Zróbmy generator wiatrowy własnymi rękami

Często właściciele prywatnych domów mają pomysł na realizację rezerwowe systemy zasilania... Najprostszym i najtańszym sposobem jest oczywiście generator na benzynę lub olej napędowy, ale wiele osób zwraca uwagę na bardziej złożone sposoby zamiany tzw. Darmowej energii (promieniowania słonecznego, energii płynącej wody czy wiatru) w energię elektryczną.

Każda z tych metod ma swoje zalety i wady. Jeśli przy wykorzystaniu strumienia wody (mini-elektrownia wodna) wszystko jest jasne - jest to dostępne tylko w bezpośrednim sąsiedztwie dość szybko płynącej rzeki, to światło słoneczne lub wiatr można wykorzystać niemal wszędzie. Obie te metody będą miały wspólną wadę - jeśli turbina wodna może pracować przez całą dobę, to bateria słoneczna lub generator wiatrowy działają tylko przez chwilę, co powoduje konieczność włączenia baterii w strukturę domowej sieci elektroenergetycznej.

Ponieważ warunki panujące w Rosji (krótkie godziny dzienne przez większość roku, częste opady) powodują, że stosowanie paneli słonecznych jest nieefektywne przy ich aktualnym koszcie i wydajności, najbardziej opłacalny jest projekt generatora wiatrowego... Rozważ jego zasadę działania i możliwe opcje projektowe.

Ponieważ żadne urządzenie domowej roboty nie jest inne, to
artykuł nie jest instrukcją krok po krokuoraz opis podstawowych zasad projektowania turbiny wiatrowej.

Ogólna zasada działania

Głównym elementem roboczym generatora wiatrowego są łopatki, które są obracane przez wiatr. W zależności od położenia osi obrotu turbiny wiatrowe dzielą się na poziome i pionowe:

• Poziome turbiny wiatrowe najbardziej rozpowszechnione. Ich łopaty mają konstrukcję podobną do śmigła samolotu: w pierwszym przybliżeniu są to płyty nachylone względem płaszczyzny obrotu, które zamieniają część obciążenia z parcia wiatru na rotację. Ważną cechą poziomego generatora wiatrowego jest konieczność zapewnienia obrotu zespołu łopat zgodnie z kierunkiem wiatru, ponieważ maksymalna wydajność jest zapewniona, gdy kierunek wiatru jest prostopadły do ​​płaszczyzny obrotu.
• Ostrza pionowa turbina wiatrowa mają kształt wypukło-wklęsły. Ponieważ opływowość strony wypukłej jest większa niż strony wklęsłej, taka turbina wiatrowa zawsze obraca się w jednym kierunku, niezależnie od kierunku wiatru, co sprawia, że ​​mechanizm skrętu jest zbędny, w przeciwieństwie do poziomych turbin wiatrowych. Jednocześnie ze względu na to, że w danym momencie tylko część łopatek wykonuje użyteczną pracę, a reszta tylko przeciwstawia się obrotowi, Wydajność wiatraka pionowego jest znacznie niższa niż wiatraka poziomego: jeśli dla trójłopatowej poziomej generatora wiatrowego liczba ta osiągnie 45%, to dla pionowej nie przekroczy 25%.

Ponieważ średnia prędkość wiatru w Rosji nie jest wysoka, nawet duża turbina wiatrowa przez większość czasu będzie się obracać raczej wolno. Aby zapewnić wystarczającą moc, zasilacz musi być podłączony do generatora poprzez reduktor podwyższający, pasek lub przekładnię. W wiatraku poziomym zespół reduktora-generatora łopatek jest zamontowany na obrotowej głowicy, co umożliwia im podążanie za kierunkiem wiatru. Należy wziąć pod uwagę, że głowica obrotowa musi mieć ogranicznik uniemożliwiający jej wykonanie pełnego obrotu, gdyż w przeciwnym razie okablowanie z generatora zostanie odcięte (opcja z użyciem podkładek stykowych, które umożliwiają swobodny obrót głowicy, jest więcej skomplikowany).Aby zapewnić rotację, generator wiatrowy jest uzupełniony o działający wiatrowskaz skierowany wzdłuż osi obrotu.

Najpopularniejszym materiałem na ostrza są rury PVC o dużej średnicy cięte wzdłużnie. Wzdłuż krawędzi przynitowane są metalowe płytki, przyspawane do piasty zespołu łopatki. Rysunki tego rodzaju ostrzy są najbardziej rozpowszechnione w Internecie.

Film opowiada o samodzielnie wykonanym generatorze wiatrowym

DIY wiatraki do domu: przegląd projektów

Jak już zrozumiałeś, pierwszą częścią, która postrzega energię wiatru, jest koło wiatru. Żaden schemat wiatraka dla domu nie może się bez niego obejść.

Można to wykonać:

• z pionową osią obrotu;
• lub poziomo.

Pionowa turbina wiatrowa

Na zdjęciu pokażę jedną z łatwych do wykonania konstrukcji, wykonanych ze zwykłej stalowej lufy.

Taki pionowy generator wiatrowy, wykonany ręcznie, a nawet umieszczony nad ziemią, otoczony budynkami i roślinami, nie będzie w stanie rozwinąć normalnej prędkości, aby wytworzyć wystarczającą ilość energii elektrycznej do zasilania prywatnego domu.

Będzie mógł wykonywać tylko pojedyncze zadania na sprzęcie małej mocy. Ponadto niska prędkość obrotowa jego wirnika będzie wymagała obowiązkowego zastosowania przekładni podwyższającej, a to oznacza dodatkowe straty energii.

Takie projekty były popularne na początku ubiegłego wieku na statkach parowych. Jego ruch zapewniało koło wodne, umieszczone łopatkami wzdłuż kierunku ruchu statku.

Teraz jest to rzadkość, która straciła na znaczeniu. W lotnictwie taki projekt nie tylko nie zapuścił korzeni, ale nawet nie był brany pod uwagę.

Rotor Onipko

Spośród projektów kół wiatrowych o niskiej prędkości, wirnik Onipko jest obecnie masowo dystrybuowany przez Internet. Reklamodawcy pokazują, że kręci się nawet przy bardzo słabym wietrze.

Jednak z jakiegoś powodu mam też krytyczne podejście do tego rozwoju sytuacji, choć nie jest tak trudno powtórzyć to własnymi rękami. Nie znalazłem entuzjastycznych recenzji wśród kupujących, a także naukowych obliczeń ekonomicznej wykonalności jego zastosowania.

Byłbym wdzięczny, gdyby któryś z czytelników mógł mnie tą opinią odwieść.

Pozioma turbina wiatrowa

Od samego początku silniki lotnicze zaczęły wykorzystywać śmigło, które wprawia powietrze w ruch wzdłuż korpusu samolotu. Jego kształt i konstrukcja są tak dobrane, aby oprócz czynnej siły nacisku wykorzystać składnik reaktywny.

Każdy poziomy generator wiatrowy, który jest wytwarzany przemysłowo lub ręcznie, działa na tej zasadzie. Pokazuję przykład domowej konstrukcji ze zdjęciem.

Zgodnie z zasadą wykorzystania energii wiatrowej jest to konstrukcja bardziej wydajna, a pod względem konstrukcyjnym zapewniającym domowe problemy z dostawą energii elektrycznej jest energooszczędna.

Mały silnik elektryczny, którego wirnik obraca turbinę wiatrową, może, nawet przy optymalnym ciśnieniu i sile wiatru, generować jedynie niewielką moc jako generator. Można do niego podłączyć słabą żarówkę LED.

Zastanów się, czy potrzebujesz zamontować taki podświetlany wiatrowskaz, czy nie. Taki projekt nie poradzi sobie z innymi zadaniami. Chociaż nadal można go używać do odstraszania kretów w okolicy. Naprawdę nie lubią odgłosów, którym towarzyszą obracające się metalowe części.

Aby w pełni wykorzystać energię elektryczną otrzymywaną z wiatru, wirnik generatora wiatrowego musi mieć wymiary odpowiadające zużyciu energii. Licz na średnicę około 5 metrów.

Tworząc go, napotkasz trudność techniczną: musisz dokładnie wyważyć duże części. Środek masy musi zawsze znajdować się w środku osi obrotu.

Zminimalizuje to bicie łożysk i kołysanie konstrukcji na dużej wysokości. Jednak takie balansowanie nie jest łatwe.

Jak zainstalować turbinę wiatrową: niezawodny układ masztu do montażu na wysokości

Waga wirnika do normalnej produkcji energii elektrycznej jest całkiem przyzwoita. Nie można go zainstalować na prostym stojaku.

Będziesz musiał stworzyć solidną betonową podstawę dla metalowego masztu i śrub kotwiących odciągów. W przeciwnym razie cała konstrukcja, złożona z wielkim trudem, może się zawalić w dowolnym nieodpowiednim momencie.

Stojak na podniesioną do wysokości turbinę wiatrową można wykonać:

1. w postaci prefabrykowanego masztu złożonego z sekcji za pomocą stężeń;
2. lub stożkowy wspornik rurowy.

Oba schematy będą wymagały wzmocnienia przed przewróceniem się poprzez utworzenie kilku warstw odciągów z lin, które są niezbędne do utrzymania masztu w przypadku silnych podmuchów wiatru. Będą musiały być bezpiecznie przymocowane do stoperów i kotwic.

Z osobistych złych doświadczeń: podczas korzystania z telewizji analogowej miałem antenę Spider-line o średnicy obręczy 2m. Znajdował się na wysokości 8 metrów, zamocowany był na drewnianym słupie z dwoma poziomami facetów. Silne podmuchy wiatru kołysały ją tak, że regał się zawalił.

Na szczęście nowoczesna telewizja cyfrowa wymaga znacznie mniejszych anten. Są nie tylko łatwe do wykonania własnymi rękami, ale także nie są tak trudne do zamocowania.

Jak zrobić maszt do wiatraka

Zwróć uwagę, aby od razu zbudować solidną, bezproblemową konstrukcję. W przeciwnym razie po prostu powtórz smutne doświadczenie pracowników YantarEnergo, którzy mieli wypadek podczas burzy: zawalił się wielotonowy maszt, a fragmenty ostrzy rozrzucone po całej dzielnicy.

Urządzenie masztu będzie wymagało obliczenia ilości materiałów potrzebnych do wykonania konstrukcji ze stalowego kąta o różnych przekrojach. Kształt i wymiary dobierane są zgodnie z lokalnymi warunkami.

Składa się z trzech lub czterech słupków. Każdy z nich jest zamontowany na ograniczniku od dołu. Na szczycie masztu tworzona jest platforma do montażu turbiny wiatrowej.

Ponieważ długość narożników jest ograniczona, maszt składa się z kilku sekcji. Sztywność ogólnego zapięcia zapewniają boczne żebra zapinane na szelki.

Wmurowane elementy metalowe są obowiązkowym elementem fundamentu. Posłużą do mocowania części. Będziemy musieli zadbać o spawanie i śruby łączące.

Nie zaniedbuj dodatkowych odciągów.

Jak zrobić wsparcie z rur

Teleskopowa konstrukcja wykonana ze stalowych rur o odpowiednim profilu jest łatwiejsza w montażu, ale należy ją dokładniej obliczyć pod kątem wytrzymałości. Moment zginający tworzony przez ciężki szczyt podczas burzowego wiatru nie powinien przekraczać wartości krytycznej.

Jednocześnie pojawią się trudności z konserwacją prewencyjną, przeglądami i naprawami zmontowanej elektrowni powietrznej. Jeśli możesz wspiąć się na wysokość wzdłuż masztu jak drabina, problematyczne jest zrobienie tego przez rurę. A praca na górze jest bardzo niebezpieczna.

Dlatego konieczne jest natychmiastowe przemyślenie opcji bezpiecznego opuszczenia sprzętu na ziemię i niedrogiego sposobu na jego podniesienie. Pozwala to na wykonanie jednego z dwóch schematów za pomocą:

1. Oś obrotowa na wsporniku głównym.
2. Dźwignia dociskowa na dole wspornika.

W pierwszym przypadku powstaje solidny fundament do instalacji głównego wspornika. Do jej osi obrotu przymocowana jest spawana konstrukcja rurowa z turbiną wiatrową i wciągnikiem łańcuchowym na stalowych linkach.

W dolnej części rury znajduje się przeciwwaga ułatwiająca podnoszenie i opuszczanie za pomocą ręcznej wciągarki.

Na zdjęciu nie widać linek zabezpieczających pas faceta.Po prostu zwisają ze swoich mocowań do ziemi podczas podnoszenia i opuszczania masztu i są przymocowane do stacjonarnych słupków betonowych w celu zapewnienia ciągłej pracy.

Schemat instalacji i opuszczania wiatraka zgodnie z drugą opcją pokazano poniżej.

Maszt i ramię oporowe przeciwwagi, wzmocnione usztywnieniem, umieszczone pod kątem prostym do niego, obracane są w kierunku pionowym za pomocą wciągarki z wciągnikiem łańcuchowym.

Oś obrotu utworzonej konstrukcji znajduje się na górze pod kątem prostym i jest zamocowana w prowadnicach osadzonych w fundamencie. Podczas podnoszenia lub opuszczania masztu odciągi są usuwane ze stacjonarnych punktów mocowania na ziemi. Mogą służyć jako lina zabezpieczająca.

Generator wiatrowy: urządzenie i zasada działania obwodu elektrycznego w prostych słowach

Przemysłowe farmy wiatrowe są projektowane w taki sposób, aby były w stanie natychmiast dostarczyć energię elektryczną do sieci odbiorcom. Nie możesz tego zrobić własnymi rękami.

Przy wyborze generatora, który będzie kręcił kołem wiatru, kieruje się zasadą odwracalności maszyn elektrycznych. Do silnika elektrycznego przykładany jest moment obrotowy i uzwojenia stojana są wzbudzane.

Jednak pomysł obracania wirnika trójfazowego asynchronicznego silnika elektrycznego jako generatora w celu uzyskania prądu elektrycznego o napięciu 220/380 woltów jest realizowany z silników spalinowych, ciśnienia wody, ale nie wiatru.

Ogólna konstrukcja generatora z wirnikiem stanie się ciężka, w przeciwnym razie nie będzie możliwe zapewnienie dużych prędkości wału.

W przypadku małych pojemności można:

• użyj generatora samochodowego, który wytwarza 12/24 woltów;
• zastosuj koło silnikowe z roweru elektrycznego;
• do montażu konstrukcji magnesów neodymowych z cewkami z drutu miedzianego.

Możesz również wziąć jako podstawę turbinę wiatrową sprzedawaną w Chinach. Ale musi natychmiast przeprowadzić audyt: zwrócić uwagę na jakość montażu uzwojeń, stan łożysk, wytrzymałość łopatek i ogólne wyważenie wirnika.

Będziemy musieli dostroić się do faktu, że wartość napięcia wyjściowego generatora będzie się znacznie różnić w zależności od prędkości wiatru. Dlatego akumulatory są używane jako ogniwo pośrednie.

Ich ładowanie należy przypisać do kontrolera.

Urządzenia gospodarstwa domowego w sieci 220 V muszą być zasilane prądem przemiennym ze specjalnego przetwornika - falownika. Najprostszy schemat domowej farmy wiatrowej jest następujący.

Można to znacznie uprościć, ponieważ konsumencka elektronika cyfrowa: komputery, telewizory, telefony działają na prąd stały z zasilaczy 12 V.

Jeśli zostaną wyłączone z pracy, a sprzęt cyfrowy jest zasilany bezpośrednio z baterii, wówczas utrata energii elektrycznej zostanie zmniejszona poprzez anulowanie podwójnej konwersji w falowniku i jednostkach.

Dlatego polecam wykonanie oddzielnych gniazd 12 V, zasilających je bezpośrednio z akumulatorów.

W obwodzie elektrycznym należy zachować taki sam bilans mocy, jak w konstrukcji mechanicznej. Każde podłączone obciążenie musi być zgodne z charakterystyką energetyczną źródła poprzedzającego.

Urządzenia gospodarstwa domowego o napięciu 220 woltów nie powinny przeciążać falownika. W przeciwnym razie odłączy się od wbudowanej ochrony, a jeśli zawiedzie, po prostu się wypali. Baterie, styki mocy kontrolera i sam generator działają na tej samej zasadzie.

Zabezpieczenie za pomocą wyłącznika automatycznego dla domowej turbiny wiatrowej musi być wykonane bezbłędnie.

Aby to zrobić, należy go odpowiednio dobrać ściśle według zaleceń naukowych, sprawdzić i dostosować.

Nie można przewidzieć przypadkowego przeciążenia, a tym bardziej pojawienia się prądu zwarciowego. Dlatego ten moduł jest koniecznie instalowany jako główna ochrona.

Schemat okablowania akumulatorów, falownika i sterownika generatora wiatrowego praktycznie nie różni się od schematu stosowanego w stacjach solarnych z panelami świetlnymi.

Dlatego od razu nasuwa się rozsądny wniosek: zbudować kombinowaną elektrownię domową, zasilaną jednocześnie energią wiatrową i słoneczną. Te dwa źródła dobrze się uzupełniają, a koszty montażu pojedynczych stacji są znacznie obniżone.

Na YouTube jest wiele kanałów poświęconych domowym turbinom wiatrowym. Podobała mi się praca właściciela „Paneli słonecznych”. Myślę, że jest dość obiektywny w przedstawieniu tego tematu. Dlatego polecam przyjrzeć się bliżej.

Baterie do turbin wiatrowych: kolejny problem dla właściciela domu

Jednym z kosztownych zadań elektrowni wiatrowej lub słonecznej jest kwestia magazynowania energii elektrycznej, którą rozwiązują tylko baterie. Będą musiały zostać zakupione i zaktualizowane, a koszt jest dość wysoki.

Aby je wybrać, musisz znać charakterystykę wydajności: napięcie i pojemność. Zwykle stosuje się akumulatory kompozytowe z akumulatora 12 V, a liczbę amperogodzin w każdym konkretnym przypadku należy określić empirycznie, na podstawie mocy odbiorców, ich czasu pracy.

Będziesz musiał wybrać akumulatory do generatora wiatrowego z dość szerokiego asortymentu. Ograniczę się nie do pełnej recenzji, a jedynie do czterech popularnych typów akumulatorów kwasowych:

1. konwencjonalne pojazdy silnikowe z rozrusznikiem;
2. Typ WZA;
3. żel;
4. opancerzony.

Sprzedawcy nie zalecają kupowania akumulatorów rozruchowych do farm wiatrowych, ponieważ są one przeznaczone do pracy w krytycznych warunkach eksploatacji pojazdu:

• przechowywane na zimno muszą wytrzymać ogromne prądy rozruchowe, które powstają, gdy obraca się zimny silnik;
• podczas jazdy narażone są na wibracje i wstrząsy;
• ładowanie odbywa się w trybie buforowym z generatora, gdy samochód porusza się z różnymi prędkościami obrotowymi silnika.

W której:

• serwisowane akumulatory, wymagające okresowego poziomu elektrolitu i uzupełniania wodą destylowaną, mają wytrzymać 100 cykli rozładowania / ładowania;
• nieobsługiwane - mają bardziej złożoną konstrukcję i ilość cykli to 200.

Jednak bateria turbiny wiatrowej podczas pracy w domu:

• zwykle umieszczane w piwnicy, gdzie temperatura utrzymywana przez cały rok na poziomie + 5 ÷ + 10 stopni jest optymalna;
• nie narażony na wstrząsy i wibracje, zamontowany na stałe w stanie stacjonarnym;
• nie otrzymują ekstremalnych obciążeń podczas uruchamiania, a gdy urządzenia gospodarstwa domowego są włączane przez falownik, działają w trybie łagodnym;
• są ładowane z generatora niewielkimi prądami, które mają korzystny wpływ na tryb odsiarczania płyt.

Wszystko to jest najkorzystniejsze warunki do ich działania. Dlatego proponuję zwrócić uwagę na tę opcję dla tych, którzy nie są zbyt leniwi, aby okresowo monitorować napięcie na bankach i monitorować w nich poziom elektrolitu.

Akumulatory AGM bardziej złożony projekt. Mają te same płytki, ale maty szklane są impregnowane kwasem, który działa jednocześnie jako warstwa dielektryczna. Ich cykl rozładowania / ładowania wynosi 250 ÷ 400. Przeładowanie jest niebezpieczne.

Baterie Golema są również tworzone przez bezobsługową konstrukcję z uszczelnionym korpusem i elektrolitem zagęszczonym do stanu żelu. Nie lubią bardzo ładować, ale są bardziej odporne na głębokie rozładowanie. Liczba cykli obliczeniowych wynosi 350.

Baterie pancerza należą do najnowocześniejszych rozwiązań. Ich elektrody są chronione polimerami przed atakiem kwasów. Zakres cykli pracy: 900 ÷ 1500.

Wszystkie te cztery typy akumulatorów znacznie różnią się ceną i warunkami pracy. Jeśli weźmiesz pod uwagę zalecenia sprzedawców, będziesz musiał wyłożyć całkiem przyzwoitą kwotę.

Jednak radzę najpierw wysłuchać przydatnych wskazówek, które ten sam właściciel Solar Batteries daje w swoim filmie „Jak wybrać baterie do farmy wiatrowej i stacji solarnej”.

Ma w tej sprawie własne zdanie przeciwne. To, jak go traktujesz, to twoja sprawa. Jednak poznać informacje z przeciwnych źródeł i wybrać z nich najbardziej odpowiednią opcję: optymalne rozwiązanie dla myślącej osoby.

Obliczanie łopatowej turbiny wiatrowej

Ponieważ dowiedzieliśmy się już, że pozioma turbina wiatrowa jest znacznie bardziej wydajna, rozważymy obliczenia jej projektu.

Energię wiatru można określić za pomocą wzoru P = 0,6 * S * V³, gdzie S jest obszarem okręgu opisanym przez wierzchołki łopatek wirnika (obszar wyrzutu) wyrażonym w metrach kwadratowych, a V jest obliczoną prędkością wiatru w metrach na sekundę. Trzeba też wziąć pod uwagę sprawność samego wiatraka, która dla trójłopatowego obwodu poziomego wyniesie średnio 40%, a także sprawność zespołu prądotwórczego, która w szczycie charakterystyki prądowo-prędkościowej wynosi 80% dla generatora ze wzbudzeniem magnesem trwałym i 60% dla generatora z uzwojeniem wzbudzenia. Średnio kolejne 20% mocy będzie zużywane przez przekładnię podwyższającą (mnożnik). Zatem ostateczne obliczenie promienia turbiny wiatrowej (czyli długości jej łopaty) dla danej mocy generatora z magnesami trwałymi wygląda następująco: R = √ (P / (0,483 * V³))

Przykład: Załóżmy, że wymagana moc farmy wiatrowej to 500 W, a średnia prędkość wiatru to 2 m / s. Następnie zgodnie z naszym wzorem będziemy musieli użyć ostrzy o długości co najmniej 11 metrów. Jak widać, nawet tak mała moc będzie wymagała stworzenia generatora wiatrowego o kolosalnych wymiarach. W przypadku mniej lub bardziej racjonalnych konstrukcji o długości łopaty nie większej niż półtora metra w warunkach samodzielnej produkcji generator wiatrowy będzie w stanie wytworzyć tylko 80-90 watów mocy nawet przy silnym wietrze.

Za mało mocy? W rzeczywistości wszystko jest nieco inne, ponieważ w rzeczywistości obciążenie generatora wiatrowego jest zasilane z akumulatorów, turbina wiatrowa ładuje je tylko w najlepszy możliwy sposób. W konsekwencji moc turbiny wiatrowej determinuje częstotliwość, z jaką może ona dostarczać energię.

Wybór generatora

Najbardziej logiczną opcją dla generatora do domowej turbiny wiatrowej wydaje się być generator samochodowy. Takie rozwiązanie ułatwia montaż zestawu, gdyż generator posiada już zarówno punkty mocowania, jak i koło pasowe do wzmacniacza paska. Nie jest trudno kupić zarówno sam generator, jak i części zamienne do niego. Ponadto wbudowany przekaźnik-regulator umożliwia bezpośrednie podłączenie go do 12-woltowego akumulatora, a do niego z kolei falownik do konwersji prądu stałego na napięcie przemienne 220V.

Ale, jak wspomniano powyżej, sprawność generatorów z uzwojeniem wzbudzenia jest dość niska, co jest bardzo wrażliwe w przypadku już generatora wiatrowego o małej mocy. Drugą wadą jest to, że gdy akumulator jest rozładowany, prądnica samochodowa nie może być wzbudzona.

W wielu domowych projektach można znaleźć generatory do traktorów G-700 i G-1000. Ich sprawność już minęła, użyteczną różnicą jest jedynie namagnesowanie wirnika, co umożliwia wzbudzenie generatora nawet bez akumulatora oraz niska cena.

Niektórzy autorzy budując generatory wiatrowe wykorzystują właściwość odwracalności silników elektrycznych kolektorów - poprzez wymuszone obracanie ich wirnika można usunąć z niego prąd stały. Stojan tego typu silników albo składa się z magnesów trwałych, co jest bardziej preferowane do naszych celów, albo ma uzwojenie. Aby używać silnika w trybie generatora, podłącza się go do przekaźnika regulatora pojazdu, aby zapewnić żądane napięcie.Rozważ podłączenie przekaźnika-regulatora na przykładzie węzła z klasyków VAZ (jest to wygodne, ponieważ nie jest łączone w jeden blok z zespołem szczotek):

1. Podłącz jedną ze szczotek silnika do korpusu - będzie to biegun ujemny generatora. Tutaj bezpiecznie podłącz metalową obudowę przekaźnika-regulatora i zacisk „-” akumulatora.
2. Podłączyć zacisk 67 przekaźnika do jednego z zacisków uzwojenia stojana, drugi tymczasowo do obudowy.
3. Podłączyć zacisk 15 przez przełącznik do dodatniego bieguna akumulatora (spowoduje to doprowadzenie prądu wzbudzenia do uzwojenia). Obróć wirnik w tym samym kierunku, który zapewni śruba turbiny wiatrowej, i podłącz woltomierz między wolną szczotką a obudową. Jeśli na szczotce zostanie znaleziony potencjał ujemny, zamień połączenia stojana z przekaźnikiem-regulatorem i masą.

Główną cechą podłączenia generatora prądu stałego do akumulatora jest konieczność oddzielenia ich diodą półprzewodnikową, która zapobiega rozładowaniu akumulatora na uzwojenie wirnika w momencie zatrzymania prądnicy. W nowoczesnych generatorach samochodowych funkcję tę pełni trójfazowy mostek diodowy, a także możemy go wykorzystać łącząc równolegle jego fazy w celu zmniejszenia spadku napięcia na nich.

Największą moc można usunąć z generatora, którego wirnik składa się z magnesów neodymowych. Konstrukcje oparte na piaście samochodowym z tarczą hamulcową są szeroko rozpowszechnione, na krawędzi których zamocowane są silne magnesy. Stojan z uzwojeniem jednofazowym lub trójfazowym znajduje się w minimalnej odległości od nich.

Turbina wiatrowa o konstrukcji osiowej z magnesami

Sercem takiego wiatraka 220 V jest piasta samochodu osobowego z tarczami hamulcowymi. Jeśli część nie jest nowa, zdemontuj ją, sprawdź i nasmaruj łożyska oraz usuń wszelką rdzę.

Dystrybucja i zabezpieczanie magnesów

Najpierw musisz przykleić magnesy do tarczy wirnika. W tym przypadku zastosowane magnesy nie są zwykłymi, ale specjalnymi magnesami neodymowymi. Są znacznie potężniejsze. Będziesz potrzebował 20 magnesów, których rozmiar wynosi 25 na 8 mm. Magnesy są umieszczone na naprzemiennych biegunach. Aby zapewnić prawidłowe umieszczenie, wykonaj szablon, jak pokazano na poniższym zdjęciu.

Rada! Jeśli to możliwe, użyj prostokątnych zamiast okrągłych magnesów do turbiny wiatrowej. Ich pole magnetyczne koncentruje się nie w środku, ale na całej długości.

Użyj kleju silikatowego, aby przymocować magnesy do dysku. Aby uzyskać siłę na końcu, możesz wypełnić magnesy żywicą epoksydową. Aby uniknąć wycieku żywicy, wykonaj krawężniki z plasteliny lub zaklej dysk.

Uwaga! Aby nie mylić, gdzie znajduje się biegun magnesu, możesz oznaczyć je „+” lub „-”. Aby to ustalić - przynieś jeden magnes do drugiego. Przyciągane powierzchnie magnetyczne mają „+”. Jeśli magnes jest odpychany, ma biegun „-”.

Trójfazowy i jednofazowy generator do turbiny wiatrowej

Jeśli je porównamy, to urządzenie z jedną fazą jest gorsze, ponieważ pod obciążeniem wibruje z powodu różnicy amplitudy prądu. I pojawia się z powodu niestałości prądu. Efekt ten nie występuje w produktach trójfazowych. Ich moc jest zawsze taka sama. Chodzi o to, że jedna faza kompensuje drugą i odwrotnie, jeśli prąd zniknie w jednej fazie, to wzrośnie w drugiej.

Jaki jest efekt końcowy? I fakt, że generatory trójfazowe mają o 50% większą moc wyjściową niż jednofazowe. Ponadto zachęcający jest brak wibracji, które mogą przeszkadzać i wpływać na komfort. Pod dużym obciążeniem stojan nie będzie buczał. Jeśli hałas Ci nie przeszkadza i decydujesz się na użycie generatora jednofazowego, bądź przygotowany na to, że wibracje wpłyną negatywnie na działanie generatora wiatrowego. Jego żywotność będzie krótsza.

Nawijamy cewki

Generatora wiatrowego nie można nazwać bardzo szybko. Należy zrobić wszystko, aby akumulator 12 V został zainfekowany przy prędkości 100–140 obr / min.Przy takich danych początkowych całkowita liczba zwojów cewek powinna wynosić 1000-1200. Ale skąd wiesz, ile zwojów przypada na cewkę? To proste: ta liczba jest podzielona przez liczbę cewek.

Jeśli chcesz, aby turbina wiatrowa dostarczała więcej mocy przy niskich obrotach, musisz wykonać więcej biegunów. W takim przypadku częstotliwość oscylacji prądu w cewce wzrośnie. Aby zmniejszyć opór i zwiększyć opór prądowy, zalecamy owinięcie grubego drutu wokół cewek. Weź pod uwagę fakt, że przy silnym napięciu rezystancja uzwojenia może „pożreć” prąd.

Zwróć uwagę, że liczba i grubość magnesów, które są przymocowane do dysków, określają parametry pracy generatora. Aby dowiedzieć się, ile mocy może wytworzyć generator wiatrowy, nawiń jedną cewkę i włącz generator. Zmierz napięcie przy niektórych obrotach bez obciążenia. Na przykład dla 200 obr / min masz prąd 30 V przy rezystancji 3 omy. Odejmij 12 V (napięcie akumulatora) od tych 30 V. Teraz podziel otrzymaną liczbę przez 3 omy. To wygląda tak:

30 – 12 = 18;

18 : 3 = 6.

W efekcie wyszło 6 A. Pójdą na akumulator. Oczywiste jest, że w praktyce będzie on nieco mniejszy ze względu na straty w przewodach.

Lepiej jest wydłużyć cewki. Wtedy miedź w sektorze wyjdzie więcej, a zakręty będą proste. Średnica otworu wewnątrz cewki powinna być równa lub nieco większa niż rozmiar magnesów.

Uwaga! Grubość stojana musi być taka sama jak grubość magnesów.

Formą stojana może być sklejka. Ale sektory cewek można również umieścić na papierze, wykonując obramowanie z plasteliny. Cewki muszą być zamocowane tak, aby się nie poruszały, a końce faz należy wyciągnąć. Połącz wszystkie przewody w gwiazdę lub trójkąt. Pozostaje przetestować generator wiatrowy, obracając go ręcznie.

Wykonujemy śrubę i maszt do turbiny wiatrowej

Maszt generatora musi być wysoki, od 8 do 12 m. Podstawa musi być zabetonowana. Lepiej jest zamontować rurę tak, aby rurę można było łatwo podnosić i opuszczać za pomocą wciągarki. Śruba turbiny wiatrowej zostanie przymocowana do górnej części rury.

Możesz to zrobić z plastikowej rury Ø160 mm. Wytnij śrubę z sześcioma ostrzami o długości 2 m.

Aby trzymać śmigło z dala od silnego podmuchu wiatru, zrób składany ogon. W rezultacie cała energia generowana przez generator wiatrowy może zostać zgromadzona w akumulatorze.

To wszystko, wiesz, jak zrobić generator wiatrowy z magnesami. Teraz możesz korzystać z energii elektrycznej generowanej przez taki generator wiatrowy, oszczędzając pieniądze. Wszystkie twoje wysiłki zostaną nagrodzone.

Obliczanie mnożnika

Agregat ma nachyloną charakterystykę prądowo-prędkościową: wraz ze wzrostem prędkości obrotowej wirnika maksymalna dostarczana do niego moc wzrasta. Dlatego, aby zapewnić najwyższą sprawność wolnoobrotowej turbiny wiatrowej, potrzebujemy mnożnika o dużym współczynniku wzrostu.

W przypadku domowego projektu najbardziej optymalnym rozwiązaniem jest multiplikator taśmowy: jest łatwy w produkcji i wymaga minimum pracy maszynowej. Stosunek przyrostu obrotów będzie równy stosunkowi średnicy koła pasowego napędowego połączonego z osią ślimaka do średnicy koła pasowego napędzanego generatora. W razie potrzeby można łatwo wyregulować przełożenie, wymieniając jedno z kół pasowych.

Projektując mnożnik należy wziąć pod uwagę zarówno średnią prędkość zespołu łopatkowego, jak i charakterystykę prądowo-prędkościową generatora. Jeśli korzystamy z seryjnego generatora samochodowego, to można go łatwo znaleźć w Internecie, z domowymi projektami najprawdopodobniej będziemy musieli przejść przez metodę prób i błędów.

Na przykład weźmy wspólny generator traktora, o którym już wspomniano powyżej.

Przyjmując obliczoną moc naszej turbiny wiatrowej na poziomie 90 watów, znajdujemy punkt na wykresie odpowiadający mocy generatora do tej mocy.Przy napięciu znamionowym 14 V potrzebujemy wyjścia prądowego co najmniej 6,5 A - zgodnie z wykresem nastąpi to przy prędkości nieco powyżej 1000 obr / min. Niech śmigło naszej konstrukcji obraca się z wiatrem z prędkością 60 obr / min (wiatr średni). Oznacza to, że potrzebujemy co najmniej dwudziestokrotnego stosunku średnic kół pasowych - dla 70-milimetrowego koła pasowego generatora koło pasowe wiatraka będzie musiało mieć średnicę prawie półtora metra, co jest niedopuszczalne. To jednoznacznie wskazuje, jak niska jest sprawność generatorów wiatrowych tego typu - bez skomplikowanej wielostopniowej skrzyni biegów, która sama w sobie doprowadzi do dużych strat mocy, ustawienie generatora samochodowego w tryb pracy jest prawie niemożliwe.

Wybór projektu i szczegółów

DIY generator wiatrowy z generatora samochodowego

Przy wyborze projektu zespołu wiatrowego należy kierować się warunkami klimatycznymi charakterystycznymi dla tego obszaru. Tak więc na obszarach o małej aktywności wiatru optymalne są generatory wiatrowe wyposażone w łopatki typu żaglowego (ich wygląd pokazano na poniższym rysunku).

Turbina wiatrowa typu żaglowego

W regionach o silnym obciążeniu wiatrem domowy generator wiatrowy do domu jest najczęściej wykonywany w postaci pionowo umieszczonego urządzenia o ograniczonej mocy.

Pomimo faktu, że turbiny wiatrowe z pionową osią obrotu są nieco droższe w produkcji niż ich poziome odpowiedniki, są one lepiej odporne na silne obciążenia wiatrem. Do ich produkcji można użyć domowych ostrzy zebranych z improwizowanych środków (niektórzy rzemieślnicy przystosowali się do wykonania ich z beczki pociętej na oddzielne metalowe fragmenty).

Bardziej celowo jest kupić więcej gotowych na wiatr i przystosować je do generatora, który może być użyty jako przerobiony silnik z drukarki. W każdym razie przed rozpoczęciem pracy należy opracować szkic przyszłego generatora, który powinien przedstawiać szczegółowy schemat prefabrykowanej jednostki.

Dodatkowe informacje. Wybierając zakupione łopaty należy kierować się faktem, że tzw. „Żaglówki” uchodzą za najtańsze.

Na ich podstawie najłatwiej zrobić pionowy generator wiatrowy.

Aby uzupełnić opis możliwych konstrukcji, dodajemy, że przyszłe urządzenie może być wykonane z rozrusznika samochodowego lub dowolnego autogeneratora, który służył jego życiu. Rozważmy bardziej szczegółowo każdą z proponowanych opcji tworzenia generatorów elektrycznych do samodzielnego wykonania.

Maszt

Maszt, na którym zamontowana jest turbina wiatrowa - jest to jeden z najważniejszych węzłów.
Zapewnia nie tylko bezpieczną pracę wiatraka (dolny punkt okręgu opisywanego przez łopaty nie powinien znajdować się bliżej niż 2 metry od ziemi), ale także pozwala maksymalnie efektywnie wykorzystać energię wiatru, przepływ który staje się bardziej burzliwy w pobliżu ziemi.

Duża wysokość prowadzi do małej sztywności masztu turbiny wiatrowej i utrudnia obliczenie jego wytrzymałości nie tylko amatorowi, ale także inżynierowi. Możesz wymienić tylko główne punkty:

• Umieść maszt jak najdalej od domu i drzew zacieniających przepływ powietrza. Ponadto w przypadku silnego wiatru generator wiatrowy może spaść na budynek lub zostać uszkodzony przez drzewa;
• Optymalny projekt masztu to ażurowa kratownica spawana podobny do wież napędowych, ale jest trudny i kosztowny w produkcji. Najprostszą, ale dość skuteczną opcją jest kilka równoległych rur o średnicy 80-100 mm, spawanych ze sobą krótkimi szwami i zabetonowanych na głębokość co najmniej jednego metra w ziemi. Bardzo pożądane jest wzmocnienie konstrukcji jednej rury opaskami kablowymi, które są również przymocowane do wsporników wylanych w betonie.
• Aby uprościć konserwację wiatraka, jego maszt może być punktem zwrotnym: w tym przypadku, gdy osłabiona zostanie linia rozciągająca biegnąca w kierunku pęknięcia, maszt można przechylić do ziemi.

Opowieść o bardzo prostym generatorze wiatrowym od domowego wentylatora

Dodatkowe wyposażenie elektryczne

Jak wspomniano powyżej, integralną częścią farmy wiatrowej jest bateria przejmująca moc odbiorców. wybierając go trzeba pamiętać, że im większa jego pojemność, tym dłużej będzie w stanie utrzymać napięcie w sieci, ale jednocześnie ładowanie potrwa dłużej. Przybliżony czas pracy można zdefiniować jako czas, w którym wyczerpana jest połowa pojemności akumulatora (po tym czasie spadek napięcia będzie już zauważalny, ponadto głębokie rozładowanie skraca żywotność akumulatorów kwasowo-ołowiowych).

Przykład: Tak więc akumulator o pojemności 65 A * h będzie warunkowo w stanie dostarczyć 30-35 amperogodzin energii do obciążenia. Dużo czy mało? Konwencjonalna 60-watowa lampa oświetleniowa będzie wymagać, biorąc pod uwagę obecność falownika, który przekształca 12 V DC na 220 V AC i mając własną wydajność w granicach 70%, prąd 7 amperów to nieco ponad cztery godziny pracy . Nasz wiatrak o mocy nominalnej 90 watów, nawet w najlepszym przypadku, przy stałym silnym wietrze, będzie potrzebował co najmniej pięciu godzin, aby odzyskać zmarnowaną energię. Jak widać, gdy turbina wiatrowa jest wykorzystywana wyłącznie jako autonomiczne źródło energii, prąd w Twoim domu będzie dostępny tylko przez kilka godzin dziennie.

Drugim węzłem systemu zasilania jest falownik. W naszym przypadku możesz skorzystać zarówno z gotowego samochodu, jak iz zasilacza awaryjnego. W każdym razie ważne jest, aby nie przeciążać go poborem prądu, biorąc pod uwagę, że jego rzeczywista moc robocza jest 1,2-1,5 razy mniejsza niż wskazana moc maksymalna.

Jak widać, atrakcyjność korzystania z darmowej energii opiera się na licznych ograniczeniach, a nawet jedyna efektywna opcja w centralnej Rosji - generator wiatrowy - nie jest w stanie zapewnić długoterminowej autonomii.

Ale jednocześnie ten pomysł nie jest zły zarówno jako źródło zasilania awaryjnego, a zwłaszcza jako zadanie projektowe - przyjemność tworzenia turbiny wiatrowej własnymi rękami może znacznie przekroczyć jej moc.