Udělejme větrný generátor vlastníma rukama

Vlastníci soukromých domů mají často nápad realizovat záložní energetické systémy... Nejjednodušším a nejdostupnějším způsobem je samozřejmě benzínový nebo naftový generátor, ale mnoho lidí obrátí oči ke složitějším způsobům přeměny takzvané volné energie (sluneční záření, energie tekoucí vody nebo větru) na elektřinu.

Každá z těchto metod má své vlastní výhody a nevýhody. Pokud je vše jasné pomocí průtoku vody (mini-vodní elektrárna) - je k dispozici pouze v bezprostřední blízkosti poměrně rychle tekoucí řeky, pak lze sluneční světlo nebo vítr použít téměř všude. Obě tyto metody budou mít společnou nevýhodu - pokud může vodní turbína fungovat nepřetržitě, pak je solární baterie nebo větrný generátor účinný pouze na chvíli, což vyžaduje začlenění baterií do struktury domácí elektrické sítě.

Vzhledem k tomu, že podmínky v Rusku (většinu roku krátké denní světlo, časté srážky) činí používání solárních panelů neefektivní při jejich současných nákladech a účinnosti, nejziskovější je konstrukce větrného generátoru... Zvažte jeho princip fungování a možné konstrukční možnosti.

Protože žádné domácí zařízení není jako jiné, tohle
článek není návod krok za krokema popis základních principů návrhu větrné turbíny.

Obecný pracovní princip

Hlavním pracovním tělesem větrného generátoru jsou lopatky, které se otáčejí větrem. V závislosti na umístění osy otáčení jsou větrné turbíny rozděleny na horizontální a vertikální:

• Horizontální větrné turbíny nejrozšířenější. Jejich lopatky mají konstrukci podobnou vrtule letadla: v první aproximaci se jedná o desky nakloněné vzhledem k rovině otáčení, které převádějí část zatížení z tlaku větru na rotaci. Důležitým rysem horizontálního generátoru větru je potřeba zajistit otáčení sestavy lopatek v souladu se směrem větru, protože maximální účinnost je zajištěna, když je směr větru kolmý k rovině otáčení.
• Čepele vertikální větrná turbína mají konvexně-konkávní tvar. Protože usměrnění konvexní strany je větší než konkávní strana, taková větrná turbína se vždy otáčí v jednom směru, bez ohledu na směr větru, což na rozdíl od horizontálních větrných turbín činí otočný mechanismus zbytečným. Současně, vzhledem k tomu, že v daném okamžiku vykonává užitečnou práci pouze část čepelí a zbytek je pouze proti rotaci, Účinnost vertikálního větrného mlýna je mnohem nižší než účinnost horizontálního: pokud u třílistého horizontálního větrného generátoru toto číslo dosáhne 45%, pak u vertikálního nepřekročí 25%.

Jelikož průměrná rychlost větru v Rusku není vysoká, bude se i velká větrná turbína po většinu času otáčet poměrně pomalu. Aby byl zajištěn dostatečný výkon, musí být napájecí zdroj připojen ke generátoru prostřednictvím zesilovače, řemenu nebo převodovky. U horizontálního větrného mlýna je jednotka lopatkového reduktoru a generátoru namontována na otočné hlavě, která jim umožňuje sledovat směr větru. Je důležité vzít v úvahu, že otočná hlava musí mít omezovač, který jí brání v úplném otočení, protože jinak by došlo k přerušení kabeláže od generátoru (možnost použití kontaktních podložek, které umožňují volnou rotaci hlavy, je více složitý).Aby se zajistila rotace, je větrný generátor doplněn lopatkou pracovního počasí směrovanou podél osy rotace.

Nejběžnějším materiálem čepele jsou podélné řezané PVC trubky. Podél okraje jsou k nim nýtovány kovové desky, které jsou přivařeny k náboji sestavy čepele. Kresby tohoto druhu čepelí jsou nejrozšířenější na internetu.

Video vypráví o vlastní výrobě větrného generátoru

DIY větrné mlýny pro domácnost: přehled návrhů

Jak jste již pochopili, úplně první částí, která vnímá energii větru, je větrné kolo. Žádný systém větrného mlýna pro dům se bez něj neobejde.

Může být provedeno:

• se svislou osou otáčení;
• nebo horizontální.

Vertikální větrná turbína

Ukážu s fotografií jednu ze struktur, které se snadno vyrábějí, vyrobené z obyčejného ocelového sudu.

Takový vertikální větrný generátor, vyrobený ručně, a dokonce umístěný nad samotnou zemí, obklopený budovami a rostlinami, nebude schopen vyvinout normální rychlost, aby vytvořil dostatek elektřiny k napájení soukromého domu.

Bude schopen provádět pouze některé jednotlivé úkoly pro zařízení s nízkým výkonem. Nízká rychlost otáčení jeho rotoru bude navíc vyžadovat povinné použití převodového stupně, což je další energetické ztráty.

Takové designy byly populární na začátku minulého století na parnících. Vodní kolo, umístěné s lopatkami ve směru pohybu plavidla, zajišťovalo jeho pohyb.

Nyní je to vzácnost, která ztratila svůj význam. V letectví se taková konstrukce nejen nezakořenila, ale ani se o ní neuvažovalo.

Rotor Onipko

Z nízkorychlostních konstrukcí větrných kol je nyní rotor Onipko masivně distribuován prostřednictvím internetu. Inzerenti to ukazují i ​​při velmi slabém větru.

Z nějakého důvodu však mám k tomuto vývoji i kritický postoj, i když není tak těžké ho zopakovat vlastníma rukama. Nenašel jsem mezi kupujícími nadšené recenze ani vědecké výpočty ekonomické proveditelnosti jeho použití.

Pokud mě někdo z čtenářů v tomto stanovisku odradí, byl bych vděčný.

Horizontální větrná turbína

Od samého začátku letecké motory začaly používat vrtuli, která pohání vzduch podél těla letadla. Jeho tvar a design jsou zvoleny tak, aby kromě činné tlakové síly používaly i reaktivní složku.

Podle tohoto principu funguje jakýkoli horizontální větrný generátor, který je vyráběn průmyslově nebo ručně. Ukážu příklad domácí konstrukce s fotografií.

Podle principu využívání větrné energie se jedná o efektivnější konstrukci, a pokud jde o design, aby se zajistily otázky dodávek elektřiny pro domácnost, je to nízkoenergetický.

Malý elektrický motor, jehož rotor roztáčí větrnou turbínu, může i při optimálním tlaku a síle větru generovat jako generátor jen malou energii. Můžete k němu připojit slabou LED žárovku.

Přemýšlejte sami, zda takovou podsvícenou korouhvičku potřebujete sestavit, nebo ne. Takový design nebude zvládat jiné úkoly. I když to může ještě být používáno k plašení krtků v této oblasti. Opravdu nemají rádi zvuky doprovázené rotací kovových částí.

Aby bylo možné plně využívat elektřinu přijímanou z větru, musí mít oběžné kolo větrného generátoru rozměry odpovídající spotřebě energie. Počítejte s průměrem asi 5 metrů.

Při jeho vytváření budete čelit technickým problémům: musíte přesně vyvážit velké části. Těžiště musí být vždy ve středu osy otáčení.

Tím se minimalizuje házení ložiska a kývání vysokohorské struktury. Takové vyvážení však není snadné.

Jak instalovat větrnou turbínu: spolehlivé uspořádání stožáru pro montáž ve výšce

Hmotnost oběžného kola pro běžnou výrobu elektrické energie je celkem slušná. Nelze jej nainstalovat na jednoduchý stojan.

Pro kovový stožár a kotevní šrouby budete muset vytvořit pevný betonový základ. V opačném případě by se celá konstrukce smontovaná s velkými obtížemi mohla kdykoli v nevhodnou chvíli zhroutit.

Může být vyroben stojan pro větrnou turbínu zvednutý do výšky:

1. ve formě prefabrikovaného stožáru sestaveného z profilů se vzpěrami;
2. nebo zúžený trubkový držák.

Obě schémata budou vyžadovat vyztužení při převrácení vytvořením několika vrstev kotevních drátů z kabelů, které jsou nezbytné k držení stožáru v případě silného poryvu větru. Budou muset být bezpečně připevněny k zarážkám a kotvám.

Z osobní špatné zkušenosti: při používání analogové televize jsem měl anténu Spider-line s průměrem obruče 2 m. Bylo umístěno ve výšce 8 metrů, bylo připevněno na dřevěnou tyč se dvěma úrovněmi kluků. Silný poryv větru ji houpal, takže se stojan zhroutil.

Naštěstí moderní digitální televize vyžaduje mnohem menší antény. Jsou to nejen snadné s vlastními rukama, ale také není tak obtížné je připevnit.

Jak vyrobit stožár pro větrný mlýn

Okamžitě věnujte pozornost vybudování pevného a bezproblémového designu. Jinak jen opakujte smutný zážitek zaměstnanců YantarEnergo, kteří měli nehodu během bouře: zhroutil se několikatunový stožár a úlomky z lopatek rozptýlené po celém okrese.

Zařízení stožáru bude vyžadovat výpočet množství materiálů potřebných k vytvoření konstrukce z ocelového úhlu různých sekcí. Tvar a rozměry se vybírají podle místních podmínek.

Je vyroben ze tří nebo čtyř sloupků. Každý z nich je namontován na doraz zespodu. V horní části stožáru je vytvořena plošina pro instalaci větrné turbíny.

Protože je délka rohů omezená, je stožár sestaven z několika sekcí. Tuhost obecného zapínání je dána bočními žebry upevněnými přes šle.

Zapuštěné kovové prvky jsou povinným prvkem základu. Budou použity k upevnění dílů. Budeme se muset postarat o svařovací a spojovací šrouby.

Nezanedbávejte další kotevní linie.

Jak udělat podporu z trubek

Teleskopická konstrukce z ocelových trubek odpovídajícího profilu se montuje snadněji, ale měla by být pečlivě vypočítána pro pevnost. Ohybový moment vytvořený těžkým vrcholem v bouřlivých větrech by neměl překročit kritickou hodnotu.

Současně nastanou potíže s preventivní údržbou, kontrolou a opravami montované letecké elektrárny. Pokud můžete stoupat do výšky podél stožáru jako žebřík, pak je problematické to udělat trubkou. A práce nahoře je velmi nebezpečná.

Proto je bezprostředně nutné přemýšlet nad možností bezpečného spuštění zařízení na zem a nad dostupným způsobem, jak jej zvednout. To vám umožní provést jedno ze dvou schémat s:

1. Otočná náprava na hlavní podpěře.
2. Přítlačná páka na spodní straně podpěrné nohy.

V prvním případě je vytvořen pevný základ pro instalaci hlavní podpory. K jeho ose otáčení je připevněna svařovaná trubková konstrukce s větrnou turbínou a řetězovým kladkostrojem na ocelových lanech.

Ve spodní části trubky je umístěno protizávaží, které usnadňuje zvedání a spouštění pomocí ručního navijáku.

Bezpečnostní lana bezpečnostního pásu nejsou na obrázku zobrazena.Při zvedání a spouštění stožáru jednoduše visí ze svých úchytů dolů na zem a pro nepřetržitý provoz jsou připevněny ke stacionárním betonovým kolíkům.

Schéma instalace a spouštění větrného mlýna podle druhé možnosti je uvedeno níže.

Stožár a přítlačné rameno protizávaží, vyztužené výztuhou, umístěné v pravém úhlu k němu, jsou otočeny ve svislém směru pomocí navijáku se systémem kladkostroje.

Osa otáčení vytvořené konstrukce je v horní části pravého úhlu a je upevněna ve vodítkách vložených do základu. Při zvedání nebo spouštění stožáru jsou lana lana odstraněna ze stacionárních kotev na zemi. Lze je použít jako bezpečnostní lano.

Větrný generátor: zařízení a princip činnosti elektrického obvodu jednoduchými slovy

Průmyslové větrné farmy jsou navrženy tak, aby byly schopny okamžitě dodávat elektřinu do sítě spotřebitelům. Nemůžete to udělat vlastními rukama.

Při výběru generátoru, který bude točit větrné kolo, se použije princip reverzibility elektrických strojů. Na elektromotor se aplikuje točivý moment a vinutí statoru jsou buzena.

Myšlenka otáčení rotoru třífázového asynchronního elektrického motoru jako generátoru pro získání elektrického proudu s napětím 220/380 voltů je však realizována ze spalovacích motorů, tlaku vody, ale ne větru.

Obecná konstrukce generátoru s rotorem bude těžká, jinak nebude možné zajistit vysoké rychlosti hřídele.

U malých kapacit můžete:

• použijte automobilový generátor, který produkuje 12/24 voltů;
• aplikovat motorové kolo z elektrického kola;
• sestavit strukturu neodymových magnetů s cívkami měděného drátu.

Jako základ můžete také vzít větrnou turbínu prodávanou v Číně. Musí však okamžitě provést audit: věnujte pozornost kvalitě instalace vinutí, stavu ložisek, pevnosti lopatek a celkovému vyvážení rotoru.

Budeme se muset naladit na to, že hodnota výstupního napětí generátoru se bude značně lišit v závislosti na rychlosti větru. Proto se baterie používají jako mezičlánek.

Jejich nabíjení musí být přiřazeno řídicí jednotce.

Domácí spotřebiče sítě 220 voltů musí být napájeny střídavým proudem ze speciálního měniče - střídače. Nejjednodušší schéma domácí větrné farmy je následující.

Lze to značně zjednodušit, protože spotřební digitální elektronika: počítače, televizory, telefony pracují na stejnosměrný proud z 12voltových napájecích zdrojů.

Pokud jsou vyloučeni z práce a digitální zařízení je napájeno přímo z baterií, sníží se ztráta elektrické energie zrušením dvojité konverze ve střídači a jednotkách.

Proto doporučuji vytvořit samostatné 12voltové zásuvky napájené přímo z baterií.

V elektrickém obvodu bude nutné udržovat stejnou výkonovou rovnováhu jako v mechanické konstrukci. Každá připojená zátěž musí odpovídat energetickým charakteristikám předřazeného zdroje.

Domácí spotřebiče o napětí 220 V by neměly střídač přetížit. V opačném případě se odpojí od integrované ochrany a pokud selže, jednoduše vyhoří. Baterie, napájecí kontakty ovladače a samotný generátor fungují na stejném principu.

Ochranu jističe domácí větrné turbíny je třeba provést bez chyb.

K tomu musí být správně vybrán přísně podle vědeckých doporučení, zkontrolován a upraven.

Nelze předvídat náhodné přetížení a ještě více výskyt zkratového proudu. Proto je tento modul nutně nainstalován jako hlavní ochrana.

Schéma zapojení pro baterie, střídač a regulátor pro větrný generátor se prakticky neliší od schémat používaných v solárních stanicích se světelnými panely.

Okamžitě proto vychází rozumný závěr: sestavit kombinovanou domácí elektrárnu poháněnou současně větrem a solární energií. Tyto dva zdroje se navzájem dobře doplňují a náklady na montáž jednotlivých stanic jsou výrazně sníženy.

Na YouTube je spousta kanálů věnovaných větrným elektrárnám pro domácnost. Líbila se mi práce majitele "Solární panely". Myslím, že je při prezentaci tohoto tématu celkem objektivní. Proto doporučuji podívat se blíže.

Baterie pro větrné turbíny: další problém pro majitele domu

Jedním z nákladných úkolů větrné nebo solární elektrárny je otázka skladování elektrické energie, která je řešena pouze bateriemi. Budou muset být zakoupeny a aktualizovány a cena je poměrně vysoká.

Chcete-li je vybrat, potřebujete znát výkonové charakteristiky: napětí a kapacitu. Obvykle se používají kompozitní baterie z 12 V baterie a počet ampérhodin v každém konkrétním případě by měl být stanoven empiricky na základě výkonu spotřebitelů a jejich provozní doby.

Budete si muset vybrat baterie pro větrný generátor z poměrně širokého rozsahu. Neomezím se jen na kompletní recenzi, ale pouze na čtyři oblíbené typy kyselinových baterií:

1. konvenční startovací motorová vozidla;
2. Typ AGM;
3. gel;
4. obrněný.

Prodejci nedoporučují kupovat startovací baterie pro větrné farmy, protože jsou navrženy pro práci v kritických provozních podmínkách vozidla:

• pokud jsou skladovány v chladu, musí odolat obrovským startovacím proudům, které vznikají při roztočení studeného motoru;
• během jízdy jsou vystaveni vibracím a otřesům;
• dobíjení probíhá v nárazníkovém režimu z generátoru, když se vůz pohybuje různými rychlostmi motoru.

Z toho:

• servisované baterie vyžadující pravidelnou hladinu elektrolytu a doplňování destilované vody jsou navrženy tak, aby vydržely 100 cyklů vybíjení / nabíjení;
• nejsou opravovány - mají složitější design a počet cyklů je 200.

Baterie větrné turbíny při provozu uvnitř domu však:

• obvykle umístěné v suterénu, kde je teplota udržovaná na + 5 ÷ + 10 stupních po celý rok optimální;
• není vystaven otřesům a vibracím, trvale instalován ve stacionárním stavu;
• během spouštění nepřijímejte extrémní zátěž a když jsou domácí spotřebiče zapnuty střídačem, pracují v šetrném režimu;
• jsou nabíjeny z generátoru malými proudy, které mají příznivý vliv na desulfatační režim desek.

To vše jsou nejpříznivější podmínky pro jejich provoz. Proto navrhuji vzít na vědomí tuto možnost pro ty, kteří nejsou příliš líní, aby pravidelně sledovali napětí na bankách a sledovali hladinu elektrolytu v nich.

AGM baterie složitější v designu. Mají stejné desky, ale skleněné rohože jsou impregnovány kyselinou, která funguje současně jako dielektrická vrstva. Jejich cyklus vybíjení / nabíjení je 250 ÷ 400. Přebíjení je nebezpečné.

Golem baterie jsou také vytvořeny bezúdržbovým designem se zapečetěným tělem a elektrolytem zahuštěným do gelového stavu. Nemají moc rádi dobíjení, ale jsou odolnější vůči hlubokému vybití. Počet výpočtových cyklů je 350.

Brnění baterie patří mezi nejmodernější vývoj. Jejich elektrodové podložky jsou chráněny polymery před napadením kyselinou. Rozsah provozních cyklů: 900 ÷ 1500.

Všechny tyto čtyři typy baterií se výrazně liší z hlediska ceny a provozních podmínek. Pokud vezmete v úvahu doporučení prodejců, budete muset vydělat docela slušné množství peněz.

Doporučuji vám však nejprve si poslechnout užitečné tipy, které stejný majitel solárních baterií uvádí ve svém videu „Jak si vybrat baterie pro větrnou farmu a solární stanici“.

V této věci má svůj vlastní opačný názor. To, jak s ním zacházíte, je vaše vlastní věc. Znát informace z opačných zdrojů a vybrat si z nich nejvhodnější variantu: optimální řešení pro myslícího člověka.

Výpočet lopatkové větrné turbíny

Jelikož jsme již zjistili, že horizontální větrná turbína je mnohem efektivnější, zvážíme výpočet její konstrukce.

Větrnou energii lze určit podle vzorce P = 0,6 * S * V³, kde S je plocha kružnice popsaná špičkami lopatek rotoru (vrhací plocha), vyjádřená v metrech čtverečních, a V je vypočtená rychlost větru v metrech za sekundu. Musíte také vzít v úvahu účinnost samotného větrného mlýna, který pro horizontální obvod se třemi lopatkami bude v průměru 40%, stejně jako účinnost generátorové soustavy, která na vrcholu charakteristiky proudové rychlosti je 80% pro generátor s buzením permanentním magnetem a 60% pro generátor s budícím vinutím. V průměru dalších 20% energie spotřebuje posilovač (multiplikátor). Konečný výpočet poloměru větrné turbíny (tj. Délka jeho lopatky) pro daný výkon generátoru permanentních magnetů tedy vypadá takto: R = √ (P / (0,483 * V³))

Příklad: Předpokládejme, že požadovaný výkon větrné farmy je 500 W a průměrná rychlost větru je 2 m / s. Potom podle našeho vzorce budeme muset použít čepele o délce nejméně 11 metrů. Jak vidíte, i tak malá síla bude vyžadovat vytvoření větrného generátoru kolosálních rozměrů. Pro více či méně racionální struktury s délkou čepele ne více než jeden a půl metru v podmínkách výroby pro kutily bude větrný generátor schopen vyrobit pouze 80-90 wattů energie i při silném větru.

Nedostatek energie? Ve skutečnosti je všechno poněkud jiné, protože ve skutečnosti je zatížení větrného generátoru napájeno bateriemi, větrná turbína je nabíjí jen podle svých nejlepších schopností. V důsledku toho určuje síla větrné turbíny frekvenci, s jakou může dodávat energii.

Výběr generátoru

Nejlogičtější možností pro generátorovou sadu pro domácí větrnou turbínu se zdá být automobilový generátor. Toto řešení usnadňuje sestavení sady, protože generátor již má upevňovací body i kladku pro multiplikátor pásu. Není těžké koupit jak samotný generátor, tak i náhradní díly. Vestavěný reléový regulátor vám navíc umožňuje přímé připojení k 12voltové akumulátorové baterii ak ní zase střídač pro převod stejnosměrného proudu na střídavé napětí 220V.

Ale jak bylo uvedeno výše, účinnost generátorů s budicím vinutím je poměrně nízká, což je velmi citlivé na již nízkoenergetický větrný generátor. Druhou nevýhodou je, že když je baterie vybitá, generátor automobilu nemůže být vzrušený.

V řadě domácích návrhů najdete generátory traktorů G-700 a G-1000. Jejich účinnost již není, užitečným rozdílem je pouze magnetizace rotoru, která umožňuje buzení generátoru i bez akumulátoru a nízká cena.

Někteří autoři využívají při stavbě větrných generátorů vlastnost reverzibility kolektorových elektromotorů - násilným otáčením jejich rotoru lze z něj odstranit stejnosměrný proud. Stator tohoto typu motorů se skládá buď z permanentních magnetů, což je pro naše účely výhodnější, nebo má vinutí. Chcete-li používat motor v režimu generátoru, je připojen k regulátoru relé vozidla, aby poskytoval požadované napětí.Zvažte připojení reléového regulátoru pomocí příkladu uzlu z klasiky VAZ (je to pohodlné, protože není kombinováno do jednoho bloku s kartáčovou sestavou):

1. Připojte jeden z motorových kartáčů k tělu - bude to záporný pól generátoru. Zde bezpečně připojte kovové pouzdro regulátoru relé a svorku „-“ baterie.
2. Připojte svorku 67 relé k jedné ze svorek vinutí statoru, druhá dočasně k pouzdru.
3. Připojte svorku 15 přes spínač k kladnému pólu baterie (tím se dodá polní proud do vinutí). Otáčejte rotorem ve stejném směru, jaký zajistí šroub větrné turbíny, a připojte voltmetr mezi volný kartáč a pouzdro. Pokud je na kartáči zjištěn záporný potenciál, zaměňte spojení statoru s reléovým regulátorem a zemí.

Hlavním rysem připojení stejnosměrného generátoru k baterii je potřeba oddělit je polovodičovou diodou, která zabrání vybití baterie na vinutí rotoru, když se generátor zastaví. V moderních automobilových generátorech tuto funkci provádí třífázový diodový můstek a můžeme ji také použít paralelním připojením jejích fází ke snížení úbytku napětí na ní.

Největší sílu lze odebrat z generátoru, jehož rotor se skládá z neodymových magnetů. Konstrukce založené na náboji automobilu s brzdovým kotoučem jsou velmi rozšířené, po jehož okraji jsou upevněny silné magnety. Stator s jednofázovým nebo třífázovým vinutím je umístěn v minimální vzdálenosti od nich.

Větrná turbína axiální konstrukce s magnety

Srdcem takového větrného mlýna o napětí 220 V je náboj osobního automobilu s brzdovými kotouči. Pokud není díl nový, demontujte jej, zkontrolujte a namažte ložiska a očistěte od případné rzi.

Distribuce a zajištění magnetů

Nejprve musíte magnety nalepit na kotouč rotoru. V tomto případě použité magnety nejsou obyčejné, ale speciální neodymové magnety. Jsou mnohem silnější. Budete potřebovat 20 magnetů, jejichž velikost je 25 x 8 mm. Magnety jsou umístěny ve střídavých pólech. Pro správné umístění vytvořte šablonu, jak je znázorněno na fotografii níže.

Rada! Pokud je to možné, použijte pro větrnou turbínu spíše obdélníkové než kulaté magnety. Jejich magnetické pole není koncentrováno uprostřed, ale po celé délce.

K upevnění magnetů na disk použijte silikátové lepidlo. A pro sílu na konci můžete magnety naplnit epoxidem. Abyste zabránili úniku pryskyřice, vytvořte obrubníky z plastelíny nebo disk zalepte páskou.

Poznámka! Aby nedošlo k záměně, kde je pól magnetu, můžete je označit pomocí „+“ nebo „-“. Chcete-li to určit - přenést jeden magnet na druhý. Přitahované povrchy magnetů mají „+“. Pokud je magnet odpuzován, má pól „-“.

Třífázový a jednofázový generátor pro větrnou turbínu

Pokud je porovnáme, pak je zařízení s jednou fází horší, protože při zatížení vibruje kvůli rozdílu v amplitudě proudu. A zdá se to kvůli nestálosti proudu. Tento účinek u třífázových produktů chybí. Jejich síla je vždy stejná. Jde o to, že jedna fáze kompenzuje druhou a naopak, pokud proud zmizí v jedné fázi, pak se zvýší v druhé.

Jaký je konečný výsledek? A skutečnost, že třífázové generátory mají o 50% vyšší výkon než jednofázové generátory. Kromě toho je povzbuzující absence vibrací, které mohou otravovat a ovlivňovat pohodlí. Při velkém zatížení stator nebude hučet. Pokud vás hluk neobtěžuje a vy se rozhodnete použít jednofázový generátor, připravte se na to, že vibrace negativně ovlivní činnost větrného generátoru. Jeho životnost bude kratší.

Navijeme cívky

Větrný generátor nelze vyvolat velmi rychle. Je nutné udělat vše pro to, aby se 12 V baterie nakazila od 100–140 ot / min.S takovými počátečními daty by měl být celkový počet závitů ve svitcích roven 1000-1200. Jak ale víte, kolik závitů je na cívku? Je to jednoduché: toto číslo se dělí počtem cívek.

Pokud chcete, aby větrná turbína dodávala více energie při nízkých otáčkách, musíte vytvořit více pólů. V tomto případě se zvýší frekvence kmitání proudu v cívce. Pro snížení odporu a zvýšení odporu proudu doporučujeme vinutí silného drátu kolem cívek. Vezměte v úvahu skutečnost, že se silným napětím může odpor vinutí "sníst" proud.

Pamatujte, že počet a tloušťka magnetů, které jsou připojeny k diskům, určují provozní parametry generátoru. Chcete-li zjistit, kolik energie může větrný generátor dodat, naviňte jednu cívku a otočte generátor. Změřte napětí při některých otáčkách za minutu bez zátěže. Například pro 200 otáček za minutu máte proud 30 V s odporem 3 ohmy. Odečtěte 12 V (napětí baterie) od těchto 30 V. Nyní vydělte číslo, které získáte, 3 ohmy. Vypadá to takto:

30 – 12 = 18;

18 : 3 = 6.

Ve výsledku se ukázalo 6 A. Půjdou na baterii. Je zřejmé, že v praxi to bude o něco méně kvůli ztrátám v vodičích.

Je lepší udělat cívky protáhlé. Pak měď v sektoru vyjde více a zatáčky budou rovné. Průměr otvoru uvnitř cívky by měl být stejný nebo o něco větší než velikost magnetů.

Poznámka! Tloušťka statoru musí být stejná jako tloušťka magnetů.

Forma pro stator může být překližka. Ale sektory pro svitky lze také umístit na papír vytvořením plastelínového okraje. Cívky musí být upevněny tak, aby se nepohybovaly, a konce fází musí být vyvedeny. Připojte všechny vodiče hvězdou nebo trojúhelníkem. Zbývá otestovat větrný generátor otáčením rukou.

Vyrábíme šroub a stožár pro větrnou turbínu

Stožár generátoru musí být vysoký od 8 do 12 m. Podklad musí být vybetonován. Je lepší namontovat trubku tak, aby bylo možné trubku snadno zvednout a spustit pomocí navijáku. Šroub větrné turbíny bude připevněn k horní části potrubí.

Můžete jej vyrobit z plastové trubky o průměru 160 mm. Vyřízněte šroub se šesti břity o délce 2 m.

Aby vrtule nebyla v silném poryvu větru, udělejte sklopný ocas. Ve výsledku lze veškerou energii generovanou větrným generátorem akumulovat v baterii.

A je to, víte, jak vyrobit větrný generátor s magnety. Nyní můžete použít elektřinu vyrobenou takovým větrným generátorem, abyste ušetřili peníze. Veškeré vaše úsilí bude odměněno.

Výpočet multiplikátoru

Generátorová soustava má nakloněnou charakteristiku proudu a rychlosti: se zvyšováním otáček rotoru se zvyšuje maximální dodávaný výkon. Proto, abychom zajistili nejvyšší účinnost nízkorychlostní větrné turbíny, potřebujeme multiplikátor s velkým faktorem zvýšení.

Pro domácí design je nejoptimálnějším řešením multiplikátor pásu: jeho výroba je snadná a vyžaduje minimální práci stroje. Poměr zvýšení otáček se bude rovnat poměru průměru hnací řemenice spojené s osou šroubu k průměru hnané řemenice generátoru. V případě potřeby lze převodový poměr snadno upravit výměnou jedné z řemenic.

Při návrhu multiplikátoru je nutné vzít v úvahu jak průměrnou rychlost sestavy lopatek, tak charakteristiku proudu a rychlosti generátoru. Pokud používáme sériový automobilový generátor, lze jej snadno najít na internetu, s domácími návrhy, s největší pravděpodobností budeme muset projít pokusem a omylem.

Vezměme si například běžný traktorový generátor, který byl již zmíněn výše.

Vezmeme-li vypočítaný výkon naší větrné turbíny při 90 wattech, najdeme v grafu bod odpovídající výstupu generátoru na tento výkon.Při jmenovitém napětí 14 V potřebujeme proudový výstup alespoň 6,5 A - podle grafu k tomu dojde při otáčkách mírně nad 1000 ot / min. Nechte vrtuli naší konstrukce rotovat s větrem rychlostí 60 ot / min (střední vítr). To znamená, že potřebujeme alespoň dvacetinásobný poměr průměrů řemenic - pro řemenici generátoru o průměru 70 mm bude muset mít řemenice větrného mlýna průměr téměř jeden a půl metru, což je nepřijatelné. To jednoznačně naznačuje, jak nízká je účinnost větrných generátorů tohoto typu - bez složité vícestupňové převodovky, která sama o sobě povede k velkým ztrátám výkonu, je téměř nemožné uvést automobilový generátor do provozního režimu.

Výběr designu a detailů

DIY větrný generátor z automobilového generátoru

Při výběru konstrukce sady větrného generátoru je třeba vycházet z klimatických podmínek charakteristických pro danou oblast. Takže pro oblasti s nízkou aktivitou větru jsou optimální generátory větrné energie vybavené lopatkami typu plachty (její vzhled je uveden na obrázku níže).

Větrná turbína typu plachty

V oblastech se silným zatížením větrem se domácí větrný generátor pro domácnost nejčastěji vyrábí ve formě svisle umístěného zařízení s omezeným výkonem.

Navzdory skutečnosti, že větrné turbíny se svislou osou otáčení jsou o něco dražší než jejich vodorovné protějšky, jsou schopny lépe odolávat silnému zatížení větrem. K jejich výrobě lze použít domácí čepele shromážděné z improvizovaných prostředků (někteří řemeslníci se přizpůsobili, aby je vyrobili ze sudu rozřezaného na samostatné kovové fragmenty).

Je účelnější koupit více větrných elektráren a přizpůsobit je generátoru, který lze použít jako převedený motor z tiskárny. V každém případě by před zahájením práce měl být vypracován náčrt budoucího generátoru, který by měl ukázat podrobný diagram prefabrikované jednotky.

Dodatečné informace. Při výběru zakoupených lopatek je třeba vycházet ze skutečnosti, že takzvané „plachetnice“ jsou považovány za nejlevnější.

Na jejich základě je nejjednodušší způsob, jak vytvořit vertikální větrný generátor.

Abychom dokončili popis možných návrhů, dodáváme, že budoucí zařízení může být vyrobeno ze startéru automobilu nebo jakéhokoli autogenerátoru, který sloužil po celou dobu své životnosti. Zvažme každou z navrhovaných možností, jak vyrobit elektrické generátory pro kutily podrobněji.

Stožár

Stožár, na kterém je namontována větrná turbína - toto je jeden z jeho nejdůležitějších uzlů.
Zajišťuje nejen bezpečný provoz větrného mlýna (spodní bod kruhu popsaný lopatkami by neměl být blíže než 2 metry od země), ale také mu umožňuje využívat větrnou energii co nejefektivněji, tok který se v blízkosti země stává turbulentnějším.

Vysoká výška vede k nízké tuhosti stožáru větrné turbíny a ztěžuje jeho pevnostní výpočet nejen amatérům, ale i technikům. Můžete uvést pouze hlavní body:

• Umístěte stožár co nejdále od domu a stromů zastíňujících proudění vzduchu. Kromě toho může v případě silného větru generátor větru spadnout na budovu nebo být poškozen stromy;
• Optimální konstrukce stožáru je prolamované svařovaný krov podobně jako věže pro přenos energie, ale výroba je obtížná a nákladná. Nejjednodušší, ale docela efektivní možností je několik paralelních trubek o průměru 80-100 mm, navzájem svařených krátkými švy a betonovaných do hloubky nejméně jednoho metru v zemi. Je velmi žádoucí posílit konstrukci jedné trubky kabelovými sponami, které jsou také připevněny k podpěrám nalitým do betonu.
• Pro zjednodušení údržby větrného mlýna může být jeho stožár otočen: v tomto případě, když je oslabena napínací linie ve směru zlomeniny, může být stožár nakloněn k zemi.

Příběh o velmi jednoduchém větrném generátoru od domácího ventilátoru

Dodatečné elektrické vybavení

Jak již bylo zmíněno výše, nedílnou součástí větrné farmy je baterie, která přebírá sílu spotřebitelů. při jeho výběru je třeba si uvědomit, že čím větší je jeho kapacita, tím déle bude schopen udržovat napětí v síti, ale současně bude trvat déle nabíjení. Přibližnou provozní dobu lze definovat jako dobu, během níž je vyčerpána polovina kapacity baterie (poté bude již patrný pokles napětí, navíc hluboké vybití snižuje životnost olověných baterií).

Příklad: Takže baterie s kapacitou 65 A * h bude podmíněně schopna dodat zátěži energii 30-35 Amp-hodin. Je to hodně nebo málo? Konvenční 60-wattová světelná lampa bude vyžadovat, s přihlédnutím k přítomnosti střídače, který převádí 12 V DC na 220 V AC a má vlastní účinnost do 70%, je proud 7 ampérů o něco více než čtyři hodiny provozu . Náš větrný mlýn se jmenovitým výkonem 90 wattů, i v tom nejlepším případě, se stálým silným větrem, bude trvat nejméně pět hodin, než znovu využijeme zbytečnou energii. Jak vidíte, při použití větrné turbíny pouze jako samostatného zdroje energie bude elektřina ve vašem domě k dispozici pouze na několik hodin denně.

Druhým uzlem systému napájení je střídač. V našem případě můžete použít jak hotový automobil, tak i automobil extrahovaný z nepřerušitelného zdroje napájení. V každém případě je důležité nepřetěžovat jej proudovým odběrem, vzhledem k tomu, že jeho skutečný provozní výkon je 1,2-1,5krát menší než uvedený maximální výkon.

Jak vidíte, přitažlivost využívání volné energie spočívá na mnoha omezeních a ani jediná účinná možnost ve středním Rusku - větrný generátor - není schopna zajistit dlouhodobou autonomii.

Ale zároveň tato myšlenka není špatná jak jako zdroj nouzového napájení, tak zejména jako konstrukční úkol - potěšení z vytváření větrné turbíny vlastníma rukama může výrazně překročit její výkon.