دعونا نصنع مولد الرياح بأيدينا

غالبًا ما يكون لدى أصحاب المنازل الخاصة فكرة للتنفيذ أنظمة الطاقة الاحتياطية... إن أبسط الطرق وأكثرها تكلفة هي ، بالطبع ، مولد بنزين أو ديزل ، لكن الكثير من الناس يوجهون أعينهم إلى طرق أكثر تعقيدًا لتحويل ما يسمى بالطاقة الحرة (الإشعاع الشمسي ، طاقة المياه المتدفقة أو الرياح) إلى كهرباء.

كل من هذه الأساليب لها مزاياها وعيوبها. إذا كان استخدام تدفق المياه (محطة الطاقة الكهرومائية الصغيرة) واضحًا - فهو متاح فقط في المنطقة المجاورة مباشرة لنهر سريع التدفق إلى حد ما ، فيمكن استخدام ضوء الشمس أو الرياح في كل مكان تقريبًا. سيكون لكل من هاتين الطريقتين عيبًا شائعًا - إذا كان بإمكان التوربينات المائية العمل على مدار الساعة ، فإن البطارية الشمسية أو مولد الرياح يكونان فعالين لفترة قصيرة فقط ، مما يجعل من الضروري تضمين البطاريات في هيكل شبكة الطاقة المنزلية.

نظرًا لأن الظروف في روسيا (ساعات النهار القصيرة معظم العام ، هطول الأمطار المتكرر) تجعل استخدام الألواح الشمسية غير فعال بتكلفتها وكفاءتها الحالية ، الأكثر ربحية هو تصميم مولد الرياح... ضع في اعتبارك مبدأ التشغيل وخيارات التصميم الممكنة.

نظرًا لعدم وجود جهاز محلي الصنع مثل جهاز آخر ، هذا
المقالة ليست تعليمات خطوة بخطوةووصف المبادئ الأساسية لتصميم توربينات الرياح.

مبدأ العمل العام

جسم العمل الرئيسي لمولد الرياح هو الشفرات التي تدور بفعل الرياح. اعتمادًا على موقع محور الدوران ، يتم تقسيم توربينات الرياح إلى أفقي ورأسي:

• توربينات الرياح الأفقية الأكثر انتشارا. شفراتها لها تصميم مشابه لمروحة الطائرة: في التقريب الأول ، هذه صفائح مائلة بالنسبة لمستوى الدوران ، والتي تحول جزءًا من الحمل من ضغط الرياح إلى دوران. من السمات المهمة لمولد الرياح الأفقي الحاجة إلى ضمان دوران وحدة الشفرة وفقًا لاتجاه الرياح ، حيث يتم ضمان أقصى قدر من الكفاءة عندما يكون اتجاه الرياح عموديًا على مستوى الدوران.
• شفرات توربينات الرياح العمودية لها شكل محدب مقعر. نظرًا لأن انسياب الجانب المحدب أكبر من الجانب المقعر ، فإن مثل هذا التوربينات الريحية تدور دائمًا في اتجاه واحد ، بغض النظر عن اتجاه الرياح ، مما يجعل آلية الدوران غير ضرورية ، على عكس توربينات الرياح الأفقية. في الوقت نفسه ، نظرًا لحقيقة أنه في أي وقت ، لا يؤدي سوى جزء من الشفرات عملاً مفيدًا ، والباقي يعارض الدوران فقط ، كفاءة الطاحونة العمودية أقل بكثير من كفاءة الطاحونة الأفقية: إذا وصل هذا الرقم إلى 45٪ بالنسبة لمولد الرياح الأفقي ذي الشفرات الثلاث ، فلن يتجاوز 25٪ بالنسبة للمولد الرأسي.

نظرًا لأن متوسط ​​سرعة الرياح في روسيا ليس مرتفعًا ، فحتى توربينات الرياح الكبيرة ستدور ببطء إلى حد ما معظم الوقت. لضمان الطاقة الكافية ، يجب توصيل مصدر الطاقة بالمولد من خلال مخفض تصعيد أو حزام أو ترس. في الطاحونة الهوائية الأفقية ، يتم تركيب وحدة المخفض بالشفرة على رأس دوارة ، والتي تمكنهم من تتبع اتجاه الرياح. من المهم أن نأخذ في الاعتبار أن الرأس الدوار يجب أن يكون له محدد يمنعه من القيام بدوران كامل ، وإلا سيتم قطع الأسلاك من المولد (الخيار باستخدام غسالات التلامس التي تسمح للرأس بالدوران بحرية هو أكثر معقد).لضمان الدوران ، يُستكمل مولد الرياح بدوارة طقس عاملة موجهة على طول محور الدوران.

أكثر مواد الشفرة شيوعًا هي الأنابيب البلاستيكية ذات القطر الكبير المقطوعة بالطول. على طول الحافة ، يتم تثبيت الألواح المعدنية عليها ، ملحومة بمحور مجموعة الشفرة. تعد رسومات هذا النوع من الشفرات هي الأكثر انتشارًا على الإنترنت.

يحكي الفيديو عن مولد رياح عصامي

طواحين الهواء DIY للمنزل: نظرة عامة على التصاميم

كما فهمت بالفعل ، فإن الجزء الأول الذي يدرك طاقة الرياح هو عجلة الرياح. لا يمكن لمخطط طاحونة واحدة للمنزل الاستغناء عنها.

يمكن تنفيذه:

• مع محور دوران عمودي ؛
• أو أفقيًا.

توربينات الرياح العمودية

سأعرض مع صورة أحد الهياكل التي يسهل تصنيعها ، وهي مصنوعة من برميل فولاذي عادي.

مثل هذا المولد الرأسي للرياح ، المصنوع يدويًا ، وحتى الموجود فوق الأرض ، وتحيط به المباني والمصانع ، لن يكون قادرًا على تطوير السرعة العادية لتوليد ما يكفي من الكهرباء لتشغيل منزل خاص.

سيكون قادرًا على أداء بعض المهام الفردية فقط للمعدات منخفضة الطاقة. علاوة على ذلك ، فإن سرعة الدوران المنخفضة لدواره ستتطلب الاستخدام الإلزامي لمعدات الصعود ، وهذا يمثل فقدًا إضافيًا للطاقة.

كانت هذه التصميمات شائعة في بداية القرن الماضي على البواخر. توجد عجلة مائية مع ريشها على طول اتجاه حركة الوعاء لضمان حركتها.

الآن أصبح من النادر أن يفقد أهميته. في مجال الطيران ، لم يتجذر هذا التصميم فحسب ، بل لم يُنظر فيه أيضًا.

الدوار Onipko

من بين التصميمات منخفضة السرعة لعجلات الرياح ، يتم الآن توزيع دوار Onipko على نطاق واسع عبر الإنترنت. يُظهر المعلنون أنه يدور حتى في ظل الرياح الخفيفة جدًا.

ومع ذلك ، لسبب ما لدي موقف نقدي تجاه هذا التطور ، على الرغم من أنه ليس من الصعب تكراره بيدي. لم أجد مراجعات متحمسة بين المشترين ، وكذلك الحسابات العلمية للجدوى الاقتصادية لاستخدامه.

إذا تمكن أي من القراء من ثني عن هذا الرأي ، فسأكون ممتنًا.

توربينات الرياح الأفقية

منذ البداية ، بدأت محركات الطائرات في استخدام مروحة تدفع الهواء على طول جسم الطائرة. يتم اختيار شكلها وتصميمها لاستخدام المكون التفاعلي بالإضافة إلى قوة الضغط النشطة.

أي مولد رياح أفقي ، مصنوع يدويًا أو صناعيًا ، يعمل وفقًا لهذا المبدأ. أعرض مثالًا على بناء محلي الصنع مع صورة.

وفقًا لمبدأ استخدام طاقة الرياح ، يعد هذا تصميمًا أكثر كفاءة ، ومن حيث التنفيذ لضمان المشكلات المنزلية المتعلقة بإمدادات الكهرباء ، فهو منخفض الطاقة.

يمكن للمحرك الكهربائي الصغير ، الذي يدور الدوار منه توربينات الرياح ، أن يولد طاقة منخفضة فقط كمولد ، حتى مع الضغط الأمثل وقوة الرياح. يمكنك توصيل مصباح LED ضعيف به.

فكر بنفسك ما إذا كنت بحاجة إلى تجميع مثل هذه الريشة ذات الإضاءة الخلفية أم لا. مثل هذا التصميم لن يتعامل مع المهام الأخرى. على الرغم من أنه لا يزال من الممكن استخدامه لإخافة الشامات في المنطقة. إنهم يكرهون حقًا الضوضاء المصحوبة بتناوب الأجزاء المعدنية.

من أجل الاستخدام الكامل للكهرباء المستلمة من الرياح ، يجب أن يكون لدفاعة مولد الرياح أبعاد متوافقة مع استهلاك الطاقة. اعتمد على قطر يبلغ حوالي 5 أمتار.

عند إنشائه ، ستواجه صعوبة فنية: عليك أن توازن بدقة بين الأجزاء الكبيرة. يجب أن يكون مركز الكتلة دائمًا في منتصف محور الدوران.

سيؤدي ذلك إلى تقليل نفاذ المحمل وتأرجح الهيكل على ارتفاعات عالية. ومع ذلك ، فإن تحقيق التوازن مثل هذا ليس بالأمر السهل.

كيفية تركيب توربينات الرياح: تصميم صاري موثوق للتركيب على ارتفاع

وزن المكره للإنتاج الطبيعي للطاقة الكهربائية مناسب تمامًا. لا يمكن تثبيته على حامل بسيط.

سوف تحتاج إلى إنشاء أساس خرساني متين للصاري المعدني ومسامير التثبيت. خلاف ذلك ، فإن الهيكل بأكمله ، الذي تم تجميعه بصعوبة كبيرة ، قد ينهار في أي لحظة غير مناسبة.

يمكن عمل حامل لتوربينات الرياح مرفوعة إلى ارتفاع:

1. على شكل سارية مسبقة الصنع مجمعة من أقسام بأقواس ؛
2. أو دعامة أنبوبي مدبب.

سيتطلب كلا المخططين تعزيزًا من الانقلاب عن طريق إنشاء عدة طبقات من أسلاك الشد من الكابلات ، والتي تعد ضرورية لتثبيت الصاري في حالة هبوب رياح شديدة. يجب أن يتم ربطها بشكل آمن بالسدادات والمراسي.

من تجربة شخصية سيئة: أثناء استخدام التلفزيون التناظري ، كان لدي هوائي Spider-line بقطر دائري يبلغ 2 متر. كان يقع على ارتفاع 8 أمتار ، وكان مثبتًا على عمود خشبي بمستويين من الشدّادات. هبت عليها رياح شديدة حتى انهار الرف.

لحسن الحظ ، يتطلب التلفزيون الرقمي الحديث هوائيات أصغر بكثير. ليس من السهل القيام بها بيديك فقط ، ولكن أيضًا ليس من الصعب ربطها.

كيفية صنع سارية لطاحونة

انتبه فورًا لإنشاء تصميم قوي وخالٍ من المشاكل. بخلاف ذلك ، كرر التجربة المحزنة لموظفي YantarEnergo ، الذين تعرضوا لحادث أثناء عاصفة: انهار صاري متعدد الأطنان ، وتناثرت شظايا من الشفرات في جميع أنحاء المنطقة.

سيتطلب جهاز الصاري حساب كمية المواد المطلوبة لإنشاء هيكل من زاوية فولاذية لأقسام مختلفة. يتم اختيار الشكل والأبعاد وفقًا للظروف المحلية.

وهي مصنوعة من ثلاث أو أربع قوائم. كل واحد منهم مثبت على نقطة توقف من الأسفل. في الجزء العلوي من الصاري ، يتم إنشاء منصة لتركيب توربينات الرياح.

نظرًا لأن طول الزوايا محدود ، يتم تجميع الصاري من عدة أقسام. يتم تحديد صلابة التثبيت العام من خلال الضلوع الجانبية المثبتة من خلال المشابك.

العناصر المعدنية المضمنة هي عنصر إلزامي للمؤسسة. سيتم استخدامها لربط الأجزاء. سيتعين علينا الاهتمام باللحام ومسامير التوصيل.

لا تهمل خطوط الشباب الإضافية.

كيف تصنع دعما من الأنابيب

من السهل تجميع الهيكل التلسكوبي المصنوع من الأنابيب الفولاذية ذات المظهر الجانبي المقابل ، ولكن يجب حسابه بعناية أكبر من أجل القوة. يجب ألا تتجاوز لحظة الانحناء الناتجة عن طرف ثقيل في الرياح العاصفة قيمة حرجة.

في الوقت نفسه ، ستظهر صعوبات في الصيانة الوقائية والتفتيش والإصلاح لمحطة توليد الطاقة الهوائية المجمعة. إذا تمكنت من الصعود إلى ارتفاع على طول الصاري مثل السلم ، فمن الصعب القيام بذلك من خلال أنبوب. والعمل في الطابق العلوي خطير للغاية.

لذلك ، من الضروري التفكير على الفور في خيار خفض المعدات بأمان إلى الأرض وطريقة ميسورة التكلفة لرفعها. يتيح لك ذلك تنفيذ أحد المخططين باستخدام:

1. محور دوار على الدعامة الرئيسية.
2. رافعة دفع في الجزء السفلي من الساق الداعمة.

في الحالة الأولى ، يتم إنشاء أساس متين لتركيب الدعم الرئيسي. يتم توصيل هيكل أنبوب ملحوم مع توربين رياح ونظام رفع سلسلة على كبلات فولاذية بمحور دورانه.

يوجد ثقل موازن في الجزء السفلي من الأنبوب لتسهيل الرفع والخفض برافعة يدوية.

لا تظهر كابلات أمان حزام الرجل في الصورة.إنها ببساطة تتدلى من حواملها إلى الأرض عند رفع الصاري وخفضه ، وهي متصلة بأوتاد خرسانية ثابتة للتشغيل المستمر.

يظهر أدناه مخطط تركيب وخفض طاحونة الهواء وفقًا للخيار الثاني.

يتم تشغيل الصاري وذراع الدفع الموازن ، المقوى بمقبس ، الموجود بزاوية قائمة عليه ، في الاتجاه الرأسي بواسطة رافعة مع نظام رفع سلسلة.

يقع محور دوران الهيكل الذي تم إنشاؤه في أعلى الزاوية اليمنى ويتم تثبيته في الأدلة المضمنة في الأساس. عند رفع الصاري أو إنزاله ، تتم إزالة كابلات الشد من المراسي الثابتة على الأرض. يمكن استخدامها كحبل أمان.

مولد الرياح: جهاز ومبدأ تشغيل الدائرة الكهربائية بكلمات بسيطة

تم تصميم مزارع الرياح الصناعية بحيث تكون قادرة على توفير الكهرباء على الفور إلى الشبكة للمستهلكين. لا يمكنك فعل هذا بيديك.

عند اختيار المولد الذي يدور عجلة الرياح ، يتم استخدام مبدأ انعكاس الآلات الكهربائية. يتم تطبيق عزم دوران على المحرك الكهربائي ويتم تحفيز ملفات الجزء الثابت.

ومع ذلك ، فإن فكرة تدوير الدوار لمحرك كهربائي غير متزامن ثلاثي الأطوار كمولد للحصول على تيار كهربائي بجهد 220/380 فولت تتحقق من محركات الاحتراق الداخلي ، وضغط الماء ، ولكن ليس من الرياح.

سيصبح التصميم العام للمولد مع الدوار ثقيلًا ، وإلا فلن يكون من الممكن ضمان سرعات عالية للعمود.

للسعات الصغيرة ، يمكنك:

• استخدام مولد السيارة الذي ينتج 12/24 فولت ؛
• استخدام عجلة محرك من دراجة كهربائية ؛
• لتجميع هيكل مغناطيس نيوديميوم مع لفائف من الأسلاك النحاسية.

يمكنك أيضًا أن تأخذ توربينات الرياح المباعة في الصين كأساس. لكنه يحتاج إلى إجراء تدقيق على الفور: انتبه إلى جودة تركيب اللفات ، وحالة المحامل ، وقوة الشفرات ، والتوازن العام للدوار.

سيتعين علينا ضبط حقيقة أن قيمة جهد خرج المولد ستختلف اختلافًا كبيرًا اعتمادًا على سرعة الرياح. لذلك ، يتم استخدام البطاريات كحلقة وصل وسيطة.

يجب تعيين شحنهم إلى وحدة التحكم.

يجب أن يتم تشغيل الأجهزة المنزلية لشبكة 220 فولت عن طريق التيار المتردد من محول خاص - العاكس. أبسط رسم تخطيطي لمزرعة الرياح المنزلية هو كما يلي.

يمكن تبسيطه إلى حد كبير لأن الإلكترونيات الرقمية الاستهلاكية: أجهزة الكمبيوتر وأجهزة التلفزيون والهواتف تعمل بالتيار المباشر من مصادر طاقة 12 فولت.

إذا تم استبعادهم من العمل وتم تشغيل المعدات الرقمية مباشرة من البطاريات ، فسيتم تقليل فقد الطاقة الكهربائية عن طريق إلغاء التحويل المزدوج في العاكس والوحدات.

لذلك ، أوصي بعمل مآخذ منفصلة بجهد 12 فولت ، وتشغيلها مباشرة من البطاريات.

داخل الدائرة الكهربائية ، يجب الحفاظ على نفس توازن الطاقة كما هو الحال في الهيكل الميكانيكي. يجب أن يتوافق كل حمل متصل مع خصائص الطاقة لمصدر المنبع.

يجب ألا تفرط الأجهزة المنزلية بجهد 220 فولت في تحميل العاكس. خلاف ذلك ، سيتم فصله عن الحماية المدمجة ، وإذا فشلت ، فسوف تحترق ببساطة. تعمل البطاريات ووصلات الطاقة الخاصة بوحدة التحكم والمولد نفسه وفقًا لنفس المبدأ.

يجب إجراء الحماية بواسطة قاطع الدائرة لتوربينات الرياح المنزلية دون فشل.

للقيام بذلك ، يجب أن يتم اختياره بدقة وفقًا للتوصيات العلمية وفحصه وتعديله.

من المستحيل التنبؤ بالحمل الزائد العرضي ، بل والأكثر من ذلك ظهور تيار ماس كهربائى. لذلك ، يتم تثبيت هذه الوحدة بالضرورة كحماية رئيسية.

لا يختلف مخطط الأسلاك للبطاريات والعاكس ووحدة التحكم لمولد الرياح عمليًا عن الرسم البياني المستخدم في محطات الطاقة الشمسية ذات الألواح الضوئية.

لذلك ، توحي النتيجة المعقولة نفسها على الفور: تجميع محطة طاقة منزلية مشتركة ، تعمل بطاقة الرياح والطاقة الشمسية في نفس الوقت. هذان المصدران يكملان بعضهما البعض بشكل جيد ، ويتم تقليل تكاليف تجميع المحطات الفردية بشكل كبير.

هناك الكثير من القنوات على YouTube مخصصة لتوربينات الرياح للمنزل. اعجبني عمل صاحب "الألواح الشمسية". أعتقد أنه موضوعي تمامًا في عرض هذا الموضوع. لذلك ، أوصي بإلقاء نظرة فاحصة.

بطاريات توربينات الرياح: مشكلة أخرى لمالك المنزل

إحدى المهام المكلفة لمحطة طاقة الرياح أو الطاقة الشمسية هي مسألة تخزين الطاقة الكهربائية ، والتي يتم حلها عن طريق البطاريات فقط. سيتعين شراؤها وتحديثها ، والتكلفة مرتفعة للغاية.

لتحديدها ، تحتاج إلى معرفة خصائص الأداء: الجهد والسعة. عادة ، يتم استخدام البطاريات المركبة من بطارية 12 فولت ، ويجب تحديد عدد ساعات الأمبير في كل حالة محددة بشكل تجريبي ، بناءً على قوة المستهلكين ، ووقت تشغيلهم.

سيكون عليك اختيار بطاريات لمولد الرياح من مجموعة واسعة إلى حد ما. لن أقصر نفسي على مراجعة كاملة ، ولكن فقط لأربعة أنواع شائعة من البطاريات الحمضية:

1. السيارات المبتدئة التقليدية ؛
2. نوع AGM
3. هلام.
4. مدرعة.

لا ينصح البائعون بشراء بطاريات بدء التشغيل لمزارع الرياح لأنها مصممة للعمل في ظروف تشغيل المركبات الحرجة:

• عند تخزينها في البرد ، يجب أن تتحمل تيارات بدء التشغيل الضخمة التي تنشأ عندما يدور محرك بارد ؛
• أثناء القيادة ، يتعرضون للاهتزازات والاهتزاز ؛
• تتم إعادة الشحن في وضع عازلة من المولد عندما تتحرك السيارة بسرعات مختلفة للمحرك.

حيث:

• البطاريات المخدومة ، التي تتطلب مستوى إلكتروليت دوريًا وتزويدًا بالماء المقطر ، مصممة لتحمل 100 دورة تفريغ / شحن ؛
• غير مخدومة - لديهم تصميم أكثر تعقيدًا وعدد الدورات 200.

ومع ذلك ، فإن بطارية توربينات الرياح عند تشغيلها داخل المنزل:

• عادة ما توضع في الطابق السفلي ، حيث تكون درجة الحرارة ، التي يتم الحفاظ عليها عند + 5 + 10 درجات على مدار السنة ، هي الأمثل ؛
• لا تتعرض للاهتزاز والاهتزازات ، مثبتة بشكل دائم في حالة ثابتة ؛
• لا تتلقى أحمالًا كبيرة أثناء البدء ، وعندما يتم تشغيل الأجهزة المنزلية من خلال العاكس ، فإنها تعمل في وضع لطيف ؛
• يتم شحنها من المولد بتيارات صغيرة ، والتي لها تأثير مفيد على وضع إزالة الكبريت من اللوحات.

كل هذا هو أفضل الظروف لعملهم. لذلك ، أقترح ملاحظة هذا الخيار لأولئك الذين ليسوا كسالى جدًا لمراقبة الجهد بشكل دوري على البنوك ومراقبة مستوى المنحل بالكهرباء فيها.

بطاريات AGM أكثر تعقيدًا في التصميم. لديهم نفس الألواح ، لكن الحصائر الزجاجية مشربة بالحمض ، والتي تعمل في نفس الوقت كطبقة عازلة. دورة التفريغ / الشحن هي 250 400. الشحن الزائد أمر خطير.

بطاريات غولم يتم إنشاؤها أيضًا من خلال تصميم لا يحتاج إلى صيانة بهيكل محكم الإغلاق وإلكتروليت سميك إلى حالة هلامية. إنهم لا يحبون إعادة الشحن كثيرًا ، لكنهم أكثر مقاومة للتفريغ العميق. عدد دورات الحساب 350.

بطاريات درع من بين أحدث التطورات. وسادات الأقطاب الكهربائية الخاصة بهم محمية بالبوليمرات من هجوم الحمض. نطاق دورة التشغيل: 900 1500.

كل هذه الأنواع الأربعة من البطاريات تختلف اختلافًا كبيرًا من حيث السعر وظروف التشغيل. إذا كنت تأخذ في الاعتبار توصيات البائعين ، فسيتعين عليك صرف مبلغ لا بأس به من المال.

ومع ذلك ، أوصي بأن تستمع أولاً إلى النصائح المفيدة التي يقدمها نفس مالك البطاريات الشمسية في مقطع الفيديو الخاص به "كيفية اختيار بطاريات لمزرعة الرياح ومحطة الطاقة الشمسية".

لديه رأي مخالف في هذا الشأن. كيف تعامله هو عملك الخاص. ومع ذلك ، لمعرفة المعلومات من مصادر مختلفة واختيار الخيار الأنسب منها: الحل الأمثل للشخص المفكر.

حساب توربينات الرياح ذات الشفرات

نظرًا لأننا اكتشفنا بالفعل أن توربينات الرياح الأفقية أكثر كفاءة ، فسننظر في حساب تصميمها.

يمكن تحديد طاقة الرياح من خلال الصيغة P = 0.6 * S * V.³ ، حيث S هي مساحة الدائرة الموصوفة بأطراف ريش الدوار (منطقة الرمي) ، معبرًا عنها بالمتر المربع ، و V هي سرعة الرياح المحسوبة بالأمتار في الثانية. تحتاج أيضًا إلى مراعاة كفاءة طاحونة الهواء نفسها ، والتي يبلغ متوسطها بالنسبة لدائرة أفقية ثلاثية الشفرات 40 ٪ ، وكذلك كفاءة مجموعة المولد ، والتي تكون في ذروة خاصية السرعة الحالية 80 ٪ لمولد بإثارة مغناطيسية دائمة و 60٪ لمولد بلف إثارة. في المتوسط ​​، سيتم استهلاك 20٪ أخرى من الطاقة بواسطة ترس الصعود (المضاعف). وهكذا ، فإن الحساب النهائي لنصف قطر توربينات الرياح (أي طول نصلها) لقوة معينة لمولد المغناطيس الدائم يبدو كما يلي: R = √ (P / (0.483 * V³))

مثال: لنفترض أن الطاقة المطلوبة لمزرعة الرياح هي 500 واط ، ومتوسط ​​سرعة الرياح 2 م / ث. بعد ذلك ، وفقًا لصيغتنا ، سيتعين علينا استخدام شفرات بطول 11 مترًا على الأقل. كما ترون ، حتى هذه الطاقة الصغيرة ستتطلب إنشاء مولد رياح بأبعاد هائلة. بالنسبة للهياكل العقلانية إلى حد ما والتي لا يزيد طول الشفرة عن متر ونصف المتر في ظروف التصنيع الذاتي ، سيكون مولد الرياح قادرًا على إنتاج 80-90 واط فقط من الطاقة حتى في الرياح القوية.

لا قوة كافية؟ في الواقع ، كل شيء مختلف إلى حد ما ، لأنه في الواقع يتم تغذية حمولة مولد الرياح بواسطة البطاريات ، فإن توربينات الرياح تشحنها فقط بأفضل ما لديها من قدرات. وبالتالي ، فإن قوة توربينات الرياح تحدد التردد الذي يمكن أن تزود به الطاقة.

اختيار المولد

يبدو أن الخيار الأكثر منطقية لمجموعة المولدات لتوربينات الرياح محلية الصنع هو مولد السيارة. يسهل هذا الحل تجميع الوحدة ، نظرًا لأن المولد يحتوي بالفعل على نقاط تثبيت وبكرة لمضاعف الحزام. ليس من الصعب شراء المولد نفسه وقطع الغيار له. بالإضافة إلى ذلك ، يسمح لك منظم الترحيل المدمج بتوصيله مباشرة ببطارية تخزين 12 فولت ، وبدوره ، عاكس لتحويل التيار المباشر إلى جهد متناوب 220 فولت.

ولكن ، كما هو مذكور أعلاه ، فإن كفاءة المولدات ذات اللف المثير منخفضة جدًا ، وهي حساسة جدًا لمولد الرياح منخفض الطاقة بالفعل. العيب الثاني هو أنه عندما يتم تفريغ البطارية ، لا يمكن أن يكون مولد السيارة متحمسًا.

في عدد من التصميمات محلية الصنع ، يمكنك العثور على مولدات الجرارات G-700 و G-1000. لم تعد كفاءتها أكثر من ذلك ، والفرق المفيد الوحيد هو مغنطة الدوار ، مما يجعل من الممكن إثارة المولد حتى بدون بطارية ، والسعر المنخفض.

عند بناء مولدات الرياح ، يستخدم بعض المؤلفين خاصية قابلية عكس المحركات الكهربائية للمجمع - عن طريق تدوير دوارها بالقوة ، يمكن إزالة التيار المباشر منه. يتكون الجزء الثابت لهذا النوع من المحركات إما من مغناطيس دائم ، وهو مفضل أكثر لأغراضنا ، أو يحتوي على لف. لاستخدام المحرك في وضع المولد ، فإنه يتصل بمنظم ترحيل السيارة لتوفير الجهد الصحيح.ضع في اعتبارك اتصال منظم الترحيل باستخدام مثال عقدة من كلاسيكيات VAZ (إنه مناسب لأنه لم يتم دمجه في كتلة واحدة مع مجموعة فرشاة):

1. قم بتوصيل إحدى فرش المحرك بالجسم - سيكون هذا هو القطب السالب للمولد. هنا ، قم بتوصيل العلبة المعدنية لمنظم الترحيل وطرف البطارية "-" بإحكام.
2. قم بتوصيل الطرف 67 من المرحل بأحد طرفي لف الجزء الثابت ، والثاني مؤقتًا بالحالة.
3. قم بتوصيل الطرف 15 من خلال المفتاح بالقطب الموجب للبطارية (سيؤدي ذلك إلى توفير تيار المجال للملف). امنح الدوار الدوران في نفس الاتجاه الذي سيوفره لولب توربينات الرياح ، وقم بتوصيل الفولتميتر بين الفرشاة الحرة والمبيت. إذا تم العثور على جهد سلبي على الفرشاة ، فقم بتبديل توصيلات الجزء الثابت مع منظم الترحيل والأرض.

الميزة الرئيسية لتوصيل مولد التيار المستمر بالبطارية هي الحاجة إلى فصلهما باستخدام صمام ثنائي أشباه الموصلات ، مما يمنع البطارية من التفريغ على ملف الدوار عندما يتوقف المولد. في مولدات السيارات الحديثة ، يتم تنفيذ هذه الوظيفة عن طريق جسر الصمام الثنائي ثلاثي الطور ، ويمكننا أيضًا استخدامها من خلال ربط أطوارها بالتوازي لتقليل انخفاض الجهد عبرها.

يمكن إزالة أكبر قدر من الطاقة من المولد ، حيث يتكون الدوار من مغناطيس نيوديميوم. الهياكل القائمة على محور السيارة مع قرص الفرامل منتشرة على نطاق واسع ، على طول حافتها يتم إصلاح مغناطيس قوي. يقع الجزء الثابت ذو الملف أحادي الطور أو ثلاثي الطور على مسافة لا تقل عن منهم.

توربينات الرياح ذات التصميم المحوري مع المغناطيس

في قلب طاحونة هوائية 220 فولت يوجد محور سيارة ركاب بأقراص مكابح. إذا لم يكن الجزء جديدًا ، فقم بفكه ، وافحص المحامل وقم بتشحيمها ، وقم بتنظيف أي صدأ.

توزيع المغناطيس وتأمينه

تحتاج أولاً إلى لصق المغناطيس على القرص الدوار. في هذه الحالة ، فإن المغناطيسات المستخدمة ليست عادية ، ولكنها مغناطيس نيوديميوم خاص. هم أقوى بكثير. ستحتاج إلى 20 مغناطيسًا ، حجمها 25 × 8 مم. يتم وضع المغناطيس في أقطاب متناوبة. للوضع الصحيح ، قم بعمل قالب كما هو موضح في الصورة أدناه.

نصيحة! إذا أمكن ، استخدم مغناطيس مستطيل بدلاً من مغناطيس دائري لتوربينات الرياح. يتركز مجالهم المغناطيسي ليس في المركز ، ولكن على طول الطول.

استخدم غراء السيليكات لتثبيت المغناطيس على القرص. وللحصول على القوة في النهاية ، يمكنك ملء المغناطيس بالإيبوكسي. لتجنب تسرب الراتنج ، قم بعمل حواجز من البلاستيسين أو قم بتثبيت القرص.

ملحوظة! حتى لا تخلط بين مكان قطب المغناطيس ، يمكنك تمييزها بعلامة "+" أو "-". لتحديد ذلك - أحضر مغناطيسًا إلى آخر. السطوح المغناطيسية التي يتم جذبها لها علامة "+". إذا تم صد المغناطيس ، فسيكون له قطب "-".

مولد ثلاثي الطور وأحادي الطور لتوربينات الرياح

إذا قارناها ، فإن الجهاز ذي الطور الواحد يكون أسوأ ، لأنه تحت الحمل يهتز بسبب الاختلاف في سعة التيار. ويبدو بسبب عدم ثبات التيار. هذا التأثير غائب في المنتجات ثلاثية الطور. قوتهم هي نفسها دائما. الشيء هو أن إحدى الطور تعوض عن الأخرى والعكس صحيح ، إذا اختفى التيار في مرحلة واحدة ، فسوف يزداد في المرحلة الأخرى.

ما هي النتيجة النهائية؟ وحقيقة أن المولدات ثلاثية الطور تنتج 50٪ أكثر من المولدات أحادية الطور. بالإضافة إلى ذلك ، فإن عدم وجود اهتزازات ، والتي يمكن أن تزعج وتؤثر على الراحة ، أمر مشجع. تحت الحمل الثقيل ، لن يطير الجزء الثابت. إذا لم تزعجك الضوضاء ، وقررت استخدام مولد أحادي الطور ، فاستعد لحقيقة أن الاهتزاز سيؤثر سلبًا على تشغيل مولد الرياح. سوف تكون مدة خدمتها أقصر.

نحن نلف الملفات

لا يمكن استدعاء مولد الرياح بسرعة كبيرة. يجب القيام بكل شيء حتى تصاب البطارية 12 فولت من 100 إلى 140 دورة في الدقيقة.باستخدام هذه البيانات الأولية ، يجب أن يكون العدد الإجمالي لللفات في الملفات مساويًا لـ 1000-1200. ولكن كيف تعرف كم عدد المنعطفات الموجودة لكل ملف؟ الأمر بسيط: هذا الرقم مقسوم على عدد الملفات.

إذا كنت تريد أن توفر توربينات الرياح مزيدًا من الطاقة عند دورات منخفضة في الدقيقة ، فأنت بحاجة إلى عمل المزيد من الأعمدة. في هذه الحالة ، سيزداد تواتر التذبذب الحالي في الملف. لتقليل المقاومة وزيادة المقاومة الحالية ، نوصي بلف سلك سميك حول الملفات. ضع في اعتبارك حقيقة أنه مع وجود جهد كهربائي قوي ، يمكن لمقاومة اللف أن "تأكل" التيار.

لاحظ أن عدد وسمك المغناطيسات المتصلة بالأقراص تحدد معلمات تشغيل المولد. لمعرفة مقدار الطاقة التي يمكن أن يوفرها مولد الرياح ، قم بلف ملف واحد وقم بتشغيل المولد. قياس الجهد عند بعض الدورات في الدقيقة دون تحميل. على سبيل المثال ، بالنسبة لـ 200 دورة في الدقيقة ، تحصل على تيار 30 فولت مع مقاومة 3 أوم. اطرح 12 فولت (جهد البطارية) من 30 فولت. الآن اقسم الرقم الذي تحصل عليه على 3 أوم. تبدو هكذا:

30 – 12 = 18;

18 : 3 = 6.

نتيجة لذلك ، اتضح 6 أ. سوف يذهبون إلى البطارية. من الواضح أنه من الناحية العملية سيكون أقل قليلاً بسبب الخسائر في الأسلاك.

من الأفضل جعل الملفات ممدودة. ثم سيخرج النحاس في القطاع أكثر ، وستكون المنعطفات مستقيمة. يجب أن يكون قطر الفتحة داخل الملف مساويًا أو أكبر قليلاً من حجم المغناطيس.

ملحوظة! يجب أن يكون سمك الجزء الثابت هو نفس سمك المغناطيس.

يمكن أن يكون قالب الجزء الثابت من الخشب الرقائقي. ولكن يمكن أيضًا وضع قطاعات الملفات على الورق عن طريق عمل إطار من البلاستيسين. يجب تثبيت الملفات بحيث لا تتحرك ، ويجب إخراج نهايات المراحل. قم بتوصيل جميع الأسلاك بنجمة أو دلتا. يبقى اختبار مولد الرياح بتدويره باليد.

نصنع المسمار والصاري لتوربينات الرياح

يجب أن يكون صاري المولد مرتفعًا من 8 إلى 12 مترًا ، ويجب أن تكون القاعدة خرسانية. من الأفضل تركيب الأنبوب بحيث يمكن رفع الأنبوب وخفضه بسهولة بواسطة الرافعة. سيتم توصيل برغي توربينات الرياح بأعلى الأنبوب.

يمكنك صنعه من أنبوب بلاستيكي قطره 160 مم. اقطع برغيًا بست شفرات بطول 2 متر.

لإبعاد المروحة عن هبوب رياح قوية ، اصنع ذيلًا قابلًا للطي. نتيجة لذلك ، يمكن تجميع كل الطاقة التي يولدها مولد الرياح في البطارية.

هذا كل شيء ، أنت تعرف كيف تصنع مولد الرياح بالمغناطيس. يمكنك الآن استخدام الكهرباء التي يولدها مولد الرياح هذا ، مما يوفر أموالك. سيكافأ كل ما تبذلونه من جهود.

حساب المضاعف

تتميز مجموعة التوليد بخاصية سرعة التيار المائلة: مع زيادة سرعة الدوار ، تزداد الطاقة القصوى التي يتم توصيلها إليه. لذلك ، من أجل ضمان أعلى كفاءة لتوربينات الرياح منخفضة السرعة ، نحتاج إلى مضاعف مع معامل زيادة مرتفع.

بالنسبة لتصميم محلي الصنع ، فإن الحل الأمثل هو مضاعف الحزام: إنه سهل التصنيع ويتطلب حدًا أدنى من عمل الماكينة. ستكون نسبة الزيادة في الثورات مساوية لنسبة قطر بكرة القيادة ، المتصلة بمحور اللولب ، إلى قطر البكرة المدفوعة للمولد. إذا لزم الأمر ، يمكن ضبط نسبة التروس بسهولة عن طريق استبدال إحدى البكرات.

عند تصميم المضاعف ، من الضروري مراعاة كل من متوسط ​​سرعة مجموعة الشفرة وخاصية السرعة الحالية للمولد. إذا استخدمنا مولد سيارة تسلسلي ، فيمكن العثور عليه بسهولة على الإنترنت ، ولكن مع التصميمات محلية الصنع ، على الأرجح ، سيتعين علينا الخوض في التجربة والخطأ.

على سبيل المثال ، لنأخذ مولد جرار مشترك ، والذي سبق ذكره أعلاه.

بأخذ الطاقة المحسوبة لتوربينات الرياح عند 90 واط ، نجد نقطة على الرسم البياني تقابل خرج المولد لهذه الطاقة.عند الجهد الاسمي 14 فولت ، نحتاج إلى خرج تيار لا يقل عن 6.5 أ - وفقًا للرسم البياني ، سيحدث هذا بسرعة أعلى قليلاً من 1000 دورة في الدقيقة. دع مروحة تصميمنا تدور مع الريح بسرعة 60 دورة في الدقيقة (رياح متوسطة). هذا يعني أننا بحاجة إلى ما لا يقل عن عشرين ضعفًا من أقطار البكرات - بالنسبة لبكرة مولد 70 مم ، يجب أن يبلغ قطر بكرة الطاحونة مترًا ونصف المتر تقريبًا ، وهو أمر غير مقبول. يشير هذا بشكل لا لبس فيه إلى مدى انخفاض كفاءة مولدات الرياح من هذا النوع - بدون علبة تروس معقدة متعددة المراحل ، والتي ستؤدي في حد ذاتها إلى فقد طاقة كبير ، يكاد يكون من المستحيل إحضار مولد السيارة إلى وضع التشغيل.

اختيار التصميم والتفاصيل

مولد الرياح DIY من مولد السيارة

عند اختيار تصميم مجموعة مولدات الرياح ، ينبغي للمرء أن ينطلق من الظروف المناخية المميزة للمنطقة. لذلك ، بالنسبة للمناطق ذات نشاط الرياح المنخفض ، فإن مولدات توربينات الرياح المجهزة بشفرات من نوع الشراع هي الأمثل (يظهر مظهرها في الشكل أدناه).

توربينات الرياح من نوع الشراع

في المناطق ذات الأحمال القوية للرياح ، غالبًا ما يتم صنع مولد رياح منزلي الصنع للمنزل على شكل جهاز وضع عموديًا ذو طاقة محدودة.

على الرغم من حقيقة أن توربينات الرياح ذات المحور الرأسي للدوران أغلى إلى حد ما في التصنيع من نظيراتها الأفقية ، إلا أنها أكثر قدرة على تحمل أحمال الرياح القوية. لتصنيعها ، يمكن استخدام شفرات محلية الصنع تم جمعها من وسائل مرتجلة (بعض الحرفيين تكيفوا لجعلها من برميل مقطوع إلى شظايا معدنية منفصلة).

من الأنسب شراء المزيد من الرياح الجاهزة وتكييفها مع مولد ، والذي يمكن استخدامه كمحرك محوّل من طابعة. على أي حال ، قبل بدء العمل ، يجب عمل رسم تخطيطي للمولد المستقبلي ، والذي يجب أن يُظهر مخططًا تفصيليًا للوحدة الجاهزة.

معلومات إضافية. عند اختيار الشفرات المشتراة ، ينبغي للمرء أن ينطلق من حقيقة أن ما يسمى بـ "المراكب الشراعية" تعتبر الأرخص.

على أساسها ، أسهل طريقة لإنشاء مولد الرياح العمودي.

لإكمال وصف التصميمات الممكنة ، نضيف أن الجهاز المستقبلي يمكن صنعه من مشغل السيارة أو أي مولد تلقائي خدم حياته. دعنا نفكر في كل من الخيارات المقترحة لصنع مولدات كهربائية افعلها بنفسك بمزيد من التفصيل.

سارية

الصاري الذي تم تركيب التوربينات الريحية عليه - هذه واحدة من أهم العقد.
لا يضمن فقط التشغيل الآمن لطاحونة الهواء (يجب ألا تكون النقطة السفلية للدائرة الموصوفة بالشفرات أقرب من مترين من الأرض) ، ولكنه يسمح لها أيضًا باستخدام طاقة الرياح بأكبر قدر ممكن من الكفاءة ، وتدفق الذي يصبح أكثر اضطرابًا بالقرب من الأرض.

يؤدي الارتفاع العالي إلى صلابة منخفضة لسارية توربينات الرياح ويجعل حساب قوتها صعبًا للغاية ليس فقط للهواة ، ولكن أيضًا للمهندس. يمكنك فقط سرد النقاط الرئيسية:

• ضع الصاري أبعد ما يمكن عن المنزل والأشجار تظليل تدفق الهواء. بالإضافة إلى ذلك ، في حالة الرياح القوية ، قد يسقط مولد الرياح على المبنى أو يتضرر من الأشجار ؛
• يعني تصميم الصاري الأمثل تروس ملحومة مخرمة تشبه أبراج نقل الطاقة ، لكن تصنيعها صعب ومكلف. الخيار الأبسط والأكثر فاعلية هو عدة أنابيب متوازية بقطر 80-100 مم ، ملحومة مع طبقات قصيرة مع بعضها البعض ومرسومة بالخرسانة على عمق متر واحد على الأقل في الأرض. من المستحسن للغاية تقوية هيكل أنبوب واحد برباطات كبلية متصلة أيضًا بالدعامات المصبوبة في الخرسانة.
• لتبسيط صيانة الطاحونة الهوائية ، يمكن تصنيع الصاري كنقطة تحول: في هذه الحالة ، عند إضعاف الدعامة في اتجاه الكسر ، يمكن إمالة الصاري إلى الأرض.

قصة عن مولد رياح بسيط للغاية من مروحة منزلية

معدات كهربائية إضافية

كما ذكرنا سابقًا ، تعد البطارية التي تستحوذ على طاقة المستهلكين جزءًا لا يتجزأ من مزرعة الرياح. عند اختياره ، عليك أن تتذكر أنه كلما زادت سعته ، زادت قدرته على الحفاظ على الجهد في الشبكة ، ولكن في نفس الوقت سيستغرق شحنه وقتًا أطول. يمكن تعريف وقت التشغيل التقريبي على أنه الوقت الذي يتم خلاله استنفاد نصف سعة البطارية (بعد ذلك ، سيصبح انخفاض الجهد ملحوظًا بالفعل ، بالإضافة إلى أن التفريغ العميق يقلل من عمر بطاريات الرصاص الحمضية).

مثال: لذا ، فإن البطارية التي تبلغ سعتها 65 أمبير في الساعة ستكون قادرة بشكل مشروط على إعطاء 30-35 أمبير / ساعة من الطاقة للحمل. هل هو كثير أم قليلا؟ سيتطلب مصباح الإضاءة التقليدي 60 وات ، مع الأخذ في الاعتبار وجود العاكس الذي يحول 12 فولت تيار مستمر إلى 220 فولت تيار متردد وله كفاءته الخاصة في حدود 70 ٪ ، تيار 7 أمبير هو أكثر قليلاً من أربع ساعات من التشغيل . إن طاحونة الهواء التي لدينا بقوة اسمية تبلغ 90 واط ، حتى في أفضل الأحوال ، مع رياح قوية ثابتة ، ستستغرق خمس ساعات على الأقل لاستعادة الطاقة المهدرة. كما ترى ، عند استخدام توربينات الرياح فقط كمصدر مستقل للطاقة ، ستتوفر الكهرباء في منزلك لبضع ساعات فقط في اليوم.

العقدة الثانية لنظام إمداد الطاقة هي العاكس. في حالتنا ، يمكنك استخدام سيارة جاهزة وأخرى مستخرجة من مصدر طاقة غير منقطع. على أي حال ، من المهم عدم التحميل الزائد على الاستهلاك الحالي ، بالنظر إلى أن قوتها التشغيلية الحقيقية هي 1.2-1.5 مرة أقل من الطاقة القصوى المشار إليها.

كما ترون ، تعتمد جاذبية استخدام الطاقة المجانية على العديد من القيود ، وحتى الخيار الوحيد الفعال في وسط روسيا - مولد الرياح - غير قادر على توفير استقلالية طويلة المدى.

لكن في الوقت نفسه ، هذه الفكرة ليست سيئة على حد سواء كمصدر لإمدادات الطاقة في حالات الطوارئ ، وعلى وجه الخصوص ، كمهمة تصميم - يمكن أن تتجاوز متعة إنشاء توربينات الرياح بيديك قوتها بشكل كبير.