حماية الطاحونة من الرياح القوية بيديك. طواحين الهواء يمكن أن تحمي من الأعاصير (فيديو)

إن زيادة اهتمام المستخدمين بمصادر بديلة للكهرباء أمر مفهوم. يفرض نقص فرص الاتصال بالشبكات المركزية استخدام طرق أخرى لتزويد المساكن أو المساكن المؤقتة بالكهرباء. تتزايد الحصة باستمرار ، لأن الحصول على تصميم صناعي هو عمل مكلف للغاية ودائمًا ما يكون فعالًا للغاية.

عند إنشاء توربينات الرياح ، ينبغي للمرء أن يأخذ في الاعتبار إمكانية حدوث هبوب رياح شديدة واتخاذ التدابير المناسبة لحماية الهيكل منها.

لماذا تحتاج حماية من الرياح القوية؟

تشغيل توربينات الرياحمصممة لقوة رياح معينة. عادة ، يتم أخذ متوسط ​​المؤشرات النموذجية لمنطقة معينة في الاعتبار. ولكن عندما يزداد تدفق الرياح إلى القيم الحرجة ، وهو ما يحدث أحيانًا في أي منطقة ، فهناك خطر تعطل الجهاز ، وفي بعض الحالات - التدمير الكامل.

وهي مجهزة بحماية ضد مثل هذه الأحمال الزائدة إما عن طريق التيار (إذا تم تجاوز قيمة الجهد المسموح به ، يتم تنشيط الفرامل الكهرومغناطيسية) أو سرعة الدوران (الفرامل الميكانيكية). تحتاج التصميمات المنزلية أيضًا إلى أن تكون مجهزة بأجهزة مماثلة.

تبدأ الدفاعات ، خاصة المجهزة بسرعات دوران عالية ، في العمل وفقًا لمبدأ الجيروسكوب والاحتفاظ بمستوى الدوران. في ظل هذه الظروف ، لا يستطيع الذيل أداء وظيفته وتوجيه الجهاز على طول محور التدفق ، مما يؤدي إلى حدوث أعطال. هذا ممكن حتى لو لم تكن سرعة الرياح عالية جدًا. لذلك ، فإن الجهاز الذي يبطئ سرعة المكره هو عنصر تصميم ضروري.

هل من الممكن صنع جهاز بيديك؟

من الممكن تمامًا صنع تركيبات. علاوة على ذلك ، إنها ضرورة مطلقة. جهاز الفرامليجب توفيرها في مرحلة تصميم طاحونة الهواء. يجب حساب معلمات تشغيل الجهاز بأكبر قدر ممكن من الدقة حتى لا تكون قدراته منخفضة جدًا مقارنة بالاحتياجات الفعلية للهيكل.

بادئ ذي بدء ، تحتاج إلى اختيار طريقة لتنفيذ جهاز الكبح. عادة ، يتم استخدام أجهزة ميكانيكية بسيطة وخالية من المتاعب لمثل هذه التصميمات ، ولكن يمكن أيضًا إنشاء عينات كهرومغناطيسية. يعتمد الاختيار على الرياح السائدة في المنطقة وما هو تصميم الطاحونة نفسها.

أبسط خيار هو تغيير اتجاه محور الدوار ، ويتم ذلك يدويًا. للقيام بذلك ، ما عليك سوى تثبيت المفصلة ، لكن الحاجة إلى الخروج من المنزل في ظل الرياح القوية ليست الحل الأفضل. بالإضافة إلى ذلك ، ليس من الممكن دائمًا التوقف يدويًا ، حيث يمكنك في هذه اللحظة أن تكون بعيدًا عن المنزل.

مبدأ التشغيل

هناك عدة طرق ميكانيكية لفرملة المكره. الخيارات الأكثر شيوعًا لتصميمات طاحونة الهواء الأفقية هي:

• انحراف الدوار عن الريح بمساعدة شفرة جانبية (تتوقف بطريقة الذيل القابل للطي) ؛
• الكبح الدوار بمساعدة شفرة جانبية.

عادة ما يتم فرملة الهياكل الرأسية عن طريق الأوزان المعلقة على النقاط الخارجية للشفرات. مع زيادة سرعة الدوران ، وتحت تأثير قوة الطرد المركزي ، يبدأون في الضغط على الشفرات ، مما يجبرهم على الانثناء أو الانعطاف جانبًا في اتجاه الريح ، مما يؤدي إلى انخفاض سرعة الدوران.

انتباه!طريقة الكبح هذه بسيطة وأكثر فاعلية ، تسمح لك بضبط سرعة دوران المكره ، ولكنها قابلة للتطبيق فقط للهياكل الرأسية.

طريقة الدفاع للطي الذيل

يتيح لك الجهاز الذي يوجه بعيدًا عن الريح عن طريق طي الذيل ضبط سرعة دوران الدوار بسلاسة ومرونة. مبدأ تشغيل مثل هذا النظام هو استخدام رافعة جانبية مثبتة في مستوى أفقي عمودي على محور الدوران. المروحة الدوارة والذراع متصلان بشكل صارم ، والذيل متصل من خلال مفصل دوار محمل بنابض يعمل في مستوى أفقي.

عند القيم الاسمية لقوة الرياح ، لا يستطيع الذراع الجانبي تحريك الدوار إلى الجانب ، حيث يوجهه الذيل نحو الريح. عندما تزداد الرياح ، يزداد الضغط على الشفرة الجانبية ويتجاوز قوة الزنبرك. في هذه الحالة ، يتحول محور الدوار بعيدًا عن الريح ، ويقل التأثير على الشفرات ويبطئ الدوار.

أساليب أخرى

الطريقة الثانية للفرملة الميكانيكية متشابهة في التصميم ، لكن الشفرة الجانبية تعمل بشكل مختلف - عندما تزداد الرياح ، تبدأ في الضغط على محور الدوار من خلال وسادات خاصة ، مما يؤدي إلى إبطاء دورانه. في هذه الحالة ، يتم تثبيت الدوار والذيل على نفس العمود ، ويتم استخدام المحور النابض على الرافعة الجانبية.

عند سرعات الرياح العادية ، يحمل الزنبرك الرافعة بشكل عمودي على المحور ، وعند تقويته ، يبدأ في الانحراف نحو الذيل ، ويضغط على وسادات الفرامل على المحور ويبطئ الدوران. يعد هذا الخيار مناسبًا لأحجام الشفرات الصغيرة ، نظرًا لأن القوة المطبقة على العمود لإيقافه يجب أن تكون كبيرة جدًا. من الناحية العملية ، يتم استخدام هذا الخيار فقط عند سرعات الرياح المنخفضة نسبيًا ؛ مع هبوب العواصف ، تكون الطريقة غير فعالة.

بالإضافة إلى الأجهزة الميكانيكية ، تستخدم الأجهزة الكهرومغناطيسية على نطاق واسع. مع ارتفاع الجهد ، يبدأ التتابع في العمل ، مما يؤدي إلى جذب وسادات الفرامل إلى العمود.

هناك خيار آخر يمكن استخدامه للحماية وهو فتح الدائرة عند حدوث جهد عالٍ جدًا.

انتباه!تحمي بعض الطرق الجزء الكهربائي فقط من المجمع دون التأثير على العناصر الميكانيكية للهيكل. هذه الأساليب غير قادرة على ضمان سلامة الطاحونة الهوائية في حالة الرياح العاتية المفاجئة ولا يمكن استخدامها إلا كتدابير إضافية ، تعمل جنبًا إلى جنب مع الأجهزة الميكانيكية.

رسومات المخطط والحماية

للحصول على تمثيل مرئي أكثر لمبدأ تشغيل جهاز الكبح ، ضع في اعتبارك مخطط حركي.

يوضح الشكل أن الزنبرك في الحالة الطبيعية يحافظ على التجميع الدوار والذيل على نفس المحور. تتغلب القوة الناتجة عن تدفق الرياح على مقاومة الزنبرك عندما تزداد السرعة وتبدأ تدريجيًا في تغيير اتجاه محور الدوار ، وينخفض ​​ضغط الرياح على الشفرات ، مما يؤدي إلى انخفاض سرعة الدوران.

هذا المخطط هو الأكثر شيوعًا وفعالية. إنه سهل التنفيذ ، ويسمح لك بإنشاء جهاز من مواد الخردة. بالإضافة إلى ذلك ، يعد ضبط هذه الفرامل أمرًا بسيطًا وينحصر في اختيار زنبرك أو تعديل قوته.

انتباه!لا يوصى بأن تكون أقصى زاوية دوران للدوار أكثر من 40-45 درجة. تساهم الزوايا الكبيرة في التوقف الكامل لطاحونة الهواء ، والتي تبدأ بعد ذلك بصعوبة في الرياح الشديدة غير المستوية.

إجراء الحساب

حساب جهاز الكبحمعقد جدا. سيتطلب بيانات مختلفة ، ليس من السهل العثور عليها. يصعب على شخص غير مستعد إجراء مثل هذا الحساب ، فاحتمال الأخطاء مرتفع.

ومع ذلك ، إذا كان الحساب الذاتي ضروريًا لأي سبب ، يمكنك استخدام الصيغة:

P x S x V 2 = (m x g x h) x sinα، أين:

• P هي القوة المؤثرة على المسمار بواسطة تدفق الرياح ،
• S هي منطقة ريش المروحة ،
• V - سرعة الرياح ،
• م - الكتلة ،
• ز - تسارع السقوط الحر (9.8) ،
• h هي المسافة من المفصلة إلى نقطة ربط الزنبرك ،
• sinα - زاوية ميل الذيل بالنسبة لمحور الدوران.

يجب أن يؤخذ في الاعتبار أن القيم التي تم الحصول عليها من الحسابات المستقلة تتطلب تفسيرًا صحيحًا وفهمًا كاملاً للجوهر المادي للعملية التي تحدث أثناء الدوران. في هذه الحالة ، لن تكون صحيحة بما فيه الكفاية ، لأن التأثيرات الدقيقة التي تصاحب تشغيل الطاحونة لن تؤخذ في الاعتبار. ومع ذلك ، فإن القيم المحسوبة بهذه الطريقة ستكون قادرة على إعطاء ترتيب الحجم المطلوب لتصنيع الجهاز.

عملية صنع توربينات الرياحمصحوبًا بالكثير من النفقات ويتطلب مجموعة متنوعة من الإجراءات ، والتي في حد ذاتها تفرض حماية الهيكل قدر الإمكان من إمكانية التدمير. إذا كان هناك خطر متوقع بتدمير أو فشل المجمع ، فلا ينبغي إهمال إنشاء واستخدام أجهزة الحماية بأي حال من الأحوال.

الحد الأقصى لسرعة الرياح المسموح بها لتشغيل مولد الرياح بيديك هو 20-25 مترًا في الثانية. إذا تم تجاوز هذا المؤشر لمعدل تدفق الهواء ، فيجب أن يكون تشغيل المحطة محدودًا. علاوة على ذلك ، يجب القيام بذلك حتى لو كانت الطاحونة من النوع البطيء الحركة.

بالطبع ، من غير المحتمل أن تتمكن طاحونة هوائية محلية الصنع من الدوران بهذه السرعة بحيث تنهار تمامًا. ولكن هناك العديد من الحالات في التاريخ عندما بنى المتحمسون توربينات الرياح الخاصة بهم ، لكنهم لم يوفروا أي حماية من الرياح القوية. نتيجة لذلك ، حتى المحاور القوية لمولد السيارة لم تستطع تحمل الحمل بالكامل وكسرت مثل المباريات. لذلك ، إذا كانت الرياح قوية ، فإن الضغط على ذيل الريش يزداد بشكل كبير ، وفي حالة حدوث تغيير حاد في اتجاه تدفق الهواء ، سيدور المولد بحدة.

مع الأخذ في الاعتبار حقيقة أن دافع المولد قادر على الدوران بسرعة كافية عند سرعات الرياح العالية ، يتحول الهيكل بأكمله إلى جيروسكوب يقاوم أي منعطفات. يؤدي هذا إلى تركيز أحمال كبيرة على عمود المولد بين عجلة الرياح والإطار.

من بين أشياء أخرى ، سيكون للعجلة التي يبلغ قطرها 2 متر مقاومة هوائية عالية. في حالة الرياح القوية ، فإن هذا يهدد بأحمال عالية على الصاري. وبالتالي ، من أجل تشغيل أكثر موثوقية وطويلة الأجل لمولد الرياح ، فإن الأمر يستحق القلق بشأن الحماية.

أسهل طريقة لاستخدام هذه الأغراض هي ما يسمى بالمجرفة الجانبية. هذا جهاز بسيط للغاية يمكنه توفير المال والجهد والوقت الذي يقضيه في بناء المحطة بشكل كبير.

يكمن تشغيل مثل هذا الجهاز في حقيقة أنه مع رياح تعمل بسرعة 8 م / ث ، يكون ضغط الرياح على الهيكل أقل من ضغط زنبرك الحماية. هذا يسمح للمولد بالعمل بشكل طبيعي ومواكبة الرياح بمساعدة الريش. لمنع طاحونة الهواء من الانهيار في وضع التشغيل ، يوجد امتداد بين الجرافة الجانبية والذيل. ولكن مع تدفق الرياح القوي ، فإن الضغط على عجلة الرياح يتجاوز قوة ضغط الزنبرك ، ونتيجة لذلك ، يتم تشغيل الحماية. عندما يبدأ المولد في الانثناء ، يضرب تدفق الرياح مولد الرياح بزاوية ، مما يقلل بشكل خطير من قوته.

عند سرعات الرياح العالية جدًا ، تقوم الحماية بطي المولد تمامًا ، والذي يقع بالتوازي مع اتجاه تدفق الرياح. نتيجة لذلك ، توقف تشغيل الطاحونة بالكامل تقريبًا. تجدر الإشارة إلى أنه في هذه الحالة ، لا يتم ربط ذيل الذيل بشكل صارم بالإطار ، ولكن لديه القدرة على الدوران. يجب أن تكون المفصلة المستخدمة في هذه الحالة مصنوعة من الفولاذ عالي القوة ، ويجب ألا يقل قطرها عن 12 ملم.

الفكرة ، وهي المبدأ الأساسي للآلية أو الجهاز ، مهمة لرب المنزل. سوف يفكر في التفاصيل بنفسه ، بناءً على فهمه لفعالية التصميم ، وتوافر المواد والمكونات الضرورية.

لا تزال توربينات الرياح لمنزل خاص ، بكل مزاياها ، معدات غريبة ومكلفة في روسيا. يبدأ سعر الجهاز المصنوع في المصنع بقوة 750 واط من 50 ألف روبل ، وسيتم تحصيل أكثر من 100 ألف روبل منك مقابل شراء مولد للرياح مقابل 1500 واط. لا يمكن للسادة الذين صنعوا أكثر من آلية منزلية بأيديهم أن يمروا بفرصة تصميم مولد رياح محلي الصنع. يتم استخدام خبرتهم ومعرفتهم ونصائحهم في الوصف المقدم للتنفيذ الذاتي لطاحونة الهواء.

يتمثل الاختلاف الرئيسي بين مولد الرياح وأنظمة التوليد الأخرى في أنه يولد الطاقة باستمرار عندما يتحرك الهواء بسرعة تبدأ من 2 م / ث. تحدد الظروف المناخية القارية لروسيا الوجود المستقر لمثل هذه الرياح في المنطقة بأكملها تقريبًا.

توفر توربينات الرياح ، بدرجة أكبر أو أقل ، الاستقلال عن شبكات الإمداد بالطاقة. يتم توفير هذا الاستقلال بواسطة حزمة البطارية. من السهل صنع توربينات الرياح محلية الصنع بأيديكم ، فهي صغيرة الحجم وسهلة التركيب.

اختيار التصميم. المكونات والآليات الرئيسية

صنعت أيدي الحرفيين العديد من الآليات التي تستخدم طاقة الرياح. يتم تقسيم توربينات الرياح محلية الصنع إلى مجموعات. هذه هي مولدات الرياح الأفقية والعمودية. تختلف الأجهزة في اتجاه محور عجلة الرياح. بالنسبة للعجلات العمودية ، تعمل الشفرات نصف دورة من العجلة ضد تدفق الرياح.

تفقد توربينات الرياح الأفقية سرعة الدوران بسبب تغير اتجاه الرياح. كقاعدة عامة ، يتخذ الحرفيون المنزليون كأساس عجلة رياح ذات محور دوران أفقي. من المهم مراعاة أنه في التاريخ الكامل للحلول التقنية للإنسان ، من الصعب اكتشاف استخدام طواحين الهواء ذات المحور الرأسي ، وطواحين الهواء الأفقية ترفرف بأجنحتها لعدة قرون.

المخطط العام لمولد الرياح

1. شفرات عجلة الرياح
2. جهاز توليد
3. إطار عمود المولد
4. حماية الشفرة الجانبية ضد الرياح القوية ؛
5. المجمع الحالي
6. إطار إبزيم العقدة
7. عقدة دوارة
8. عرقوب؛
9. سارية؛
10. المشابك لعلامات التمدد.

الجدول 1. المواصفات

ريش عجلة الرياح

الفراغات بيديك مصنوعة من البولي فينيل كلوريد (PVC). الشفرات البلاستيكية سهلة المعالجة وغير حساسة للبيئة الرطبة. يتم استخدام أنبوب الضغط SDR PN 6.3 (قطر 160 مم ، وسمك الجدار 4 مم ، وطول 1000 مم) كأنبوب فارغ.

حساب شكل النصل معقد للغاية. نستخدم نموذجًا (الشكل 2 ، الأبعاد بالملم) ، محسوب بالفعل من قبل المتخصصين. يتم قطع القالب من ورقة سميكة ، يتم تطبيقه على الأنبوب ويتم رسم كفاف. يتم قطع الفراغات بأيديهم بمنشار تقليدي أو بانوراما كهربائية.

ستحصل على 6 شفرات فارغة. لزيادة كفاءة عجلة الرياح ، وتقليل مستوى الضوضاء ، من الضروري التخلص من جميع الزوايا وطحن أسطح المنتجات. يُنصح بمعالجة جميع الفراغات في وقت واحد ، وتثبيتها بمشابك أو مسمار من خلال فتحة عمل خارج محيط الفراغ.

يتم توصيل الشفرات بجسم محرك الدراجة من خلال وصلة فولاذية (سمك 10 مم ، قطر 200 مم). يتم ربط ستة شرائط فولاذية بعرض 12 مم وطول 300 مم مع فتحات لربط الشفرات بالوصلة عن طريق اللحام.

عجلة الرياح المجمعة متوازنة بعناية. الدوران العفوي غير مسموح به. تتم الموازنة عن طريق طحن المادة بملف من نهاية المنتج بيديك. يتم دفع العجلات الهوائية في مستوى دوران واحد عن طريق ثني أشرطة التثبيت الفولاذية.

جهاز توليد

يستخدم محرك كهربائي للدراجة بمعلمات 24 V 250 W كمولد. منتج مماثل يكلف من 5 إلى 15 ألف روبل. يمكن طلبها بسهولة عبر الإنترنت.

الجدول 2. مواصفات محرك دراجة 250 واط

يتم توصيل الوصلة بجسم المحرك بمسامير من خلال الفتحات لتثبيت البرامق. من الممكن تمامًا اختيار مولد بسعر أكثر ملاءمة ، على سبيل المثال ، محرك كهربائي بإثارة مغناطيسية دائمة من محرك شريط بجهاز كمبيوتر إلكتروني. معلمات الجهاز 300 واط ، 36 فولت ، 1600 دورة في الدقيقة.

يمكن صنع المولدات ذات الخصائص الضرورية يدويًا من جهاز آلي لغرض مماثل. الجزء الثابت لا يخضع للتغييرات ، الدوار مجهز بمغناطيس نيوديميوم. ملاحظات السادة حول مثل هذه التعديلات للمولد إيجابية.

تركيب المولد على الهيكل

محرك الدراجة ، عند استخدامه للغرض المقصود منه ، يعمل تحت أحمال كبيرة. تفي معلمات القوة المحسوبة للمحرك بشروط استخدام المنتج كمولد طاحونة هوائية محلية الصنع. يتم توصيل عمود المولد من خلال وصلة ملولبة بإطار افعل ذلك بنفسك مصنوع من سبائك الألومنيوم بسمك 10 مم. السرير مربوط بالإطار.

يتم تحديد أبعاد السرير ، ووضع الثقوب من خلال أبعاد المولد المحدد. لتصنيع الإطار ، يتم تحديد قسم قناة بسمك مقطع 6-10 مم. تعتمد الأبعاد الهيكلية للإطار على أبعاد وحدة الدوران.

الجمعية الدوارة وجامع التيار

يوفر دوران مولد الرياح في الريح ، وتثبيته على الصاري ، ونقل الكهرباء إلى وحدة التحكم وحدة تحول.

1. المحور العازل للمجمع الحالي ؛
2. عقدة الاتصال
3. الجامعين الحاليين
4. الإطار؛
5. اللحام.
6. جسم الجهاز الدوار
7. محامل المتداول
8. رمح الجهاز الدوار
9. سارية؛
10. الأسلاك الكهربائية.

من الرسم والصورة ، من السهل فهم تصميم التجميع الدوار وجعل الآلية بيديك ، والمواد الخاصة بالفراغات هي أنابيب فولاذية. من الأفضل استخدام محامل البكرات ، لأنها أكثر مقاومة للأحمال المحورية.

لم يعد تصميم المجمع الحالي أكثر تعقيدًا.

تتكون مجموعة التلامس من قضيب نحاسي ذي مقطع مربع يبلغ جانبه 10 مم. يتم لحام سلك نحاسي معزول بقطع عرضي لا يقل عن 4 مم.

حماية قوية من الرياح

تبلغ سرعة تدفق الرياح ، حيث تعمل توربينات الرياح محلية الصنع في الوضع الاسمي ، 8 م / ث. تتطلب الرياح العاتية حماية ضد تلف المنتج. جهاز الحماية الموثوق به هو آلية الشفرة الجانبية افعلها بنفسك.

عند معدل تدفق اسمي يبلغ 8 م / ث لمنتجات مثل توربينات الرياح محلية الصنع ، يكون الضغط على الشفرة الجانبية أقل من قوة الشد لنابض الحماية. يعمل مولد الرياح ويتم توجيهه في اتجاه مجرى النهر بواسطة وحدة الذيل. عندما يزداد ضغط التدفق على عجلة الرياح ، يتم تنشيط زنبرك الشفرة. تدور عجلة الرياح ، مما يقلل من الطاقة المتولدة. معدلات التدفق المرتفعة ، من خلال الضغط على الشفرة الجانبية ، تدير عجلة الرياح تمامًا ، مما يجعلها موازية لاتجاه التدفق ، ويتوقف توليد الطاقة.

الاسلاك الرسم البياني

يتم تجميع الدائرة الكهربائية من المكونات التالية:

مولد (محرك دراجة) ؛

وحدة التحكم؛

البطارية؛

أسلاك الكهرباء والتبديل.

يتم الانتهاء من مخطط الدائرة المحدد مع الأخذ في الاعتبار حقيقة أن وحدة التحكم يجب أن توفر:

شحن البطارية بقصر تيار الشحن على القيم المقبولة ؛

التوصيل بجهاز توليد حمولة الصابورة في نهاية شحن البطارية ، باستثناء انتقال العجلة إلى العجلة ؛

وضع الكبح الكهربائي ، وإيقاف مولد الرياح.

سارية توربينات الرياح

يمكن أن يكون الصاري لمولد الرياح عبارة عن أنابيب معدنية بقطر 100 مم وما فوق. الحد الأدنى لارتفاع الصاري 6 أمتار في المناطق المفتوحة. في حالة عدم وجود منطقة مفتوحة ، يتم زيادة ارتفاع الصاري بمقدار متر واحد مقابل ارتفاع العوائق ضمن نصف قطر يبلغ 30 مترًا من قاعدة البرج.

يعتبر وزن الطاحونة المجمعة مع الصاري كبيرًا جدًا ، الأمر الذي يتطلب استخدام ثقل موازن ، مما يسهل تركيب وخفض الصاري ، وأعمال الإصلاح. كلما زاد ارتفاع الصاري العصامي ، زاد تأثير تدفق الرياح على العقد محلية الصنع. توصي مراجعات الأسياد بتثبيت امتدادات كل 5.5 متر من ارتفاع الصاري. يتم تثبيت علامات التمدد محلية الصنع على الأرض بواسطة مراسي بطول نصف قطر لا يقل عن 50٪ من ارتفاع الصاري.

تُظهر الصورة مولد رياح محلي الصنع منتهي. إن عجلة الرياح الدوارة ، والمولد ، والجهد الكهربائي الناتج عن ذلك ، والظروف الجوية المتغيرة تجعل المنتجات محلية الصنع آليات خطرة. توخ الحذر الشديد عند تشغيل وإصلاح منتج DIY. تأكد من تأريض الصاري بإحكام.

كيفية حماية مولد الرياح من الرياح القوية ، لأنه ، على سبيل المثال ، أثناء الإعصار ، يمكن أن تفشل الشفرات وتطير بسهولة. أو الأسوأ من ذلك ، أن الصاري لن يتحمل ، على سبيل المثال ، سوف يمزق علامات التمدد وينهار مولد الرياح ، ويجرف كل شيء في طريق سقوطه. بالطبع ، بالنسبة لطواحين الهواء الصغيرة التي يبلغ قطر المروحة التي يبلغ قطرها 1.5 مترًا ، فإن الحماية من الرياح القوية ليست ذات صلة بشكل خاص ، نظرًا لعدم وجود مثل هذا الضغط الهائل على المروحة. ولكن بالنسبة لطواحين الهواء الكبيرة ، فإن حماية الرياح إلزامية ، حيث تتعرض المروحة الكبيرة أثناء الإعصار لضغط هائل ، وهنا لا يمكن أن تطير الشفرات فحسب ، بل يمكن أيضًا تمزيق أو اقتلاع الكابلات الفولاذية من الأرض. حسنًا ، بشكل عام ، أعتقد أنه من الواضح أنه بدون حماية ، خاصة في محيط الأشخاص والمباني ، من الأفضل عدم تثبيت طاحونة هوائية ، مرة واحدة في السنة على الأقل لا تزال الأعاصير تحدث.

تم بالفعل تثبيت الحماية من العواصف في مولدات الرياح في المصنع ؛ بالنسبة لتوربينات الرياح الصغيرة ، كقاعدة عامة ، يتم استخدام الفرامل الكهربائية. أي عندما يتم الوصول إلى سرعة معينة ، يتم نبض مراحل المولد بواسطة وحدة التحكم ويفقد المسمار السرعة ، مما يؤدي إلى انخفاض الطاقة. أو لا يتم توفير الحماية على الإطلاق ويتباطأ جهاز التحكم عن طريق تقصير المولد فقط عندما يتجاوز الجهد قيمة معينة ، على سبيل المثال 14 فولت لنظام 12 فولت. بالنسبة لطواحين الهواء الصغيرة محلية الصنع ، غالبًا ما يتم تصنيع أجهزة التحكم محلية الصنع (منظمات الصابورة) ، والتي تعمل أيضًا على إبطاء طاحونة الهواء عند تجاوز الجهد ، وتبطئ من خلال تشغيل حمل إضافي في شكل مصابيح كهربائية أو حلزونات نيتشروم ، عشرات . أو يشترون وحدات تحكم جاهزة حيث يكون كل شيء موجودًا بالفعل ويقومون بفرملة وإيقاف طاحونة الهواء إجباريًا.

يجب أن تتمتع طواحين الهواء الكبيرة ، بالإضافة إلى جهاز التحكم ، بحماية ميكانيكية ، لأن المراوح الكبيرة تقلع طاقة هائلة في الرياح القوية وتذهب "فوق القمة" وحتى الدائرة الكاملة للمولد لا توقف المروحة. في طواحين الهواء في المصنع ، تتم الحماية عادةً عن طريق قلب الذيل والمسمار بعيدًا عن الريح. تعتمد "مصدات الرياح" على الطريقة الكلاسيكية لإزالة المروحة من الرياح عن طريق طي الذيل ، والتي أصبحت منذ فترة طويلة كلاسيكية. سيتم مناقشة هذا المخطط أكثر.

مخطط قوي لحماية الرياح

الدفاع يعمل هكذا. عندما لا تكون هناك رياح ولا تدور المروحة ، ينحرف الذيل إلى 45 درجة ويتدلى إلى الجانب. مع قدوم الرياح ، تستدير المروحة وتبدأ في الدوران ، ويتحول الذيل إلى الريح ويتحاذي. عندما يتم تجاوز سرعة رياح معينة ، يصبح الضغط على المروحة أكبر من وزن الذيل ، فيبتعد ، وينثني الذيل. بمجرد أن تضعف الرياح ، ينفتح الذيل تحت الثقل مرة أخرى وتصبح المروحة في مهب الريح. بحيث لا يؤدي طي الذيل إلى إتلاف الشفرات ، يتم لحام المحدد.

مبدأ حماية توربينات الرياح

هنا يتم لعب الدور الرئيسي من خلال وزن الذيل وطوله ومنطقة الريش ، وكذلك المسافة التي يتم بها إزاحة محور دوران المروحة. توجد صيغ للحساب ، ولكن للراحة ، كتب الأشخاص جداول بيانات Excel يُحسب عليها كل شيء بنقرتين. يوجد أدناه لوحتان مأخوذتان من منتدى windpower-russia.ru

لقطة من اللوحة الأولى. أدخل البيانات في الحقول الصفراء واحصل على الطول المطلوب للذيل ووزن طرفه. منطقة الذيل بشكل افتراضي 15-20٪ من منطقة المروحة المكنسة.

حساب وحدة الذيل

الصفيحة الثانية مختلفة قليلاً ، وهنا يمكنك تغيير الزاوية الأفقية للذيل. تعتبر 45 درجة في الجدول الأول ، ولكن هنا يمكن تغييرها بنفس طريقة الانحراف العمودي. بالإضافة إلى ذلك ، يتم إضافة زنبرك يحمل الذيل أيضًا. يتم تثبيت الزنبرك كمقاومة لطي الذيل لإرجاع أسرع ولتقليل وزن الذيل. تؤخذ منطقة الذيل أيضًا في الاعتبار في الحساب.

تنزيل - حساب وحدة الذيل 2.xls

حساب وحدة الذيل 2

أيضًا ، يمكن حساب وزن الذيل والمعلمات الأخرى باستخدام هذه الصيغ

فا - القوة المحورية على المسمار.

وفقًا لـ Sabinin Fa = 1.172 * pi * D ^ 2/4 * 1.19 / 2 * V ^ 2
وفقًا لـ Zhukovsky Fa = 0.888 * pi * D ^ 2/4 * 1.19 / 2 * V ^ 2 ،
حيث D هو قطر عجلة الرياح ، V هي سرعة الرياح ؛

X - الإزاحة المرغوبة (الإزاحة) من المحور الدوار إلى محور دوران الخمور ؛
م هي كتلة الذيل.
ز - تسارع السقوط الحر ؛
l هي المسافة من الإصبع إلى مركز ثقل الذيل ؛
أ - زاوية ميل الإصبع.

على سبيل المثال ، المسمار الذي يبلغ قطره 2 متر ، وسرعة الرياح التي يجب أن يطوي عندها الذيل = 10 م / ث

نعتبر وفقًا لـ Zhukovsky Fa \ u003d 0.888 * 3.1415 * 2 ^ 2/4 * 1.19 / 2 * 10 ^ 2 \ u003d 165N

كتلة الذيل = 5 كجم ،
المسافة من الإصبع إلى مركز ثقل الذيل = 2 م ،
زاوية الاصبع = 20 درجة

X = 5 * 9.81 * 2 * sin (20) /165/3.1415*2=0.129 م.

أيضا حساب أكثر مفهومة لكتلة الذيل

0.5 * Q * S * V ^ 2 * L1 * p / 2 = M * L2 * g * sin (a) ، حيث:
س - كثافة الهواء
S - منطقة المسمار (م ^ 2) ؛
V - سرعة الرياح (م / ث) ؛
L1 - إزاحة محور دوران رأس الريح من محور دوران المروحة (م) ؛
M - كتلة الذيل (كجم) ؛
L2 - المسافة من محور دوران الذيل إلى مركز ثقله (م) ؛
ز - 9.81 (الجاذبية) ؛
أ - زاوية ميل محور دوران الذيل.

حسنًا ، ربما هذا كل شيء ، في ملف طباعة جداول Excel ، يكفي تمامًا للحساب ، على الرغم من أنه يمكنك استخدام الصيغ. عيب نظام الحماية هذا هو انحراف المروحة أثناء التشغيل ورد الفعل المتأخر إلى حد ما للتغير في اتجاه الرياح بسبب الذيل العائم ، لكن هذا لا يؤثر بشكل خاص على توليد الطاقة. بالإضافة إلى ذلك ، هناك خيار آخر للحماية من خلال "طفو" البرغي. يتم وضع المولد أعلى وينقلب ، في حين أن المسمار ، كما كان ، ينحرف بعيدًا عن الرياح ، وفي هذه الحالة ، يدعم المولد امتصاص الصدمات.