและแบบดรัมไปแล้ว เรียกอีกอย่างว่าเครื่องยนต์ลมโรตารี (รูปที่ 23) ใบพัดของมันหมุนในระนาบแนวนอนเหมือนกับกังหันลมแบบหมุนและขับเคลื่อนเพลาแนวตั้ง

ข้าว. 23. กังหันลมโรตารี

ปัจจุบันกังหันลมแบบใบพัดแพร่หลาย โดยประเภทที่เก่าแก่ที่สุดคือกังหันลมธรรมดา ส่วนหลักของกังหันลมแบบใบพัดคือกังหันลม ประกอบด้วยใบมีดหลายใบและหมุนภายใต้อิทธิพลของลม ด้วยความช่วยเหลือของเฟืองบายศรีคู่หนึ่งที่ติดตั้งอยู่บนส่วนหัวของกังหันลม (รูปที่ 24) การหมุนของล้อจะถูกแปลงเป็นการเคลื่อนที่ที่เร็วขึ้นของเพลาแนวตั้งหรือเป็นการเคลื่อนที่แบบลูกสูบของแกนขับเคลื่อน

ข้าว. 24. โครงการกังหันลมใบพัด

ในการเปลี่ยนส่วนหัวและวงล้อลมให้เป็นลม กังหันลมจะมีพาหะ และกังหันลมขนาดเล็กสมัยใหม่จะมีหางโดยมีหางตั้งตรงที่ส่วนท้าย กังหันลมแบบใบพัดขนาดใหญ่มีกลไกอื่นๆ ที่ซับซ้อนกว่าในการจัดแนวล้อลมให้ตรงกับลมโดยอัตโนมัติ เพื่อให้แน่ใจว่าความเร็วการหมุนของล้อลมไม่เกินค่าสูงสุดจึงมีอุปกรณ์พิเศษสำหรับควบคุมความเร็วอัตโนมัติ

โดยปกติแล้วที่พื้นผิวโลก การไหลของอากาศเนื่องจากสิ่งกีดขวางต่างๆ จะไม่สม่ำเสมอและอ่อนแรงลง ดังนั้นกังหันลมจึงติดตั้งไว้บนเสาสูงหรือหอคอยเหนือสิ่งกีดขวาง

จากการออกแบบล้อลม กังหันลมแบบใบพัดสมัยใหม่แบ่งออกเป็นแบบความเร็วสูงและความเร็วต่ำ

ในกังหันลมความเร็วต่ำ วงล้อลมประกอบด้วยใบพัดจำนวนมาก (รูปที่ 25) มันเคลื่อนไหวได้ง่าย ด้วยเหตุนี้กังหันลมความเร็วต่ำจึงสะดวกสำหรับการทำงานกับปั๊มลูกสูบและเครื่องจักรอื่น ๆ ที่ต้องใช้แรงเริ่มต้นขนาดใหญ่เมื่อสตาร์ท

ข้าว. 25. กังหันลมหลายใบทันสมัย ​​TB-5 ที่มีกำลังสูงถึง 2.5 แรงม้า

กังหันลมความเร็วต่ำส่วนใหญ่จะใช้ในพื้นที่ที่มีความเร็วลมเฉลี่ยไม่เกิน 4.5 เมตรต่อวินาที ตามกฎแล้วกลไกทั้งหมดของกังหันลมแบบหลายแผ่นนั้นค่อนข้างง่ายกว่ากลไกความเร็วสูง อย่างไรก็ตาม ล้อลมของกังหันลมความเร็วต่ำนั้นมีโครงสร้างค่อนข้างใหญ่ ด้วยขนาดล้อที่ใหญ่ จึงเป็นเรื่องยากที่จะสร้างความมั่นคงที่จำเป็น โดยเฉพาะที่ความเร็วลมสูง ดังนั้นในปัจจุบันจึงมีการสร้างกังหันลมแบบหลายใบโดยมีเส้นผ่าศูนย์กลางล้อลมไม่เกิน 8 เมตร พลังของกังหันลมดังกล่าวมีกำลังถึง 6 แรงม้า พลังนี้เพียงพอที่จะส่งน้ำจากบ่อน้ำลึกถึง 200 เมตรลงสู่ผิวน้ำ

กังหันลมความเร็วสูงมีปีกไม่เกินสี่ปีกและมีรูปทรงเพรียวบางในวงล้อลม (ดูรูปที่ 27)

ข้าว. 27. กังหันลม 1-D-18 กำลังสูงสุด 30 กิโลวัตต์

ทำให้สามารถทนต่อลมแรงมากได้ดี แม้ในลมแรงและมีลมกระโชกแรง กลไกควบคุมที่ออกแบบอย่างดีก็สร้างการหมุนของล้อลมของกังหันลมความเร็วสูงอย่างสม่ำเสมอ

คุณสมบัติเชิงบวกเหล่านี้ของกังหันลมความเร็วสูงช่วยให้สามารถทำงานในลมที่แปรผันได้ทุกความแรง

ดังนั้นกังหันลมความเร็วสูงจึงสามารถสร้างได้ด้วยล้อลมที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางขนาดใหญ่มาก สูงถึงห้าสิบเมตรหรือมากกว่านั้น และพัฒนากำลังได้หลายร้อยแรงม้า

เนื่องจากล้อลมมีความสม่ำเสมอสูงและมีเสถียรภาพ มอเตอร์ลมความเร็วสูงจึงถูกนำมาใช้ในการขับเคลื่อนเครื่องจักรและเครื่องกำเนิดไฟฟ้าหลายประเภท กังหันลมความเร็วสูงสมัยใหม่เป็นเครื่องจักรสากล

สะดวกในการเปรียบเทียบเครื่องยนต์ลมของระบบต่างๆ โดยการนำแนวคิดเรื่องความเร็วปกติมาใช้ ความเร็วนี้กำหนดโดยอัตราส่วนของความเร็วรอบนอกที่ปลายด้านนอกของใบพัดหมุนที่ความเร็วลม 8 เมตรต่อวินาทีต่อความเร็วการไหลของอากาศ

ใบพัดของเครื่องยนต์ลมแบบหมุน แบบหมุน และแบบดรัมระหว่างการทำงานจะเคลื่อนที่ไปตามการไหลของอากาศ และความเร็วของจุดใดๆ จะต้องไม่เกินกว่าความเร็วลม ดังนั้นความเร็วปกติของกังหันลมประเภทนี้จะน้อยกว่าหนึ่งเสมอ (เนื่องจากตัวเศษจะน้อยกว่าตัวส่วน)

วงล้อลมของกังหันลมแบบมีปีกหมุนไปตามทิศทางของลม ดังนั้นความเร็วของการเคลื่อนที่ของส่วนปลายของปีกจึงถึงค่าที่สูง อาจสูงกว่าความเร็วการไหลของอากาศหลายเท่า ยิ่งใบพัดน้อยลงและมีรูปทรงที่ดีขึ้น ความต้านทานต่อล้อลมก็จะยิ่งน้อยลง ซึ่งหมายความว่ายิ่งหมุนเร็วขึ้น ตัวอย่างที่ดีที่สุดของกังหันลมใบพัดสมัยใหม่มีความเร็วปกติสูงถึงเก้าหน่วย กังหันลมที่ผลิตจากโรงงานส่วนใหญ่จะมีความเร็วอยู่ที่ 5-7 หน่วย สำหรับการเปรียบเทียบ เราสังเกตว่าแม้แต่โรงสีชาวนาที่ดีที่สุดก็มีความเร็วเพียง 2-3 หน่วย (และในแง่นี้พวกมันก็ล้ำหน้ากว่าเครื่องยนต์ลมแบบหมุนแบบหมุนและดรัม)

เมื่อจำนวนใบพัดบนล้อลมเพิ่มขึ้น ความสามารถในการเคลื่อนตัวออกไปที่ความเร็วลมต่ำก็จะเพิ่มขึ้น ดังนั้นเครื่องยนต์ลมปีกหลายใบซึ่งมีพื้นที่ใบพัดทั้งหมด 60-70 เปอร์เซ็นต์ของพื้นผิวที่กวาด (ดูรูปที่ 20) ของวงล้อลมจึงเข้ามาทำงานที่ความเร็วลม 3-3.5 เมตร ต่อวินาที.

ข้าว. 20. โรงสีโครงสำหรับตั้งสิ่งของ

กังหันลมความเร็วสูงที่มีใบพัดจำนวนไม่มากเริ่มต้นที่ความเร็วลม 4.5 ถึง 6 เมตรต่อวินาที ดังนั้นจึงต้องใช้งานโดยไม่ต้องโหลดหรือใช้อุปกรณ์พิเศษ

การเริ่มต้นที่ดีและความเรียบง่ายของการออกแบบกังหันลมแบบหมุน กังหันลมแบบหมุน และแบบดรัมดึงดูดนักประดิษฐ์และนักออกแบบจำนวนมากที่มองว่ากังหันลมในอุดมคติ อย่างไรก็ตาม ในความเป็นจริงแล้ว เครื่องจักรเหล่านี้มีข้อเสียที่สำคัญหลายประการ ข้อเสียเหล่านี้ทำให้ใช้งานยากแม้จะใช้กับเครื่องจักรธรรมดาทั่วไป เช่น ปั๊มลูกสูบและเครื่องบดเสี้ยนก็ตาม

กังหันลมที่มีตัวรับพลังงานลมแบบโรเตอร์ใช้พลังงานการไหลของอากาศได้ต่ำมาก โดยมีค่าสัมประสิทธิ์การใช้พลังงานลมน้อยกว่ากังหันลมแบบใบพัดถึง 2-2.5 เท่า ดังนั้น ด้วยใบพัดที่กวาดพื้นผิวเท่ากัน กังหันลมแบบใบพัดจึงสามารถพัฒนากำลังได้มากกว่าโรงไฟฟ้าพลังงานลมแบบหมุน แบบหมุน และดรัมถึง 2-2.5 เท่า

ปัจจุบันกังหันลมแบบโรเตอร์ใช้เฉพาะในรูปแบบการติดตั้งหัตถกรรมขนาดเล็กที่มีกำลังสูงถึง 0.5 แรงม้าเท่านั้น ตัวอย่างเช่น ใช้เพื่อขับเคลื่อนอุปกรณ์ระบายอากาศต่างๆ ในอาคารปศุสัตว์ โรงตีเหล็ก และพื้นที่การผลิตทางการเกษตรอื่นๆ

อะไรเป็นตัวกำหนดพลังของกังหันลม?

เรารู้ว่าพลังงานของการไหลของอากาศไม่คงที่ ดังนั้นกังหันลมใดๆ จึงมีพลังงานที่แปรผันได้ พลังของกังหันลมขึ้นอยู่กับความเร็วลม เป็นที่ยอมรับกันว่าเมื่อความเร็วลมเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่า กำลังบนปีกของกังหันลมจะเพิ่มขึ้น 8 เท่า และเมื่อความเร็วลมเพิ่มขึ้น 3 เท่า กำลังของกังหันลมจะเพิ่มขึ้น 27 เท่า

กำลังของกังหันลมยังขึ้นอยู่กับขนาดของตัวรับพลังงานลมด้วย ในกรณีนี้จะเป็นสัดส่วนกับพื้นที่ที่พัดผ่านใบพัดของล้อลมหรือโรเตอร์ ตัวอย่างเช่น สำหรับกังหันลมแบบใบพัด พื้นผิวที่ใบพัดกวาดจะเป็นพื้นที่ของวงกลมที่อธิบายส่วนปลายของใบพัดในการหมุนเต็มรอบครั้งเดียว สำหรับกังหันลมแบบดรัม แบบหมุน และแบบหมุน พื้นผิวที่ใบพัดกวาดแสดงถึงพื้นที่ของสี่เหลี่ยมที่มีความสูงเท่ากับความยาวของใบพัด และความกว้างเท่ากับระยะห่างระหว่างขอบด้านนอกของใบพัดด้านตรงข้าม

อย่างไรก็ตาม วงล้อลมหรือโรเตอร์จะแปลงพลังงานเพียงส่วนหนึ่งของการไหลของอากาศที่ไหลผ่านพื้นผิวที่ถูกใบพัดกวาดไปเป็นงานกลไกที่มีประโยชน์ พลังงานส่วนนี้ถูกกำหนดโดยปัจจัยการใช้พลังงานลม ค่าของปัจจัยการใช้พลังงานลมจะน้อยกว่าหนึ่งเสมอ สำหรับกังหันลมความเร็วสูงที่ทันสมัยที่สุด ค่าสัมประสิทธิ์นี้สูงถึง 0.42 สำหรับกังหันลมความเร็วสูงและความเร็วต่ำของโรงงานอนุกรม ปัจจัยการใช้พลังงานลมมักจะอยู่ที่ 0.30-0.35 ซึ่งหมายความว่าประมาณหนึ่งในสามของพลังงานของการไหลของอากาศที่ไหลผ่านล้อลมของกังหันลมจะถูกแปลงเป็นงานที่มีประโยชน์ พลังงานที่เหลืออีกสองในสามยังคงไม่ได้ใช้

จากการคำนวณ นักวิทยาศาสตร์ชาวโซเวียต G. X. Sabinin พบว่าแม้แต่กังหันลมในอุดมคติก็มีค่าสัมประสิทธิ์การใช้พลังงานลมเพียง 0.687

เหตุใดค่าสัมประสิทธิ์นี้จึงไม่เท่ากันหรือใกล้เคียงกับค่าหนึ่งด้วยซ้ำ

สิ่งนี้อธิบายได้จากข้อเท็จจริงที่ว่าพลังงานลมส่วนหนึ่งถูกใช้ไปในการก่อตัวของกระแสน้ำวนที่ใบพัด และความเร็วลมที่อยู่ด้านหลังวงล้อลมจะลดลง

ดังนั้นกำลังที่แท้จริงของกังหันลมจึงขึ้นอยู่กับปัจจัยการใช้พลังงานลม พลังของกังหันลมนั้นแปรผันตามมูลค่าของมัน ซึ่งหมายความว่าเมื่ออัตราการใช้พลังงานลมเพิ่มขึ้น พลังงานของกังหันลมก็จะเพิ่มขึ้น และในทางกลับกัน

กังหันลมแบบดรัม กังหันลมแบบหมุน และแบบหมุนที่มีใบพัดธรรมดามีอัตราการใช้พลังงานลมต่ำมาก ค่าของพวกเขาแตกต่างกันอย่างมากตั้งแต่ 0.06 ถึง 0.18 สำหรับเครื่องยนต์ใบพัด ค่าสัมประสิทธิ์นี้จะอยู่ในช่วง 0.30 ถึง 0.42

นอกจากนี้พลังงานที่มีประโยชน์ของกังหันลมยังแปรผันตามประสิทธิภาพของกลไกการส่งผ่านตลอดจนความหนาแน่นของอากาศด้วย โดยทั่วไปประสิทธิภาพของกลไกกังหันลมสมัยใหม่จะอยู่ระหว่าง 0.8 ถึง 0.9

จากที่กล่าวไปแล้วเกี่ยวกับกำลังของกังหันลม ตามมาว่า สำหรับลมที่กำหนด กังหันลมนั้นจะมีกำลังที่สูงกว่า โดยปริมาณลมที่ไหลผ่านพื้นผิวมากที่สุดจะพัดผ่านปีกและใบพัด ของล้อลมมีรูปทรงเพรียวบางดี

กังหันลมส่วนใหญ่เป็นที่รู้จักกันมานานจนประวัติศาสตร์เงียบงันเกี่ยวกับชื่อของนักประดิษฐ์

ประเภทของเครื่องกำเนิดลม:

กังหันลมประเภทหลักแสดงไว้ในภาพ พวกเขาแบ่งออกเป็นสองกลุ่ม:

กังหันลมที่มีแกนหมุนในแนวนอน (ใบพัด) (2...5)

กังหันลมที่มีแกนหมุนในแนวตั้ง (หมุน: มีด (1) และมุมฉาก (6))

ประเภทของกังหันลมแบบใบพัดจะแตกต่างกันตามจำนวนใบพัดเท่านั้น

มีปีก

สำหรับกังหันลมแบบใบพัดประสิทธิภาพสูงสุดจะเกิดขึ้นได้เมื่อการไหลของอากาศตั้งฉากกับระนาบการหมุนของใบพัดปีกจำเป็นต้องมีอุปกรณ์สำหรับการหมุนแกนหมุนอัตโนมัติ

เพื่อจุดประสงค์นี้จึงใช้ปีกกันโคลง

กังหันลมแบบหมุนมีข้อได้เปรียบตรงที่สามารถทำงานในทิศทางลมใดก็ได้โดยไม่ต้องเปลี่ยนตำแหน่ง

ค่าสัมประสิทธิ์การใช้พลังงานลม (ดูรูป) สำหรับกังหันลมแบบใบพัดจะสูงกว่ากังหันลมแบบหมุนมาก

ในขณะเดียวกัน ม้าหมุนก็มีแรงบิดที่สูงกว่ามาก

สูงสุดสำหรับชุดใบพัดหมุนที่ความเร็วลมสัมพัทธ์เป็นศูนย์

การแพร่กระจายของกังหันลมใบพัดอธิบายได้จากขนาดของความเร็วในการหมุน

สามารถเชื่อมต่อโดยตรงกับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าโดยไม่ต้องมีตัวคูณ

ความเร็วในการหมุนของกังหันลมใบพัดแปรผกผันกับจำนวนปีกดังนั้นจึงไม่ได้ใช้หน่วยที่มีใบพัดมากกว่าสามใบในทางปฏิบัติ

ม้าหมุน

ความแตกต่างในด้านอากาศพลศาสตร์ทำให้กังหันลมแบบหมุนได้เปรียบเหนือกังหันลมแบบดั้งเดิม

เมื่อความเร็วลมเพิ่มขึ้น แรงฉุดจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว หลังจากนั้นความเร็วการหมุนจะคงที่

กังหันลมแบบหมุนมีความเร็วต่ำและช่วยให้สามารถใช้วงจรไฟฟ้าธรรมดาได้ เช่น กับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบอะซิงโครนัส โดยไม่มีความเสี่ยงต่ออุบัติเหตุในกรณีที่เกิดลมกระโชกโดยไม่ได้ตั้งใจ

ความช้าทำให้เกิดข้อกำหนดที่ จำกัด ประการหนึ่ง - การใช้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบหลายขั้วที่ทำงานที่ความเร็วต่ำ

เครื่องกำเนิดไฟฟ้าดังกล่าวไม่แพร่หลายและการใช้ตัวคูณ (ตัวคูณ [lat. ตัวคูณ - การคูณ] - การเพิ่มเกียร์) ไม่ได้ผลเนื่องจากประสิทธิภาพต่ำของตัวหลัง

ข้อได้เปรียบที่สำคัญยิ่งกว่าของการออกแบบแบบหมุนคือความสามารถในการตรวจสอบ "ที่ลมพัดมาจากที่ใด" ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญมากสำหรับการไหลของการหันเหของพื้นผิว

กังหันลมประเภทนี้กำลังถูกสร้างขึ้นในสหรัฐอเมริกา ญี่ปุ่น อังกฤษ เยอรมนี และแคนาดา

กังหันลมแบบใบพัดหมุนนั้นใช้งานง่ายที่สุด การออกแบบทำให้มั่นใจถึงแรงบิดสูงสุดเมื่อสตาร์ทกังหันลมและการควบคุมความเร็วการหมุนสูงสุดด้วยตนเองโดยอัตโนมัติระหว่างการทำงาน

เมื่อโหลดเพิ่มขึ้น ความเร็วในการหมุนจะลดลง และแรงบิดจะเพิ่มขึ้นจนกระทั่งหยุดสนิท

มุมฉาก

ตามที่ผู้เชี่ยวชาญเชื่อว่ากังหันลมแบบตั้งฉากมีแนวโน้มว่าจะผลิตพลังงานขนาดใหญ่

ปัจจุบันผู้บูชาลมที่มีโครงสร้างตั้งฉากต้องเผชิญกับความยากลำบากบางประการ โดยเฉพาะปัญหาการเปิดตัว

การติดตั้งแบบตั้งฉากจะใช้รูปแบบปีกเดียวกันกับเครื่องบินที่มีความเร็วต่ำกว่าเสียง (ดูรูปที่ 6)

เครื่องบินก่อนที่จะ "พิง" กับแรงยกของปีกจะต้องบินขึ้น เช่นเดียวกับกรณีการติดตั้งแบบตั้งฉาก

ขั้นแรกคุณต้องจ่ายพลังงานให้กับมัน - หมุนมันขึ้นมาแล้วนำไปที่พารามิเตอร์แอโรไดนามิกบางอย่างจากนั้นเท่านั้นเองที่จะเปลี่ยนจากโหมดเครื่องยนต์เป็นโหมดเครื่องกำเนิดไฟฟ้า

การส่งกำลังเริ่มต้นที่ความเร็วลมประมาณ 5 ม./วินาที และกำลังรับพิกัดทำได้ที่ความเร็ว 14...16 ม./วินาที

การคำนวณเบื้องต้นของกังหันลมกำหนดให้ใช้งานได้ในช่วงตั้งแต่ 50 ถึง 20,000 กิโลวัตต์

ในการติดตั้งแบบสมจริงด้วยกำลัง 2,000 กิโลวัตต์ เส้นผ่านศูนย์กลางของวงแหวนที่ปีกขยับจะอยู่ที่ประมาณ 80 เมตร

กังหันลมที่ทรงพลังมีขนาดใหญ่ อย่างไรก็ตาม คุณสามารถไปด้วยคนตัวเล็กได้ โดยคำนึงถึงจำนวน ไม่ใช่ขนาด

ด้วยการติดตั้งเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแต่ละเครื่องด้วยตัวแปลงแยกกัน ทำให้สามารถสรุปกำลังไฟฟ้าเอาท์พุตที่สร้างโดยเครื่องกำเนิดไฟฟ้าได้

ในกรณีนี้ความน่าเชื่อถือและความอยู่รอดของกังหันลมจะเพิ่มขึ้น

หลักการทำงานของกังหันลมทั้งหมดจะเหมือนกัน: ภายใต้แรงกดดันของลม ล้อลมที่มีใบพัดจะหมุน ส่งแรงบิดผ่านระบบส่งกำลังไปยังเพลาของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่ผลิตกระแสไฟฟ้าไปยังปั๊มน้ำ ยิ่งล้อลมมีเส้นผ่านศูนย์กลางใหญ่เท่าไร ลมก็จะยิ่งจับได้มากขึ้น และทำให้เครื่องผลิตพลังงานได้มากขึ้นเท่านั้น

รูปแบบกังหันลมแบบดั้งเดิมนั้นมีแกนหมุนในแนวนอน (รูปที่ 3)) เป็นทางออกที่ดีสำหรับหน่วยที่มีขนาดและกำลังไฟน้อย เมื่อขยายระยะใบมีด การจัดเรียงนี้กลับกลายเป็นว่าไม่ได้ผล เนื่องจากที่ระดับความสูงต่างกันลมจะพัดไปในทิศทางที่ต่างกัน ในกรณีนี้ ไม่เพียงแต่เป็นไปไม่ได้ที่จะปรับทิศทางเครื่องให้เหมาะสมตามลมเท่านั้น แต่ยังมีความเสี่ยงที่ใบมีดจะถูกทำลายอีกด้วย นอกจากนี้ปลายใบพัดของการติดตั้งขนาดใหญ่ซึ่งเคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูงยังทำให้เกิดเสียงรบกวนอีกด้วย อย่างไรก็ตามอุปสรรคสำคัญในการใช้พลังงานลมยังคงเป็นเรื่องเศรษฐกิจ - กำลังของหน่วยยังมีน้อยและส่วนแบ่งต้นทุนสำหรับการดำเนินงานยังมีนัยสำคัญ หน่วยพลังงานต่ำสามารถผลิตพลังงานที่มีราคาแพงกว่าประมาณสามเท่า

รูปที่ 3 - กังหันลมแบบใบพัด

ระบบกังหันลมที่มีอยู่ ตามการออกแบบของล้อลมและตำแหน่งในกระแสลม ถูกแยกออกจากกัน สำหรับสามชั้นเรียน

ชั้นประถมศึกษาปีที่ 1รวมถึงกังหันลมที่มีล้อลมอยู่ในระนาบแนวตั้ง ในกรณีนี้ระนาบการหมุนจะตั้งฉากกับทิศทางของลม ดังนั้นแกนของวงล้อลมจึงขนานกับการไหล กังหันลมชนิดนี้มีชื่อเรียกว่า มีปีก

ความเร็วคืออัตราส่วนของความเร็วรอบนอก (ωR) ของปลายใบมีดต่อความเร็วลม V:

วี

ซี= ω ร.

กังหันลมใบพัดตาม GOST 2656-44 ขึ้นอยู่กับประเภทของล้อลมและความเร็วแบ่งออกเป็นสามกลุ่ม (รูปที่ 4):

Ø กังหันลมหลายใบพัด ความเร็วต่ำ และความเร็วสูง สังกะสี 2 ปอนด์;

Ø เครื่องยนต์ลมความเร็วต่ำใบพัดขนาดเล็ก รวมถึงกังหันลมที่มีความเร็วสูง สังกะสี> 2;

Ø กังหันลมเป็นใบพัดขนาดเล็ก ความเร็วสูง สังกะสี³3.

รูปที่ 4 - โครงร่างของล้อลมของเครื่องยนต์ลมใบพัด: 1 – หลายใบมีด; 2–4 – มีดเล็ก

บริษัท ชั้นประถมศึกษาปีที่ 2รวมถึงระบบกังหันลม โดยมีแกนหมุนในแนวตั้งของล้อลม . ตามรูปแบบที่สร้างสรรค์แบ่งออกเป็นกลุ่ม:

- ม้าหมุนโดยที่ใบมีดที่ไม่ทำงานจะถูกบังด้วยตะแกรงหรือวางในแนวต้านลม (รูปที่ 5 รายการที่ 1)

- หมุนกังหันลมของระบบซาโวเนียส

ถึง ชั้นประถมศึกษาปีที่ 3ได้แก่เครื่องยนต์ลมที่ทำงานบนหลักการของกังหันน้ำและเรียกว่า กลอง (รูปที่ 5 รายการที่ 7 ) . กังหันลมเหล่านี้มีแกนหมุนในแนวนอนและตั้งฉากกับทิศทางของลม

รูปที่ 5 - ประเภทของกังหันลม: 1 – แบบหมุน; 2–3 หลายกลีบ; 4–5 – ห้อยเป็นตุ้มเล็ก; 6 – ตั้งฉาก; 7 - กลอง

ข้อเสียเปรียบหลักของกังหันลมแบบหมุนและดรัมปฏิบัติตามหลักการจัดวางพื้นผิวการทำงานของล้อลมในกระแสลม:

1. เนื่องจากใบพัดทำงานของล้อเคลื่อนที่ไปในทิศทางของการไหลของอากาศ แรงลมจึงไม่ทำงานพร้อมกันบนใบพัดทั้งหมด แต่ทีละใบ เป็นผลให้ใบมีดแต่ละใบมีภาระไม่ต่อเนื่อง และอัตราการใช้พลังงานลมต่ำมากและไม่เกิน 10%

2. การเคลื่อนที่ของพื้นผิวของล้อลมในทิศทางของลมไม่อนุญาตให้มีการพัฒนาความเร็วสูงเนื่องจากพื้นผิวไม่สามารถเคลื่อนที่ได้เร็วกว่าลม

3. ขนาดของส่วนที่ใช้ของการไหลของอากาศ (พื้นผิวที่กวาด) มีขนาดเล็กเมื่อเทียบกับขนาดของล้อซึ่งทำให้น้ำหนักเพิ่มขึ้นอย่างมากต่อหน่วยกำลังติดตั้งของเครื่องยนต์ลม

กังหันลมแบบหมุนมีข้อดีคือสามารถทำงานได้ทุกทิศทางลมโดยไม่ต้องเปลี่ยนตำแหน่ง

กังหันลมโรเตอร์ของระบบซาโวเนียสมีอัตราการใช้พลังงานลมสูงสุดที่ 18%

กังหันลมแบบใบพัดปราศจากข้อเสียข้างต้นของกังหันลมแบบหมุนและแบบดรัม คุณสมบัติทางอากาศพลศาสตร์ที่ดีของกังหันลมแบบใบพัด ความสามารถในการออกแบบเพื่อสร้างพลังงานสูง น้ำหนักเบาต่อหน่วยกำลังเป็นข้อได้เปรียบหลักของกังหันลมในระดับนี้

การใช้กังหันลมใบพัดเชิงพาณิชย์เริ่มขึ้นในปี พ.ศ. 2523 ในช่วง 14 ปีที่ผ่านมา กำลังของกังหันลมเพิ่มขึ้น 100 เท่า จาก 20...60 กิโลวัตต์ โดยมีเส้นผ่านศูนย์กลางของโรเตอร์ประมาณ 20 ม. ในช่วงต้นทศวรรษ 1980 เป็น 5,000 กิโลวัตต์ โดยมีเส้นผ่านศูนย์กลางของโรเตอร์มากกว่า 100 ม. ภายในปี 2546 (รูปที่ . 7.6).

ประเภทของกังหันลมแบบใบพัดจะแตกต่างกันตามจำนวนใบพัดเท่านั้น

สำหรับกังหันลมแบบใบพัดซึ่งประสิทธิภาพสูงสุดจะเกิดขึ้นได้เมื่อการไหลของอากาศตั้งฉากกับระนาบการหมุนของใบพัดปีกจึงจำเป็นต้องมีอุปกรณ์สำหรับการหมุนแกนหมุนอัตโนมัติ เพื่อจุดประสงค์นี้จึงใช้ปีกกันโคลง

ค่าสัมประสิทธิ์การใช้พลังงานลม (รูปที่ 4) สำหรับกังหันลมแบบใบพัดนั้นสูงกว่ากังหันลมแบบหมุนมาก ในขณะเดียวกัน ม้าหมุนก็มีแรงบิดที่สูงกว่ามาก ค่าสูงสุดสำหรับชุดใบมีดหมุนที่ความเร็วลมสัมพัทธ์เป็นศูนย์

การแพร่กระจายของกังหันลมใบพัดอธิบายได้จากขนาดของความเร็วในการหมุน สามารถเชื่อมต่อโดยตรงกับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าโดยไม่ต้องมีตัวคูณ ความเร็วในการหมุนของกังหันลมใบพัดแปรผกผันกับจำนวนปีก ดังนั้นจึงไม่ได้ใช้หน่วยที่มีใบพัดมากกว่าสามใบในทางปฏิบัติ

ความแตกต่างในด้านอากาศพลศาสตร์ทำให้การติดตั้งแบบหมุนได้เปรียบเหนือกังหันลมแบบดั้งเดิม (รูปที่ 7) เมื่อความเร็วลมเพิ่มขึ้น แรงฉุดจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว หลังจากนั้นความเร็วการหมุนจะคงที่ กังหันลมแบบหมุนมีความเร็วต่ำและช่วยให้สามารถใช้วงจรไฟฟ้าธรรมดาได้ เช่น กับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบอะซิงโครนัส โดยไม่เสี่ยงต่ออุบัติเหตุเนื่องจากลมกระโชกโดยไม่ได้ตั้งใจ ความช้าทำให้เกิดข้อกำหนดที่ จำกัด ประการหนึ่ง - การใช้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบหลายขั้วที่ทำงานที่ความเร็วต่ำ เครื่องกำเนิดไฟฟ้าดังกล่าวไม่ได้ใช้กันอย่างแพร่หลายและการใช้ตัวคูณ (ตัวคูณ [lat. multiplicator] - การเพิ่มเกียร์) ไม่ได้ผลเนื่องจากประสิทธิภาพต่ำของตัวหลัง

ข้อได้เปรียบที่สำคัญยิ่งกว่าของการออกแบบแบบหมุนคือความสามารถในการติดตาม "บริเวณที่ลมพัด" โดยไม่ต้องใช้เทคนิคเพิ่มเติม ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญมากสำหรับการไหลของการหันเหของพื้นผิว กังหันลมประเภทนี้กำลังถูกสร้างขึ้นในสหรัฐอเมริกา ญี่ปุ่น อังกฤษ เยอรมนี และแคนาดา

กังหันลมแบบใบพัดหมุนนั้นใช้งานง่ายที่สุด การออกแบบทำให้มั่นใจถึงแรงบิดสูงสุดเมื่อสตาร์ทกังหันลมและการควบคุมความเร็วการหมุนสูงสุดด้วยตนเองโดยอัตโนมัติระหว่างการทำงาน เมื่อโหลดเพิ่มขึ้น ความเร็วในการหมุนจะลดลง และแรงบิดจะเพิ่มขึ้นจนกระทั่งหยุดสนิท

เมื่อกระแสน้ำกระทบกับใบพัด สิ่งต่อไปนี้จะเกิดขึ้น:

1) แรงต้านทานขนานกับเวกเตอร์ความเร็วสัมพัทธ์ของการไหลที่กำลังจะมาถึง

2) แรงยกตั้งฉากกับแรงลาก;

3) กระแสน้ำวนของการไหลรอบใบมีด;

4) ความปั่นป่วนของการไหลเช่น การรบกวนความเร็วในขนาดและทิศทางอย่างวุ่นวาย

5) อุปสรรคต่อการไหลที่กำลังจะมาถึง

สิ่งกีดขวางต่อการไหลที่กำลังจะมาถึงนั้นมีลักษณะเป็นพารามิเตอร์ที่เรียกว่าการเติมทางเรขาคณิตและเท่ากับอัตราส่วนของพื้นที่ของการฉายภาพของใบมีดบนระนาบที่ตั้งฉากกับการไหลไปยังพื้นที่ที่ถูกกวาดโดยพวกมัน

ลักษณะการจำแนกประเภทหลักของการติดตั้งพลังงานลมสามารถกำหนดได้ตามเกณฑ์ต่อไปนี้:

1. ถ้าแกนหมุนของล้อลมขนานกับการไหลของอากาศ การติดตั้งจะเป็นแนวแกนแนวนอน ถ้าแกนหมุนของล้อลมตั้งฉากกับการไหลของอากาศ - แนวตั้ง-แกน

2. การติดตั้งที่ใช้แรงต้านทาน (เครื่องลาก) เป็นแรงหมุน ตามกฎแล้วหมุนด้วยความเร็วเชิงเส้นต่ำกว่าความเร็วลม และการติดตั้งที่ใช้แรงยก (เครื่องลิฟต์) จะมีความเร็วเชิงเส้นของปลายของ ใบพัดที่มีความเร็วลมสูงกว่าอย่างเห็นได้ชัด

3. สำหรับการติดตั้งส่วนใหญ่ การเติมรูปทรงเรขาคณิตของล้อลมจะพิจารณาจากจำนวนใบมีด กังหันลมที่มีวงล้อลมทรงเรขาคณิตขนาดใหญ่จะพัฒนากำลังที่สำคัญในลมที่ค่อนข้างอ่อน และกำลังสูงสุดจะเกิดขึ้นที่ความเร็วล้อต่ำ กังหันลมที่มีการเติมลมต่ำจะให้กำลังสูงสุดที่ความเร็วสูง และใช้เวลานานกว่าจึงจะเข้าสู่โหมดนี้ได้ ดังนั้นการติดตั้งครั้งแรกจึงถูกใช้เป็นเครื่องสูบน้ำและยังคงใช้งานได้แม้ในลมต่ำ ในขณะที่การติดตั้งที่สองใช้เป็นเครื่องกำเนิดไฟฟ้าซึ่งต้องใช้ความเร็วในการหมุนสูง

4. การติดตั้งเพื่อประสิทธิภาพโดยตรงของงานเครื่องกล มักเรียกว่า กังหันลม หรือกังหัน การติดตั้งเพื่อการผลิตไฟฟ้า ได้แก่ กังหันและเครื่องกำเนิดไฟฟ้ารวมกัน เรียกว่า เครื่องกำเนิดพลังงานลม เครื่องกำเนิดอากาศ และการแปลงพลังงานด้วย การติดตั้ง

5. สำหรับเครื่องกำเนิดอากาศที่เชื่อมต่อโดยตรงกับระบบพลังงานกำลังสูง ความเร็วในการหมุนจะคงที่เนื่องจากเอฟเฟกต์แบบอะซิงโครไนซ์ แต่การติดตั้งดังกล่าวใช้พลังงานลมอย่างมีประสิทธิภาพน้อยกว่าการติดตั้งที่มีความเร็วในการหมุนแปรผัน

6. สามารถต่อล้อลมเข้ากับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าได้โดยตรง (ฮาร์ดคัปปลิ้ง) หรือผ่านตัวแปลงพลังงานระดับกลางที่ทำหน้าที่เป็นบัฟเฟอร์ การมีบัฟเฟอร์ช่วยลดผลที่ตามมาจากความผันผวนของความเร็วการหมุนของล้อลม ช่วยให้ใช้พลังงานลมและพลังของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น นอกจากนี้ยังมีรูปแบบการเชื่อมต่อล้อกับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบแยกส่วนบางส่วนเรียกว่าซอฟต์คัปปลิ้ง ดังนั้นการเชื่อมต่อที่ไม่เข้มงวดพร้อมกับความเฉื่อยของล้อลมจะช่วยลดอิทธิพลของความผันผวนของความเร็วลมที่มีต่อพารามิเตอร์เอาต์พุตของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า อิทธิพลนี้สามารถลดลงได้ด้วยการเชื่อมต่อแบบยืดหยุ่นของใบพัดกับแกนของล้อลม เช่น การใช้บานพับแบบสปริง

ล้อลมที่มีแกนนอนลองพิจารณาล้อลมประเภทใบพัดแกนนอน แรงหมุนหลักของล้อประเภทนี้คือการยก ในส่วนที่เกี่ยวกับลม วงล้อลมในตำแหน่งทำงานสามารถตั้งอยู่ด้านหน้าหอรองรับหรือด้านหลังก็ได้

เครื่องกำเนิดพลังงานลมมักจะใช้ล้อลมแบบสองและสามใบ ซึ่งลักษณะหลังคือการขับขี่ที่นุ่มนวลมาก เครื่องกำเนิดไฟฟ้าและกระปุกเกียร์ที่เชื่อมต่อกับล้อลมมักจะอยู่ที่ด้านบนสุดของหอรองรับในหัวที่หมุนได้

ล้อหลายใบพัดซึ่งพัฒนาแรงบิดสูงในลมต่ำ ใช้สำหรับสูบน้ำและวัตถุประสงค์อื่น ๆ ที่ไม่ต้องการการหมุนด้วยความเร็วสูงของล้อลม

เครื่องกำเนิดไฟฟ้าพลังงานลมแบบแกนตั้ง (รูปที่ 7). เครื่องกำเนิดไฟฟ้าพลังงานลมที่มีแกนหมุนในแนวตั้งเนื่องจากรูปทรงเรขาคณิต อยู่ในตำแหน่งการทำงานในทุกทิศทางลม นอกจากนี้ โครงการนี้ช่วยให้สามารถติดตั้งกระปุกเกียร์พร้อมเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่ด้านล่างของหอคอยได้โดยเพียงแค่ยืดเพลาให้ยาวขึ้น

ข้อเสียพื้นฐานของการติดตั้งดังกล่าวคือ: ความไวต่อความล้มเหลวจากความเมื่อยล้ามากขึ้น เนื่องจากกระบวนการสั่นในตัวเองที่เกิดขึ้นบ่อยกว่าและการเต้นเป็นจังหวะของแรงบิด ซึ่งนำไปสู่การเต้นเป็นจังหวะที่ไม่ต้องการในพารามิเตอร์เอาท์พุตของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า ด้วยเหตุนี้ เครื่องกำเนิดพลังงานลมส่วนใหญ่จึงได้รับการออกแบบโดยใช้การออกแบบแกนนอน แต่การวิจัยเกี่ยวกับการติดตั้งแกนแนวตั้งประเภทต่างๆ ยังคงดำเนินต่อไป

การติดตั้งแกนแนวตั้งประเภทที่พบบ่อยที่สุดคือ:

1. คัพโรเตอร์ (เครื่องวัดความเร็วลม)วงล้อลมประเภทนี้หมุนตามแรงต้าน รูปร่างของใบมีดรูปชามทำให้ความเร็วของล้อขึ้นอยู่กับความเร็วลมเกือบเป็นเส้นตรง

2. โรเตอร์ซาโวเนียสวงล้อนี้ยังหมุนตามแรงต้าน ใบมีดทำจากแผ่นโค้งบาง ๆ เป็นรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้านั่นคือ เรียบง่ายและราคาไม่แพง แรงบิดถูกสร้างขึ้นเนื่องจากความต้านทานที่แตกต่างกันให้กับการไหลของอากาศโดยใบพัดเว้าและโค้งที่สัมพันธ์กัน เนื่องจากมีไส้ทรงเรขาคณิตขนาดใหญ่ ล้อลมนี้มีแรงบิดสูงและใช้สำหรับสูบน้ำ

3. โรเตอร์ดารี.แรงบิดถูกสร้างขึ้นโดยแรงยกที่เกิดขึ้นบนพื้นผิวแบริ่งโค้งบางสองหรือสามอันที่มีโปรไฟล์ตามหลักอากาศพลศาสตร์ แรงยกจะสูงสุดในขณะที่ใบพัดตัดผ่านการไหลของอากาศที่เข้ามาด้วยความเร็วสูง โรเตอร์ Daria ใช้ในเครื่องกำเนิดไฟฟ้าพลังงานลม ตามกฎแล้วโรเตอร์ไม่สามารถหมุนได้เองดังนั้นจึงมักใช้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่ทำงานในโหมดเครื่องยนต์เพื่อสตาร์ท

4.โรเตอร์มัสกรูฟใบพัดของล้อลมรุ่นนี้อยู่ในสภาพใช้งานอยู่ในแนวตั้ง แต่เมื่อปิดเครื่องแล้วสามารถหมุนหรือพับรอบแกนนอนได้ โรเตอร์ Musgrove มีหลายเวอร์ชัน แต่ทั้งหมดจะปิดเมื่อมีลมแรง

5.โรเตอร์อีแวนส์ใบพัดของโรเตอร์นี้จะหมุนรอบแกนแนวตั้งในกรณีฉุกเฉินและระหว่างการควบคุม

รูปที่ 7 - เครื่องกำเนิดพลังงานลมที่มีแกนตั้ง

ฮับพลังของกังหันลมขึ้นอยู่กับประสิทธิภาพการใช้พลังงานของการไหลของอากาศ วิธีหนึ่งในการเพิ่มขึ้นคือการใช้หัวกระจายลมแบบพิเศษ (เครื่องขยายเสียง) หัววัดดังกล่าวหลายรุ่นได้รับการพัฒนาสำหรับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าพลังงานลมแกนแนวนอน สิ่งเหล่านี้อาจเป็นตัวกระจายหรือตัวสับสน (ตัวเบี่ยง) กำหนดทิศทางการไหลของอากาศไปยังวงล้อลมจากพื้นที่ขนาดใหญ่กว่าพื้นที่กวาดของโรเตอร์และอุปกรณ์อื่น ๆ คอนเดนเซอร์ยังไม่ได้ใช้กันอย่างแพร่หลายในการติดตั้งทางอุตสาหกรรม

กังหันลมใช้พลังงานและความแรงของลมเพื่อผลิตพลังงานไฟฟ้า ชีวิตมนุษย์ยุคใหม่เป็นสิ่งที่คิดไม่ถึงหากปราศจาก

ไฟฟ้าแม้ในพื้นที่ห่างไกลจากไฟฟ้า ผู้ผลิตพลังงานลมที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมเป็นแหล่งพลังงานทดแทน

และกำลังได้รับความนิยมเพิ่มมากขึ้นทุกปี ยิ่งมีผลิตภัณฑ์ให้เลือกหลากหลายมากขึ้นเท่าใด คำถามก็ยิ่งเกิดขึ้นมากขึ้นเท่านั้นว่าควรเลือกใช้เครื่องกำเนิดลมชนิดใด ทั้งในด้านผลงานและเงิน

เครื่องกำเนิดลมประเภทหลัก

กังหันลมผลิตไฟฟ้ามีหลายรุ่นและมีกำลังแตกต่างกันไป ตามรูปทรงการหมุนของแกนโรเตอร์หลัก พวกมันแบ่งออกเป็น:

1. ประเภทแนวตั้ง - กังหันตั้งอยู่ในแนวตั้งสัมพันธ์กับระนาบกราวด์ เริ่มทำงานท่ามกลางลมพัดเบาๆ
2. ประเภทแนวนอน - แกนโรเตอร์หมุนขนานกับพื้นผิวโลก มีพลังมหาศาลในการแปลงพลังงานลมให้เป็นไฟฟ้ากระแสสลับและไฟฟ้ากระแสตรง

มาดูรายละเอียดประเภทเหล่านี้กันดีกว่าเนื่องจากแต่ละประเภทมีการพัฒนาและปรับปรุง

ประเภทของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแนวตั้ง (แบบหมุน)

ตัวแปลงพลังงานลมแนวตั้งมักใช้เพื่อวัตถุประสงค์ในบ้าน กังหันลมประเภทนี้ดูแลรักษาง่าย ส่วนประกอบหลักที่ต้องได้รับการดูแลจะอยู่ที่ด้านล่างสุดของการติดตั้งและสามารถเข้าถึงได้ฟรี

1. เครื่องกำเนิดไฟฟ้าพร้อมโรเตอร์ Savounis

ประกอบด้วยสองกระบอกสูบ การหมุนตามแนวแกนและการไหลของลมคงที่ไม่ขึ้นอยู่กับกันและกัน แม้จะมีลมกระโชกแรง แต่มันก็หมุนด้วยความเร็วที่ตั้งไว้ในตอนแรก

การไม่มีอิทธิพลของลมต่อความเร็วในการหมุนถือเป็นข้อได้เปรียบที่ดีอย่างไม่ต้องสงสัย สิ่งที่แย่ก็คือเขาใช้พลังของธาตุไม่เต็มพลัง แต่ใช้เพียงหนึ่งในสามเท่านั้น การออกแบบใบมีดในรูปแบบกึ่งกระบอกสูบช่วยให้คุณทำงานได้เพียงหนึ่งในสี่ของรอบเท่านั้น

2. เครื่องกำเนิดไฟฟ้าพร้อมโรเตอร์ดาเรีย

พวกเขามีใบมีดสองสามใบ ติดตั้งง่าย. การออกแบบที่เรียบง่ายและชัดเจน พวกเขาเริ่มทำงานจากการเริ่มด้วยตนเอง

ข้อเสียคือกังหันไม่ค่อยมีกำลังมากนัก การสั่นสะเทือนที่รุนแรงทำให้เกิดเสียงดัง สิ่งนี้อำนวยความสะดวกด้วยใบมีดจำนวนมาก

3. โรเตอร์เฮลิคอยด์

กังหันลมผลิตไฟฟ้าหมุนได้สม่ำเสมอด้วยใบมีดที่บิดงอ ตลับลูกปืนไม่เกิดการสึกหรออย่างรวดเร็ว ซึ่งจะช่วยยืดอายุการใช้งานได้อย่างมาก

การติดตั้งเครื่องต้องใช้เวลาและเต็มไปด้วยปัญหาในการประกอบ เทคโนโลยีการผลิตที่ซับซ้อนส่งผลให้ราคาสูง

4. โรเตอร์หลายใบ

การออกแบบแกนแนวตั้งพร้อมใบพัดจำนวนมากทำให้ไวต่อลมที่เบามาก ประสิทธิภาพของกังหันลมดังกล่าวนั้นสูงมาก

นี่คือตัวแปลงที่ทรงพลัง ใช้พลังงานลมให้เกิดประโยชน์สูงสุด มันแพง. ข้อเสีย: เสียงพื้นหลังสูง สามารถผลิตกระแสไฟฟ้าได้ปริมาณมาก

5. โรเตอร์มุมฉาก

เริ่มสร้างพลังงานด้วยความเร็วลม 0.7 เมตร/วินาที ประกอบด้วยแกนแนวตั้งและใบมีด ไม่ส่งเสียงดังมากและมีดีไซน์ที่สวยงามแปลกตา อายุการใช้งานหลายปี

ใบมีดมีน้ำหนักมากทำให้เทอะทะ ซึ่งทำให้งานติดตั้งยุ่งยาก

ด้านบวกของเครื่องกำเนิดลมแนวตั้ง:

1. สามารถใช้เครื่องปั่นไฟได้แม้ในสภาพลมต่ำ
2. พวกมันไม่ปรับให้เข้ากับกระแสลมเนื่องจากไม่ได้ขึ้นอยู่กับทิศทางของมัน
3. ติดตั้งบนเสาขนาดสั้น ซึ่งช่วยให้สามารถซ่อมบำรุงระบบบนพื้นได้
4. เสียงรบกวนภายใน 30 เดซิเบล
5. รูปลักษณ์ที่หลากหลายและน่ารื่นรมย์

ข้อบกพร่องหลักคือแรงและพลังงานของลมยังใช้ไม่เต็มที่เนื่องจากโรเตอร์หมุนด้วยความเร็วต่ำ

กังหันลมผลิตไฟฟ้าแนวนอน (ใบพัด)

การดัดแปลงการติดตั้งแนวนอนต่าง ๆ มีตั้งแต่หนึ่งถึงสามใบขึ้นไป ดังนั้นประสิทธิภาพจึงสูงกว่าแนวตั้งมาก

ข้อเสียของกังหันลมคือต้องปรับทิศทางลม การเคลื่อนไหวอย่างต่อเนื่องจะลดความเร็วในการหมุน ซึ่งจะทำให้ประสิทธิภาพลดลง

1. ใบมีดเดี่ยวและใบมีดคู่ โดดเด่นด้วยความเร็วรอบเครื่องยนต์สูง น้ำหนักและขนาดของตัวเครื่องมีขนาดเล็กซึ่งทำให้การติดตั้งง่ายขึ้น
2. สามใบ พวกเขาเป็นที่ต้องการในตลาด สามารถผลิตพลังงานได้สูงถึง 7 mW
3. ชุดใบมีดหลายใบมีใบมีดมากถึง 50 ใบ พวกมันมีความเฉื่อยมาก ประโยชน์ของแรงบิดถูกนำมาใช้ในการทำงานของปั๊มน้ำ

เครื่องกำเนิดไฟฟ้าพลังงานลมที่มีการออกแบบแตกต่างจากเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบคลาสสิกกำลังปรากฏอยู่ในตลาดสมัยใหม่ เช่น เครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบไฮบริด

1. กังหันลมสร้างเหมือนเรือใบ

โครงสร้างรูปแผ่นดิสก์ภายใต้ความกดอากาศ ลูกสูบจะเคลื่อนที่ ซึ่งกระตุ้นระบบไฮดรอลิก เป็นผลให้พลังงานทางกายภาพถูกแปลงเป็นพลังงานไฟฟ้า

เครื่องไม่ส่งเสียงรบกวนระหว่างการทำงาน ระดับพลังงานสูง จัดการได้อย่างง่ายดาย

2. เครื่องกำเนิดลมปีกบิน

ใช้โดยไม่มีเสา เครื่องกำเนิดไฟฟ้า โรเตอร์ และใบมีด เมื่อเปรียบเทียบกับโครงสร้างแบบคลาสสิกซึ่งทำงานที่ระดับความสูงต่ำโดยมีความแรงลมแปรผันและการสร้างเสากระโดงสูงนั้นใช้แรงงานเข้มข้นและมีราคาแพง "ปีก" ไม่มีปัญหาดังกล่าว

มีการเปิดตัวที่ความสูง 550 เมตร การผลิตพลังงานไฟฟ้าอยู่ที่ 1 เมกะวัตต์ต่อปี ผู้ผลิต "ปีก" คือ Makani Power

การประยุกต์ใช้เครื่องกำเนิดลม

กังหันลมใช้ในอุตสาหกรรมและในชีวิตประจำวัน

กังหันลมอุตสาหกรรมใช้สำหรับความต้องการในการผลิตหรือเพื่อจ่ายไฟฟ้าให้กับหมู่บ้านเล็กๆ ในสภาวะที่ไฟฟ้าขาดหรือขาดแคลน มีการติดตั้งเป็นจำนวนมากในพื้นที่ทะเลทรายเปิด

กังหันลมซึ่งส่วนใหญ่เป็นแบบเรียบง่ายมีไว้สำหรับใช้ในบ้านในบ้านพักฤดูร้อน ในฤดูหนาว เพื่อประหยัดพลังงานไฟฟ้า พวกเขาถูกสร้างขึ้นบนอาณาเขตของอาคารที่พักอาศัย กังหันลมผลิตไฟฟ้าแบบธรรมดาจะผลิตพลังงานตามจำนวนวันที่ลมแรง

ประสิทธิภาพของกังหันลม

สำหรับกังหันลมแนวตั้งและแนวนอนประสิทธิภาพจะใกล้เคียงกัน สำหรับแนวตั้งคือ 20-30% สำหรับแนวนอน 25-35%

ประสิทธิภาพขึ้นอยู่กับชนิดของเครื่องกำเนิดลมและความเร็วลม

ผู้ผลิตบางรายเพิ่มประสิทธิภาพของกังหันลมแนวตั้งได้ถึง 15% โดยการเปลี่ยนตลับลูกปืนด้วยแม่เหล็กนีโอไดเมียมถาวร แต่การเพิ่มประสิทธิภาพเล็กน้อยเพียง 3-5% เท่านั้นทำให้ต้นทุนของโครงสร้างเพิ่มขึ้นอย่างมาก

ทั้งสองประเภทไม่แตกต่างกันในเรื่องอายุการใช้งาน โดยเฉลี่ยแล้วระยะเวลาการผลิตพลังงานได้รับการออกแบบสำหรับการให้บริการ 15 - 25 ปี ชุดลูกปืนและใบมีดสึกหรอเร็วที่สุด อายุการใช้งานซึ่งขึ้นอยู่กับคุณภาพการบริการ

ต้นทุนเครื่องกำเนิดลม

ราคากังหันลมผลิตไฟฟ้าค่อนข้างสูง เหล่านี้เป็นโครงสร้างขนาดใหญ่ที่ทำจากวัสดุราคาแพง รวมถึงแบตเตอรี่ ตัวควบคุม อินเวอร์เตอร์ และเสา

ชุดอุปกรณ์อาจประกอบด้วย: 1 - ตัวกำเนิดลม, 2 - เสา, 3 - ฐานราก, 4 - ชุดแบตเตอรี่, 5 - อินเวอร์เตอร์, 6 - ตัวควบคุม รวมถึงสายไฟ ขั้วต่อ ชั้นวาง เครื่องกำเนิดไฟฟ้าดีเซล และวัสดุสิ้นเปลืองอื่นๆ ที่จำเป็น สำหรับการติดตั้ง

ลักษณะทางเทคนิคของเครื่องกำเนิดลมก็ส่งผลต่อต้นทุนเช่นกัน

1. ที่ง่ายที่สุดคือเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่มีกำลังไฟต่ำถึง 300 วัตต์ ผลิตพลังงานที่แรงลม 10-12 เมตร/วินาที ชุดกังหันลมที่ง่ายที่สุดที่มีเพียงตัวควบคุมมีราคา 15,000 รูเบิล เมื่อติดตั้งอินเวอร์เตอร์ แบตเตอรี่ และเสา ราคาจะสูงถึง 50,000 รูเบิล
2. เครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่มีกำลังประกาศ 1 กิโลวัตต์ เมื่อมีลมพัดต่ำจะผลิตพลังงานได้โดยเฉลี่ย 30-100 กิโลวัตต์ต่อเดือน สำหรับบ้านหลังใหญ่ที่ใช้ไฟฟ้าสูงแนะนำให้ใช้เครื่องดีเซลและเบนซินเพิ่มเติม พวกเขายังจะชาร์จแบตเตอรี่ในวันที่ไม่มีลมอีกด้วย เครื่องกำเนิดลมดังกล่าวมีราคา 150,000 รูเบิล สูงถึง 300-400,000 รูเบิลพร้อมชุดที่สมบูรณ์ยิ่งขึ้น
3. การใช้ไฟฟ้าในบ้านหลังใหญ่พร้อมสวนจะต้องใช้กังหันลมขนาด 3-5 กิโลวัตต์ จำนวนแบตเตอรี่ที่เพียงพอ, อินเวอร์เตอร์ที่ทรงพลังมากขึ้น, ตัวควบคุม, เสาสูง หนึ่งชุดมีราคาตั้งแต่ 300,000 รูเบิลถึงหนึ่งล้าน

หากบ้านได้รับความร้อนจากลมก็ควรเลือกการติดตั้งที่มีกำลังไฟ 10 กิโลวัตต์ และดูแลแหล่งข้อมูลเพิ่มเติม เช่น แผงโซลาร์เซลล์ คุณอาจต้องใช้เครื่องกำเนิดแก๊ส ทุกอย่างขึ้นอยู่กับปริมาณพลังงานที่คุณต้องสำรองไว้ในกรณีที่ไม่มีลมและมีเมฆมาก

ผู้ผลิตเครื่องกำเนิดไฟฟ้าพลังงานลม

เนื่องจากความต้องการวิธีผลิตไฟฟ้าที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมมีเพิ่มมากขึ้น ข้อเสนอจากผู้ผลิตเครื่องกำเนิดไฟฟ้าพลังงานลมชั้นนำจึงปรากฏอยู่ในตลาด คุณสามารถเลือกตัวเลือกที่ดีที่สุดได้ตลอดเวลา

• เดนมาร์ก “เวสทัส” มีส่วนแบ่งตลาด 12.7%
• จีน “Snovel” – 9.0%
• จีน “โกลด์วินด์” – 8.7%
• สเปน “Gamesa” – 8.0%
• เยอรมนี “เอเนอร์คอน” – 7.8%
• อินเดีย “ซูซลอน” – 7.6%
• ไชน่า กัวเดียน ยูไนเต็ด พาวเวอร์ - 7.4%
• เยอรมนี “ซีเมนส์” - 6.3%
• จีน “หมิงหยาง” – 3.6%

ผู้ผลิตในประเทศยังได้จัดตั้งการผลิตเครื่องกำเนิดลม: ในภูมิภาคมอสโก - Vetro Svet LLC, SKB Iskra LLC, Sapsan-Energia LLC, Agregat-Privod CJSC ในเซนต์ปีเตอร์สเบิร์ก - บริษัท พลังงานลม CJSC

กฎการเลือก

การเลือกเครื่องกำเนิดลมไม่ใช่เรื่องยากหากคุณเข้าใกล้ด้วยความรับผิดชอบ ล่วงหน้าเลยดีกว่า

1. คำนวณปริมาณพลังงานที่จำเป็นในการจ่ายไฟให้กับบ้านของคุณ
2. ค้นหาความเร็วลมเฉลี่ยต่อปี โดยคำนึงถึงเวลาที่กังหันลมจะไม่ใช้งาน และเวลาที่กังหันลมจะให้ปริมาณเพียงพอ จะต้องยึดอำนาจไว้โดยสำรอง คำนวณจำนวนแบตเตอรี่เพื่อเก็บพลังงานในกรณีที่สภาพอากาศสงบ
3. คำนึงถึงลักษณะภูมิอากาศของสถานที่อยู่อาศัย ในภาคกลางของรัสเซีย มีน้ำค้างแข็งรุนแรงเกือบตลอดฤดูหนาว การติดตั้งเครื่องกำเนิดลมนั้นไม่สมเหตุสมผล
4. ฝนและหิมะลดการผลิตพลังงาน เหล่านี้คือข้อเสีย
5. ใส่ใจกับจำนวนใบมีด ยิ่งมีน้อยประสิทธิภาพก็จะยิ่งมากขึ้น
6. กำหนดความเข้มของเสียงระหว่างการทำงานของการติดตั้ง
7. เปรียบเทียบพารามิเตอร์ของเครื่องกำเนิดลม ทำความคุ้นเคยกับคุณลักษณะทางเทคนิคและการเปรียบเทียบอย่างละเอียด
8. เสียงตอบรับจากผู้ที่ใช้ระบบอยู่แล้วจะช่วยเลือกเครื่องกำเนิดลมได้
9. ตรวจสอบผู้ผลิตเมื่อเลือกเครื่องกำเนิดไฟฟ้า

ลมและแสงแดดเป็นแหล่งพลังงานจากธรรมชาติ เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม และปราศจากขยะ ในยุคที่ศักยภาพของทรัพยากรธรรมชาติหมดลง การผลิตกังหันลมก็เพิ่มความเร็วขึ้น

แผนที่ลมของรัสเซียสำหรับการเลือกเครื่องกำเนิดลม

กังหันลมกำลังได้รับความนิยมมากขึ้นในหมู่คนทั่วไป เงื่อนไขทั้งหมดถูกสร้างขึ้นสำหรับสิ่งนี้ กังหันลมที่หลากหลายและข้อมูลเฉพาะเรื่องที่มีอยู่เพื่อช่วยคุณเลือก

การเติบโตของการผลิตพลังงานผ่านการใช้ทรัพยากรธรรมชาติที่ไม่หมุนเวียนถูกจำกัดด้วยเกณฑ์ที่เกินกว่าจะมีการผลิตวัตถุดิบได้อย่างสมบูรณ์ พลังงานทางเลือก รวมถึงการผลิตพลังงานลม จะช่วยลดภาระต่อสิ่งแวดล้อม

การเคลื่อนที่ของมวลใดๆ รวมทั้งอากาศ ทำให้เกิดพลังงาน กังหันลมแปลงพลังงานจลน์ของการไหลของอากาศเป็นพลังงานกล อุปกรณ์นี้เป็นพื้นฐานของพลังงานลมซึ่งเป็นอีกทางเลือกหนึ่งในการใช้ทรัพยากรธรรมชาติ

ประสิทธิภาพ

มันค่อนข้างง่ายในการประเมินประสิทธิภาพการใช้พลังงานของหน่วยประเภทและการออกแบบบางประเภทแล้วเปรียบเทียบกับประสิทธิภาพของเครื่องยนต์ที่คล้ายคลึงกัน จำเป็นต้องกำหนดปัจจัยการใช้พลังงานลม (WEF) คำนวณเป็นอัตราส่วนของกำลังที่ได้รับที่เพลากังหันลมต่อกำลังของการไหลของลมที่กระทำบนพื้นผิวของวงล้อลม

อัตราการใช้พลังงานลมสำหรับการติดตั้งต่างๆ อยู่ระหว่าง 5 ถึง 40% การประเมินจะไม่สมบูรณ์โดยไม่คำนึงถึงต้นทุนการออกแบบและการก่อสร้างสิ่งอำนวยความสะดวก ปริมาณ และต้นทุนการผลิตไฟฟ้า ในด้านพลังงานทดแทน ระยะเวลาคืนทุนสำหรับต้นทุนกังหันลมเป็นปัจจัยสำคัญ แต่ก็จำเป็นต้องคำนึงถึงผลกระทบด้านสิ่งแวดล้อมที่เกิดขึ้นด้วย

การจัดหมวดหมู่

กังหันลมแบ่งออกเป็น 2 ประเภทตามหลักการใช้พลังงานที่เกิดขึ้น:
เชิงเส้น;
วัฏจักร

ประเภทเชิงเส้น

กังหันลมเชิงเส้นหรือแบบเคลื่อนที่จะแปลงพลังงานของการไหลของอากาศเป็นพลังงานกลของการเคลื่อนที่ นี่อาจเป็นใบเรือหรือปีก จากมุมมองทางวิศวกรรม นี่ไม่ใช่กังหันลม แต่เป็นอุปกรณ์ขับเคลื่อน

ประเภทวงจร

ในเครื่องยนต์แบบไซคลิก ตัวเรือนจะอยู่กับที่ การไหลของอากาศหมุนทำให้เกิดการเคลื่อนไหวแบบวนรอบซึ่งเป็นส่วนทำงาน พลังงานหมุนเวียนเชิงกลเหมาะสมที่สุดสำหรับการผลิตกระแสไฟฟ้า ซึ่งเป็นพลังงานรูปแบบสากล เครื่องยนต์ลมแบบ Cyclic ได้แก่ ล้อลม วงล้อลม ตั้งแต่กังหันลมโบราณไปจนถึงโรงไฟฟ้าพลังงานลมสมัยใหม่ มีความแตกต่างในด้านการออกแบบและการใช้พลังงานหมุนเวียนทั้งหมด อุปกรณ์แบ่งออกเป็นความเร็วสูงและความเร็วต่ำตลอดจนตามทิศทางแนวนอนหรือแนวตั้งของแกนหมุนของโรเตอร์

แนวนอน

กังหันลมที่มีแกนหมุนในแนวนอนเรียกว่าเครื่องยนต์ใบพัดใบพัด (ปีก) หลายใบและมู่เล่ติดอยู่กับเพลาโรเตอร์ เพลานั้นอยู่ในแนวนอน องค์ประกอบหลักของอุปกรณ์: ล้อลม หัว หาง และหอคอย ล้อลมติดตั้งอยู่ในหัวที่หมุนรอบแกนแนวตั้งซึ่งติดตั้งเพลาเครื่องยนต์และกลไกการส่งกำลังอยู่ หางทำหน้าที่เป็นใบพัดอากาศ หันศีรษะด้วยล้อลมทวนทิศทางของลม

ที่ความเร็วลมสูง (15 ม./วินาที ขึ้นไป) การใช้กังหันลมแนวนอนความเร็วสูงก็สมเหตุสมผล ชุดใบมีดสองและสามใบจากผู้ผลิตชั้นนำให้ KIEV 30% กังหันลมผลิตเองมีอัตราการใช้การไหลของอากาศสูงถึง 20% ประสิทธิภาพของอุปกรณ์ขึ้นอยู่กับการคำนวณอย่างรอบคอบและคุณภาพของการผลิตใบมีด

กังหันลมแบบใบพัดและกังหันลมให้ความเร็วการหมุนของเพลาสูง ซึ่งช่วยให้สามารถถ่ายโอนพลังงานไปยังเพลาเครื่องกำเนิดไฟฟ้าได้โดยตรง ข้อเสียที่สำคัญคือในช่วงลมอ่อนกังหันลมดังกล่าวจะไม่ทำงานเลย มีปัญหาเริ่มต้นเมื่อย้ายจากความสงบไปสู่ลมที่เพิ่มขึ้น

เครื่องยนต์แนวนอนความเร็วต่ำมีจำนวนใบพัดมากกว่า พื้นที่ปฏิสัมพันธ์ที่สำคัญกับการไหลของอากาศทำให้มีประสิทธิภาพมากขึ้นในช่วงลมอ่อน แต่สถานที่ปฏิบัติงานนอกชายฝั่งมีลมแรงมาก ซึ่งต้องใช้มาตรการเพื่อป้องกันลมกระโชกแรง ตัวบ่งชี้ KIEV ที่ดีที่สุดคือ 15% การติดตั้งดังกล่าวไม่ได้ใช้ในระดับอุตสาหกรรม

ประเภทม้าหมุนแนวตั้ง

ในอุปกรณ์ดังกล่าวจะมีการติดตั้งใบพัดไว้ที่แกนแนวตั้งของล้อ (โรเตอร์) เพื่อรับการไหลของอากาศ ตัวเรือนและระบบแดมเปอร์ช่วยให้แน่ใจว่ากระแสลมกระทบครึ่งหนึ่งของวงล้อลม และโมเมนต์การออกแรงที่เกิดขึ้นส่งผลให้โรเตอร์หมุนได้

เมื่อเปรียบเทียบกับชุดใบพัด กังหันลมแบบหมุนจะสร้างแรงบิดได้มากกว่า เมื่อความเร็วการไหลของอากาศเพิ่มขึ้น จะเข้าสู่โหมดการทำงานเร็วขึ้น (ในแง่ของแรงฉุด) และจะคงที่ในแง่ของความเร็วในการหมุน แต่หน่วยดังกล่าวมีการเคลื่อนไหวช้า ในการแปลงการหมุนของเพลาเป็นพลังงานไฟฟ้า จำเป็นต้องใช้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าพิเศษ (หลายขั้ว) ที่สามารถทำงานที่ความเร็วต่ำได้ เครื่องกำเนิดไฟฟ้าประเภทนี้ไม่ธรรมดามาก การใช้ระบบกระปุกเกียร์ถูกจำกัดด้วยประสิทธิภาพต่ำ

กังหันลมแบบหมุนนั้นใช้งานง่ายกว่า การออกแบบนี้ให้การควบคุมความเร็วของโรเตอร์โดยอัตโนมัติและช่วยให้คุณตรวจสอบทิศทางของลมได้

แนวตั้ง: ตั้งฉาก

สำหรับการผลิตพลังงานขนาดใหญ่ กังหันลมแบบตั้งฉากและกังหันลมมีแนวโน้มมากที่สุด ช่วงการใช้งานของหน่วยดังกล่าวในแง่ของความเร็วลมคือตั้งแต่ 5 ถึง 16 เมตรต่อวินาที พลังงานที่พวกเขาสร้างได้เพิ่มขึ้นเป็น 50,000 กิโลวัตต์ ลักษณะของใบมีดตั้งฉากจะคล้ายกับปีกเครื่องบิน เพื่อให้ปีกเริ่มทำงานได้ คุณจะต้องใช้กระแสลมเข้าไป เช่นเดียวกับระหว่างที่เครื่องบินวิ่งขึ้น กังหันลมจะต้องถูกปั่นขึ้นก่อนเพื่อใช้พลังงาน หลังจากตรงตามเงื่อนไขนี้ การติดตั้งจะสลับไปที่โหมดตัวสร้าง

ข้อสรุป

พลังงานลมเป็นหนึ่งในแหล่งพลังงานหมุนเวียนที่มีแนวโน้มมากที่สุด ประสบการณ์จากการใช้กังหันลมและกังหันลมในอุตสาหกรรมแสดงให้เห็นว่าประสิทธิภาพขึ้นอยู่กับการวางตำแหน่งของกังหันลมในสถานที่ที่มีการไหลเวียนของอากาศที่ดี การใช้วัสดุที่ทันสมัยในการออกแบบหน่วย การใช้รูปแบบใหม่สำหรับการผลิตและกักเก็บไฟฟ้าจะช่วยปรับปรุงความน่าเชื่อถือและประสิทธิภาพการใช้พลังงานของกังหันลมต่อไป