Модель ветрогенератора для школы

Проект модели ветрогенератора

Объект и предмет исследования

Объект исследования – действующая модель ветрогенератора.

Предмет исследования – эффективное функционирование ветрогенератора с целью выработки электроэнергии.

Устройство и технические характеристики модели ветрогенератора

В своей модели я расширил возможности ветрогенератора: установил подъёмное устройство (лифт) и стабилизатор.

Модель ветрогенератора состоит из основных технических частей:

Башни ветрогенератора могут быть цельными, построенными из кирпича, бетона или, как в данной модели, сборными – из отдельных конструкций.

2) Лопастной механизм

3) Электромотор (электрогенератор), приводящий механизм в действие.

4) Подъемное устройство (лифт).

Скачать:

Вложение	Размер
vetrogenerator.ppt	1.47 МБ

Предварительный просмотр:

Подписи к слайдам:

Ветрогенератор Номинация: техническое творчество и изобретательство Зиннуров Тимур МБОУ СШ №9 г. Сургут, 2016-2017 уч .г.

История Ветряки придумали очень давно, 500 лет назад. Раньше ветряки применяли для того, чтобы размолоть пшеницу, перекачивать воду. Сегодня ветрогенераторы используют для того, чтобы получить электроэнергию. В будущем это направление энергетики будет развиваться ещё активнее.

Использование Ветрогенераторы используются для выработки электричества. Их конструкция простая, но для их работы требуется сила ветра. Там, где нет больших электростанций, например, далеко от городов – в поселках или на дачах, на морских берегах, где дуют сильные ветры, используют ветрогенераторы. Они являются экологически чистыми, они не загрязняют атмосферу. Когда ветра нет, можно использовать солнечные батареи. А ещё энергию можно получать из морских волн, даже из снега и льда.

И на Марсе будут ветряки Когда-нибудь люди смогут использовать ветрогенераторы не только на Земле, но и на Марсе. Известно, что первые переселенцы полетят на Марс уже через десять лет. На Марсе постоянно дуют сильные ветры. Там больше подойдут однолопастные и роторные ветрогенераторы. А вот парусные ветряки могут не подойти из-за силы марсианских ветров.

Составные части ветряка Башня Лопастной механизм Генератор Стабилизатор Подъемное устройство (лифт)

Используемые материалы Для изготовления модели ветрогенераторной установки использованы элементы от наборов конструкторов Loz и Lego .

Схема сборки Конструирование башни Конструирование лопастного механизма и генератора Конструирование стабилизатора Конструирование лифта

Конструирование башни Башня состоит из двух блоков. Это обеспечивает устойчивость башни.

Лопастной механизм Конструирование лопастного механизма. Лопасти ветрогенератора расположены под углом. Это повышает эффективность работы ветряка.

Установка генератора Генератор вмонтирован в верхнюю часть башни. Лопасти вращаются при включении электромотора.

Стабилизатор и лифт Стабилизатор – это механизм, который при сильном ветре стабилизирует действие лопастей, не позволяя им вращаться с чрезмерной скоростью. Иначе это может привести к поломке Подъемное устройство — лифт, для обслуживания ветряка в случае поломки.

Готовая модель Когда я вырасту, то стану изобретателем, буду создавать различную полезную для людей технику и технологии, а больше всего мне хочется создать машину времени и устройство по телепортации, потому что никто еще их не придумал. Тогда можно будет путешествовать во времени и в пространстве. Это интересно.

Научиться учиться Чтобы стать изобретателем, нужно многое знать и многое уметь. Это знания в области науки и техники. Для этого нужно много учиться и работать.

Источник

Проект :МИНИ ВЕТРЯНАЯ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ

В данной работе представлен способ создания с помощью подручных средств экономично выгодную, действующую модель мини ВЭС (Ветряной Электростанции)

Скачать:

Вложение	Размер
vyrostkova_statya.doc	163.56 КБ

Предварительный просмотр:

МИНИ ВЕТРЯНАЯ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ

выросткова арина дмитриевна

11 «а» класс муниципальное общеобразовательное учреждение «лицей №8»г. назарово,

г. назарово. красноярского края. россия

быковская татьяна николаевна, учитель физики

муниципальное общеобразовательное учреждение «лицей №8»г. назарово. красноярского края. россия.

Аннотация. В данной работе представлен способ создания с помощью подручных средств экономично выгодную, действующую модель мини ВЭС (Ветряной Электростанции). Ключевые слова. Модель, экономически выгодно.

В наше время существует много экологических проблем, одна из них это токсичные вещества от выхлопного газа. Эта проблема влечёт за собой многие последствия. Во-первых, развитие парникового эффекта с последующим необратимым изменением климата и, во-вторых, снижение иммунитета многих людей вследствие нарушения основ генетической наследственности.

Решение проблем состоит в снижении уровня токсичности отработавших газов, особенно окиси и двуокиси углерода, притом, что объем производства различной техники нарастает. А как же направление страны на энергосбережение?

Не решается проблема по добыче природных ресурсов, запасы полезных ископаемых с большой скоростью сводятся к нулю, и их переработка, получение электроэнергии не оказывает положительно влияние на экологию, наоборот состояние экологии только ухудшается.

Самым экологическим способом выработки электроэнергии являются ВЭС (Ветряные Электростанции). Но в России они используются крайне редко. Домашней ВЭС (Ветряные Электростанции) могут использоваться в обиходе каждого человека. Широкое применение они могут иметь в сельской местности. Одной небольшой, домашней ВЭС (Ветряной Электростанции) вполне хватит для снабжения электричеством какой-нибудь стайки или сарая. Ветряная электростанция — установка, преобразующая кинетическую энергию ветра в электрическую энергию. Состоит она из ветродвигателя, генератора электрического тока, автоматического устройства управления работой ветродвигателя и генератора, сооружений для их установки и обслуживания.

Принцип действия ветряных электростанций прост: ветер крутит лопасти ветряка, приводя в движение вал электрогенератора. Генератор в свою очередь вырабатывает электрическую энергию.

С помощью подручных средств создать экономично выгодную, действующую модель мини ВЭС (Ветряной Электростанции)

1. Изучить принцип работы и устройства ВЭС (Ветряной Электростанции) изучить литературу
2. Проанализировать сферу применения ВЭС (Ветряной Электростанции)
3. Создать чертёж модели ВЭС (Ветряной Электростанции)
4. Найти необходимые детали и приборы
5. Собрать действующую модель
6. Прорекламировать продукт

1. Создание простейшей модели ВЭС (Ветряной Электростанции), которая будет преобразовывать энергию ветра в электрический ток.
2. Изучение истории появления Электромобилей и их место в нашей жизни
3. Изучение принципа работы и построение ВЭС (Ветряной Электростанции)

1. Необходимо использовать недорогой и общедоступный материал для изготовления простейшей модели ВЭС (Ветряной Электростанции).
2. Конструкция должна быть проста в применении, изготовлении и транспортировки.

Материалы и методы исследования:

Для изготовления такой модели нам потребуется:

Деревянная подставка (120*120*2) мл;

Опора(85*15)мл 4 шт;

Площадка для мотора (40*40*5) мл;

Моторчик (30*25) мл;

Лопасти R=85,R=95 мл;

Провода ПВХ (500)мл;

Основная часть:

В современном мире мы не представляем жизнь без электроэнергии. Но цены на электроэнергию растут, запасы природных ископаемых сводятся к нулю, а также, ухудшается состояние экологии.

Во всем мире широкое распространение имеют электромобили. Не в далеком будущем они появятся у многих жителей нашей страны. Но на зарядку электромобилей уходит большое количество электроэнергии. В данном случае ВЭС (Ветряные Электростанции) будут как всегда кстати. Пока владелец электромобиля на работе электроэнергия могла бы скапливаться в аккумуляторах, таким образом, всегда будет запас электроэнергии и не будет вреда окружающей среде.

Так почему бы нам не задуматься и не перейти на использование ВЭС (Ветряных Электростанций). ВЭС (Ветряные Электростанции) не оказывают пагубное влияние на экологию, и значительно экономят природные ресурсы.

1. Тщательное изучение необходимой литературы:

• Изучение устройства и принципа работы ВЭС
• Изучение сферы применения ВЭС
• Изучение истории и принципа работы Электромобилей.

1. Подбор материалов.
2. Для этого устройства нам потребовалось: деревянная подставка опора, площадка для мотора, моторчик, лопасти, светодиод, провода ПВХ, вольтметр, кусок метала.
3. Создание модели.

Источник

ветрогенератор-альтернативный источник энергии

Сегодня актуальна проблема исчерпаемости природных ресурсов и ухудшение экологии Земли. Технологии будущего учёные очень тесно связывают с экологически чистыми источниками энергии.

Скачать:

Вложение	Размер
vetrogenerator-alteranativnyy_istochnik_energii.docx	717.29 КБ

Предварительный просмотр:

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение средняя общеобразовательная школа № 6 г.Бикина

Бикинского муниципального района Хабаровского края

Районная школа «ИНТЕЛЛЕКТ»

ВЕТРОГЕНЕРАТОР-АЛЬТЕРНАТИВНЫЙ ИСТОЧНИК ЭНЕРГИИ

Молчанова А.Ю., учитель физики

Сегодня актуальна проблема исчерпаемости природных ресурсов и ухудшение экологии Земли. Технологии будущего учёные очень тесно связывают с экологически чистыми источниками энергии.

Постоянно и повсюду на земле дуют ветры- от легкого ветерка, несущего желанную прохладу в летний зной, до могучих ураганов, приносящих неисчислимый урон и разрушения. Ветры, дующие на просторах нашей страны, могли бы легко удовлетворить все ее потребности в электроэнергии! Климатические условия позволяют развивать ветроэнергетику и на Дальнем Востоке. Почему же столь обильный, доступный да и экологически чистый источник энергии так слабо используется?

В связи с ростом цен на энергоносители, все больше владельцев частных домов обращаются к возобновляемым и нетрадиционным источникам энергии, таких как ветровая, солнечная, гидроэнергия и геотермальная. Размышляя над тем, какой источник энергии выбрать нам для создания агрегата, вырабатывающего электроэнергию, мы пришли к выводу, что это будет ветер.

И так, темой нашего проекта является разработка идеи использования возобновляемых источников энергии в такой важнейшей сфере, как жизнеобеспечение населения электроэнергией. Сфера обеспечения бытовых потребностей населения энергией является главнейшей, и в отличие от потребностей промышленности требует немедленного удовлетворения. Актуальность проекта связана с ожидаемым исчерпанием традиционных источников углеводородного сырья, которые сегодня используются как основные первичные источники энергии. В частности, ветер является практически неисчерпаемым источником, и потому может служить реальной основой устойчивого развития человечества.

Можно ли создать эффективно действующую модель ветрогенераторной установки?

Целью проекта является предложение конкретной схемы изготовления ветрогенератора для обеспечения локальных нужд населения в электроэнергии.

Энергия – её источники и потребители

Новый источник энергии — Ветер

1) изучить литературу по теме;

2) произвести расчёт бытового потребления электричества;

3) изучить и различать возобновляемые источники энергии от невозобновляемых;

4) создать модель ветрогенератора.

Модель ветрогенератора будет способна вырабатывать напряжение, которое можно будет использовать в бытовых нуждах.

Были проведены практические научно-исследовательские работы по изучению работы с целью 1) первоначального практического овладения основными научно-техническими принципами, положенными в основу проекта; 2) использования полученных численных экспериментальных значений для коррекции расчетов по проектно-технической реализации; 3) составления технической блок-схемы проекта ветрогенераторной системы.

Была изготовлена с помощью преподавателя основная модель ветрогенератора, с диаметром лопастей 0,38м и широкие лопасти из жести. С помощью этого измеренного поля скоростей было выяснено, что самодельный ветряк с тремя лопастями начинает крутится при средней скорости около 4 м/с. Таким образом был сделан вывод что для того, чтобы ветряк начинал крутится, начиная с малой скорости ветра, необходимо, чтобы у него была довольно большая площадь лопастей. Этого можно добиться не только делая широкие лопасти, но и увеличивая их количество. Широкие лопасти с точки зрения надежности менее выгодны, так как большие массы на концах лопастей создают возможность их разрыва при больших скоростях. Сняты показания напряжения, силы тока, угловая скорость.

С учетом всей проведенной работы в части технологической реализации и научно-исследовательских экспериментов технической части была разработана общая схема ветрогенераторной установки.

Завершение исследования и обоснования – февраль 2013 г.

Завершение создания модели — март 2013 г.

В результате работы над проектом была выработана оптимальная по нашему мнению схема ветрогенераторной установки на основе многолопастных, а не трехлопастных ветряков, какие применяются обычно сегодня в Западной Европе.

Серьезным практическим результатом нашей работы был расчет средней установочной мощности ветрогенераторной системы. Это число составляет 0,34 Вт.

МБОУ СОШ №6 г.Бикина, районная школа «ИНТЕЛЛЕКТ»

Приборы, материалы и оборудование, необходимое для создания модели.

Форма представления результатов

1. Модель ветрогенератора.
2. Постер.
3. Текстовая презентация и ее иллюстративное обеспечение.

История создания ветрогенератора

В наши дни двигатели, использующие ветер, покрывают всего одну тысячную мировых потребностей в энергии. Техника 20 века открыла совершенно новые возможности для ветроэнергетики, задача которой стала другой -получение электроэнергии. В начале века Н.Е. Жуковский разработал теорию ветродвигателя, на основе которой могли быть созданы высокопроизводительные установки, способные получать энергию от самого слабого ветерка. Появилось множество проектов ветроагрегатов, несравненно более совершенных, чем старые ветряные мельницы. В новых проектах используются достижения многих отраслей знания. В наши дни к созданию конструкций ветроколеса — сердца любой ветроэнергетической установки- привлекаются специалисты-самолетостроители, умеющие выбрать наиболее целесообразный профиль лопасти, исследовать его в аэродинамической трубе. Усилиями ученых и инженеров созданы самые разнообразные конструкции современных ветровых установок.

Первой лопастной машиной, использовавшей энергию ветра, был парус. Парус и ветродвигатель кроме одного источника энергии объединяет один и тот же используемый принцип. Исследования Ю. С. Крючкова показали, что парус можно представить в виде ветродвигателя с бесконечным диаметром колеса. Парус является наиболее совершенной лопастной машиной, с наивысшим коэффициентом полезного действия, которая непосредственно использует энергию ветра для движения.

Ветроэнергетика, использующая ветроколеса и ветрокарусели, возрождается сейчас, прежде всего, в наземных установках. В США уже построены и эксплуатируются коммерческие установки. Проекты наполовину финансируются из государственного бюджета. Вторую половину инвестируют будущие потребители экологически чистой энергии.

Еще в 1714 году француз Дю Квит предложил использовать ветродвигатель в качестве движителя для перемещения по воде. Пятилопастное ветроколесо, установленное на треноге, должно было приводить в движение гребные колеса. Идея так и осталась на бумаге, хотя понятно, что ветер произвольного направления может двигать судно в любом направлении.

Первые разработки теории ветродвигателя относятся к 1918 г. В. Залевский заинтересовался ветряками и авиацией одновременно. Он начал создавать полную теорию ветряной мельницы и вывел несколько теоретических положений, которым должна отвечать ветроустановка.

В начале ХХ века интерес к воздушным винтам и ветроколесам не был обособлен от общих тенденций времени — использовать ветер, где это только возможно. Первоначально наибольшее распространение ветроустановки получили в сельском хозяйстве. Воздушный винт использовали для привода судовых механизмов. На всемирно известном «Фраме» («Фрам» [фр. frum вперед] — исследовательское судно Ф. Нансена, исследователя Арктики ) он вращал динамомашину. На парусниках ветряки приводили в движение насосы и якорные механизмы.

В России к началу нынешнего века вращалось около 2500 тысяч ветряков общей мощностью миллион киловатт. После 1917 года мельницы остались без хозяев и постепенно разрушились. Правда, делались попытки использовать энергию ветра уже на научной и государственной основе. В 1931 году вблизи Ялты была построена крупнейшая по тем временам ветроэнергетическая установка мощностью 100 кВт, а позднее разработан проект агрегата на 5000 кВт. Но реализовать его не удалось, так как Институт ветроэнергетики, занимавшийся этой проблемой, был закрыт.

Сложившаяся ситуация отнюдь не обусловливалась местным головотяпством. Такова была общемировая тенденция. В США к 1940 году построили ветроагрегат мощностью в 1250 кВт. К концу войны одна из его лопастей получила повреждение. Ее даже не стали ремонтировать — экономисты подсчитали, что выгодней использовать обычную дизельную электростанцию.

Дальнейшие исследования этой установки прекратились, а ее создатель и владелец П. Путнэм изложил свой горестный опыт в прекрасной книге «Энергия ветра», которая не потеряла до сих пор своей актуальности.

Неудавшиеся попытки использовать энергию ветра в крупномасштабной энергетике сороковых годов не были случайны. Нефть оставалась сравнительно дешевой, резко снизились удельные капитальные вложения на крупных тепловых электростанциях, освоение гидроэнергии, как тогда казалось, гарантирует и низкие цены и удовлетворительную экологическую чистоту.

Существенным недостатком энергии ветра является ее изменчивость во времени, но его можно скомпенсировать за счет расположения ветроагрегатов. Если в условиях полной автономии объединить несколько десятков крупных ветроагрегатов, то средняя их мощность будет постоянной. При наличии других источников энергии ветрогенератор может дополнять существующие. И, наконец, от ветродвигателя можно непосредственно получать механическую энергию.

Принцип действия ветрогенератора

Принцип действия всех ветродвигателей один: под напором ветра вращается ветроколесо с лопастями, передавая крутящий момент через систему передач валу генератора, вырабатывающего электроэнергию. Чем больше диаметр ветроколеса, тем больший воздушный поток оно захватывает и тем больше энергии вырабатывает агрегат.

Принципиальная простота дает здесь исключительный простор для конструкторского творчества, но только неопытному взгляду ветроагрегат представляется простой конструкцией.

Различают крыльчатые и карусельные ветродвигатели.
Для крыльчатых ветродвигателей, наибольшая эффективность которых достигается при действии потока воздуха перпендикулярно к плоскости вращения лопастей крыльев, требуется устройство автоматического поворота оси вращения. С этой целью применяют крыло-стабилизатор. Карусельные ветродвигатели обладают тем преимуществом, что могут работать при любом направлении ветра не изменяя своего положения.

Различие в аэродинамике дает карусельным установкам преимущество в сравнении с традиционными ветряками. При увеличении скорости ветра они быстро наращивают силу тяги, после чего скорость вращения стабилизируется.

1. генератор;
2. батарейка пальчиковая 1,5 В;
3. вольтметр;
4. переключатель;
5. лампа накаливания 1,5 В.
6. провода.

Необходимый инструмент: гаечные ключи, дрель со сверлами, отвертка, пассатижи и т.п.

К основным компонентам системы, без которых работа ветряка невозможна, относят следующие элементы:

Генератор – необходим для заряда аккумуляторных батарей. От его мощности зависит как быстро будут заряжаться ваши аккумуляторы. Генератор необходим для выработки переменного тока. Сила тока и напряжение генератора зависит от скорости и стабильности ветра.

Лопасти – приводят в движение вал генератора благодаря кинетической энергии ветра. Лопасти можно делать различной формы. Мы сделали несколько вариантов для того, чтобы сравнить, какой вариант будет вырабатывать больше электроэнергии.

В результате фаворитом стал третий вид лопастей. Максимальное напряжение, вырабатываемое генератором, достигло 1,5 В.

Соединив генератор, лопасти и мачту ветрогенератора мы получили ветрогенераторную установку.

Аккумуляторные батареи – накапливают электроэнергию для использования в безветренные часы. Также они выравнивают и стабилизируют выходящее напряжение из генератора. Благодаря им можно получить стабильное напряжение без перебоев даже при порывистом ветре. Питание объекта идёт от аккумуляторных батарей.

Эксперимент с ветрогенератором

С помощью Цифровых датчиков от фирмы «Научные развлечения» мы провели некоторые измерения.

1. Цифровой датчик напряжения дал нам возможность измерить напряжение в цепи и посмотреть как оно изменяется по мере увеличения числа оборотов лопастей ветрогенератора.

1. Цифровой датчик угловой скорости (числа оборотов) измерил число оборотов за 1 времени. За 1 секунду совершается 25 оборотов лопастями

1. Цифровой датчик тока позволил нам определить значение тока в цепи 0.225 мА.

4. В цепь нами был подключен переключатель и лампочка на 1, 5 В. Переключатель работает в 3 режимах: Выключено — Генератор — Генератор+ батарейка. Лампа служит индикатором наличия тока в цепи и положительным результатом опыта.

Преимущества и недостатки

1. Эффективный способ резервирования энергии на случай кратковременных отключений.
2. Бесшумный, экологически чистый, безопасный.
3. Не требует топлива и регулярных ТО.
4. Быстрый монтаж/демонтаж без заливки бетонного фундамента.
5. Небольшие размеры оборудования позволяют перевозить его в большом легковом автомобиле или микроавтобусе.
6. Подходит для садового домика или бытовки с низкой потребностью в энергии.

1. Шум
2. Зависимость от скорости ветра
3. Необходимость большой свободной площади

В результате проведенной нами работы мы пришли к выводу, что внедрение ветрогенератора с точки зрения альтернативной энергии оправдано. С помощью созданной нами мини-модели ветрогенератора смогли добиться, что наш генератор вырабатывает напряжение 1,5В и мощность нашей станции 0,34Вт. Эти значения малы для применения в быту, но не стоит забывать, что параметры нашей модели можно увеличить. В частности, можно увеличить диаметр ротора, площадь лопастей, материал из которого сделаны лопасти, установить ветрогенератор на высокую мачту, чтобы поток воздуха и его скорость были больше, тем самым увеличить мощность установки.

Кроме этого, нашу установку можно модернизировать и использовать совместно с солнечной батареей, что и стоит в дальнейших планах нашей рабочей группы районной школы «ИНТЕЛЛЕКТ».

Источник