Thường thì các chủ nhà riêng đều có ý tưởng thực hiện hệ thống điện dự phòng... Tất nhiên, cách đơn giản và hợp túi tiền nhất là máy phát điện chạy bằng xăng hoặc dầu, nhưng nhiều người lại hướng đến những cách phức tạp hơn để chuyển đổi cái gọi là năng lượng tự do (bức xạ mặt trời, năng lượng của nước chảy hoặc gió) thành điện năng.
Mỗi phương pháp này đều có những ưu nhược điểm riêng. Nếu với việc sử dụng dòng nước (nhà máy thủy điện mini) thì mọi thứ đều rõ ràng - nó chỉ có ở vùng lân cận của một con sông chảy xiết, thì hầu như mọi nơi đều có thể sử dụng ánh sáng mặt trời hoặc gió. Cả hai phương pháp này đều có một nhược điểm chung - nếu tuabin nước có thể hoạt động suốt ngày đêm, thì pin năng lượng mặt trời hoặc máy phát điện gió chỉ hiệu quả trong một thời gian, do đó cần phải đưa pin vào cấu trúc của lưới điện gia đình.
Do điều kiện ở Nga (hầu hết thời gian ban ngày ngắn trong năm, lượng mưa thường xuyên) làm cho việc sử dụng các tấm pin mặt trời không hiệu quả với chi phí và hiệu quả hiện tại của chúng, lợi nhuận cao nhất là thiết kế máy phát điện gió... Xem xét nguyên lý hoạt động của nó và các phương án thiết kế khả thi.
Vì không có thiết bị tự chế nào giống thiết bị khác, nên
bài viết không phải là hướng dẫn từng bước, và mô tả các nguyên tắc cơ bản của thiết kế tuabin gió.
Nguyên tắc làm việc chung
Cơ quan làm việc chính của máy phát điện gió là các cánh quạt, được quay bởi gió. Tùy thuộc vào vị trí của trục quay, máy phát điện gió được chia thành ngang và dọc:
- Tua bin gió nằm ngang Phổ biến nhất. Cánh quạt của chúng có thiết kế tương tự như cánh quạt máy bay: theo cách gần đúng đầu tiên, đây là những tấm nghiêng so với mặt phẳng quay, có tác dụng chuyển một phần tải trọng từ áp suất gió thành chuyển động quay. Đặc điểm quan trọng của máy phát điện gió ngang là cần đảm bảo chuyển động quay của bộ phận cánh quạt theo hướng gió, vì đảm bảo hiệu suất tối đa khi hướng gió vuông góc với mặt phẳng quay.
- Lưỡi dao tuabin gió thẳng đứng có dạng lồi-lõm. Vì độ tinh giản của mặt lồi lớn hơn mặt lõm, tuabin gió như vậy luôn quay theo một hướng, bất kể hướng gió, điều này làm cho cơ chế quay không cần thiết, không giống như tuabin gió nằm ngang. Đồng thời, do thực tế là tại bất kỳ thời điểm nào, chỉ một phần của các lưỡi dao thực hiện công việc hữu ích, và phần còn lại chỉ phản đối việc quay, Hiệu suất của cối xay gió thẳng đứng thấp hơn nhiều so với cối xay gió nằm ngang: nếu đối với máy phát điện gió ngang ba cánh, con số này đạt 45%, thì đối với máy phát điện theo chiều dọc, con số này sẽ không vượt quá 25%.
Vì tốc độ gió trung bình ở Nga không cao nên ngay cả một tuabin gió lớn cũng sẽ quay khá chậm trong hầu hết thời gian. Để đảm bảo đủ điện, nguồn điện phải được kết nối với máy phát điện thông qua hộp giảm tốc, dây đai hoặc hộp số. Trong cối xay gió nằm ngang, bộ phận giảm tốc cánh quạt được gắn trên một đầu xoay, cho phép chúng chuyển động theo hướng gió. Điều quan trọng cần lưu ý là đầu xoay phải có bộ hạn chế để ngăn nó quay hoàn toàn, vì nếu không, dây dẫn từ máy phát điện sẽ bị cắt (tùy chọn sử dụng vòng đệm tiếp xúc cho phép đầu xoay tự do hơn phức tạp).Để đảm bảo quay, máy phát điện gió được bổ sung một cánh gió thời tiết làm việc hướng dọc theo trục quay.
Vật liệu lưỡi dao phổ biến nhất là các ống nhựa PVC có đường kính lớn được cắt theo chiều dọc. Dọc theo cạnh, các tấm kim loại được tán thành đinh tán, hàn vào trung tâm của cụm lưỡi cắt. Bản vẽ của loại lưỡi dao này phổ biến nhất trên Internet.
Video kể về chiếc máy tạo gió tự chế
Cối xay gió tự làm cho gia đình: tổng quan về thiết kế
Như bạn đã hiểu, bộ phận đầu tiên nhận biết năng lượng gió là bánh xe gió. Không một sơ đồ cối xay gió nào cho ngôi nhà có thể làm được nếu không có nó.
Nó có thể được thực thi:
- với trục quay thẳng đứng;
- hoặc ngang.
Tuabin gió thẳng đứng
Tôi sẽ chỉ với một bức ảnh một trong những cấu trúc dễ sản xuất, được làm từ một thùng thép thông thường.
Một máy phát điện gió thẳng đứng như vậy, được làm bằng tay, và thậm chí nằm trên mặt đất, xung quanh là các tòa nhà và nhà máy, sẽ không thể phát triển tốc độ bình thường để tạo ra đủ điện năng cung cấp cho một ngôi nhà riêng.
Anh ta sẽ chỉ có thể thực hiện một số nhiệm vụ đơn lẻ đối với thiết bị năng lượng thấp. Hơn nữa, tốc độ quay thấp của rôto sẽ yêu cầu bắt buộc phải sử dụng thiết bị tăng tốc và đây là tổn thất năng lượng bổ sung.
Những thiết kế như vậy đã phổ biến vào đầu thế kỷ trước trên tàu hơi nước. Bánh xe nước, nằm với các cánh của nó dọc theo hướng chuyển động của tàu, đảm bảo chuyển động của nó.
Bây giờ nó là một sự hiếm hoi đã mất đi sự liên quan của nó. Trong ngành hàng không, một thiết kế như vậy không những không bén rễ mà thậm chí còn không được xem xét.
Rotor Onipko
Trong số các thiết kế tốc độ thấp của bánh xe gió, rôto Onipko hiện được phân phối đại trà qua Internet. Các nhà quảng cáo cho thấy nó quay ngay cả khi có gió rất nhẹ.
Tuy nhiên, vì một số lý do, tôi cũng có thái độ phê phán sự phát triển này, mặc dù không quá khó để lặp lại nó bằng chính tay mình. Tôi không tìm thấy những đánh giá nhiệt tình giữa những người mua, cũng như những tính toán khoa học về tính khả thi kinh tế của việc sử dụng nó.
Nếu bất kỳ độc giả nào có thể khuyên can tôi về ý kiến này, tôi sẽ rất biết ơn.
Tuabin gió nằm ngang
Ngay từ thuở sơ khai, động cơ máy bay đã bắt đầu sử dụng cánh quạt đẩy không khí dọc theo thân máy bay. Hình dạng và thiết kế của nó được chọn để sử dụng thành phần phản ứng ngoài lực tác dụng của áp suất.
Bất kỳ máy phát điện gió ngang nào, được sản xuất công nghiệp hoặc thủ công, đều hoạt động theo nguyên tắc này. Tôi đưa ra một ví dụ về một công trình tự chế với một bức ảnh.
Theo nguyên lý sử dụng năng lượng gió là thiết kế hiệu quả hơn, còn về mặt thiết kế để đảm bảo các vấn đề về cung cấp điện cho các hộ gia đình thì đó là công suất thấp.
Một động cơ điện nhỏ, rôto quay tuabin gió, có thể, ngay cả ở áp suất và sức gió tối ưu, chỉ tạo ra công suất thấp như một máy phát điện. Bạn có thể kết nối một bóng đèn LED yếu với nó.
Hãy tự suy nghĩ xem bạn có cần lắp một cánh gió ngược sáng như vậy hay không. Một thiết kế như vậy sẽ không đối phó với các nhiệm vụ khác. Mặc dù nó vẫn có thể được sử dụng để xua đuổi nốt ruồi trên khu vực. Họ thực sự không thích tiếng ồn đi kèm với sự quay của các bộ phận kim loại.
Để tận dụng hết điện năng nhận được từ gió, cánh quạt của máy phát điện gió phải có kích thước tương ứng với công suất tiêu thụ. Tính trên đường kính khoảng 5 mét.
Khi tạo ra nó, bạn sẽ phải đối mặt với một khó khăn kỹ thuật: bạn phải cân đối chính xác các phần lớn. Khối tâm phải luôn ở điểm giữa của trục quay.
Điều này sẽ giảm thiểu sự chảy ra của ổ trục và sự lắc lư của một cấu trúc ở độ cao. Tuy nhiên, việc cân bằng như thế này không hề đơn giản.
Cách lắp đặt tuabin gió: cách bố trí cột buồm đáng tin cậy để lắp ở độ cao
Trọng lượng của cánh quạt để sản xuất năng lượng điện bình thường là khá tốt. Nó không thể được cài đặt trên một giá đỡ đơn giản.
Bạn sẽ cần tạo một nền tảng bê tông vững chắc cho cột kim loại và bu lông neo. Nếu không, toàn bộ cấu trúc, được lắp ráp với độ khó lớn, có thể sụp đổ bất kỳ lúc nào không thích hợp.
Giá đỡ cho tuabin gió được nâng lên độ cao có thể được thực hiện:
- dưới dạng một cột buồm đúc sẵn được lắp ráp từ các phần bằng các thanh giằng;
- hoặc một giá đỡ hình ống côn.
Cả hai chương trình sẽ yêu cầu gia cố để tránh bị lật bằng cách tạo ra nhiều tầng dây thép từ cáp, cần thiết để giữ cột buồm trong trường hợp có gió lớn. Chúng sẽ phải được gắn chặt vào nút chặn và neo.
Từ trải nghiệm tồi tệ của cá nhân: trong khi sử dụng truyền hình tương tự, tôi có một ăng-ten Spider-line với đường kính vòng 2m. Nó nằm ở độ cao 8 mét, nó được cố định trên một cột gỗ có hai tầng kẻ. Những cơn gió lớn làm cô rung rinh khiến chiếc giá đổ sập xuống.
May mắn thay, truyền hình kỹ thuật số hiện đại yêu cầu ăng-ten nhỏ hơn nhiều. Chúng không chỉ dễ làm bằng tay của bạn mà còn không quá khó để buộc chặt.
Cách làm cột buồm cho cối xay gió
Hãy chú ý ngay đến việc tạo ra một thiết kế chắc chắn, không gặp sự cố. Nếu không, chỉ cần lặp lại trải nghiệm đáng buồn của các nhân viên YantarEnergo, những người đã gặp tai nạn trong một cơn bão: một cột buồm nặng nhiều tấn đổ sập, và các mảnh vỡ từ các lưỡi dao vương vãi khắp khu vực.
Thiết bị của cột buồm sẽ yêu cầu tính toán lượng vật liệu cần thiết để tạo ra một cấu trúc từ một góc thép của các phần khác nhau. Hình dạng và kích thước được lựa chọn theo điều kiện địa phương.
Nó được làm bằng ba hoặc bốn tấm thẳng đứng. Mỗi người trong số họ được gắn trên một điểm dừng từ bên dưới. Trên đỉnh cột buồm, một bệ đỡ được tạo ra để lắp đặt tuabin gió.
Vì chiều dài của các góc bị hạn chế, cột buồm được ghép từ nhiều đoạn. Độ cứng của việc buộc chung được đưa ra bởi các sườn bên được gắn chặt qua các thanh giằng.
Các yếu tố kim loại nhúng là một yếu tố bắt buộc của nền tảng. Chúng sẽ được sử dụng để gắn chặt các bộ phận. Chúng tôi sẽ phải lo việc hàn và kết nối các bu lông.
Đừng bỏ bê những dòng kẻ bổ sung.
Cách tạo giá đỡ từ ống
Cấu trúc ống lồng làm bằng ống thép có cấu tạo tương ứng dễ lắp ráp hơn, nhưng nó cần được tính toán kỹ lưỡng hơn về độ bền. Mômen uốn tạo ra bởi một đầu nhọn trong gió bão không được vượt quá giá trị tới hạn.
Đồng thời, những khó khăn sẽ nảy sinh đối với việc bảo trì, kiểm tra và sửa chữa dự phòng đối với nhà máy điện không khí đã lắp ráp. Nếu bạn có thể leo lên một độ cao dọc theo cột buồm như một cái thang, thì sẽ có vấn đề khi thực hiện việc này thông qua một đường ống. Và làm việc trên lầu rất nguy hiểm.
Vì vậy, ngay lập tức cần phải nghĩ đến phương án hạ thiết bị xuống đất một cách an toàn và một cách nâng cao nó hợp lý. Điều này cho phép bạn thực hiện một trong hai lược đồ với:
- Trục xoay trên giá đỡ chính.
- Một đòn đẩy ở phía dưới của chân đỡ.
Trong trường hợp đầu tiên, một nền tảng vững chắc được tạo ra để lắp đặt giá đỡ chính. Một kết cấu ống hàn với cối xay gió và hệ thống pa lăng xích trên dây cáp thép được gắn vào trục quay của nó.
Dưới đáy ống có đặt một đối trọng để thuận tiện cho việc nâng hạ bằng tời kéo tay.
Cáp an toàn của đai Guy không được hiển thị trong hình.Chúng chỉ đơn giản là treo từ giá treo xuống mặt đất khi nâng và hạ cột buồm, và được gắn vào các cọc bê tông cố định để hoạt động liên tục.
Sơ đồ lắp đặt và hạ thấp cối xay gió theo phương án thứ hai được trình bày dưới đây.
Cột buồm và cánh tay đòn có đối trọng, được gia cố bằng bộ tăng cứng, nằm ở góc vuông với nó, được quay theo hướng thẳng đứng bằng một tời có hệ thống pa lăng xích.
Trục quay của kết cấu được tạo ở trên cùng của góc vuông và được cố định trong các thanh dẫn được nhúng trong nền móng. Khi nâng hoặc hạ cột buồm, các sợi dây thừng sẽ được tháo ra khỏi các neo cố định trên mặt đất. Chúng có thể được sử dụng như một sợi dây an toàn.
Máy phát điện gió: thiết bị và nguyên lý hoạt động của mạch điện bằng từ ngữ đơn giản
Các trang trại gió công nghiệp được thiết kế sao cho có thể cung cấp điện ngay lập tức lên lưới cho người tiêu dùng. Bạn không thể làm điều này bằng chính đôi tay của mình.
Khi chọn máy phát điện làm quay bánh xe gió, người ta sử dụng nguyên tắc đảo chiều của máy điện. Một mômen được đặt vào động cơ điện và các cuộn dây của stato được kích thích.
Tuy nhiên, ý tưởng quay rôto của động cơ điện không đồng bộ ba pha làm máy phát điện để thu được dòng điện có hiệu điện thế 220/380 vôn được hiện thực hóa từ động cơ đốt trong, áp lực nước chứ không phải gió.
Thiết kế chung của máy phát điện với rôto sẽ trở nên nặng nề, nếu không sẽ không thể đảm bảo tốc độ trục cao.
Đối với dung lượng nhỏ, bạn có thể:
- sử dụng máy phát điện trên ô tô tạo ra 12/24 vôn;
- ứng dụng bánh xe máy từ xe đạp điện;
- để lắp ráp một cấu trúc của nam châm neodymium với các cuộn dây đồng.
Bạn cũng có thể lấy tuabin gió bán ở Trung Quốc làm cơ sở. Nhưng anh ta cần ngay lập tức tiến hành kiểm tra: chú ý đến chất lượng của việc lắp đặt các cuộn dây, tình trạng của các ổ trục, độ bền của các cánh quạt và sự cân bằng tổng thể của rôto.
Chúng ta sẽ phải điều chỉnh thực tế là giá trị của điện áp đầu ra máy phát điện sẽ thay đổi rất nhiều tùy thuộc vào tốc độ gió. Do đó, pin được sử dụng như một liên kết trung gian.
Việc sạc của chúng phải được chỉ định cho bộ điều khiển.
Các thiết bị gia dụng của mạng 220 vôn phải được cấp nguồn bằng dòng điện xoay chiều từ một bộ chuyển đổi đặc biệt - bộ biến tần. Sơ đồ đơn giản nhất của một trang trại gió gia đình như sau.
Nó có thể được đơn giản hóa rất nhiều bởi vì các thiết bị điện tử kỹ thuật số tiêu dùng: máy tính, tivi, điện thoại hoạt động trên dòng điện một chiều từ nguồn điện 12 volt.
Nếu chúng được loại trừ khỏi công việc và thiết bị kỹ thuật số được cấp nguồn trực tiếp từ pin, thì sự mất mát năng lượng điện sẽ được giảm bớt bằng cách hủy chuyển đổi kép trong biến tần và các tổ máy.
Do đó, tôi khuyên bạn nên tạo các ổ cắm 12 volt riêng biệt, cấp nguồn trực tiếp cho chúng từ pin.
Trong mạch điện, sự cân bằng công suất sẽ phải được duy trì như trong cấu trúc cơ học. Mỗi tải được kết nối phải tuân theo các đặc tính năng lượng của nguồn ngược dòng.
Các thiết bị gia dụng có điện áp 220 vôn không được làm biến tần quá tải. Nếu không, nó sẽ ngắt kết nối khỏi tính năng bảo vệ tích hợp, và nếu nó không thành công, nó sẽ chỉ đơn giản là cháy. Pin, tiếp điểm nguồn của bộ điều khiển và máy phát điện hoạt động theo cùng một nguyên tắc.
Bảo vệ bằng thiết bị ngắt mạch cho tuabin gió gia đình phải được thực hiện liên tục.
Để làm được điều này, nó phải được lựa chọn chính xác theo đúng các khuyến nghị khoa học, được kiểm tra và điều chỉnh.
Không thể lường trước được tình trạng quá tải, và thậm chí nhiều hơn là sự xuất hiện của dòng điện ngắn mạch. Do đó, mô-đun này phải được cài đặt làm bảo vệ chính.
Sơ đồ đấu dây cho pin, bộ biến tần và bộ điều khiển cho máy phát điện gió thực tế không khác gì sơ đồ được sử dụng trong các nhà máy năng lượng mặt trời với các tấm đèn.
Do đó, một kết luận hợp lý ngay lập tức được đưa ra: lắp ráp một nhà máy điện gia đình kết hợp, chạy bằng năng lượng gió và năng lượng mặt trời cùng một lúc. Hai nguồn này bổ sung tốt cho nhau, và chi phí lắp ráp các trạm đơn lẻ được giảm đáng kể.
Có rất nhiều kênh trên YouTube dành riêng cho tuabin gió cho gia đình. Tôi thích công việc của chủ sở hữu "Solar Panels". Tôi nghĩ rằng anh ấy khá khách quan khi trình bày chủ đề này. Do đó, tôi khuyên bạn nên xem xét kỹ hơn.
Pin tuabin gió: một vấn đề khác đối với chủ sở hữu ngôi nhà
Một trong những nhiệm vụ tốn kém của nhà máy điện gió hoặc năng lượng mặt trời là vấn đề lưu trữ năng lượng điện vốn chỉ được giải quyết bằng pin. Chúng sẽ phải được mua và cập nhật, và chi phí khá cao.
Để chọn chúng, bạn cần biết các đặc điểm hoạt động: điện áp và công suất. Thông thường, pin tổng hợp từ pin 12 V được sử dụng và số ampe-giờ trong từng trường hợp cụ thể nên được xác định theo kinh nghiệm, dựa trên sức mạnh của người tiêu dùng, thời gian hoạt động của chúng.
Bạn sẽ phải chọn pin cho máy tạo gió từ một phạm vi khá rộng. Tôi sẽ không giới hạn bản thân mình trong một bài đánh giá đầy đủ, mà chỉ giới hạn trong bốn loại pin axit phổ biến:
- xe cơ giới khởi động thông thường;
- Loại hình ĐHCĐ;
- gel bôi trơn;
- bọc thép.
Người bán không khuyến nghị mua pin khởi động cho các trang trại gió vì chúng được thiết kế để hoạt động trong các điều kiện vận hành quan trọng của xe:
- khi được bảo quản trong tủ lạnh, chúng phải chịu được dòng khởi động cực lớn được tạo ra khi động cơ lạnh quay lên;
- trong khi lái xe, họ tiếp xúc với rung và lắc;
- quá trình nạp điện diễn ra ở chế độ đệm từ máy phát điện khi ô tô đang chuyển động với các tốc độ động cơ khác nhau.
Trong đó:
- pin được bảo dưỡng, yêu cầu mức điện phân định kỳ và nước cất cao hơn, được thiết kế để chịu được 100 chu kỳ xả / sạc;
- không được bảo dưỡng - chúng có thiết kế phức tạp hơn và số chu kỳ là 200.
Tuy nhiên, ắc quy của máy tạo gió khi hoạt động trong nhà:
- thường được đặt trong tầng hầm, nơi nhiệt độ duy trì ở mức + 5 ÷ + 10 độ quanh năm là tối ưu;
- không bị rung lắc, được lắp đặt vĩnh viễn ở trạng thái tĩnh;
- không nhận quá tải trong quá trình khởi động, và khi các thiết bị gia dụng được bật qua biến tần, chúng hoạt động ở chế độ nhẹ nhàng;
- được sạc từ máy phát với dòng điện nhỏ, có tác dụng có lợi cho chế độ khử lưu huỳnh của các tấm.
Tất cả đây là điều kiện thuận lợi nhất cho hoạt động của họ. Vì vậy, tôi đề nghị lưu ý lựa chọn này cho những ai không quá lười biếng để theo dõi định kỳ điện áp trên các ngăn và theo dõi mức điện giải trong chúng.
Pin AGM phức tạp hơn trong thiết kế. Chúng có các tấm giống nhau, nhưng thảm thủy tinh được tẩm axit, hoạt động đồng thời như một lớp điện môi. Chu kỳ xả / sạc của chúng là 250 ÷ 400. Nạp quá nhiều rất nguy hiểm.
Pin Golem cũng được tạo ra bởi một thiết kế không cần bảo dưỡng với phần thân kín và chất điện phân được làm đặc đến trạng thái gel. Họ không thích sạc lại cho lắm, nhưng họ có khả năng chống xả sâu hơn. Số chu kỳ tính toán là 350.
Pin áo giáp là một trong những phát triển hiện đại nhất. Các tấm điện cực của chúng được bảo vệ bằng polyme khỏi sự tấn công của axit. Phạm vi chu kỳ hoạt động: 900 ÷ 1500.
Tất cả bốn loại pin này khác nhau đáng kể về giá cả và điều kiện hoạt động. Nếu tính đến những lời giới thiệu của người bán, bạn sẽ phải bỏ ra một số tiền kha khá.
Tuy nhiên, tôi khuyên bạn trước tiên nên lắng nghe những lời khuyên hữu ích mà cùng một chủ sở hữu Pin năng lượng mặt trời đưa ra trong video "Cách chọn pin cho trang trại điện gió và trạm năng lượng mặt trời".
Anh ấy có quan điểm trái ngược của riêng mình về vấn đề này. Bạn đối xử với anh ấy như thế nào là việc của riêng bạn. Tuy nhiên, để biết thông tin từ các nguồn khác nhau và lựa chọn phương án phù hợp nhất từ nó: giải pháp tối ưu cho một người biết tư duy.
Tính toán tuabin gió có cánh
Vì chúng tôi đã phát hiện ra rằng tuabin gió nằm ngang hiệu quả hơn nhiều, chúng tôi sẽ xem xét tính toán thiết kế của nó.
Năng lượng gió có thể được xác định theo công thức P = 0,6 * S * V³, trong đó S là diện tích của hình tròn được mô tả bởi các đầu của cánh quạt (diện tích ném), tính bằng mét vuông và V là tốc độ gió tính bằng mét trên giây. Bạn cũng cần phải tính đến hiệu suất của bản thân cối xay gió, đối với mạch ngang ba cánh sẽ trung bình là 40%, cũng như hiệu suất của tổ máy phát điện, ở mức cao nhất của đặc tính tốc độ dòng điện là 80%. đối với máy phát điện có nam châm vĩnh cửu kích từ và 60% đối với máy phát điện có dây quấn kích từ. Trung bình, 20% công suất khác sẽ được tiêu thụ bởi thiết bị tăng tốc (cấp số nhân). Do đó, tính toán cuối cùng về bán kính của tuabin gió (nghĩa là chiều dài của cánh quạt) cho một công suất nhất định của máy phát điện nam châm vĩnh cửu trông như sau: R = √ (P / (0,483 * V³))
Thí dụ: Giả sử công suất cần thiết của trang trại gió là 500 W và tốc độ gió trung bình là 2 m / s. Sau đó, theo công thức của chúng tôi, chúng tôi sẽ phải sử dụng các lưỡi có chiều dài ít nhất là 11 mét. Như bạn có thể thấy, ngay cả một công suất nhỏ như vậy cũng đòi hỏi phải tạo ra một máy phát điện gió có kích thước khổng lồ. Đối với các cấu trúc hợp lý hơn hoặc ít hơn với chiều dài lưỡi không quá một mét rưỡi trong điều kiện tự chế tạo, máy phát điện gió sẽ chỉ có thể tạo ra công suất 80-90 watt ngay cả khi gió mạnh.
Không đủ điện? Trên thực tế, mọi thứ có phần khác biệt, vì trên thực tế, tải của máy phát điện được cung cấp bởi pin, tuabin gió chỉ sạc chúng ở mức tốt nhất có thể. Do đó, công suất của tuabin gió quyết định tần số mà nó có thể cung cấp năng lượng.
Lựa chọn máy phát điện
Lựa chọn hợp lý nhất cho tổ máy phát điện cho tuabin gió tự chế dường như là máy phát điện trên ô tô. Giải pháp này giúp bạn dễ dàng lắp ráp bộ sản phẩm, vì máy phát điện đã có cả các điểm cố định và ròng rọc cho bộ nhân đai. Không khó để mua cả máy phát điện và phụ tùng thay thế cho nó. Ngoài ra, bộ điều chỉnh rơ-le tích hợp cho phép bạn kết nối trực tiếp nó với pin lưu trữ 12 volt và đến lượt nó, một biến tần để chuyển đổi dòng điện một chiều sang điện áp xoay chiều 220V.
Nhưng, như đã đề cập ở trên, hiệu suất của máy phát điện có cuộn dây kích từ khá thấp, điều này rất nhạy cảm đối với máy phát điện gió vốn đã có công suất thấp. Nhược điểm thứ hai là khi hết ắc quy, máy phát ô tô không thể kích được.
Trong một số thiết kế sản xuất tại nhà, bạn có thể tìm thấy máy phát điện máy kéo G-700 và G-1000. Hiệu suất của chúng không còn nữa, một sự khác biệt hữu ích chỉ là sự từ hóa của rôto, giúp nó có thể kích thích máy phát điện ngay cả khi không có pin lưu trữ và giá thành rẻ.
Một số tác giả, khi chế tạo máy phát điện gió, sử dụng tính chất đảo chiều của động cơ điện góp - bằng cách quay cưỡng bức rôto của chúng, dòng điện một chiều có thể được loại bỏ khỏi nó. Stato của loại động cơ này bao gồm nam châm vĩnh cửu, được sử dụng nhiều hơn cho mục đích của chúng tôi, hoặc có một cuộn dây. Để sử dụng động cơ ở chế độ máy phát, nó được kết nối với bộ điều chỉnh rơ le của xe để cung cấp điện áp mong muốn.Hãy xem xét kết nối của bộ điều chỉnh rơ-le bằng cách sử dụng ví dụ về một nút từ tác phẩm kinh điển VAZ (nó rất tiện lợi vì nó không được kết hợp thành một khối với cụm chổi than):
- Kết nối một trong các chổi của động cơ với thân - đây sẽ là cực âm của máy phát điện. Tại đây, hãy kết nối an toàn vỏ kim loại của bộ điều chỉnh rơ le và cực “-” của pin.
- Kết nối đầu cuối 67 của rơle với một trong các đầu cuối của cuộn dây stato, đầu cuối thứ hai tạm thời với vỏ.
- Kết nối đầu cuối 15 thông qua công tắc với cực dương của pin (điều này sẽ cung cấp dòng điện trường cho cuộn dây). Cho chuyển động quay của rôto theo cùng hướng mà trục vít tuabin gió sẽ cung cấp, và kết nối một vôn kế giữa chổi than và vỏ. Nếu tìm thấy điện thế âm trên chổi than, hãy hoán đổi các kết nối của stato với bộ điều chỉnh rơle và nối đất.
Đặc điểm chính của việc kết nối máy phát điện một chiều với pin là cần phải tách chúng ra bằng một điốt bán dẫn, ngăn pin phóng điện lên cuộn dây rôto khi máy phát dừng. Trong máy phát điện ô tô hiện đại, chức năng này được thực hiện bởi một cầu diode ba pha, và chúng ta cũng có thể sử dụng nó bằng cách kết nối các pha của nó song song để giảm điện áp rơi trên nó.
Công suất lớn nhất có thể được lấy ra từ máy phát điện, rôto của máy phát điện này bao gồm nam châm neodymium. Các công trình dựa trên một trung tâm ô tô với đĩa phanh phổ biến rộng rãi, dọc theo mép của nó được cố định các nam châm cực mạnh. Stato với cuộn dây một pha hoặc ba pha được đặt cách chúng một khoảng cách tối thiểu.
Tua bin gió thiết kế hướng trục có nam châm
Trung tâm của cối xay gió 220v như vậy là một trung tâm xe du lịch với đĩa phanh. Nếu bộ phận không phải là mới, hãy tháo rời nó, kiểm tra và bôi trơn các ổ trục, và làm sạch mọi vết rỉ sét.
Phân phối và đảm bảo nam châm
Đầu tiên bạn cần dán các nam châm vào đĩa rôto. Trong trường hợp này, nam châm được sử dụng không phải là nam châm thông thường mà là nam châm neodymium đặc biệt. Chúng mạnh hơn nhiều. Bạn sẽ cần 20 nam châm, kích thước của nam châm là 25 x 8 mm. Các nam châm được đặt xen kẽ các cực. Để đặt đúng vị trí, hãy tạo một mẫu như trong hình bên dưới.
Lời khuyên! Nếu có thể, hãy sử dụng nam châm hình chữ nhật thay vì tròn cho tuabin gió. Từ trường của chúng không tập trung ở trung tâm mà dọc theo chiều dài.
Sử dụng keo silicat để cố định các nam châm vào đĩa. Và để có sức mạnh cuối cùng, bạn có thể lấp đầy các nam châm bằng epoxy. Để tránh rò rỉ nhựa thông, hãy làm lề đường bằng nhựa hoặc băng đĩa.
Ghi chú! Để không nhầm lẫn đâu là cực của nam châm, bạn có thể đánh dấu chúng bằng dấu "+" hoặc "-". Để xác định điều này - hãy đưa nam châm này sang nam châm khác. Các bề mặt nam châm bị hút có dấu “+”. Nếu nam châm bị đẩy lại, nó có cực “-”.
Máy phát điện ba pha và một pha cho tuabin gió
Nếu chúng ta so sánh chúng, thì một thiết bị có một pha kém hơn, bởi vì dưới tải, nó rung do sự khác biệt về biên độ của dòng điện. Và nó xuất hiện do sự không phù hợp của dòng điện. Hiệu ứng này không có trong các sản phẩm ba pha. Sức mạnh của họ luôn như nhau. Vấn đề là một pha bù cho pha kia và ngược lại, nếu dòng điện biến mất trong một pha, thì nó sẽ tăng lên trong pha kia.
kết quả cuối cùng là gì? Và thực tế là máy phát điện 3 pha có sản lượng nhiều hơn 50% so với máy 1 pha. Ngoài ra, việc không có rung động, có thể gây khó chịu và ảnh hưởng đến sự thoải mái, là điều đáng khích lệ. Dưới tải nặng, stator sẽ không kêu. Nếu tiếng ồn không làm phiền bạn và bạn quyết định sử dụng máy phát điện một pha, hãy chuẩn bị cho thực tế là rung động sẽ ảnh hưởng tiêu cực đến hoạt động của máy phát điện gió. Tuổi thọ của nó sẽ ngắn hơn.
Chúng tôi cuộn dây
Máy phát điện gió không thể được gọi là rất nhanh. Cần phải làm mọi thứ để pin 12 V bị nhiễm từ 100–140 vòng / phút.Với dữ liệu ban đầu như vậy, tổng số vòng trong các cuộn dây phải bằng 1000-1200. Nhưng làm thế nào để bạn biết có bao nhiêu vòng mỗi cuộn dây? Thật đơn giản: con số này được chia cho số cuộn dây.
Nếu bạn muốn tuabin gió cung cấp nhiều năng lượng hơn ở vòng tua máy thấp, bạn cần phải tạo ra nhiều cực hơn. Trong trường hợp này, tần số của dao động dòng điện trong cuộn dây sẽ tăng lên. Để giảm điện trở và tăng điện trở hiện tại, chúng tôi khuyên bạn nên quấn dây dày xung quanh các cuộn dây. Cần lưu ý rằng với một điện áp mạnh, điện trở của cuộn dây có thể "ăn" dòng điện.
Lưu ý rằng số lượng và độ dày của nam châm được gắn vào đĩa xác định các thông số hoạt động của máy phát điện. Để biết máy phát điện gió có thể cung cấp bao nhiêu công suất, hãy quấn một cuộn dây và quay máy phát điện. Đo điện áp ở một số vòng / phút không tải. Ví dụ, với 200 vòng / phút, bạn nhận được dòng điện 30 V với điện trở 3 ôm. Trừ 12 V (điện áp pin) cho 30 V. Bây giờ chia số bạn nhận được cho 3 ohms. Nó trông như thế này:
30 – 12 = 18;
18 : 3 = 6.
Kết quả là, nó bật ra 6 A. Họ sẽ đi đến pin. Rõ ràng là trong thực tế nó sẽ ít hơn một chút do các dây dẫn bị hao hụt.
Tốt hơn là làm cho các cuộn dây kéo dài ra. Khi đó, đồng trong khu vực sẽ ra nhiều hơn và các lượt đi sẽ thẳng. Đường kính của lỗ bên trong cuộn dây phải bằng hoặc lớn hơn một chút so với kích thước của nam châm.
Ghi chú! Độ dày của stato phải giống với độ dày của nam châm.
Khuôn cho stato có thể là ván ép. Nhưng các khu vực cho cuộn dây cũng có thể được đặt trên giấy bằng cách tạo một đường viền nhựa. Các cuộn dây phải được cố định để chúng không di chuyển, và các đầu của các pha phải được đưa ra ngoài. Kết nối tất cả các dây bằng hình sao hoặc hình tam giác. Nó vẫn là để kiểm tra máy phát điện gió bằng cách quay nó bằng tay.
Chúng tôi làm vít và cột buồm cho tuabin gió
Cột của máy phát điện phải cao từ 8 đến 12 m, chân đế phải được đổ bê tông. Tốt hơn nên lắp ống để ống có thể nâng lên hạ xuống dễ dàng bằng tời. Vít tuabin gió sẽ được gắn vào đầu ống.
Bạn có thể làm từ ống nhựa Ø160 mm. Cắt một con vít có sáu lưỡi, dài 2 m.
Để giữ cánh quạt tránh gió mạnh, hãy làm một chiếc đuôi gấp. Kết quả là, tất cả năng lượng mà máy phát điện gió tạo ra có thể được tích lũy trong pin.
Vậy là xong, bạn đã biết cách làm máy tạo gió bằng nam châm rồi đấy. Bây giờ bạn có thể sử dụng điện được tạo ra bởi một máy phát điện gió như vậy, tiết kiệm tiền của bạn. Mọi nỗ lực của bạn sẽ được đền đáp.
Tính toán cấp số nhân
Tổ máy phát điện có đặc tính tốc độ dòng điện nghiêng: tốc độ rôto tăng thì công suất cực đại truyền cho nó tăng. Vì vậy, để đảm bảo hiệu suất cao nhất của tuabin gió tốc độ thấp, chúng ta cần một hệ số nhân với hệ số tăng lớn.
Đối với thiết kế tự chế, giải pháp tối ưu nhất là bộ nhân đai: dễ chế tạo và yêu cầu công việc máy móc tối thiểu. Tỷ số của sự gia tăng số vòng quay sẽ bằng tỷ số giữa đường kính của puli dẫn động, nối với trục của trục vít, với đường kính của puli dẫn động của máy phát điện. Nếu cần, có thể dễ dàng điều chỉnh tỷ số truyền bằng cách thay thế một trong các puli.
Khi thiết kế bộ nhân, cần phải tính đến cả tốc độ trung bình của cụm lưỡi cắt và đặc tính tốc độ dòng điện của máy phát. Nếu chúng ta sử dụng máy phát điện nối tiếp trên ô tô thì có thể dễ dàng tìm thấy trên Internet, với những thiết kế tự chế, rất có thể, chúng ta sẽ phải trải qua quá trình thử và sai.
Ví dụ, chúng ta hãy lấy một máy phát điện máy kéo thông thường, đã được đề cập ở trên.
Lấy công suất tính toán của tuabin gió của chúng tôi là 90 watt, chúng tôi tìm thấy một điểm trên biểu đồ tương ứng với sản lượng của máy phát thành công suất này.Ở điện áp danh định là 14 V, chúng ta cần dòng điện đầu ra ít nhất là 6,5 A - theo đồ thị, điều này sẽ xảy ra ở tốc độ trên 1000 vòng / phút một chút. Để cánh quạt theo thiết kế của chúng ta quay theo gió với tốc độ 60 vòng / phút (gió vừa). Điều này có nghĩa là chúng ta cần tỷ lệ đường kính của các ròng rọc ít nhất gấp hai mươi lần - đối với một ròng rọc máy phát điện 70 mm, ròng rọc cối xay gió sẽ phải có đường kính gần một mét rưỡi, điều này không thể chấp nhận được. Điều này rõ ràng cho thấy hiệu suất của máy phát điện gió loại này thấp đến mức nào - nếu không có hộp số nhiều tầng phức tạp, bản thân nó sẽ dẫn đến tổn thất điện năng lớn, hầu như không thể đưa máy phát điện ô tô về chế độ vận hành.
Lựa chọn thiết kế và chi tiết
Tự làm máy phát điện gió từ máy phát điện trên ô tô
Khi lựa chọn thiết kế của một tổ máy phát điện gió, người ta nên tiến hành từ đặc điểm điều kiện khí hậu của khu vực. Vì vậy, đối với các khu vực có hoạt động gió thấp, máy phát điện gió được trang bị cánh buồm kiểu cánh buồm là tối ưu (hình dạng của nó được thể hiện trong hình bên dưới).
Tua bin gió kiểu cánh buồm
Ở những vùng có tải trọng gió lớn, máy phát điện gió tự chế cho gia đình thường được chế tạo dưới dạng một thiết bị đặt thẳng đứng với công suất hạn chế.
Mặc dù thực tế là tuabin gió có trục quay thẳng đứng có phần đắt hơn để sản xuất so với các loại tuabin nằm ngang, nhưng chúng có khả năng chịu tải gió mạnh tốt hơn. Để sản xuất chúng, có thể sử dụng các lưỡi dao tự chế được thu thập từ các phương tiện ngẫu hứng (một số thợ thủ công đã điều chỉnh để chế tạo chúng từ một chiếc thùng được cắt thành các mảnh kim loại riêng biệt).
Sẽ thích hợp hơn nếu mua nhiều gió làm sẵn và điều chỉnh chúng thành máy phát điện, có thể được sử dụng làm động cơ chuyển đổi từ máy in. Trong bất kỳ trường hợp nào, trước khi bắt đầu công việc, nên phác thảo bản phác thảo của máy phát điện trong tương lai, bản phác thảo này sẽ hiển thị sơ đồ chi tiết của đơn vị đúc sẵn.
Thông tin thêm. Khi chọn mua các lưỡi dao, người ta nên tiến hành từ thực tế rằng cái gọi là "thuyền buồm" được coi là rẻ nhất.
Trên cơ sở của họ, cách dễ nhất để tạo ra một máy phát điện gió thẳng đứng.
Để hoàn thành mô tả về các thiết kế khả thi, chúng tôi nói thêm rằng thiết bị trong tương lai có thể được chế tạo từ bộ khởi động ô tô hoặc bất kỳ máy phát điện tự động nào đã phục vụ tuổi thọ của nó. Hãy xem xét từng phương án được đề xuất để tự chế tạo máy phát điện chi tiết hơn.
Mast
Cột buồm mà tuabin gió được gắn trên đó - đây là một trong những nút quan trọng nhất của nó.
Nó không chỉ đảm bảo hoạt động an toàn của cối xay gió (điểm dưới của vòng tròn được mô tả bởi các cánh quạt không được gần mặt đất hơn 2 mét), mà còn cho phép nó sử dụng năng lượng gió một cách hiệu quả nhất có thể, dòng chảy của mà trở nên hỗn loạn hơn gần mặt đất.
Chiều cao lớn dẫn đến độ cứng thấp của cột buồm tuabin gió và làm cho việc tính toán độ bền của nó trở nên khá khó khăn không chỉ đối với người nghiệp dư mà còn đối với cả một kỹ sư. Bạn chỉ có thể liệt kê những điểm chính:
- Đặt cột buồm càng xa nhà càng tốt và cây cối che chắn luồng không khí. Ngoài ra, trong trường hợp gió lớn, máy tạo gió có thể rơi vào công trình hoặc bị cây cối làm hư hỏng;
- Một thiết kế cột buồm tối ưu là giàn hàn openwork tương tự như tháp truyền tải điện, nhưng chế tạo khó và tốn kém. Phương án đơn giản nhất nhưng khá hiệu quả là một số đường ống song song với đường kính 80-100 mm, được hàn các đường nối ngắn với nhau và đổ bê tông xuống độ sâu ít nhất một mét trong lòng đất. Rất mong muốn tăng cường kết cấu của một đường ống với các dây buộc cáp, các dây này cũng được gắn vào các giá đỡ được đổ vào bê tông.
- Để đơn giản hóa việc bảo trì cối xay gió, cột buồm của nó có thể được tạo ra một bước ngoặt: trong trường hợp này, khi đường căng đi theo hướng đứt gãy bị yếu đi, cột buồm có thể bị nghiêng xuống đất.
Câu chuyện về chiếc quạt tạo gió rất đơn giản trong gia đình
Thiết bị điện bổ sung
Như đã đề cập ở trên, một phần không thể thiếu của trang trại điện gió là pin tiếp nhận năng lượng của người tiêu dùng. Khi chọn nó, bạn cần nhớ rằng công suất của nó càng lớn thì nó sẽ có thể duy trì điện áp trong mạng lâu hơn, nhưng đồng thời nó sẽ mất nhiều thời gian hơn để sạc. Thời gian hoạt động gần đúng có thể được định nghĩa là thời gian trong đó một nửa dung lượng pin cạn kiệt (sau đó, sự sụt giảm điện áp sẽ trở nên đáng chú ý, ngoài ra, việc phóng điện sâu làm giảm tuổi thọ của pin axit chì).
Thí dụ: Vì vậy, pin có công suất 65 A * h sẽ có điều kiện có thể cung cấp 30-35 Amp-giờ năng lượng cho tải. Là nhiều hay ít? Một bóng đèn chiếu sáng 60 watt thông thường sẽ yêu cầu, có tính đến sự hiện diện của bộ biến tần chuyển đổi 12 V DC thành 220 V AC và có hiệu suất riêng trong khoảng 70%, dòng điện 7 ampe là hơn một chút trong bốn giờ hoạt động . Cối xay gió của chúng tôi với công suất danh định 90 watt, ngay cả trong trường hợp tốt nhất, với gió mạnh liên tục, sẽ mất ít nhất năm giờ để thu hồi năng lượng đã lãng phí. Như bạn có thể thấy, khi chỉ sử dụng tuabin gió làm nguồn năng lượng tự động, điện trong nhà bạn sẽ chỉ có sẵn trong vài giờ mỗi ngày.
Nút thứ hai của hệ thống cung cấp điện là bộ biến tần. Trong trường hợp của chúng tôi, bạn có thể sử dụng cả ô tô sản xuất sẵn và ô tô được chiết xuất từ nguồn điện liên tục. Trong mọi trường hợp, điều quan trọng là không làm quá tải nó với mức tiêu thụ hiện tại, vì công suất hoạt động thực của nó nhỏ hơn 1,2-1,5 lần so với công suất tối đa được chỉ định.
Như bạn có thể thấy, sức hấp dẫn của việc sử dụng năng lượng miễn phí nằm trong nhiều hạn chế và ngay cả lựa chọn hiệu quả duy nhất ở miền Trung nước Nga - máy phát điện gió - cũng không thể cung cấp quyền tự chủ lâu dài.
Nhưng đồng thời, ý tưởng này không tồi khi vừa là nguồn cung cấp điện khẩn cấp, vừa là nhiệm vụ thiết kế - niềm vui khi tự tay bạn tạo ra một tuabin gió có thể vượt quá sức mạnh của nó một cách đáng kể.
