Din cele mai vechi timpuri, omenirea a folosit puterea vântului în scopuri proprii. Morile de vânt, navele cu vele sunt familiare pentru mulți, despre ele sunt scrise în cărți și se fac filme istorice. În zilele noastre, generatorul eolian nu și-a pierdut relevanța, deoarece. cu el, poți obține electricitate gratuită în țară, ceea ce poate fi la îndemână dacă luminile se sting. Să vorbim despre mori de vânt de casă care pot fi asamblate din materiale improvizate și piese disponibile la un cost minim. Pentru dvs., am oferit o instrucțiune detaliată cu imagini, precum și idei video pentru mai multe opțiuni de asamblare. Deci, să ne uităm la cum să faci un generator eolian cu propriile mâini acasă.
instrucțiuni de asamblare
Exista mai multe tipuri de turbine eoliene, si anume orizontale, verticale si turbina. Au diferențe fundamentale, argumente pro și contra. Cu toate acestea, principiul de funcționare al tuturor turbinelor eoliene este același - energia eoliană este convertită în energie electrică și acumulată în baterii, iar din acestea ajunge la nevoile umane. Cel mai comun tip este orizontal.
El este familiar și ușor de recunoscut. Avantajul unui generator eolian orizontal este o eficiență mai mare în comparație cu altele, deoarece paletele unei morii de vânt sunt întotdeauna sub influența fluxului de aer. Dezavantajele includ o cerință mare pentru vânt - trebuie să fie mai puternic de 5 metri pe secundă. Acest tip de moară de vânt este cel mai ușor de realizat, așa că meseriașii de acasă îl iau adesea ca bază.
Dacă te hotărăști să-ți încerci mâna la asamblarea unei turbine eoliene cu propriile mâini, iată câteva recomandări.
Trebuie să începeți cu generatorul - aceasta este inima sistemului, designul ansamblului șurubului va depinde de parametrii acestuia. Pentru aceasta, sunt potrivite generatoarele de automobile de producție internă și străină, există informații despre utilizarea motoarelor pas cu pas de la imprimante sau alte echipamente de birou. De asemenea, puteți folosi un motor de roată de bicicletă pentru a vă face propria moară de vânt pentru a genera electricitate. În general, aproape orice motor sau generator poate fi folosit, dar trebuie testat pentru eficiență.
După ce te-ai hotărât asupra convertorului de energie, trebuie să asamblați ansamblul cutiei de viteze pentru a crește viteza pe arborele generatorului. O rotație a elicei ar trebui să fie egală cu 4-5 rotații pe arborele generatorului. Cu toate acestea, acești parametri sunt selectați individual, în funcție de puterea și caracteristicile generatorului și ansamblului de lame. O parte dintr-o râșniță sau un sistem de curele și role poate acționa ca o cutie de viteze.
Când ansamblul cutie de viteze-generator este asamblat, aceștia încep să-și afle rezistența la cuplu (grame pe milimetru). Pentru a face acest lucru, trebuie să faceți un umăr cu o contragreutate pe arborele viitoarei instalații și, cu ajutorul unei sarcini, aflați la ce greutate va coborî umărul. Mai puțin de 200 de grame pe metru este considerat acceptabil. Mărimea umărului în acest caz este luată ca lungime a lamei.
Mulți oameni cred că cu cât mai multe lame, cu atât mai bine. Acest lucru nu este în întregime adevărat. Avem nevoie de viteze mari, iar multe elice creează mai multă rezistență la vânt, deoarece le facem acasă, drept urmare, la un moment dat, fluxul care se apropie încetinește elicea și eficiența instalației scade. Puteți folosi o elice cu două pale. O astfel de elice într-un vânt normal se poate învârti cu peste 1000 de rotații pe minut. Puteți face palele unui generator eolian de casă din mijloace improvizate - de la placaj și galvanizare, la plastic din conductele de apă (ca în fotografia de mai jos). Condiția principală este ca materialul să fie ușor și durabil.
Un șurub ușor va crește eficiența morii de vânt și sensibilitatea la fluxul de aer. Nu uitați să echilibrați roata de aer și să eliminați denivelările, altfel, în timp ce generatorul funcționează, veți auzi urlete și urlete, iar vibrațiile vor duce la uzura rapidă a pieselor.
Următorul element important este coada. Acesta va menține roata în fluxul vântului și va întoarce structura în cazul unei schimbări în direcția acesteia.
Pentru a face un colecționar actual sau nu, depinde de tine. Acest lucru va complica designul, cu toate acestea, vă va scuti de răsucirea frecventă a firului, care este plin de rupturi de cablu. Desigur, în lipsa acestuia, uneori va trebui să desfășurați singur firul. În timpul testului de funcționare a generatorului eolian, nu uitați de măsurile de siguranță, paletele care se rotesc reprezintă un mare pericol.
O moară de vânt reglată și echilibrată este instalată pe un catarg, la cel puțin 7 metri înălțime de sol, fixată cu cabluri distanțiere. În continuare, nodul nu mai puțin important este bateria de stocare. Cea mai des folosită baterie cu acid auto. Este imposibil să conectați ieșirea unui generator eolian de casă direct la baterie; acest lucru trebuie făcut printr-un releu de încărcare sau un controler pe care îl puteți asambla singur sau îl puteți cumpăra gata făcut.
Principiul de funcționare al releului este de a controla încărcarea și sarcina. În cazul unei încărcări complete a bateriei, comută generatorul și bateria pentru a încărca balast, sistemul se străduiește să fie mereu încărcat, prevenind supraîncărcarea și nu lasă generatorul fără sarcină. O moară de vânt fără sarcină se poate învârti destul de puternic și poate deteriora izolația din înfășurări prin potențialul generat. În plus, vitezele mari pot provoca distrugerea mecanică a elementelor generatorului eolian. Urmează un convertor de tensiune de la 12 la 220 volți 50 Hz pentru conectarea aparatelor de uz casnic.
Acum internetul este plin de diagrame și desene, unde meșterii arată cum să facă singuri un generator eolian cu magneți puternici. Dacă sunt la fel de eficiente pe cât promit este o problemă discutabilă. Dar merită să încercați să asamblați o centrală eoliană pentru casa dvs. și apoi să decideți cum să o îmbunătățiți. Este important să câștigi experiență și atunci poți deja să țintii spre un dispozitiv mai serios. Libertatea și varietatea morilor de vânt de casă este atât de vastă, iar baza elementului este diversă încât nu are sens să le descriem pe toate, sensul de bază rămâne același - fluxul vântului învârte șurubul, cutia de viteze crește viteza arborelui, generatorul emite tensiune, apoi controlerul menține nivelul de încărcare al bateriei și, odată cu acesta, extrage deja energie pentru diverse nevoi. Aici, conform acestui principiu, puteți face un generator eolian cu propriile mâini acasă. Sperăm că instrucțiunile noastre detaliate cu exemple foto v-au explicat cum să faceți un model de moară de vânt potrivit pentru casa sau grădina dumneavoastră. De asemenea, vă recomandăm să vă familiarizați cu cursurile de master despre asamblarea unui dispozitiv de casă în format video.
Tutoriale video vizuale
Pentru a face cu ușurință un generator eolian pentru a genera electricitate acasă, vă recomandăm să vă familiarizați cu idei gata făcute în exemple video:
Așa că am oferit toate cele mai simple și mai accesibile idei pentru asamblarea unei mori de vânt de casă. După cum puteți vedea, chiar și un copil poate realiza cu ușurință unele modele de dispozitive. Există multe alte opțiuni de casă: pe magneți puternici, cu lame complexe etc. Aceste modele ar trebui repetate numai dacă aveți ceva experiență în această problemă, ar trebui să începeți cu scheme simple. Dacă doriți să realizați un generator eolian astfel încât să funcționeze și să fie utilizat în scopul pentru care a fost destinat, urmați instrucțiunile furnizate de noi. Dacă aveți întrebări - lăsați-le în comentarii.
Odată cu creșterea prețurilor la energie electrică, există o căutare și o dezvoltare a surselor sale alternative peste tot. În majoritatea regiunilor țării, este indicat să folosiți turbine eoliene. Pentru a furniza complet energie electrică unei case private, este necesară o instalație suficient de puternică și costisitoare.
Generator eolian pentru casa
Dacă faceți un generator eolian mic, puteți folosi curentul electric pentru a încălzi apa sau îl puteți folosi pentru o parte a iluminatului, cum ar fi anexe, poteci de grădină și verande. Încălzirea apei pentru nevoile casnice sau încălzirea este cea mai simplă opțiune de utilizare a energiei eoliene fără acumularea și conversia acesteia. Aici întrebarea este mai mult dacă va fi suficientă putere pentru încălzire.
Înainte de a face un generator, mai întâi trebuie să aflați caracteristicile vântului din regiune.
Un generator eolian mare, pentru multe locuri din clima rusă, nu este foarte potrivit din cauza schimbării frecvente a intensității și direcției fluxurilor de aer. Peste 1 kW, va fi inerțial și nu va putea să se rotească complet când vântul se schimbă. Inerția în planul de rotație duce la supraîncărcări din partea vântului lateral, ducând la defectarea acestuia.
Odată cu apariția consumatorilor de energie redusă, este logic să folosiți mici generatoare eoliene de casă, de cel mult 12 volți, pentru a ilumina cabana cu lămpi LED sau pentru a încărca bateriile de telefon atunci când nu există electricitate în casă. Când acest lucru nu este necesar, generatorul poate fi folosit pentru a încălzi apa.
Tipul turbinei eoliene
Pentru o zonă fără vânt, este potrivit doar un generator de vânt cu vele. Pentru ca alimentarea cu energie să fie constantă, veți avea nevoie de o baterie de minim 12V, un încărcător, un invertor, un stabilizator și un redresor.
Pentru zonele cu vânt scăzut, puteți realiza independent un generator eolian vertical cu o putere de cel mult 2-3 kW. Există multe opțiuni și sunt aproape la fel de bune ca desenele industriale. Este recomandabil să cumpărați mori de vânt cu rotor cu vele. În Taganrog sunt produse modele fiabile cu putere de la 1 la 100 de kilowați.
În regiunile cu vânt, puteți face un generator vertical pentru casa dvs. cu propriile mâini, dacă puterea necesară este de 0,5-1,5 kilowați. Lamele pot fi realizate din mijloace improvizate, de exemplu, dintr-un butoi. Este recomandabil să cumpărați dispozitive mai productive. Cele mai ieftine sunt „barcile cu pânze”. O moară de vânt verticală este mai scumpă, dar funcționează mai fiabil în condiții de vânt puternic.
Moara de vant de putere redusa DIY
Acasă, un mic generator eolian de casă este ușor de făcut. Pentru a începe să lucrați în domeniul creării de surse alternative de energie și să câștigați experiență valoroasă în acest mod de asamblare a unui generator, puteți realiza singur un dispozitiv simplu adaptând un motor de la un computer sau imprimantă.
Generator eolian 12V cu axa orizontala
Pentru a face o moară de vânt de mică putere cu propriile mâini, trebuie mai întâi să pregătiți desene sau schițe.
La o viteză de rotație de 200-300 rpm. tensiunea poate fi ridicată la 12 volți, iar puterea generată va fi de aproximativ 3 wați. Poate fi folosit pentru a încărca o baterie mică. Pentru alte generatoare, puterea trebuie crescută la 1000 rpm. Abia atunci vor fi eficiente. Dar aici ai nevoie de o cutie de viteze care creează o rezistență semnificativă și are, de asemenea, un cost ridicat.
Partea electrica
Pentru a asambla generatorul, aveți nevoie de următoarele componente:
- un motor mic de la o imprimantă, un drive sau un scaner vechi;
- 8 diode tip 1N4007 pentru doua punti redresoare;
- condensator cu o capacitate de 1000 microfarads;
- Țevi din PVC și piese din plastic;
- plăci de aluminiu.
Figura de mai jos arată circuitul generatorului.
Motor pas cu pas: schema de conectare la redresor și stabilizator
Punțile de diode sunt conectate la fiecare înfășurare a motorului, dintre care există două. După poduri se conectează stabilizatorul LM7805. Ca rezultat, ieșirea este o tensiune care este de obicei furnizată unei baterii de 12 volți.
Generatoarele de putere cu magnet de neodim cu forță de lipire extrem de mare au câștigat o mare popularitate. Ele trebuie folosite cu grijă. Cu un impact puternic sau încălzire la o temperatură de 80-250 0 C (în funcție de tip), magneții de neodim se demagnetizează.
Puteți lua centrul unei mașini ca bază pentru un generator de do-it-yourself.
Rotor cu magneți de neodim
Aproximativ 20 de magneți de neodim cu un diametru de aproximativ 25 mm sunt lipiți pe butuc cu superglue. Generatoarele de curent monofazate sunt realizate cu un număr egal de poli și magneți.
Magneții aflați unul față de celălalt trebuie atrași, adică învârtiți de poli opuși. După lipirea magneților de neodim, aceștia sunt umpluți cu rășină epoxidică.
Bobinele sunt înfășurate rotunde, iar numărul total de spire este de 1000-1200. Puterea generatorului pe magneți de neodim este selectată astfel încât să poată fi folosit ca sursă de curent continuu, aproximativ 6A pentru a încărca bateria la 12 V.
Mecanic
Lamele sunt realizate din teava de plastic. Piesele de prelucrat de 10 cm lățime și 50 cm lungime sunt desenate pe el și apoi decupate. Pe arborele motorului se realizează o bucșă cu o flanșă de care lamele sunt atașate cu șuruburi. Numărul lor poate fi de la doi la patru. Plasticul nu va rezista mult, dar pentru prima dată va fi suficient. Acum au apărut suficiente materiale rezistente la uzură, de exemplu, fibră de carbon și polipropilenă. Apoi pot fi fabricate lame mai puternice din aliaj de aluminiu.
Lamele sunt echilibrate prin tăierea pieselor în exces la capete, iar unghiul de înclinare este creat prin încălzirea lor cu o îndoire.
Generatorul este prins cu șuruburi pe o bucată de țeavă de plastic cu o axă verticală sudată. O giruetă din aliaj de aluminiu este, de asemenea, instalată coaxial pe țeavă. Axa este introdusă în tubul vertical al catargului. Între ele este instalat un rulment axial. Întreaga structură se poate roti liber într-un plan orizontal.
Tabloul electric poate fi amplasat pe o piesă rotativă, iar tensiunea poate fi transmisă consumatorului prin două inele colectoare cu perii. Dacă placa cu redresor este instalată separat, atunci numărul de inele va fi de șase, câți pini are un motor pas cu pas.
Moara de vant este montata la o inaltime de 5-8 m.
Dacă dispozitivul va genera eficient energie, acesta poate fi îmbunătățit făcându-l pe verticală axială, de exemplu, dintr-un butoi. Designul este mai puțin supus supraîncărcărilor laterale decât cel orizontal. Figura de mai jos prezintă un rotor cu palete realizate din fragmente de butoi, montate pe o axă în interiorul cadrului și nesupus unei forțe de răsturnare.
Turbină eoliană cu axă verticală și rotor cilindru
Suprafața profilată a cilindrului creează o rigiditate suplimentară, datorită căreia se poate folosi tablă mai subțire.
Generator eolian cu o capacitate mai mare de 1 kilowatt
Aparatul ar trebui să aducă beneficii tangibile și să ofere o tensiune de 220 V pentru a putea porni unele aparate electrice. Pentru a face acest lucru, trebuie să pornească independent și să genereze electricitate într-o gamă largă.
Pentru a face un generator eolian cu propriile mâini, trebuie mai întâi să determinați designul. Depinde cat de puternic este vantul. Dacă este slab, atunci versiunea cu pânză a rotorului poate fi singura opțiune. Aici nu se pot obține mai mult de 2-3 kilowați de energie. În plus, va avea nevoie de o cutie de viteze și o baterie puternică cu încărcător.
Prețul tuturor echipamentelor este mare, așa că ar trebui să aflați dacă va fi benefic pentru casă.
În zonele cu vânturi puternice, un generator eolian de casă poate produce 1,5-5 kilowați de putere. Apoi poate fi conectat la o rețea de acasă de 220 V. Este dificil să faci singur un dispozitiv cu mai multă putere.
Generator electric de la un motor DC
Ca generator, poti folosi un motor de viteza mica care genereaza curent electric la 400-500 rpm: PIK8-6 / 2.5 36V 0.3Nm 1600min-1. Lungimea corpului 143 mm, diametrul 80 mm, diametrul arborelui 12 mm.
Cum arată un motor de curent continuu?
Are nevoie de un multiplicator cu un raport de transmisie de 1:12. Cu o rotație a palelor morii de vânt, generatorul va face 12 rotații. Figura de mai jos prezintă o diagramă a dispozitivului.
Diagrama dispozitivului morii de vânt
Cutia de viteze creează o sarcină suplimentară, dar totuși mai mică decât pentru un alternator sau demaror de mașină, unde este necesar un raport de transmisie de cel puțin 1:25.
Este indicat sa se realizeze lamele dintr-o tabla de aluminiu de 60x12x2. Dacă instalați 6 dintre ele pe motor, dispozitivul nu va fi atât de rapid și nu se va încurca cu rafale mari de vânt. Ar trebui să fie posibil să se echilibreze. Pentru a face acest lucru, lamele sunt lipite de bucșe cu posibilitatea de a se înfășura pe rotor, astfel încât să poată fi mutate mai departe sau mai aproape de centrul acestuia.
Puterea unui generator cu magnet permanent din ferită sau oțel nu depășește 0,5-0,7 kilowați. Poate fi mărită doar pe magneți speciali din neodim.
Un generator cu un stator nemagnetizat nu este potrivit pentru funcționare. Cu un vânt mic, se oprește, iar după aceea nu va mai putea porni de la sine.
Încălzirea constantă în timpul sezonului rece necesită multă energie, iar încălzirea unei case mari este o problemă. Pentru a dărui în acest sens, poate fi util atunci când trebuie să mergi acolo nu mai mult de 1 dată pe săptămână. Dacă totul este cântărit corect, sistemul de încălzire din țară funcționează doar câteva ore. În restul timpului proprietarii sunt în natură. Folosind o moara de vant ca sursa de curent continuu pentru incarcarea bateriei, in 1-2 saptamani poti acumula energie electrica pentru incalzirea spatiilor pentru o astfel de perioada de timp, si astfel sa iti creezi suficient confort.
Pentru a face un generator dintr-un motor de curent alternativ sau dintr-un demaror de mașină, acestea trebuie reproiectate. Motorul poate fi modernizat la un generator dacă rotorul este realizat pe magneți de neodim, prelucrați la grosimea lor. Se realizează cu numărul de poli, ca și statorul, alternând unul cu celălalt. Rotorul de pe magneții de neodim lipiți de suprafața sa nu trebuie să se lipească în timpul rotației.
Tipuri de rotoare
Designul rotorului variază. Opțiunile comune sunt prezentate în figura de mai jos, unde sunt indicate valorile factorului de utilizare a energiei eoliene (KIEV).
Tipuri și modele de rotoare de turbine eoliene
Pentru rotație, morile de vânt sunt realizate cu o axă verticală sau orizontală. Versiunea verticală are avantajul ușurinței întreținerii atunci când nodurile principale sunt situate în partea de jos. Rulmentul axial este auto-aliniat și are o durată de viață lungă.
Cele două pale ale rotorului Savonius creează smucituri, ceea ce nu este foarte convenabil. Din acest motiv, este alcătuit din două perechi de lame distanțate la 2 niveluri, una rotită față de cealaltă cu 90 0 . Butoaiele, gălețile, oalele pot fi folosite ca semifabricate.
Rotorul Darrieus, ale cărui pale sunt realizate din bandă elastică, este ușor de fabricat. Pentru a facilita promovarea, numărul lor ar trebui să fie impar. Mișcarea este sacadată, din cauza căreia partea mecanică se rupe rapid. În plus, banda vibrează pe măsură ce se rotește, făcând un vuiet. Pentru utilizare permanentă, acest design nu este foarte potrivit, deși lamele sunt uneori realizate din materiale fonoabsorbante.
Într-un rotor ortogonal, aripile sunt profilate. Numărul optim de lame este de trei. Dispozitivul este de mare viteză, dar trebuie să fie destors la pornire.
Rotorul elicoid are un randament ridicat datorita curburii complexe a paletelor, care reduce pierderile. Este folosit mai rar decât alte mori de vânt datorită costului ridicat.
Designul rotorului cu pale orizontale este cel mai eficient. Dar necesită un vânt mediu stabil și are nevoie și de protecție împotriva uraganelor. Lamele pot fi fabricate din propilenă atunci când diametrul lor este mai mic de 1 m.
Dacă tăiați lamele dintr-o țeavă sau un butoi de plastic cu pereți groși, nu veți putea obține o putere mai mare de 200 de wați. Profilul segmentului nu este potrivit pentru medii gazoase compresibile. Aici este nevoie de un profil complex.
Diametrul rotorului depinde de cantitatea de putere necesară, precum și de numărul de pale. Un rotor cu două pale de 10 W necesită un rotor cu un diametru de 1,16 m, iar unul de 100 W - 6,34 m. Pentru un cu patru pale și unul cu șase pale, diametrul va fi de 4,5 m și, respectiv, 3,68 m.
Dacă puneți rotorul direct pe arborele generatorului, rulmentul acestuia nu va dura mult, deoarece sarcina pe toate paletele este neuniformă. Lagărul de sprijin pentru arborele morii de vânt trebuie să fie auto-aliniat, cu două sau trei niveluri. Apoi, arborele rotorului nu se va teme de curburi și deplasări în timpul rotației.
Un rol important în funcționarea morii de vânt îl joacă colectorul de curent, care trebuie întreținut în mod regulat: lubrifiat, curățat, reglat. Ar trebui oferită posibilitatea prevenirii acesteia, deși acest lucru este dificil de realizat.
Siguranță
Turbinele eoliene cu o putere mai mare de 100 W sunt dispozitive zgomotoase. În curtea unei case particulare, puteți instala o turbină eoliană industrială dacă este certificată. Înălțimea sa ar trebui să fie mai mare decât cele mai apropiate case. Nici măcar o moară de vânt cu putere redusă nu poate fi instalată pe acoperiș. Vibrațiile mecanice din activitatea sa pot crea rezonanță și pot duce la distrugerea structurii.
Vitezele mari de rotație ale generatorului eolian necesită o producție de înaltă calitate. În caz contrar, dacă dispozitivul este distrus, există pericolul ca piesele sale să zboare pe distanțe lungi și să provoace rănirea unei persoane sau a animalelor de companie. Acest lucru ar trebui să fie luat în considerare în special atunci când faceți o moară de vânt cu propriile mâini din materiale improvizate.
Video. Generator eolian cu propriile mâini.
Utilizarea turbinelor eoliene nu este recomandată în toate regiunile, deoarece depinde de caracteristicile climatice. În plus, să le faci cu propriile mâini nu are sens fără ceva experiență și cunoștințe. Pentru început, poți să te asumi de crearea unui design simplu, cu o putere de câțiva wați și o tensiune de până la 12 volți cu care poți să-ți încarci telefonul sau să aprinzi o lampă de economisire a energiei. Utilizarea magneților de neodim în generator poate crește semnificativ puterea acestuia.
Turbinele eoliene puternice, care preiau o parte semnificativă a sursei de alimentare la domiciliu, sunt cel mai bine achiziționate industriale, pentru a crea o tensiune de 220V, cântărind în același timp cu atenție argumentele pro și contra. Dacă le combini cu alte tipuri de surse alternative de energie, electricitatea poate fi suficientă pentru toate nevoile casnice, inclusiv pentru un sistem de încălzire a locuinței.
Generator eolian vertical bricolaj, desene, fotografii, videoclipuri ale unei mori de vânt cu axă verticală.
Generatoarele eoliene sunt împărțite în funcție de tipul de plasare a axei de rotație (rotor) în verticală și orizontală. Am luat în considerare proiectarea unei turbine eoliene cu rotor orizontal într-un articol anterior, acum să vorbim despre un generator eolian cu rotor vertical.
Schema unui generator axial pentru un generator eolian.
Fabricarea turbinelor eoliene.
Roata eoliană (turbina) a unui generator eolian vertical este formată din două suporturi, superior și inferior, precum și palete.
Roata de vânt este realizată din foi de aluminiu sau oțel inoxidabil, iar roata de vânt poate fi tăiată și dintr-un butoi cu pereți subțiri. Înălțimea roții vântului trebuie să fie de cel puțin 1 metru.
În această roată eoliană, unghiul de îndoire a palelor stabilește viteza de rotație a rotorului, cu cât îndoirea este mai mare, cu atât viteza de rotație este mai mare.
Roata eoliană este fixată direct pe scripetele generatorului.
Pentru a instala un generator eolian vertical, puteți utiliza orice catarg, fabricarea catargului este descrisă în detaliu în aceasta.
Schema de conectare a vetogeneratorului.
Generatorul este conectat la controler, care la rândul său este conectat la baterie. Este mai practic să folosiți o baterie de mașină ca dispozitiv de stocare a energiei. Deoarece aparatele de uz casnic funcționează pe curent alternativ, vom avea nevoie de un invertor pentru a transforma DC 12V în AC 220V.
Pentru conectare, se folosește un fir de cupru cu o secțiune transversală de până la 2,5 pătrate. Schema de conectare este descrisă în detaliu.
Videoclip care arată un generator eolian în funcțiune.
Adesea, proprietarii de case private au o idee despre implementare sisteme de alimentare de rezervă. Cea mai simplă și mai accesibilă modalitate este, desigur, sau un generator, dar mulți oameni își îndreaptă privirea către modalități mai complexe de a transforma așa-numita energie liberă (radiații, energia apei curgătoare sau a vântului) în.
Fiecare dintre aceste metode are propriile sale avantaje și dezavantaje. Dacă totul este clar cu utilizarea fluxului de apă (mini-centrală hidroelectrică) - aceasta este disponibilă numai în imediata apropiere a unui râu destul de rapid, atunci lumina soarelui sau vântul pot fi folosite aproape peste tot. Ambele metode vor avea un dezavantaj comun - dacă o turbină de apă poate funcționa non-stop, atunci o baterie solară sau un generator eolian este eficient doar pentru o perioadă, ceea ce face necesară includerea bateriilor în structura rețelei electrice de acasă. .
Deoarece condițiile din Rusia (ore scurte de lumină în cea mai mare parte a anului, precipitații frecvente) fac ca utilizarea panourilor solare să fie ineficientă la costul și eficiența lor actuală, cea mai profitabilă este proiectarea unui generator eolian. Luați în considerare principiul său de funcționare și posibilele opțiuni de proiectare.
Deoarece niciun dispozitiv de casă nu este ca altul, acesta un articol nu este o instrucțiune pas cu pas, ci o descriere a principiilor de bază ale proiectării unei turbine eoliene.Principiul general de funcționare
Corpul principal de lucru al generatorului eolian sunt paletele, care rotesc vântul. În funcție de locația axei de rotație, turbinele eoliene sunt împărțite în orizontale și verticale:
- Turbine eoliene orizontale cea mai răspândită. Paletele lor au un design similar cu elicea unui avion: în prima aproximare, acestea sunt plăci înclinate față de planul de rotație, care transformă o parte din sarcină din presiunea vântului în rotație. O caracteristică importantă a unui generator eolian orizontal este necesitatea de a asigura rotația ansamblului lamei în conformitate cu direcția vântului, deoarece eficiența maximă este asigurată atunci când direcția vântului este perpendiculară pe planul de rotație.
- lame generator eolian vertical au o formă convex-concavă. Deoarece raționalizarea părții convexe este mai mare decât partea concavă, un astfel de generator eolian se rotește întotdeauna în aceeași direcție, indiferent de direcția vântului, ceea ce face ca mecanismul rotativ să nu fie necesar, spre deosebire de morile de vânt orizontale. În același timp, datorită faptului că în orice moment numai o parte a lamelor efectuează lucrări utile, iar restul se opun doar rotației, Eficiența unei mori de vânt verticale este mult mai mică decât cea a uneia orizontale.: dacă pentru un generator eolian orizontal cu trei pale această cifră ajunge la 45%, atunci pentru unul vertical nu va depăși 25%.
Deoarece viteza medie a vântului în Rusia este scăzută, chiar și o moară de vânt mare se va roti destul de lent de cele mai multe ori. Pentru a asigura o alimentare suficientă, acesta trebuie conectat la generator printr-o cutie de viteze, curea sau curea de viteze. Într-o turbină eoliană orizontală, ansamblul paletă-angrenaj-generator este montat pe un cap pivotant care le permite să urmeze direcția vântului. Este important de reținut că capul pivotant trebuie să aibă un limitator care să-l împiedice să facă o rotire completă, deoarece în caz contrar cablurile de la generator vor fi întrerupte (opțiunea de folosire a șaibelor de contact care permit capului să se rotească liber este mai complicată) . Pentru a asigura rotația, generatorul eolian este completat de o giruetă de lucru direcționată de-a lungul axei de rotație.
Cel mai comun material al lamei este țeava PVC cu diametru mare tăiată pe lungime. De-a lungul marginii, plăci metalice sunt nituite pe ele, sudate pe butucul ansamblului lamei. Desenele acestui tip de lame sunt cele mai răspândite pe internet.
Videoclipul vorbește despre un generator eolian realizat manual
Calculul unui generator eolian cu pale
Deoarece am aflat deja că un generator eolian orizontal este mult mai eficient, vom lua în considerare calculul designului său.
Energia eoliană poate fi determinată prin formulă
P=0,6*S*V³, unde S este aria cercului descrisă de capetele palelor elicei (zona de măturare), exprimată în metri pătrați, iar V este viteza estimată a vântului în metri pe secundă. De asemenea, trebuie să țineți cont de eficiența morii de vânt în sine, care pentru un circuit orizontal cu trei lame va avea o medie de 40%, precum și de eficiența grupului generator, care la vârful caracteristicii vitezei curente este de 80% pentru un generator cu excitație de la magneți permanenți și 60% pentru un generator cu înfășurare de excitație. În medie, încă 20% din putere va fi consumată de o cutie de viteze step-up (multiplicator). Astfel, calculul final al razei morii de vânt (adică lungimea lamei sale) pentru o putere dată a unui generator cu magnet permanent arată astfel:
R=√(P/(0,483*V³))
Exemplu: Să luăm puterea necesară a centralei eoliene ca 500 W și viteza medie a vântului ca 2 m/s. Apoi, conform formulei noastre, va trebui să folosim lame cu o lungime de cel puțin 11 metri. După cum puteți vedea, chiar și o putere atât de mică va necesita crearea unui generator eolian de dimensiuni colosale. Pentru mai mult sau mai puțin rațional în condițiile realizării de structuri de tip bricolaj cu o lungime a lamei de cel mult un metru și jumătate, generatorul eolian va putea produce doar 80-90 de wați de putere chiar și în vânt puternic.
Nu este suficientă putere? De fapt, totul este oarecum diferit, deoarece, de fapt, sarcina generatorului eolian este alimentată de baterii, moara de vânt le încarcă numai cât mai bine. Prin urmare, puterea turbinei eoliene determină frecvența cu care va putea furniza energie.
Am dezvoltat un design al unei turbine eoliene cu o axă verticală de rotație. Mai jos este un ghid detaliat pentru fabricarea acestuia, citind cu atenție care, puteți realiza singur un generator eolian vertical.
Generatorul eolian s-a dovedit a fi destul de fiabil, cu costuri reduse de întreținere, ieftin și ușor de fabricat. Nu este necesar să urmați lista de detalii de mai jos, puteți face unele ajustări proprii, îmbunătățiți ceva, folosiți-vă propriile, pentru că. Nu peste tot poți găsi exact ceea ce este pe listă. Am încercat să folosim piese ieftine și de înaltă calitate.
Materiale si echipamente folosite:
| Nume | Cant | Notă |
| Lista pieselor și materialelor folosite pentru rotor: | ||
| Tablă metalică pretăiată | 1 | Tăiați din oțel cu grosimea de 1/4" folosind tăiere cu jet de apă, laser etc |
| Hub din mașină (Hub) | 1 | Ar trebui să conțină 4 găuri, de aproximativ 4 inci în diametru |
| Magnet de neodim de 2" x 1" x 1/2". | 26 | Foarte fragil, este mai bine să comandați suplimentar |
| Știft de 1/2"-13tpi x 3". | 1 | TPI - numărul de fire pe inch |
| piuliță de 1/2". | 16 | |
| saiba de 1/2". | 16 | |
| Cultivator de 1/2". | 16 | |
| 1/2".-13tpi piuliță | 16 | |
| masina de spalat de 1". | 4 | Pentru a menține decalajul dintre rotoare |
| Lista pieselor si materialelor folosite pentru turbina: | ||
| Țeavă galvanizată de 3" x 60". | 6 | |
| Plastic ABS 3/8" (1,2x1,2m) | 1 | |
| Magneți de echilibrare | Daca este nevoie | Dacă lamele nu sunt echilibrate, atunci magneții sunt atașați la echilibru |
| Șurub de 1/4". | 48 | |
| saiba de 1/4". | 48 | |
| Cultivator de 1/4". | 48 | |
| piuliță de 1/4". | 48 | |
| Colțuri de 2" x 5/8". | 24 | |
| colțuri de 1". | 12 (opțional) | Dacă lamele nu își păstrează forma, atunci puteți adăuga suplimentar. colțuri |
| șuruburi, piulițe, șaibe și șuruburi pentru unghi de 1". | 12 (opțional) | |
| Lista pieselor si materialelor folosite pentru stator: | ||
| Epoxid cu intaritor | 2 l | |
| 1/4" st. șurub. | 3 | |
| 1/4" șaibă st. | 3 | |
| 1/4" piuliță inox. | 3 | |
| Vârf inel de 1/4". | 3 | Pentru e-mail conexiuni |
| 1/2"-13tpi x 3" st. | 1 | oţel inoxidabil oțelul nu este un feromagnet, așa că nu va „frâna” rotorul |
| piuliță de 1/2". | 6 | |
| fibra de sticla | Daca este nevoie | |
| email de 0,51 mm. firul | 24 AWG | |
| Lista pieselor si materialelor folosite pentru instalare: | ||
| șurub de 1/4" x 3/4". | 6 | |
| Flanșă de țeavă de 1-1/4". | 1 | |
| țeavă galvanizată 1-1/4" L-18" | 1 | |
| Unelte si echipamente: | ||
| Știft de 1/2"-13tpi x 36". | 2 | Folosit pentru ridicare |
| șurub de 1/2". | 8 | |
| Anemometru | Daca este nevoie | |
| Foaie de aluminiu de 1". | 1 | Pentru realizarea distanțierilor dacă este necesar |
| vopsea verde | 1 | Pentru vopsirea suporturilor din plastic. Culoarea nu este importantă |
| Minge de vopsea albastră. | 1 | Pentru vopsirea rotorului și a altor piese. Culoarea nu este importantă |
| multimetrul | 1 | |
| Fier de lipit și lipit | 1 | |
| Burghiu | 1 | |
| Ferăstrău | 1 | |
| Kern | 1 | |
| Masca | 1 | |
| Ochelari de protectie | 1 | |
| Mănuși | 1 | |
Turbinele eoliene cu o axă verticală de rotație nu sunt la fel de eficiente ca și omologii lor orizontale, cu toate acestea, turbinele eoliene verticale sunt mai puțin solicitante pe locul lor de instalare.
Fabricarea turbinelor
1. Element de legătură - conceput pentru a conecta rotorul la palele turbinei eoliene.
2. Dispunerea lamelor - două triunghiuri echilaterale opuse. Conform acestui desen, va fi apoi mai ușor să aranjați colțurile lamelor.
Dacă nu sunteți sigur de ceva, șabloanele de carton vă vor ajuta să evitați greșelile și alte modificări.
Secvența de pași pentru fabricarea unei turbine:
- Realizarea suporturilor (bazelor) inferioare și superioare ale lamelor. Marcați și folosiți un ferăstrău pentru a tăia un cerc din plastic ABS. Apoi încercuiește-l și decupează al doilea suport. Ar trebui să obțineți două cercuri absolut identice.
- În centrul unui suport, tăiați o gaură cu diametrul de 30 cm. Acesta va fi suportul superior al lamelor.
- Luați butucul (butucul din mașină) și marcați și găuriți patru găuri pe suportul inferior pentru atașarea butucului.
- Realizați un șablon pentru amplasarea lamelor (fig. mai sus) și marcați pe suportul inferior punctele de prindere pentru colțurile care vor lega suportul și lamele.
- Stivuiți lamele, legați-le strâns și tăiați-le la lungimea dorită. În acest design, palele au lungimea de 116 cm. Cu cât palele sunt mai lungi, cu atât primesc mai multă energie eoliană, dar dezavantajul este instabilitatea în cazul vântului puternic.
- Marcați lamele pentru atașarea colțurilor. Perforați și apoi găuriți în ele.
- Folosind modelul de palete prezentat în imaginea de mai sus, atașați paletele la suport cu suporturile.
Fabricarea rotorului
Secvența de acțiuni pentru fabricarea rotorului:
- Așezați cele două baze de rotor una peste alta, aliniați găurile și faceți un mic semn pe părțile laterale cu o pilă sau un marker. În viitor, acest lucru va ajuta la orientarea lor corectă unul față de celălalt.
- Faceți două șabloane de plasare a magnetului de hârtie și lipiți-le de baze.
- Marcați polaritatea tuturor magneților cu un marker. Ca „tester de polaritate” puteți folosi un mic magnet învelit într-o cârpă sau bandă electrică. Trecând peste un magnet mare, va fi clar dacă este respins sau atras.
- Pregătiți rășină epoxidică (prin adăugarea de întăritor la aceasta). Și aplicați-l uniform pe partea de jos a magnetului.
- Aduceți cu mare atenție magnetul la marginea bazei rotorului și mutați-l în poziția sa. Dacă magnetul este instalat deasupra rotorului, atunci puterea mare a magnetului îl poate magnetiza brusc și se poate rupe. Și niciodată nu vă înfigeți degetele sau alte părți ale corpului între doi magneți sau un magnet și fier de călcat. Magneții de neodim sunt foarte puternici!
- Continuați să lipiți magneții de rotor (nu uitați să lubrifiați cu epoxid), alternându-le polii. Dacă magneții se mișcă sub influența forței magnetice, atunci folosiți o bucată de lemn, așezând-o între ei pentru asigurare.
- După ce un rotor este terminat, treceți la al doilea. Folosind semnul pe care l-ați făcut mai devreme, poziționați magneții exact vizavi de primul rotor, dar cu o polaritate diferită.
- Puneți rotoarele departe unul de celălalt (pentru a nu se magnetiza, altfel nu le veți smulge mai târziu).
Fabricarea unui stator este un proces foarte laborios. Desigur, puteți cumpăra un stator gata făcut (încercați să le găsiți la noi) sau un generator, dar nu este un fapt că sunt potrivite pentru o anumită moară de vânt cu propriile caracteristici individuale.
Statorul generatorului eolian este o componentă electrică formată din 9 bobine. Bobina statorului este prezentată în fotografia de mai sus. Bobinele sunt împărțite în 3 grupuri, câte 3 bobine în fiecare grup. Fiecare bobină este înfășurată cu un fir de 24 AWG (0,51 mm) și conține 320 de spire. Mai multe ture, dar un fir mai subțire va da o tensiune mai mare, dar mai puțin curent. Prin urmare, parametrii bobinelor pot fi modificați, în funcție de ce tensiune aveți nevoie la ieșirea generatorului eolian. Următorul tabel vă va ajuta să decideți:
320 de spire, 0,51 mm (24AWG) = 100V @ 120 rpm.
160 de spire, 0,0508 mm (16AWG) = 48V @ 140 rpm.
60 de spire, 0,0571 mm (15AWG) = 24V @ 120 rpm.
Înfășurarea manuală a bobinelor este o sarcină plictisitoare și dificilă. Prin urmare, pentru a facilita procesul de bobinare, v-aș sfătui să faceți un dispozitiv simplu - o mașină de bobinat. Mai mult, designul său este destul de simplu și poate fi realizat din materiale improvizate.
Întoarcerile tuturor bobinelor trebuie înfășurate în același mod, în aceeași direcție și să acordați atenție sau să marcați unde este începutul și sfârșitul bobinei. Pentru a preveni derularea bobinelor, acestea sunt înfășurate cu bandă electrică și mânjite cu epoxid.
Dispozitivul este realizat din două bucăți de placaj, un ac de păr îndoit, o bucată de țeavă PVC și cuie. Înainte de a îndoi ac de păr, încălziți-l cu o torță.
O bucată mică de țeavă între scânduri asigură grosimea dorită, iar patru cuie asigură dimensiunile necesare bobinelor.
Puteți veni cu propriul design al mașinii de bobinat sau poate aveți deja unul gata făcut.
După ce toate bobinele sunt înfășurate, ele trebuie verificate pentru identitate între ele. Acest lucru se poate face folosind cântare și, de asemenea, trebuie să măsurați rezistența bobinelor cu un multimetru.
Nu conectați consumatorii casnici direct de la turbina eoliană! De asemenea, respectați măsurile de siguranță la manipularea energiei electrice!
Procesul de conectare a bobinei:
- Slefuiți capetele cablurilor de pe fiecare bobină.
- Conectați bobinele așa cum se arată în imaginea de mai sus. Ar trebui să obțineți 3 grupuri, 3 bobine în fiecare grup. Cu această schemă de conectare se va obține un curent alternativ trifazat. Lipiți capetele bobinelor sau folosiți cleme.
- Alegeți dintre următoarele configurații:
A. Configurare" stea". Pentru a obține o tensiune de ieșire mare, conectați pinii X, Y și Z împreună.
B. Configurare Delta. Pentru a obține un curent mare, conectați X la B, Y la C, Z la A.
C. Pentru a face posibilă schimbarea configurației în viitor, creșteți toți cei șase conductori și scoateți-i. - Pe o foaie mare de hârtie, desenați o diagramă a locației și conexiunii bobinelor. Toate bobinele trebuie să fie distribuite uniform și să se potrivească cu locația magneților rotorului.
- Atașați bobinele cu bandă adezivă pe hârtie. Pregătiți rășină epoxidică cu întăritor pentru turnarea statorului.
- Folosiți o pensulă pentru a aplica epoxidic pe fibra de sticlă. Dacă este necesar, adăugați bucăți mici de fibră de sticlă. Nu umpleți centrul bobinelor pentru a asigura o răcire suficientă în timpul funcționării. Încercați să evitați formarea de bule. Scopul acestei operațiuni este de a asigura bobinele pe loc și de a aplatiza statorul, care va fi situat între cele două rotoare. Statorul nu va fi un nod încărcat și nu se va roti.
Pentru a fi mai clar, luați în considerare întregul proces în imagini:
Bobinele finite sunt așezate pe hârtie cerată cu aspectul desenat. Trei cercuri mici în colțurile din fotografia de mai sus sunt găurile pentru montarea suportului statorului. Inelul din centru împiedică epoxidul să intre în cercul central.
Bobinele sunt fixate pe loc. Fibra de sticlă, în bucăți mici, este plasată în jurul bobinelor. Conductoarele bobinei pot fi aduse în interiorul sau în exteriorul statorului. Asigurați-vă că lăsați suficientă lungime de plumb. Asigurați-vă că verificați din nou toate conexiunile și sunați cu un multimetru.
Statorul este aproape gata. Găurile pentru montarea suportului sunt găurite în stator. Când găuriți, aveți grijă să nu loviți cablurile bobinei. După finalizarea operației, tăiați excesul de fibră de sticlă și, dacă este necesar, curățați suprafața statorului cu șmirghel.
suport stator
Conducta pentru atașarea axului butucului a fost tăiată la dimensiunea dorită. Au fost găurite și filetate în el. În viitor, șuruburile vor fi înșurubate în ele care vor ține axa.
Figura de mai sus prezintă suportul de care va fi atașat statorul, situat între cele două rotoare.
Fotografia de mai sus arată un știft cu nuci și o mânecă. Patru dintre aceste știfturi asigură spațiul necesar între rotoare. În loc de bucșă, puteți folosi piulițe mai mari sau puteți tăia propriile șaibe de aluminiu.
Generator. Asamblarea finala
O mică precizare: un mic spațiu de aer între conexiunea rotor-stator-rotor (care este stabilit de un știft cu o bucșă) oferă o putere de ieșire mai mare, dar riscul de deteriorare a statorului sau rotorului crește atunci când axa este nealiniată, care poate apărea la vânt puternic.
Imaginea din stânga de mai jos prezintă un rotor cu 4 știfturi de degajare și două plăci de aluminiu (care vor fi îndepărtate ulterior).
Imaginea din dreapta arată statorul asamblat și vopsit în verde la locul său.
Proces de asamblare:
1. Faceți 4 găuri în placa superioară a rotorului și filetați-le pentru știft. Acest lucru este necesar pentru a coborî ușor rotorul în poziție. Așezați 4 știfturi în plăcile de aluminiu lipite mai devreme și instalați rotorul superior pe știfturi.
Rotoarele vor fi atrase unul de celălalt cu o forță foarte mare, motiv pentru care este nevoie de un astfel de dispozitiv. Aliniați imediat rotoarele unul față de celălalt conform semnelor de pe capete setate mai devreme.
2-4. Rotiți alternativ știfturile cu o cheie, coborâți uniform rotorul.
5. Odată ce rotorul s-a sprijinit de butuc (oferind spațiu liber), deșurubați știfturile și scoateți plăcile de aluminiu.
6. Instalați butucul (butucul) și înșurubați-l.
Generatorul este gata!
După instalarea știfturilor (1) și a flanșei (2), generatorul dvs. ar trebui să arate cam așa (vezi figura de mai sus)
Șuruburile din oțel inoxidabil servesc la asigurarea contactului electric. Este convenabil să folosiți urechi inel pe fire.
Pentru fixarea conexiunilor se folosesc piulițe și șaibe. plăci și suporturi de lame la generator. Deci, generatorul eolian este complet asamblat și gata pentru teste.
Pentru început, cel mai bine este să rotiți moara de vânt cu mâna și să măsurați parametrii. Dacă toate cele trei terminale de ieșire sunt scurtcircuitate împreună, atunci moara de vânt ar trebui să se rotească foarte strâns. Acesta poate fi folosit pentru a opri turbina eoliană din motive de service sau de siguranță.
O turbină eoliană poate fi folosită pentru mai mult decât pentru a furniza energie electrică în casa dumneavoastră. De exemplu, această instanță este făcută astfel încât statorul să genereze o tensiune mare, care este apoi folosită pentru încălzire.
Generatorul considerat mai sus produce o tensiune trifazată cu frecvențe diferite (în funcție de puterea vântului), și de exemplu, în Rusia se folosește o rețea monofazată de 220-230V, cu o frecvență fixă a rețelei de 50 Hz. Acest lucru nu înseamnă că acest generator nu este potrivit pentru alimentarea aparatelor electrocasnice. Curentul alternativ de la acest generator poate fi convertit în curent continuu, cu o tensiune fixă. Și curentul continuu poate fi deja folosit pentru a alimenta lămpi, încălzi apa, încărca bateriile sau poate fi furnizat un convertor pentru a converti curentul continuu în curent alternativ. Dar acest lucru este deja dincolo de scopul acestui articol.
În figura de mai sus, un circuit simplu al unui redresor în punte, format din 6 diode. Acesta convertește AC în DC.
Amplasarea generatorului eolian
Generatorul eolian descris aici este montat pe un suport de 4 metri pe marginea unui munte. Flanșa țevii, care este instalată în partea de jos a generatorului, asigură o instalare ușoară și rapidă a generatorului eolian - este suficient să fixați 4 șuruburi. Deși pentru fiabilitate, este mai bine să sudați.
De obicei, turbinelor eoliene orizontale „place” atunci când vântul suflă dintr-o direcție, spre deosebire de turbinele eoliene verticale, unde din cauza girouiței, se pot întoarce și nu le pasă de direcția vântului. pentru că Deoarece această moară de vânt este instalată pe malul unei stânci, vântul de acolo creează fluxuri turbulente din diferite direcții, ceea ce nu este foarte eficient pentru acest design.
Un alt factor de luat în considerare atunci când alegeți o locație este puterea vântului. O arhivă de date privind puterea vântului pentru zona dvs. poate fi găsită pe Internet, deși acest lucru va fi foarte aproximativ, deoarece. totul depinde de locație.
De asemenea, un anemometru (un dispozitiv pentru măsurarea forței vântului) va ajuta la alegerea locației instalării generatorului eolian.
Câteva despre mecanica generatorului eolian
După cum știți, vântul apare din cauza diferenței de temperatură a suprafeței pământului. Când vântul rotește turbinele unui generator eolian, acesta creează trei forțe: de ridicare, de frânare și de impuls. Forța de ridicare apare de obicei pe o suprafață convexă și este o consecință a diferenței de presiune. Forța de frânare a vântului apare în spatele palelor generatorului eolian, este nedorită și încetinește moara de vânt. Forța de impuls provine din forma curbată a lamelor. Când moleculele de aer împing lamele din spate, acestea nu au încotro și se adună în spatele lor. Drept urmare, ele împing lamele în direcția vântului. Cu cât forțele de ridicare și de impuls sunt mai mari și cu cât forța de frânare este mai mică, cu atât lamele se vor roti mai repede. În consecință, rotorul se rotește, ceea ce creează un câmp magnetic pe stator. Ca rezultat, se generează energie electrică.
Descărcați aspectul magneților.
