Inimkond on pikka aega kasutanud tuule jõudu oma eesmärkidel. Tuuleveskid, purjelaevad on paljudele tuttavad, neist kirjutatakse raamatutes ja tehakse ajaloolisi filme. Tänapäeval pole tuulegeneraator oma tähtsust kaotanud, sest selle abiga saad tasuta elekter suvilas, mis võib kasuks tulla, kui vool ära läheb. Räägime isetehtud tuulikutest, mida saab minimaalse kuluga kokku panna vanaraua materjalidest ja saadaolevatest osadest. Oleme teile andnud ühe üksikasjaliku juhendi koos piltidega ning videoideed veel mitme kokkupanekuvõimaluse jaoks. Niisiis, vaatame, kuidas kodus oma kätega tuulegeneraatorit teha.
Montaažijuhised
Tuuleturbiine on mitut tüüpi, nimelt horisontaalne, vertikaalne ja turbiin. Neil on põhimõttelised erinevused, oma plussid ja miinused. Kõigi tuulegeneraatorite tööpõhimõte on aga sama - tuuleenergia muundatakse elektrienergiaks ja akumuleerub akudesse ning kasutatakse nendest inimeste vajadusteks. Kõige tavalisem tüüp on horisontaalne.
Ta on tuttav ja äratuntav. Horisontaalse tuulegeneraatori eeliseks on teistega võrreldes kõrgem kasutegur, kuna tuuliku labad on alati avatud õhuvoolule. Miinustest võib välja tuua suure tuulenõudluse – see peab olema tugevam kui 5 meetrit sekundis. Seda tüüpi tuulikut on kõige lihtsam valmistada, mistõttu kodumeistrid võtavad selle sageli aluseks.
Kui otsustate ise tuulegeneraatori kokkupanemisel kätt proovida, on siin mõned soovitused.
Peate alustama generaatorist - see on süsteemi süda, kruvisõlme konstruktsioon sõltub selle parameetritest. Selleks sobivad kodumaised ja imporditud autogeneraatorid, printerite või muude kontoriseadmete samm-mootorite kasutamise kohta on teavet. Samuti saate jalgratta ratta mootoriga teha oma tuuleveski elektri tootmiseks. Üldiselt võib kasutada peaaegu iga mootorit või generaatorit, kuid selle tõhusust tuleb testida.
Olles otsustanud energiamuunduri, peate generaatori võlli kiiruse suurendamiseks kokku panema käigukasti. Üks propelleri pööre peaks olema võrdne 4-5 pöördega generaatori võllil. Need parameetrid valitakse aga individuaalselt, lähtudes teie generaatori ja labade komplekti võimsusest ja omadustest. Käigukast võib olla osa nurklihvijast või rihmade ja rullide süsteemist.
Kui käigukasti-generaatori komplekt on kokku pandud, hakkame määrama selle pöördemomendi takistust (grammi millimeetri kohta). Selleks tuleb tulevase paigalduse võllile teha vastukaaluga käsi ja raskuse abil välja selgitada, millise raskusega käsi alla läheb. Vastuvõetav tulemus on alla 200 grammi meetri kohta. Sel juhul võetakse tera pikkuseks õla suurus.
Paljud inimesed arvavad, et mida rohkem terasid, seda parem. See pole täiesti tõsi. Meil on vaja suuri kiirusi ja paljud sõukruvid tekitavad suurema tuuletakistuse, kuna teeme neid kodus, mille tulemusena ühel hetkel vastutulev vool aeglustab sõukruvi ja paigalduse efektiivsus langeb. Võite kasutada kahe labaga propellerit. Selline sõukruvi võib tavalise tuulega pöörlema rohkem kui 1000 pööret minutis. Omatehtud tuulegeneraatori labad saate valmistada improviseeritud materjalidest - vineerist ja galvaniseerimisest kuni plastini. veetorud(nagu alloleval fotol). Peamine tingimus on, et materjal peab olema kerge ja vastupidav.
Kerge propeller suurendab tuuleveski efektiivsust ja tundlikkust õhuvoolu suhtes. Ärge unustage õhkratast tasakaalustada ja ebatasasusi eemaldada, vastasel juhul kuulete generaatori töötamise ajal ulgumist ja ulgumist ning vibratsioon põhjustab osade kiiret kulumist.
Edasi oluline element, see on saba. See hoiab ratast tuulevoolus ja pöörab konstruktsiooni, kui selle suund muutub.
Teie otsustada, kas teha voolukollektor või mitte. See muudab konstruktsiooni keerulisemaks, kuid välistab traadi sagedase keerdumise, mis võib põhjustada kaabli purunemist. Muidugi, selle puudumisel peate mõnikord traadi ise lahti kerima. Tuulegeneraatori proovisõidu ajal ärge unustage ettevaatusabinõusid, pöörlevad labad kujutavad endast suurt ohtu.
Tuunistatud ja tasakaalustatud tuulik paigaldatakse maapinnast vähemalt 7 meetri kõrgusele mastile, mis on kinnitatud vahekaablitega. Edasi mitte vähem oluline sõlm- aku. Kõige sagedamini kasutatav autoaku on happe-happeaku. Omatehtud tuulegeneraatori väljundit ei saa otse akuga ühendada, seda tuleb teha laadimisrelee või kontrolleri kaudu, mille saate ise kokku panna või valmis osta.
Relee tööpõhimõte taandub laadimise ja koormuse jälgimisele. Kui aku on täis laetud, lülitab see generaatori ja aku laadimisballastile, süsteem püüab olla alati laetud, vältides ülelaadimist ega jäta generaatorit koormuseta. Ilma koormuseta tuulik võib päris tugevalt üles keerata ja tekitatud potentsiaaliga mähiste isolatsiooni kahjustada. Lisaks võivad suured kiirused põhjustada elementide mehaanilist hävimist tuulegeneraator. Järgmine on pingemuundur 12 kuni 220 volti 50 Hz kodumasinate ühendamiseks.
Nüüd on internet täis skeeme ja jooniseid, kus meistrimehed näitavad, kuidas tuulegeneraatorit peale teha võimsad magnetid omapäi. Kas need on nii tõhusad, kui lubavad, on vaieldav küsimus. Kuid tasub proovida oma koju tuuleenergiat tootva paigaldis kokku panna ja seejärel otsustada, kuidas seda paremaks muuta. Tähtis on kogemusi hankida ja siis saab mõne tõsisema aparaadi kallal kiiksuda. Isetehtud tuulikute vabadus ja mitmekesisus on nii lai ja elemendibaas mitmekesine, et neid kõiki pole mõtet kirjeldada, põhitähendus jääb samaks - tuulevool keerutab sõukruvi, käigukast tõstab võlli kiirust, generaator toodab pinget, siis hoiab kontroller aku laetuse taset ja energiat valitakse juba erinevate vajaduste jaoks. Seda põhimõtet kasutades saate kodus oma kätega tuulegeneraatori valmistada. Loodame meie oma üksikasjalikud juhised koos fotonäidetega, mis selgitasid teile, kuidas teha sobiv mudel tuulik koju või suvilasse. Samuti soovitame vaadata videovormingus omatehtud seadme kokkupanemise meistriklasse.
Visuaalsed videotunnid
Tuulegeneraatori lihtsaks valmistamiseks kodus elektrienergia tootmiseks soovitame sellega tutvuda valmis ideid video näidete kohta:
Seega oleme pakkunud kõik kõige lihtsamad ja taskukohasemad koosteideed isetehtud tuuleveski. Nagu näete, saab isegi laps mõne seadme mudeli hõlpsalt teha. On palju muid omatehtud võimalusi: võimsate magnetitega, keerukate teradega jne. Neid kujundusi tuleks korrata ainult siis, kui teil on selles küsimuses kogemusi; alustage lihtsatest skeemidest. Kui soovite teha tuulegeneraatorit nii, et see töötaks ja seda kasutataks sihipäraselt, toimige meie poolt antud juhiste järgi. Kui teil on küsimusi, jätke need kommentaaridesse.
Elektrihindade tõustes toimub selle otsimine ja arendamine kõikjal. alternatiivsed allikad. Enamikus riigi piirkondades on soovitatav kasutada tuulegeneraatoreid. Et tagada täielikult elektrienergia eramaja, on vaja üsna võimsat ja kallist paigaldust.
Tuulegeneraator koju
Kui teete väikese tuulegeneraatori, saate kasutada elektrivoolu vee soojendamiseks või kasutada seda näiteks valgustuse osaks. kõrvalhooned, aiarajad ja veranda. Küttevesi majapidamistarbeks või küte on lihtsaim variant tuuleenergia kasutamine ilma selle akumuleerimise ja muundamiseta. Siin on küsimus pigem selles, kas kütteks võimsust jätkub.
Enne generaatori tegemist tuleks esmalt välja selgitada piirkonna tuulemustrid.
Suur tuulegeneraator ei sobi paljudele kohtadele Venemaa kliimas õhuvoolude intensiivsuse ja suuna sagedaste muutuste tõttu. Üle 1 kW võimsusega on see inertsiaalne ega suuda tuule muutumisel täielikult üles keerata. Pöörlemistasapinna inerts põhjustab külgtuulte ülekoormusi, mis põhjustab selle rikke.
Väikese võimsusega energiatarbijate tulekuga on suvila valgustamiseks mõttekas kasutada väikeseid omatehtud tuulegeneraatoreid, mille pinge on kuni 12 volti. LED lambid või laadige telefoni akusid, kui majas pole elektrit. Kui see pole vajalik, saab vee soojendamiseks kasutada elektrigeneraatorit.
Tuulegeneraatori tüüp
Tuuleta aladele sobib ainult purjetuule generaator. Selleks, et toide oleks pidev, vajate aku patarei vähemalt 12V, laadija, inverter, stabilisaator ja alaldi.
Madala tuulega piirkondade jaoks saate seda ise teha vertikaalne tuulegeneraator, mille võimsus ei ületa 2-3 kW. Võimalusi on palju ja need on peaaegu sama head kui tööstusdisainilahendused. Soovitav on osta purjerootoriga tuulikud. Taganrogis toodetakse usaldusväärseid mudeleid võimsusega 1 kuni 100 kilovatti.
Tuulistes piirkondades saate oma kodus vertikaalse generaatori teha oma kätega, kui vajalik võimsus on 0,5-1,5 kilovatti. Terasid saab valmistada saadaolevatest materjalidest, näiteks tünnist. Soovitav on osta tootlikumaid seadmeid. Odavaimad on "purjekad". Vertikaalne tuulik on kallim, kuid tugeva tuulega töötab see usaldusväärsemalt.
Väikese võimsusega isetegemise tuuleveski
Väikest omatehtud tuulegeneraatorit pole kodus keeruline valmistada. Alternatiivsete energiaallikate loomise alal tööle asumiseks ja selles, generaatori kokkupanemises väärtuslike kogemuste saamiseks võite ise valmistada lihtsa seadme, kohandades arvutist või printerist mootorit.
Horisontaalse teljega 12 V tuulegeneraator
Oma kätega väikese võimsusega tuuleveski valmistamiseks peate esmalt koostama joonised või visandid.
Pöörlemiskiirusel 200-300 pööret minutis. pinget saab tõsta 12 voltini ja genereeritud võimsus on umbes 3 vatti. Seda saab kasutada väikese aku laadimiseks. Teiste generaatorite puhul tuleb võimsust tõsta kuni 1000 p/min. Ainult sel juhul on need tõhusad. Kuid siin on vaja käigukasti, mis loob märkimisväärse takistuse ja millel on ka kõrge hind.
Elektriline osa
Elektrigeneraatori kokkupanekuks vajate järgmisi komponente:
- väike mootor vanast printerist, kettaseadmest või skannerist;
- 8 dioodi tüüp 1N4007 kahe alaldisilla jaoks;
- kondensaator mahuga 1000 mikrofaradi;
- PVC torud ja plastosad;
- alumiiniumist plaadid.
Allolev joonis näitab generaatori vooluringi.
Sammmootor: ühendusskeem alaldi ja stabilisaatoriga
Iga mootorimähisega on ühendatud dioodsillad, mida on kaks. Pärast sildu ühendatakse stabilisaator LM7805. Tulemuseks on pinge, mida tavaliselt rakendatakse 12-voldisele akule.
Elektrigeneraatorid, mis põhinevad neodüümmagnetitel, millel on äärmiselt suur tugevus sidur. Neid tuleks kasutada ettevaatlikult. Tugeva löögi või kuumutamise korral temperatuurini 80-250 0 C (olenevalt tüübist) neodüümmagnetid demagnetiseeruvad.
Isetehtud generaatori aluseks võib võtta autorummu.
Neodüümmagnetitega rootor
Rummu külge liimitakse superliimiga ligikaudu 20 tükki umbes 25 mm läbimõõduga neodüümmagneteid. Ühefaasilised elektrigeneraatorid on valmistatud võrdse arvu pooluste ja magnetidega.
Üksteise vastas asuvad magnetid peavad tõmbuma, see tähendab, et need on pööratud vastaspoolustega. Pärast neodüümmagnetite liimimist täidetakse need epoksüvaiguga.
Rullid on keritud ümmarguselt ja keerdude koguarv on 1000-1200. Neodüümmagneti generaatori võimsus on valitud nii, et seda saaks kasutada allikana alalisvool, umbes 6A 12 V aku laadimiseks.
Mehaaniline osa
Terad on valmistatud plasttoru. Sellele joonistatakse 10 cm laiused ja 50 cm pikkused toorikud, mis seejärel lõigatakse välja. Mootori võllile tehakse äärikuga puks, mille külge kinnitatakse kruvidega labad. Nende arv võib olla kaks kuni neli. Plastik ei pea kaua vastu, aga esimeseks korraks piisab. Tänapäeval on ilmunud üsna kulumiskindlad materjalid, näiteks süsinik ja polüpropüleen. Seejärel saab sellest valmistada tugevamaid lõiketerasid alumiiniumi sulam.
Terad tasakaalustatakse otstest üleliigsete osade äralõikamisega ning kaldenurk tekib neid kuumutades ja painutades.
Generaator on poltidega kinnitatud plasttoru tüki külge, mille külge on keevitatud vertikaaltelg. Torule on koaksiaalselt paigaldatud ka alumiiniumisulamist tuulelipp. Telg sisestatakse vertikaalne toru mastid. Nende vahele on paigaldatud tõukelaager. Kogu konstruktsioon võib horisontaaltasapinnas vabalt pöörata.
Elektrikilbi saab asetada pöörlevale osale ning pinget saab tarbijale edastada läbi kahe harjadega liugrõnga. Kui alaldiga plaat paigaldatakse eraldi, võrdub rõngaste arv kuus, sama palju tihvte kui samm-mootoril.
Tuulik on paigaldatud 5-8 m kõrgusele.
Kui seade toodab energiat tõhusalt, saab seda parandada, muutes selle vertikaalteljeliseks, näiteks tünnist. Konstruktsioon on külgmiste ülekoormuste suhtes vähem vastuvõtlik kui horisontaalsed. Alloleval joonisel on kujutatud silindri fragmentidest valmistatud labadega rootor, mis on paigaldatud raami sees olevale teljele ja millele ei avaldata ümberminekujõudu.
Vertikaalse telje ja tünnirootoriga tuulik
Tünni profileeritud pind loob täiendava jäikuse, tänu millele saab kasutada õhemat plekki.
Tuulegeneraator võimsusega üle 1 kilovati
Seade peab pakkuma käegakatsutavat kasu ja pakkuma 220 V pinget, et osa elektriseadmeid saaks sisse lülitada. Selleks peab see käivituma iseseisvalt ja tootma elektrit laias vahemikus.
Tuulegeneraatori oma kätega valmistamiseks peate kõigepealt kindlaks määrama konstruktsiooni. Oleneb kui tugev tuul on. Kui see on nõrk, võib ainus võimalus olla rootori purjeversioon. Siit ei saa üle 2-3 kilovatti energiat. Lisaks on vaja käigukasti ja võimsat akut koos laadijaga.
Kõigi seadmete hind on kõrge, nii et peaksite uurima, kas see on teie kodule kasulik.
Tugeva tuulega piirkondades suudab omatehtud tuulegeneraator toota 1,5–5 kilovatti võimsust. Siis saab selle ühendada koduvõrk 220 V juures. Suurema võimsusega seadet on raske ise valmistada.
Elektrigeneraator alalisvoolumootorist
Madala kiirusega mootorit saab kasutada generaatorina, genereerides elektrit pööretel 400-500 p/min: PIK8-6/2,5 36V 0,3Nm 1600min-1. Korpuse pikkus 143 mm, läbimõõt – 80 mm, võlli läbimõõt – 12 mm.
Kuidas näeb välja alalisvoolumootor?
Selleks on vaja kordajat, mille ülekandearv on 1:12. Tuuleveski labade ühe pöördega teeb elektrigeneraator 12 pööret. Allolev joonis näitab seadme diagrammi.
Tuuleturbiini konstruktsiooniskeem
Käigukast tekitab lisakoormust, kuid seda on siiski vähem kui auto generaatoril või starteril, kus nõutakse vähemalt 1:25 ülekandearvu.
Terad on soovitatav valmistada sellest alumiiniumleht mõõdud 60x12x2. Kui paigaldate neid mootorile 6 tükki, ei ole seade nii kiire ega hakka pöörlema suurte tuuleiilide ajal. Tasakaalustamise võimalus tuleks tagada. Selleks joodetakse labad pukside külge, millel on võimalus rootori külge kruvida, et neid saaks selle keskpunktist kaugemale või lähemale liigutada.
Ferriidist või terasest püsimagneteid kasutava generaatori võimsus ei ületa 0,5-0,7 kilovatti. Seda saab suurendada ainult spetsiaalsete neodüümmagnetitega.
Magneteerimata staatoriga generaator ei sobi tööks. Kui puhub kerge tuul, siis jääb seisma ja peale seda ei saa enam ise käima.
Pidev kütmine külmal aastaajal nõuab palju energiat ja küte suur maja- See on probleem. Sellega seoses võib see suvila jaoks olla kasulik, kui peate seal käima mitte rohkem kui kord nädalas. Kui kõike õigesti kaaluda, töötab riigis küttesüsteem vaid paar tundi. Ülejäänud aja on omanikud looduses. Kasutades aku laadimiseks alalisvoolu allikana tuulikut, saab 1-2 nädalaga koguda elektrit, et ruume selliseks perioodiks kütta ja seeläbi endale piisava mugavuse luua.
Generaatori valmistamiseks vahelduvvoolumootorist või auto starterist tuleb neid muuta. Mootorit saab generaatoriks uuendada, kui rootor on valmistatud neodüümmagnetitega, mis on töödeldud nende paksuseni. See on valmistatud sama arvu poolustega kui staator, vaheldumisi üksteisega. Selle pinnale liimitud neodüümmagnetitega rootor ei tohiks pöörlemisel kinni jääda.
Rootori tüübid
Rootori konstruktsioonid on erinevad. Levinud valikud on näidatud alloleval joonisel, mis näitab tuuleenergia kasutusteguri (WEI) väärtusi.
Tuuleturbiinide rootorite tüübid ja konstruktsioonid
Pöörlemiseks valmistatakse tuulikud vertikaalse või horisontaalse teljega. Vertikaalne valik Selle eeliseks on hoolduse lihtsus, kui põhikomponendid asuvad allpool. Tugilaager on isejoonduv ja pika kasutuseaga.
Savoniuse rootori kaks laba tekitavad tõmblusi, mis pole kuigi mugav. Sel põhjusel on see valmistatud kahest terapaarist, mis on üksteisest 2 tasandi kaugusel ja üks on teise suhtes pööratud 90 0 võrra. Toorikutena saab kasutada tünnid, ämbrid ja pannid.
Daria rootorit, mille labad on valmistatud elastsest teibist, on lihtne valmistada. Edutamise hõlbustamiseks peaks nende arv olema paaritu. Liikumine toimub tõmblustena, mistõttu mehaaniline osa puruneb kiiresti. Lisaks vibreerib lint pöörlemisel, tekitades mürinat. See disain ei sobi eriti püsivaks kasutamiseks, kuigi terad on mõnikord valmistatud helisummutavatest materjalidest.
Ortogonaalses rootoris tehakse tiivad profileeritud. Terade optimaalne arv on kolm. Seade on kiire, kuid käivitamisel tuleb see lahti keerata.
Helikoidrootoril on kõrge kasutegur tänu labade keerukale kumerusele, mis vähendab kadusid. Seda kasutatakse selle kõrge hinna tõttu harvemini kui teisi tuuleturbiine.
Horisontaalse labaga rootori konstruktsioon on kõige tõhusam. Kuid see nõuab stabiilset keskmist tuult ja nõuab ka orkaanikaitset. Terad võivad olla valmistatud propüleenist, kui nende läbimõõt on alla 1 m.
Kui lõikate lõiketerad paksuseinalisest plasttorust või tünnist, ei saa te saavutada suuremat võimsust kui 200 W. Segmendi kujul olev profiil ei sobi kokkusurutava gaasilise keskkonna jaoks. See nõuab keerukat profiili.
Rootori läbimõõt sõltub sellest, kui palju võimsust on vaja, samuti labade arvust. 10 W kahe laba jaoks on vaja 1,16 m läbimõõduga rootorit ja 100 W rootori jaoks 6,34 m. Nelja- ja kuuelabalisel on läbimõõt vastavalt 4,5 m ja 3,68 m.
Kui asetate rootori otse generaatori võllile, ei kesta selle laager kaua, kuna kõigi labade koormus on ebaühtlane. Tuuleveski võlli tugilaager peab olema isejoonduv, kahe või kolme astmega. Siis ei karda rootori võll pöörlemise ajal paindumist ja nihkumist.
Suurt rolli tuuliku töös mängib voolukollektor, mida tuleb regulaarselt hooldada: määrida, puhastada, reguleerida. Tuleks anda võimalus selle ennetamiseks, kuigi seda on raske teha.
Ohutus
Üle 100 W võimsusega tuulikud on müra tekitavad seadmed. Eramu sisehoovi saab paigaldada tööstusliku tuuliku, kui see on sertifitseeritud. Selle kõrgus peaks olema kõrgem kui lähimad majad. Katusele ei saa paigaldada isegi väikese võimsusega tuulikut. Selle tööst tulenevad mehaanilised vibratsioonid võivad tekitada resonantsi ja viia konstruktsiooni hävimiseni.
Tuulegeneraatori suured pöörlemiskiirused nõuavad kõrge kvaliteediga töötlus. Vastasel juhul on seadme hävimisel oht, et selle osad võivad pika vahemaa tagant minema lennata ja tekitada vigastusi inimestele või lemmikloomadele. Seda tuleks eriti arvestada vanametallist oma kätega tuuliku valmistamisel.
Video. DIY tuulegeneraator.
Tuulegeneraatorite kasutamine ei ole kõigis piirkondades soovitatav, kuna see sõltub kliimatingimustest. Lisaks pole mõtet neid ise valmistada ilma teatud kogemuste ja teadmisteta. Alustuseks võib hakata looma lihtsat mitme vatise võimsusega ja kuni 12-voldise pingega disaini, millega saab laadida telefoni või põlema säästulambi. Neodüümmagnetite kasutamine generaatoris võib selle võimsust oluliselt suurendada.
Parem on osta võimsad tuuleturbiinid, mis võtavad üle olulise osa kodu toiteallikast, toodavad tööstuslikke, mis loovad pinge 220 V, kaaludes hoolikalt kõiki plusse ja miinuseid. Kui kombineerite neid teist tüüpi alternatiivsete energiaallikatega, võib elektrit jätkuda kõigi majapidamisvajaduste, sealhulgas kodu küttesüsteemi jaoks.
Ise tehtud vertikaaltuulegeneraator, joonised, fotod, videod vertikaalteljega tuulegeneraatorist.
Tuulegeneraatorid jagunevad vastavalt pöörleva telje (rootori) paigutuse tüübile vertikaalseks ja horisontaalseks. Vaatlesime eelmises artiklis horisontaalse rootoriga tuulegeneraatori konstruktsiooni, nüüd räägime vertikaalse rootoriga tuulegeneraatorist.
Skeem aksiaalne generaator tuulegeneraatori jaoks.
Tuuleratta valmistamine.
Vertikaalse tuulegeneraatori tuuleratas (turbiin) koosneb kahest toest, ülemisest ja alumisest, ning labadest.
Tuuleratas on valmistatud alumiiniumist või roostevabast terasest, tuuleratast saab lõigata ka õhukese seinaga tünnist. Tuuleratta kõrgus peab olema vähemalt 1 meeter.
Selles tuulerattas määrab labade paindenurk rootori pöörlemiskiiruse; mida suurem on painutus, seda suurem on pöörlemiskiirus.
Tuuleratas kinnitatakse poltidega otse generaatori rihmaratta külge.
Vertikaalse tuulegeneraatori paigaldamiseks võite kasutada mis tahes masti, masti valmistamist kirjeldatakse üksikasjalikult selles artiklis.
Tuulegeneraatori ühendusskeem.
Generaator on ühendatud kontrolleriga, mis omakorda on ühendatud akuga. Energiasalvestina on otstarbekam kasutada autoakut. Kuna kodumasinad töötavad vahelduvvoolul, vajame 12 V alalisvoolu muundamiseks 220 V vahelduvvooluks inverterit.
Ühendamiseks kasutatakse kuni 2,5 ruudu ristlõikega vasktraati. Ühendusskeem on üksikasjalikult kirjeldatud.
Video näitab töötavat tuulegeneraatorit.
Sageli on eramajade omanikel idee, mida ellu viia varutoitesüsteemid. Kõige lihtsam ja taskukohane viis- see on loomulikult kas generaator, kuid paljud inimesed pööravad tähelepanu enamale keerulised viisid nn vaba energia (kiirgus, voolava vee või tuule energia) muundamine.
Igal neist meetoditest on oma eelised ja puudused. Kui veevoolu kasutamisega (mini-hüdroelektrijaam) on kõik selge - see on saadaval ainult üsna kiirevoolulise jõe vahetus läheduses, siis päikesevalgus või tuult saab kasutada peaaegu kõikjal. Mõlemal meetodil on ka ühine miinus - kui veeturbiin saab töötada ööpäevaringselt, siis päikesepatarei või tuulegeneraator on efektiivne vaid mõnda aega, mistõttu on vaja akud kaasata kodu elektrivõrgu struktuuri. .
Kuna Venemaa tingimused (enamiku aastast lühikesed päevavalgustunnid, sagedased sademed) kasutavad seda päikesepaneelid nende jaoks ebaefektiivne kaasaegsed väärtused ja tõhusus, kõige tulusam on disain tuulegeneraator . Vaatleme selle tööpõhimõtet ja võimalikud variandid kujundused.
Kuna mitte ühtegi omatehtud seade mitte nagu teine, see artikkel ei ole samm-sammult juhis ja kirjeldus põhiprintsiibid tuulegeneraatori disain.Üldine tööpõhimõte
Tuulegeneraatori peamised tööosad on labad, mida tuul pöörleb. Sõltuvalt pöörlemistelje asukohast jagunevad tuulegeneraatorid horisontaalseks ja vertikaalseks:
- Horisontaalsed tuulegeneraatorid levinuim. Nende labad on disainilt sarnased lennuki propelleriga: esmalt on need pöörlemistasandi suhtes kallutatud plaadid, mis muudavad osa tuulerõhust tulenevast koormusest pöörlemiseks. Oluline omadus horisontaalne tuulegeneraator on vajadus tagada labasõlme pöörlemine vastavalt tuule suunale, kuna maksimaalne efektiivsus on tagatud, kui tuule suund on pöörlemistasandiga risti.
- Terad vertikaalne tuulegeneraator on kumer-nõgusa kujuga. Kuna kumera külje voolujoonelisus on suurem kui nõgusa külje oma, siis selline tuulegeneraator pöörleb alati ühes suunas, olenemata tuule suunast, mistõttu on see tarbetu. pöörlev mehhanism erinevalt horisontaalsetest tuuleturbiinidest. Samas tänu sellele, et igal ajahetkel kasulikku tööd täidab ainult osa teradest ja ülejäänud ainult takistavad pöörlemist, Vertikaalse tuuliku kasutegur on oluliselt madalam kui horisontaalsel: kui kolme labaga horisontaalse tuulegeneraatori puhul ulatub see näitaja 45% -ni, siis vertikaalse puhul ei ületa see 25%.
Kuna Venemaal on tuule keskmine kiirus väike, pöörleb ka suur tuulik enamuse ajast üsna aeglaselt. Piisava toiteallika tagamiseks tuleb see ühendada generaatoriga astmelise käigukasti, rihma või käigu kaudu. Horisontaalses tuulikus on tera-käigukasti-generaatori koost paigaldatud pöörlevale peale, mis võimaldab neil jälgida tuule suunda. Oluline on arvestada, et pöörleval peal peab olema piiraja, mis ei lase sellel täispööret teha, sest vastasel juhul katkeb generaatori juhtmestik (pea vaba pöörlemist võimaldavate kontaktseibide kasutamise võimalus on parem keeruline). Pöörlemise tagamiseks on tuulegeneraatorit täiendatud piki pöörlemistelge suunatud töölabaga.
Kõige tavalisem tera materjal on pikisuunas lõigatud suure läbimõõduga PVC toru. Need on servadesse needitud metallplaadid, keevitatud terasõlme rummu külge. Seda tüüpi labade jooniseid levitatakse Internetis kõige laiemalt.
Video räägib enda tehtud tuulegeneraatorist
Labatuulegeneraatori arvutamine
Kuna oleme juba avastanud, et horisontaalne tuulegeneraator on palju tõhusam, kaalume selle konstruktsiooni arvutamist.
Tuuleenergiat saab määrata valemiga
P=0,6*S*V³, kus S on sõukruvi labade otstega kirjeldatud ringi pindala (pühkimisala), väljendatuna ruutmeetrit, ja V on hinnanguline tuule kiirus meetrites sekundis. Samuti peate arvestama tuuleveski enda efektiivsusega, mis on kolme teraga horisontaalne skeem jääb keskmiselt 40%, samuti generaatori kasutegur, mis voolukiiruse karakteristiku tipul on püsimagnetitest ergastusega generaatoril 80% ja ergutusmähisega generaatoril 60%. Keskmiselt tarbib astmeline käigukast (kordisti) veel 20% võimsusest. Seega näeb tuuleveski raadiuse (st selle tera pikkuse) lõplik arvutus püsimagneti generaatori antud võimsuse korral välja järgmine:
R=√(P/(0,483*V³))
Näide: Võtame tuuleelektrijaama vajalikuks võimsuseks 500 W ja tuule keskmiseks kiiruseks 2 m/s. Seejärel peame meie valemi kohaselt kasutama vähemalt 11 meetri pikkuseid labasid. Nagu näete, nõuab isegi nii väike võimsus kolossaalsete mõõtmetega tuulegeneraatori loomist. Enam-vähem ratsionaalsete konstruktsioonide puhul, mille laba pikkus ei ületa poolteist meetrit, suudab tuulegeneraator isegi tugeva tuulega toota vaid 80–90 vatti võimsust.
Pole piisavalt jõudu? Tegelikult on kõik mõnevõrra erinev, kuna tegelikult saavad tuulegeneraatori koormuse akud, samas kui tuulik laeb neid ainult oma võimaluste piires. Järelikult määrab tuuleturbiini võimsus sageduse, millega ta suudab energiat tarnida.
Oleme välja töötanud vertikaalse pöörlemisteljega tuulegeneraatori disaini. Allpool esitatud üksikasjalik juhend selle valmistamisel saate pärast selle hoolikat lugemist ise teha vertikaalse tuulegeneraatori.
Tuulegeneraator osutus üsna töökindlaks, madalate hoolduskuludega, odavaks ja lihtsalt valmistatavaks. Allpool esitatud üksikasjade loendit ei ole vaja järgida, saate ise teha muudatusi, midagi täiustada, midagi oma kasutada, sest Mitte kõikjalt ei leia täpselt seda, mis nimekirjas on. Püüdsime kasutada odavaid ja kvaliteetseid osi.
Kasutatud materjalid ja seadmed:
| Nimi | Kogus | Märge |
| Rootori jaoks kasutatud osade ja materjalide loetelu: | ||
| Eellõigatud plekk | 1 | Lõika 1/4" paksusest terasest veejoaga, laseriga jne lõikamisega |
| Automaatne jaotur (jaotur) | 1 | Peaks sisaldama 4 auku, mille läbimõõt on umbes 4 tolli |
| 2" x 1" x 1/2" neodüümmagnet | 26 | Väga habras, parem tellida lisaks |
| 1/2"-13tpi x 3" naast | 1 | TPI - niitide arv tolli kohta |
| 1/2" mutter | 16 | |
| 1/2" pesumasin | 16 | |
| 1/2" kasvataja | 16 | |
| 1/2"-13tpi korkmutter | 16 | |
| 1" pesumasin | 4 | Selleks, et säilitada rootorite vahe |
| Turbiini jaoks kasutatud osade ja materjalide loetelu: | ||
| 3" x 60" tsingitud toru | 6 | |
| ABS-plast 3/8" (1,2x1,2 m) | 1 | |
| Magnetid tasakaalustamiseks | Vajadusel | Kui terad ei ole tasakaalustatud, kinnitatakse nende tasakaalustamiseks magnetid |
| 1/4" kruvi | 48 | |
| 1/4" pesumasin | 48 | |
| 1/4" kasvataja | 48 | |
| 1/4" mutter | 48 | |
| 2" x 5/8" nurgad | 24 | |
| 1" nurgad | 12 (valikuline) | Kui terad ei hoia oma kuju, saate neid lisada. nurgad |
| kruvid, mutrid, seibid ja sooned 1" nurga jaoks | 12 (valikuline) | |
| Staatori jaoks kasutatud osade ja materjalide loetelu: | ||
| Epoksiid koos kõvendiga | 2 l | |
| 1/4" roostevabast terasest kruvi | 3 | |
| 1/4" roostevabast terasest pesumasin | 3 | |
| 1/4" roostevabast terasest mutter | 3 | |
| 1/4" rõnga ots | 3 | Meili jaoks ühendused |
| 1/2"-13tpi x 3" roostevabast terasest naast. | 1 | Roostevaba teras teras ei ole ferromagnetiline, seega ei "aeglusta" rootorit |
| 1/2" mutter | 6 | |
| Klaaskiud | Vajadusel | |
| emailiga 0,51 mm. juhe | 24AWG | |
| Paigaldamisel kasutatud osade ja materjalide loetelu: | ||
| 1/4" x 3/4" polt | 6 | |
| 1-1/4" toru äärik | 1 | |
| 1-1/4" tsingitud toru L-18" | 1 | |
| Tööriistad ja seadmed: | ||
| 1/2"-13tpi x 36" naast | 2 | Kasutatakse tungrauaga tõstmiseks |
| 1/2" polt | 8 | |
| Anemomeeter | Vajadusel | |
| 1" alumiiniumleht | 1 | Vajadusel vahetükkide valmistamiseks |
| Roheline värv | 1 | Plastikust hoidikute värvimiseks. Värv ei ole oluline |
| Sinine värvipall. | 1 | Rootori ja muude osade värvimiseks. Värv ei ole oluline |
| Multimeeter | 1 | |
| Jootekolb ja joote | 1 | |
| Puurida | 1 | |
| Rauasaag | 1 | |
| Kern | 1 | |
| Mask | 1 | |
| Kaitseprillid | 1 | |
| Kindad | 1 | |
Vertikaalse pöörlemisteljega tuulegeneraatorid ei ole nii tõhusad kui nende horisontaalsed kolleegid, kuid vertikaalsed tuulegeneraatorid on paigalduskoha suhtes vähem nõudlikud.
Turbiinide tootmine
1. Ühenduselement - mõeldud rootori ühendamiseks tuulegeneraatori labadega.
2. Terade paigutus – kaks vastandlikku Võrdkülgne kolmnurk. Seda joonist kasutades on siis lihtsam labade kinnitusnurki paigutada.
Kui te pole milleski kindel, aitavad papist mallid vältida vigu ja edasist ümbertöötamist.
Turbiini valmistamise toimingute jada:
- Terade alumiste ja ülemiste tugede (aluste) valmistamine. Märkige ja lõigake pusle abil ABS-plastikust ring välja. Seejärel jälgige seda ja lõigake teine tugi välja. Peaksite saama kaks täiesti identset ringi.
- Ühe toe keskele lõigake 30 cm läbimõõduga auk, millest saab labade ülemine tugi.
- Võtke rumm (autorumm) ning märkige ja puurige rummu kinnitamiseks neli auku alumisele toele.
- Valmistage labade asukoha jaoks mall (joonis ülal) ja märkige alumisele toele nurkade kinnituskohad, mis ühendavad tuge ja labasid.
- Lao terad virna, seo need tihedalt kinni ja lõika vajaliku pikkusega. Selle konstruktsiooni puhul on labad 116 cm pikad Mida pikemad labad, seda rohkem tuuleenergiat nad saavad, kuid tagakülg on tugeva tuule korral ebastabiilne.
- Märkige terad nurkade kinnitamiseks. Torgake ja puurige neisse augud.
- Kasutades ülaltoodud pildil näidatud tera asukoha malli, kinnitage terad nurkade abil toe külge.
Rootori tootmine
Rootori valmistamise toimingute jada:
- Asetage kaks rootori alust üksteise peale, joondage augud ja kasutage viili või markerit, et teha külgedele väike jälg. Tulevikus aitab see neid üksteise suhtes õigesti orienteerida.
- Valmistage kaks paberist magneti paigutuse šablooni ja liimige need alustele.
- Märkige markeriga kõigi magnetite polaarsus. "Polaarsuse testerina" saate kasutada väikest magnetit, mis on mähitud kaltsu või elektrilindi sisse. Seda suurest magnetist üle viies on selgelt näha, kas see tõrjub või tõmbab ligi.
- Valmistage ette epoksiidvaik(lisage sellele kõvendit). Ja kandke seda ühtlaselt magneti põhjast.
- Väga ettevaatlikult viige magnet rootori aluse servani ja viige see oma asendisse. Kui rootori peale on paigaldatud magnet, võib magneti suur võimsus seda järsult magnetiseerida ja see võib puruneda. Ärge kunagi pange oma sõrmi ega muid kehaosi kahe magneti või magneti ja triikraua vahele. Neodüümmagnetid on väga võimsad!
- Jätkake magnetite liimimist rootori külge (ärge unustage neid epoksiidiga määrimast), vahetades nende poolusi. Kui magnetid liiguvad magnetjõu mõjul, siis kasuta puutükki, asetades selle kindlustuseks nende vahele.
- Kui üks rootor on valmis, liikuge teise juurde. Kasutades varem tehtud märki, asetage magnetid täpselt esimese rootori vastas, kuid erineva polaarsusega.
- Asetage rootorid üksteisest eemale (et need ei magnetiseeruks, muidu ei saa te neid hiljem eemaldada).
Staatori valmistamine on väga töömahukas protsess. Muidugi võite osta valmis staatori (proovige neid siit leida) või generaatorit, kuid see pole tõsiasi, et need sobivad konkreetse tuuliku jaoks, millel on oma individuaalsed omadused.
Tuulegeneraatori staator on elektrikomponent, mis koosneb 9 mähist. Staatori mähis on näidatud ülaltoodud fotol. Mähised on jagatud 3 rühma, igas rühmas 3 pooli. Iga mähis on keritud 24AWG (0,51 mm) traadiga ja sisaldab 320 pööret. Suur kogus pöördeid, aga rohkemgi õhuke traat annab kõrgema pinge, kuid väiksema voolu. Seetõttu saab mähiste parameetreid muuta sõltuvalt sellest, millist pinget tuulegeneraatori väljundis vajate. Järgmine tabel aitab teil otsustada:
320 pööret, 0,51 mm (24AWG) = 100 V @ 120 p/min.
160 pööret, 0,0508 mm (16AWG) = 48V @ 140 p/min.
60 pööret, 0,0571 mm (15AWG) = 24 V @ 120 p/min.
Käsitsi rullide kerimine on igav ja raske ülesanne. Seetõttu soovitaksin kerimisprotsessi hõlbustamiseks teha lihtsa seadme - kerimismasina. Lisaks on selle disain üsna lihtne ja seda saab valmistada vanametallist.
Kõikide mähiste pöörded tuleb kerida ühtemoodi, samas suunas ja pöörata tähelepanu või märkida, kus on pooli algus ja lõpp. Poolide lahtikerimise vältimiseks mähitakse need elektrilindiga ja kaetakse epoksiidiga.
Rais on valmistatud kahest vineeritükist, painutatud tüüblist, PVC toru tükist ja naeltest. Enne juuksenõela painutamist soojendage seda taskulambiga.
Väike torujupp laudade vahel tagab soovitud paksuse ja neli naela nõutavad mõõtmed rullid
Saate välja mõelda oma disaini kerimismasin, või võib-olla on teil see juba valmis.
Pärast kõigi mähiste kerimist tuleb kontrollida nende identsust. Seda saab teha kaalude abil, samuti peate multimeetriga mõõtma mähiste takistust.
Ärge ühendage kodutarbijaid otse tuulegeneraatorist! Elektri käitlemisel järgige ka ettevaatusabinõusid!
Mähise ühendamise protsess:
- Lihvige iga mähise klemmide otsad liivapaberiga.
- Ühendage mähised, nagu on näidatud ülaltoodud pildil. Peaks olema 3 rühma, igas rühmas 3 mähist. Selle ühendusskeemi abil saate kolmefaasilise vahelduvvoolu. Jootke poolide otsad või kasutage klambreid.
- Valige üks järgmistest konfiguratsioonidest:
A. Konfiguratsioon täht". Suure väljundpinge saamiseks ühendage klemmid X,Y ja Z üksteisele.
B. Kolmnurga konfiguratsioon. Suure voolu saamiseks ühendage X B-ga, Y C-ga, Z A-ga.
C. Et tulevikus oleks võimalik konfiguratsiooni muuta, pikendage kõiki kuut juhti ja tooge need välja. - Peal suur leht Joonistage paberile mähiste asukoha ja ühendamise skeem. Kõik mähised peavad olema ühtlaselt jaotunud ja vastama rootorimagnetite asukohale.
- Kinnitage poolid teibiga paberi külge. Staatori täitmiseks valmistage ette kõvendiga epoksüvaik.
- Epoksiidi kandmiseks klaaskiule kasutage värvi pintsel. Vajadusel lisa väikesed klaaskiudtükid. Ärge täitke poolide keskosa, et tagada töö ajal piisav jahutus. Püüdke vältida mullide teket. Selle toimingu eesmärk on kinnitada mähised oma kohale ja tasandada staator, mis asub kahe rootori vahel. Staator ei ole koormatud seade ega pöörle.
Et asi selgem oleks, vaatame kogu protsessi piltidelt:
Valmis rullid asetatakse vahapaberile koos joonistatud paigutusskeemiga. Ülaltoodud foto kolm väikest ringi nurkades on staatori kronsteini kinnitamise aukude asukohad. Keskel olev rõngas takistab epoksiidi sattumist keskringi.
Rullid on oma kohale fikseeritud. Klaaskiud, väikeste tükkidena, asetatakse mähiste ümber. Pooli juhtmeid saab viia staatori sisse või välja. Ärge unustage jätta piisavalt juhtme pikkust. Kontrollige kindlasti veelkord kõiki ühendusi ja testige multimeetriga.
Staator on peaaegu valmis. Staatorisse puuritakse kronsteini paigaldamiseks vajalikud augud. Aukude puurimisel olge ettevaatlik, et te ei tabaks pooli klemmid. Pärast toimingu lõpetamist lõigake liigne klaaskiud maha ja vajadusel lihvige staatori pinda.
Staatori kronstein
Rummu telje kinnitamiseks mõeldud toru lõigati sobivaks õige suurus. Sellesse puuriti augud ja keermestati. Edaspidi keeratakse neisse poldid, mis telge kinni hoiavad.
Ülaltoodud joonis näitab kahe rootori vahel asuvat kronsteini, mille külge staator kinnitatakse.
Ülaltoodud fotol on naast mutrite ja puksiga. Neli neist naastidest tagavad vajaliku vahemaa rootorite vahel. Puksi asemel võite kasutada pähkleid suurem suurus või lõigake seibid ise alumiiniumist välja.
Generaator. Lõplik kokkupanek
Väike täpsustus: väike õhupilu rootori-staatori-rootori hoovastiku vahel (mis seatakse läbi puksiga tihvti) annab suurema väljundvõimsuse, kuid telje valesti joondamise korral suureneb staatori või rootori kahjustamise oht, mis võib tekkida tugeva tuulega.
Alloleval vasakpoolsel pildil on 4 kliirenspoldi ja kahe alumiiniumplaadiga rootor (mis hiljem eemaldatakse).
Parempoolsel pildil on kokkupandud ja värvitud roheline värv staator paigaldatud kohale.
Ehitamise protsess:
1. Puurige ülemisse rootori plaati 4 auku ja koputage naastu jaoks keermed. See on vajalik rootori sujuvaks langetamiseks oma kohale. Asetage 4 naast vastu varem liimitud alumiiniumplaate ja paigaldage ülemine rootor naastudele.
Rootorid tõmbavad üksteise külge väga suure jõuga, mistõttu on sellist seadet vaja. Joondage rootorid kohe üksteise suhtes vastavalt eelnevalt otstele asetatud märkidele.
2-4. Vaheldumisi mutrivõtmega naastud keerates langetage rootor ühtlaselt.
5. Pärast seda, kui rootor toetub vastu puksi (jättes vaba ruumi), keerake tihvtid lahti ja eemaldage alumiiniumplaadid.
6. Paigaldage rumm (rummu) ja keerake see kinni.
Generaator on valmis!
Pärast naastude (1) ja ääriku (2) paigaldamist peaks teie generaator välja nägema umbes selline (vt ülaltoodud pilti)
Roostevabast terasest poldid tagavad elektrilise kontakti. Juhtmetel on mugav kasutada rõngasnuppe.
Ühenduste kinnitamiseks kasutatakse korkmutreid ja seibe. lauad ja teratoed generaatorile. Niisiis on tuulegeneraator täielikult kokku pandud ja testimiseks valmis.
Alustuseks on kõige parem tuulikut käsitsi keerutada ja parameetreid mõõta. Kui kõik kolm väljundklemmi on lühises, peaks tuulik pöörlema väga aeglaselt. Seda saab kasutada tuulegeneraatori peatamiseks teenus või turvakaalutlustel.
Tuulegeneraatorit saab kasutada mitte ainult teie kodu elektrivarustuseks. Näiteks on see eksemplar tehtud nii, et staator tekitab kõrgepinge, mida seejärel kasutatakse kütmiseks.
Eelpool käsitletud generaator toodab 3-faasilist pinget erinevate sagedustega (olenevalt tuule tugevusest) ja näiteks Venemaal kasutatakse ühefaasilist võrku 220-230V, fikseeritud võrgusagedusega 50 Hz. See ei tähenda, et see generaator ei sobi kodumasinate toiteks. Selle generaatori vahelduvvoolu saab fikseeritud pingega muuta alalisvooluks. Ja alalisvoolu saab juba kasutada lampide toiteks, vee soojendamiseks, akude laadimiseks või saab anda muunduri, mis muudab alalisvoolu vahelduvvooluks. Kuid see ei kuulu selle artikli ulatusse.
Ülaloleval pildil lihtne vooluring 6 dioodist koosnev sildalaldi. See muundab vahelduvvoolu alalisvooluks.
Tuulegeneraatori paigalduskoht
Siin kirjeldatud tuulegeneraator on paigaldatud mäe servale 4-meetrisele vardale. Toruäärik, mis paigaldatakse generaatori põhja, tagab lihtsa ja kiire paigaldus tuulegeneraator - lihtsalt keerake 4 polti. Kuigi töökindluse huvides on parem seda keevitada.
Tavaliselt “armastavad” horisontaalsed tuulegeneraatorid, kui tuul puhub ühest suunast, erinevalt vertikaaltuulikutest, kus tuuleliipu tõttu võivad nad end pöörata ega hooli tuule suunast. Sest Kuna see tuulik on paigaldatud kalju kaldale, tekitab sealne tuul erinevatest suundadest turbulentseid vooge, mis ei ole selle konstruktsiooni puhul kuigi efektiivne.
Teine tegur, mida asukoha valimisel arvestada, on tuule tugevus. Teie piirkonna tuule tugevuse andmete arhiivi leiate Internetist, kuigi see on väga ligikaudne, sest kõik oleneb konkreetsest asukohast.
Samuti aitab tuulegeneraatori paigalduskoha valikul anemomeeter (tuulejõu mõõtmise seade).
Natuke tuulegeneraatori mehaanikast
Nagu teate, tekib tuul maapinna temperatuuride erinevuse tõttu. Kui tuul pöörab tuulegeneraatori turbiine, tekitab see kolm jõudu: tõste-, pidurdus- ja impulssjõudu. Tõstmine toimub tavaliselt üle kumera pinna ja on rõhuerinevuse tagajärg. Tuule pidurdusjõud tekib tuulegeneraatori labade tagant, see on ebasoovitav ja aeglustab tuuliku tööd. Impulssjõud tuleneb labade kõverast kujust. Kui õhumolekulid lükkavad labasid tagant, siis pole neil kuhugi minna ja koguneda nende taha. Selle tulemusena suruvad nad labasid tuule suunas. Mida suuremad on tõste- ja impulssjõud ning mida väiksem on pidurdusjõud, seda kiiremini terad pöörlevad. Rootor pöörleb vastavalt, mis tekitab staatorile magnetvälja. Selle tulemusena tekib elektrienergia.
Laadige alla magneti paigutusskeem.
