Lassen Sie uns einen Windgenerator mit unseren eigenen Händen machen

Oft haben die Eigentümer von Privathäusern eine Idee umzusetzen Backup-Stromversorgungssysteme... Der einfachste und kostengünstigste Weg ist natürlich ein Benzin- oder Dieselgenerator, aber viele Menschen wenden sich komplexeren Wegen zu, um die sogenannte freie Energie (Sonnenstrahlung, Energie von fließendem Wasser oder Wind) in Elektrizität umzuwandeln.

Jede dieser Methoden hat ihre eigenen Vor- und Nachteile. Wenn bei Verwendung des Wasserflusses (Mini-Wasserkraftwerk) alles klar ist - es ist nur in unmittelbarer Nähe eines ziemlich schnell fließenden Flusses verfügbar, kann Sonnenlicht oder Wind fast überall verwendet werden. Beide Methoden haben einen gemeinsamen Nachteil: Wenn eine Wasserturbine rund um die Uhr arbeiten kann, ist eine Solarbatterie oder ein Windgenerator nur für eine Weile wirksam, sodass Batterien in den Aufbau eines Stromnetzes für Privathaushalte einbezogen werden müssen.

Da die Bedingungen in Russland (kurze Tageslichtstunden fast das ganze Jahr über, häufiger Niederschlag) die Verwendung von Sonnenkollektoren bei ihren derzeitigen Kosten und ihrer Effizienz unwirksam machen, Am rentabelsten ist das Design eines Windgenerators... Berücksichtigen Sie das Funktionsprinzip und mögliche Gestaltungsmöglichkeiten.

Da kein hausgemachtes Gerät wie ein anderes ist, ist dies
Artikel ist keine Schritt-für-Schritt-Anleitungund eine Beschreibung der Grundprinzipien für die Auslegung einer Windkraftanlage.

Allgemeines Arbeitsprinzip

Der Hauptarbeitskörper des Windgenerators sind die Blätter, die vom Wind gedreht werden. Je nach Lage der Drehachse werden Windkraftanlagen in horizontale und vertikale unterteilt:

• Horizontale Windkraftanlagen am weitesten verbreitet. Ihre Blätter haben eine ähnliche Konstruktion wie ein Flugzeugpropeller: In erster Näherung sind dies Platten, die relativ zur Rotationsebene geneigt sind und einen Teil der Last vom Winddruck in Rotation umwandeln. Ein wichtiges Merkmal eines horizontalen Windgenerators ist die Notwendigkeit, die Drehung der Schaufelanordnung entsprechend der Windrichtung sicherzustellen, da der maximale Wirkungsgrad gewährleistet ist, wenn die Windrichtung senkrecht zur Rotationsebene ist.
• Klingen vertikale Windkraftanlage haben eine konvex-konkave Form. Da die Straffung der konvexen Seite größer ist als die der konkaven Seite, dreht sich eine solche Windkraftanlage unabhängig von der Windrichtung immer in eine Richtung, was den Drehmechanismus im Gegensatz zu horizontalen Windkraftanlagen unnötig macht. Gleichzeitig leistet aufgrund der Tatsache, dass zu einem bestimmten Zeitpunkt nur ein Teil der Klingen nützliche Arbeit leistet und der Rest nur gegen eine Rotation ist, Der Wirkungsgrad einer vertikalen Windmühle ist viel geringer als der einer horizontalen: Wenn dieser Wert für einen horizontalen Windgenerator mit drei Blättern 45% erreicht, wird er für einen vertikalen Windgenerator 25% nicht überschreiten.

Da die durchschnittliche Windgeschwindigkeit in Russland nicht hoch ist, dreht sich selbst eine große Windkraftanlage die meiste Zeit ziemlich langsam. Um eine ausreichende Leistung zu gewährleisten, muss die Stromversorgung über ein Untersetzungsgetriebe, einen Riemen oder ein Zahnrad mit dem Generator verbunden sein. In einer horizontalen Windmühle ist die Blatt-Reduzier-Generator-Einheit auf einem Schwenkkopf montiert, so dass sie der Windrichtung folgen können. Es ist wichtig zu berücksichtigen, dass der Schwenkkopf einen Begrenzer haben muss, der verhindert, dass er sich vollständig dreht, da sonst die Verkabelung vom Generator unterbrochen wird (die Option, Kontaktscheiben zu verwenden, mit denen sich der Kopf frei drehen kann, ist größer kompliziert).Um die Rotation sicherzustellen, wird der Windgenerator durch eine entlang der Rotationsachse gerichtete Arbeitswetterfahne ergänzt.

Das gebräuchlichste Klingenmaterial sind PVC-Rohre mit großem Durchmesser, die in Längsrichtung geschnitten werden. Entlang der Kante sind Metallplatten mit diesen vernietet und mit der Nabe der Schaufelbaugruppe verschweißt. Zeichnungen dieser Art von Klingen sind im Internet am weitesten verbreitet.

Das Video erzählt von einem selbstgebauten Windgenerator

DIY Windmühlen für zu Hause: eine Übersicht über Designs

Wie Sie bereits verstanden haben, ist der Windrad der allererste Teil, der Windenergie wahrnimmt. Kein einziges Windmühlenschema für das Haus kann darauf verzichten.

Es kann ausgeführt werden:

• mit einer vertikalen Drehachse;
• oder horizontal.

Vertikale Windkraftanlage

Ich werde mit einem Foto eine der Strukturen zeigen, die einfach herzustellen sind und aus einem gewöhnlichen Stahlfass bestehen.

Solch ein vertikaler Windgenerator, der von Hand hergestellt wird und sich sogar über dem Boden befindet und von Gebäuden und Pflanzen umgeben ist, kann keine normale Geschwindigkeit entwickeln, um genug Strom zu erzeugen, um ein Privathaus mit Strom zu versorgen.

Er wird nur einige Einzelaufgaben für Geräte mit geringem Stromverbrauch ausführen können. Darüber hinaus erfordert die niedrige Drehzahl seines Rotors die obligatorische Verwendung eines Aufwärtsgetriebes, und dies ist ein zusätzlicher Energieverlust.

Solche Entwürfe waren zu Beginn des letzten Jahrhunderts auf Dampfschiffen beliebt. Ein Wasserrad, das mit seinen Schaufeln entlang der Bewegungsrichtung des Schiffes angeordnet war, stellte seine Bewegung sicher.

Jetzt ist es eine Seltenheit, die ihre Relevanz verloren hat. In der Luftfahrt hat ein solches Design nicht nur keine Wurzeln geschlagen, sondern wurde auch nicht berücksichtigt.

Rotor Onipko

Von den langsamen Konstruktionen von Windrädern wird der Onipko-Rotor jetzt massiv über das Internet verbreitet. Werbetreibende zeigen, dass es sich auch bei sehr leichtem Wind dreht.

Aus irgendeinem Grund habe ich jedoch auch eine kritische Einstellung zu dieser Entwicklung, obwohl es nicht so schwierig ist, sie mit meinen eigenen Händen zu wiederholen. Ich fand keine begeisterten Bewertungen bei den Käufern sowie wissenschaftliche Berechnungen der wirtschaftlichen Machbarkeit seiner Verwendung.

Wenn mich einer der Leser von dieser Meinung abbringen kann, wäre ich dankbar.

Horizontale Windkraftanlage

Von Anfang an verwendeten Flugzeugtriebwerke einen Propeller, der Luft entlang des Flugzeugkörpers antreibt. Seine Form und sein Design werden so gewählt, dass die reaktive Komponente zusätzlich zur aktiven Druckkraft verwendet wird.

Jeder horizontale Windgenerator, der industriell oder von Hand hergestellt wird, arbeitet nach diesem Prinzip. Ich zeige ein Beispiel einer hausgemachten Konstruktion mit einem Foto.

Nach dem Prinzip der Nutzung der Windenergie handelt es sich um ein effizienteres Design, und in Bezug auf das Design zur Gewährleistung von Haushaltsproblemen bei der Stromversorgung ist es stromsparend.

Ein kleiner Elektromotor, dessen Rotor eine Windkraftanlage dreht, kann selbst bei optimalem Druck und optimaler Windstärke als Generator nur geringe Leistung erzeugen. Sie können eine schwache LED-Glühbirne daran anschließen.

Überlegen Sie selbst, ob Sie eine solche von hinten beleuchtete Wetterfahne zusammenbauen müssen oder nicht. Ein solches Design wird andere Aufgaben nicht bewältigen. Obwohl es immer noch verwendet werden kann, um Maulwürfe in der Gegend abzuschrecken. Sie mögen keine Geräusche, die von der Rotation von Metallteilen begleitet werden.

Um den vom Wind empfangenen Strom voll nutzen zu können, muss das Laufrad des Windgenerators die dem Stromverbrauch entsprechenden Abmessungen haben. Rechnen Sie mit einem Durchmesser von ca. 5 Metern.

Bei der Erstellung treten technische Schwierigkeiten auf: Sie müssen die großen Teile genau ausbalancieren. Der Schwerpunkt muss immer in der Mitte der Drehachse liegen.

Dies minimiert den Unrundheit der Lager und das Schwingen einer Struktur in großer Höhe. Ein solches Balancieren ist jedoch nicht einfach.

So installieren Sie eine Windkraftanlage: eine zuverlässige Mastanordnung für die Montage in großer Höhe

Das Gewicht des Laufrads für die normale Erzeugung elektrischer Energie ist recht anständig. Es kann nicht auf einem einfachen Ständer installiert werden.

Sie müssen ein solides Betonfundament für den Metallmast und die Abspannankerbolzen erstellen. Andernfalls kann die gesamte Struktur, die nur schwer zusammengebaut werden kann, zu jedem ungünstigen Zeitpunkt zusammenbrechen.

Ein Ständer für eine auf eine Höhe angehobene Windkraftanlage kann hergestellt werden:

1. in Form eines vorgefertigten Mastes, der aus Abschnitten mit Klammern zusammengesetzt ist;
2. oder eine sich verjüngende röhrenförmige Stütze.

Beide Schemata erfordern eine Verstärkung durch Umkippen, indem mehrere Schichten von Abspanndrähten aus den Kabeln erzeugt werden, die erforderlich sind, um den Mast bei starken Windböen zu halten. Sie müssen sicher an Stoppern und Ankern befestigt werden.

Aus persönlicher schlechter Erfahrung: Während ich analoges Fernsehen benutzte, hatte ich eine Spider-Line-Antenne mit einem Umfangsdurchmesser von 2 m. Es befand sich auf einer Höhe von 8 Metern und war mit zwei Ebenen auf einem Holzpfahl befestigt. Schwere Windböen wiegten sie, so dass das Gestell zusammenbrach.

Glücklicherweise erfordert modernes digitales Fernsehen viel kleinere Antennen. Sie sind nicht nur leicht mit den eigenen Händen zu machen, sondern auch nicht so schwer zu befestigen.

Wie man einen Mast für eine Windmühle macht

Achten Sie sofort darauf, ein solides, störungsfreies Design zu erstellen. Ansonsten wiederholen Sie einfach die traurige Erfahrung der Mitarbeiter von YantarEnergo, die während eines Sturms einen Unfall hatten: Ein Tonnenmast brach zusammen und Trümmer von den Klingen waren über den gesamten Bereich verteilt.

Die Vorrichtung des Mastes erfordert die Berechnung der Materialmenge, die erforderlich ist, um eine Struktur aus einem Stahlwinkel verschiedener Abschnitte zu erzeugen. Form und Abmessungen werden entsprechend den örtlichen Gegebenheiten ausgewählt.

Es besteht aus drei oder vier Pfosten. Jeder von ihnen ist an einem Anschlag von unten montiert. Oben am Mast wird eine Plattform für die Installation der Windkraftanlage geschaffen.

Da die Länge der Ecken begrenzt ist, wird der Mast aus mehreren Abschnitten zusammengesetzt. Die Steifigkeit der allgemeinen Befestigung wird durch seitliche Rippen angegeben, die durch die Streben befestigt sind.

Eingebettete Metallelemente sind ein obligatorisches Element des Fundaments. Sie werden zur Befestigung von Teilen verwendet. Wir müssen uns um die Schweiß- und Verbindungsschrauben kümmern.

Vernachlässigen Sie keine zusätzlichen Abspannleinen.

Wie man eine Unterstützung von Rohren macht

Eine Teleskopstruktur aus Stahlrohren mit dem entsprechenden Profil ist leichter zu montieren, sollte jedoch hinsichtlich der Festigkeit genauer berechnet werden. Das Biegemoment, das durch eine schwere Spitze bei stürmischem Wind erzeugt wird, sollte einen kritischen Wert nicht überschreiten.

Gleichzeitig treten Schwierigkeiten bei der vorbeugenden Wartung, Inspektion und Reparatur des montierten Luftkraftwerks auf. Wenn Sie wie eine Leiter entlang des Mastes auf eine Höhe klettern können, ist es problematisch, dies durch ein Rohr zu tun. Und oben zu arbeiten ist sehr gefährlich.

Daher ist es sofort notwendig, über die Möglichkeit nachzudenken, das Gerät sicher auf den Boden abzusenken und es kostengünstig anzuheben. Auf diese Weise können Sie eines von zwei Schemata ausführen mit:

1. Schwenkachse an der Hauptstütze.
2. Ein Schubhebel an der Unterseite des Stützbeins.

Im ersten Fall wird ein solides Fundament für die Installation der Hauptstütze geschaffen. Eine geschweißte Rohrstruktur mit einer Windkraftanlage und einem Kettenzugsystem auf Stahlseilen ist an ihrer Drehachse befestigt.

Am Boden des Rohrs befindet sich ein Gegengewicht, um das Anheben und Absenken mit einer Handwinde zu erleichtern.

Spanngurt-Sicherheitskabel sind auf dem Bild nicht dargestellt.Sie hängen beim Anheben und Absenken des Mastes einfach von ihren Halterungen bis zum Boden und werden für den Dauerbetrieb an stationären Betonpfählen befestigt.

Das Schema zum Installieren und Absenken der Windmühle gemäß der zweiten Option ist unten gezeigt.

Der Mast und ein Gegengewicht-Schubarm, der mit einer Versteifung verstärkt ist und sich im rechten Winkel dazu befindet, werden von einer Winde mit einem Kettenzugsystem in vertikaler Richtung gedreht.

Die Drehachse der erstellten Struktur befindet sich oben im rechten Winkel und ist in den im Fundament eingebetteten Führungen fixiert. Beim Anheben oder Absenken des Mastes werden die Abspannseile von den stationären Verankerungen am Boden entfernt. Sie können als Sicherheitsseil verwendet werden.

Windgenerator: Gerät und Funktionsprinzip des Stromkreises in einfachen Worten

Industrielle Windparks sind so konzipiert, dass sie die Verbraucher sofort mit Strom versorgen können. Sie können dies nicht mit Ihren eigenen Händen tun.

Bei der Auswahl eines Generators, der das Windrad dreht, wird das Prinzip der Reversibilität elektrischer Maschinen angewendet. Auf den Elektromotor wird ein Drehmoment aufgebracht und die Statorwicklungen angeregt.

Die Idee, den Rotor eines dreiphasigen asynchronen Elektromotors als Generator zu drehen, um einen elektrischen Strom mit einer Spannung von 220/380 Volt zu erhalten, wird jedoch von Verbrennungsmotoren, Wasserdruck, aber nicht Wind verwirklicht.

Die allgemeine Konstruktion des Generators mit dem Rotor wird schwer, da sonst keine hohen Wellendrehzahlen gewährleistet werden können.

Für kleine Kapazitäten können Sie:

• Verwenden Sie einen Auto-Generator, der 12/24 Volt erzeugt.
• ein Motorrad von einem Elektrofahrrad anwenden;
• eine Struktur von Neodym-Magneten mit Spulen aus Kupferdraht zusammenzusetzen.

Sie können auch eine in China verkaufte Windkraftanlage als Basis nehmen. Er muss jedoch sofort ein Audit durchführen: Achten Sie auf die Qualität des Einbaus der Wicklungen, den Zustand der Lager, die Festigkeit der Schaufeln und den Gesamtausgleich des Rotors.

Wir müssen uns darauf einstellen, dass der Wert der Generatorausgangsspannung abhängig von der Windgeschwindigkeit stark variiert. Daher werden Batterien als Zwischenglied verwendet.

Ihre Aufladung muss der Steuerung zugewiesen werden.

Haushaltsgeräte eines 220-Volt-Netzes müssen mit Wechselstrom von einem speziellen Wandler - einem Wechselrichter - gespeist werden. Das einfachste Diagramm eines Heimwindparks ist wie folgt.

Dies kann erheblich vereinfacht werden, da digitale Unterhaltungselektronik: Computer, Fernseher und Telefone mit Gleichstrom von 12-Volt-Netzteilen betrieben werden.

Wenn sie von der Arbeit ausgeschlossen sind und die digitalen Geräte direkt mit Batterien betrieben werden, wird der Verlust an elektrischer Energie verringert, indem die Doppelumwandlung im Wechselrichter und in den Einheiten aufgehoben wird.

Daher empfehle ich, separate 12-Volt-Steckdosen herzustellen, die direkt über die Batterien mit Strom versorgt werden.

Innerhalb des Stromkreises muss die gleiche Leistungsbilanz wie in der mechanischen Struktur aufrechterhalten werden. Jede angeschlossene Last muss den Energieeigenschaften der vorgeschalteten Quelle entsprechen.

Haushaltsgeräte mit 220 Volt dürfen den Wechselrichter nicht überlasten. Andernfalls wird die Verbindung zum integrierten Schutz getrennt, und wenn dies fehlschlägt, brennt es einfach aus. Die Batterien, Leistungskontakte der Steuerung und der Generator selbst arbeiten nach dem gleichen Prinzip.

Der Schutz einer Heimwindkraftanlage durch einen Leistungsschalter muss unbedingt durchgeführt werden.

Dazu muss es streng nach wissenschaftlichen Empfehlungen korrekt ausgewählt, überprüft und angepasst werden.

Eine versehentliche Überlastung und vor allem das Auftreten eines Kurzschlussstroms ist nicht vorhersehbar. Daher ist dieses Modul unbedingt als Hauptschutz installiert.

Der Schaltplan für Batterien, einen Wechselrichter und eine Steuerung für einen Windgenerator unterscheidet sich praktisch nicht von dem in Solarkraftwerken mit Lichtpaneelen verwendeten.

Daher bietet sich sofort eine vernünftige Schlussfolgerung an: ein kombiniertes Hauskraftwerk zu bauen, das gleichzeitig mit Wind- und Sonnenenergie betrieben wird. Diese beiden Quellen ergänzen sich gut, und die Kosten für die Montage einzelner Stationen werden erheblich reduziert.

Auf YouTube gibt es viele Kanäle, die Windturbinen für zu Hause gewidmet sind. Mir hat die Arbeit des Besitzers "Solar Panels" gefallen. Ich denke, dass er dieses Thema sehr objektiv präsentiert. Daher empfehle ich einen genaueren Blick.

Windkraftanlagenbatterien: ein weiteres Problem für den Hausbesitzer

Eine der kostspieligen Aufgaben eines Wind- oder Solarkraftwerks ist die Speicherung elektrischer Energie, die nur durch Batterien gelöst wird. Sie müssen gekauft und aktualisiert werden, und die Kosten sind ziemlich hoch.

Um sie auszuwählen, müssen Sie die Leistungsmerkmale kennen: Spannung und Kapazität. In der Regel werden Verbundbatterien aus einer 12-V-Batterie verwendet, und die Anzahl der Amperestunden in jedem Einzelfall sollte empirisch anhand der Leistung der Verbraucher und ihrer Betriebszeit ermittelt werden.

Sie müssen Batterien für einen Windgenerator aus einem ziemlich großen Bereich auswählen. Ich werde mich nicht auf eine vollständige Überprüfung beschränken, sondern nur auf vier beliebte Arten von Säurebatterien:

1. konventionelle Anlasserfahrzeuge;
2. Hauptversammlungstyp;
3. Gel;
4. gepanzert.

Verkäufer empfehlen nicht, Starterbatterien für Windparks zu kaufen, da diese für den Betrieb unter kritischen Fahrzeugbetriebsbedingungen ausgelegt sind:

• Wenn sie in der Kälte gelagert werden, müssen sie den enormen Anlasserströmen standhalten, die beim Hochfahren eines kalten Motors entstehen.
• Während der Fahrt sind sie Vibrationen und Erschütterungen ausgesetzt.
• Das Aufladen erfolgt in einem Puffermodus vom Generator, wenn sich das Auto mit unterschiedlichen Motordrehzahlen bewegt.

Dabei:

• Wartungsbatterien, die einen regelmäßigen Elektrolytstand und das Nachfüllen von destilliertem Wasser erfordern, sind für 100 Entlade- / Ladezyklen ausgelegt.
• nicht gewartet - sie haben ein komplexeres Design und die Anzahl der Zyklen beträgt 200.

Die Batterie der Windkraftanlage beim Betrieb im Haus:

• normalerweise in einem Keller, in dem die Temperatur, die das ganze Jahr über bei + 5 ÷ + 10 Grad gehalten wird, optimal ist;
• nicht Erschütterungen und Vibrationen ausgesetzt, fest im stationären Zustand installiert;
• Während des Startvorgangs keine extremen Belastungen erhalten. Wenn Haushaltsgeräte über den Wechselrichter eingeschaltet werden, arbeiten sie sanft.
• werden vom Generator mit kleinen Strömen aufgeladen, die sich günstig auf den Desulfatierungsmodus der Platten auswirken.

All dies sind die günstigsten Bedingungen für ihren Betrieb. Daher empfehle ich, diese Option für diejenigen zur Kenntnis zu nehmen, die nicht zu faul sind, um die Spannung an den Bänken regelmäßig zu überwachen und den Elektrolytstand in ihnen zu überwachen.

AGM-Batterien komplexer im Design. Sie haben die gleichen Platten, aber Glasmatten sind mit Säure imprägniert, die gleichzeitig als dielektrische Schicht wirken. Ihr Entlade- / Ladezyklus beträgt 250 ÷ 400. Überladung ist gefährlich.

Golem-Batterien werden auch durch ein wartungsfreies Design mit einem versiegelten Körper und einem Elektrolyten erzeugt, der zu einem Gelzustand verdickt ist. Sie mögen es nicht sehr, sich aufzuladen, aber sie sind widerstandsfähiger gegen Tiefenentladung. Die Anzahl der Berechnungszyklen beträgt 350.

Rüstungsbatterien gehören zu den modernsten Entwicklungen. Ihre Elektrodenpads sind durch Polymere vor Säureangriff geschützt. Betriebszyklusbereich: 900 ÷ 1500.

Alle diese vier Batterietypen unterscheiden sich erheblich in Preis und Betriebsbedingungen. Wenn Sie die Empfehlungen der Verkäufer berücksichtigen, müssen Sie einen ziemlich anständigen Geldbetrag berappen.

Ich empfehle jedoch, dass Sie sich zuerst die nützlichen Tipps anhören, die derselbe Besitzer von Solarbatterien in seinem Video "So wählen Sie Batterien für einen Windpark und eine Solarstation aus" gibt.

Er hat seine eigene gegenteilige Meinung zu diesem Thema. Wie Sie ihn behandeln, ist Ihre Sache. Informationen aus unterschiedlichen Quellen kennen und die am besten geeignete Option auswählen: die optimale Lösung für eine denkende Person.

Berechnung einer Flügelwindkraftanlage

Da wir bereits herausgefunden haben, dass eine horizontale Windkraftanlage viel effizienter ist, werden wir die Berechnung ihrer Auslegung in Betracht ziehen.

Die Windenergie kann durch die Formel bestimmt werden P = 0,6 * S * V.³ wobei S die Fläche des Kreises ist, die durch die Spitzen der Rotorblätter (Wurffläche) beschrieben wird, ausgedrückt in Quadratmetern, und V die berechnete Windgeschwindigkeit in Metern pro Sekunde ist. Sie müssen auch den Wirkungsgrad der Windmühle selbst berücksichtigen, der für einen horizontalen Stromkreis mit drei Flügeln durchschnittlich 40% beträgt, sowie den Wirkungsgrad des Generatorsatzes, der an der Spitze der Stromgeschwindigkeitskennlinie 80% beträgt für einen Generator mit Permanentmagnetanregung und 60% für einen Generator mit Erregerwicklung. Im Durchschnitt werden weitere 20% der Leistung vom Step-up-Getriebe (Multiplikator) verbraucht. Die endgültige Berechnung des Radius der Windkraftanlage (dh der Länge ihres Blattes) für eine bestimmte Leistung des Permanentmagnetgenerators sieht also folgendermaßen aus: R = √ (P / (0,483 · V³)))

Beispiel: Nehmen wir an, die erforderliche Leistung des Windparks beträgt 500 W und die durchschnittliche Windgeschwindigkeit 2 m / s. Dann müssen wir nach unserer Formel Klingen mit einer Länge von mindestens 11 Metern verwenden. Wie Sie sehen können, erfordert selbst eine so kleine Leistung die Schaffung eines Windgenerators mit kolossalen Dimensionen. Für mehr oder weniger rationale Strukturen mit einer Schaufellänge von nicht mehr als eineinhalb Metern unter den Bedingungen der Heimwerkerfertigung kann der Windgenerator selbst bei starkem Wind nur 80-90 Watt Leistung erzeugen.

Nicht genug Leistung? Tatsächlich ist alles etwas anders, da die Last des Windgenerators tatsächlich von den Batterien gespeist wird und die Windkraftanlage sie nur nach besten Kräften auflädt. Folglich bestimmt die Leistung einer Windkraftanlage die Frequenz, mit der sie Energie liefern kann.

Generatorauswahl

Die logischste Option für einen Generator für eine hausgemachte Windkraftanlage scheint ein Autogenerator zu sein. Diese Lösung erleichtert die Montage des Satzes, da der Generator bereits sowohl die Befestigungspunkte als auch die Riemenscheibe für den Riemenmultiplikator hat. Es ist nicht schwierig, sowohl den Generator selbst als auch Ersatzteile dafür zu kaufen. Darüber hinaus können Sie den eingebauten Relaisregler direkt an eine 12-Volt-Speicherbatterie und damit an einen Wechselrichter zur Umwandlung von Gleichstrom in Wechselspannung 220V anschließen.

Wie oben erwähnt, ist der Wirkungsgrad von Generatoren mit einer Erregerwicklung jedoch recht gering, was für einen Windgenerator mit bereits geringer Leistung sehr empfindlich ist. Der zweite Nachteil ist, dass der Auto-Generator beim Entladen der Batterie nicht angeregt werden kann.

In einer Reihe von hausgemachten Designs finden Sie die Traktorgeneratoren G-700 und G-1000. Ihr Wirkungsgrad ist nicht mehr, ein nützlicher Unterschied ist nur die Magnetisierung des Rotors, die es ermöglicht, den Generator auch ohne Speicherbatterie anzuregen, und ein niedriger Preis.

Einige Autoren nutzen beim Bau von Windgeneratoren die Eigenschaft der Reversibilität von Kollektor-Elektromotoren - durch gewaltsames Drehen ihres Rotors kann Gleichstrom daraus entfernt werden. Der Stator dieses Motortyps besteht entweder aus Permanentmagneten, was für unsere Zwecke vorzuziehen ist, oder hat eine Wicklung. Um den Motor im Generatormodus zu verwenden, wird er an den Relaisregler des Fahrzeugs angeschlossen, um die gewünschte Spannung bereitzustellen.Betrachten Sie den Anschluss eines Relaisreglers am Beispiel eines Knotens aus den VAZ-Klassikern (dies ist praktisch, da er nicht mit einer Bürstenbaugruppe zu einem Block kombiniert wird):

1. Schließen Sie eine der Motorbürsten an das Gehäuse an - dies ist der Minuspol des Generators. Verbinden Sie hier das Metallgehäuse des Relaisreglers und den Anschluss „-“ der Batterie.
2. Verbinden Sie die Klemme 67 des Relais mit einer der Klemmen der Statorwicklung, die zweite vorübergehend mit dem Gehäuse.
3. Verbinden Sie Klemme 15 über den Schalter mit dem Pluspol der Batterie (dies liefert den Feldstrom an die Wicklung). Drehen Sie den Rotor in die gleiche Richtung wie die Windturbinenschraube und schließen Sie ein Voltmeter zwischen der freien Bürste und dem Gehäuse an. Wenn an der Bürste ein negatives Potential festgestellt wird, tauschen Sie die Verbindungen des Stators mit dem Relaisregler und Masse aus.

Das Hauptmerkmal beim Anschließen eines Gleichstromgenerators an eine Batterie besteht darin, dass sie mit einer Halbleiterdiode getrennt werden müssen, um zu verhindern, dass sich die Batterie beim Stoppen des Generators auf die Rotorwicklung entlädt. In modernen Fahrzeuggeneratoren wird diese Funktion von einer dreiphasigen Diodenbrücke ausgeführt, und wir können sie auch verwenden, indem wir ihre Phasen parallel schalten, um den Spannungsabfall darüber zu verringern.

Dem Generator, dessen Rotor aus Neodym-Magneten besteht, kann die größte Leistung entzogen werden. Konstruktionen, die auf einer Automobilnabe mit einer Bremsscheibe basieren, sind weit verbreitet, an deren Rand starke Magnete befestigt sind. Ein Stator mit einer einphasigen oder dreiphasigen Wicklung befindet sich in einem Mindestabstand von ihnen.

Windkraftanlage in axialer Ausführung mit Magneten

Das Herzstück einer solchen 220-V-Windmühle ist eine Pkw-Nabe mit Bremsscheiben. Wenn das Teil nicht neu ist, zerlegen Sie es, überprüfen und schmieren Sie die Lager und entfernen Sie Rost.

Magnete verteilen und sichern

Zuerst müssen Sie die Magnete auf die Rotorscheibe kleben. In diesem Fall handelt es sich bei den verwendeten Magneten nicht um gewöhnliche, sondern um spezielle Neodym-Magnete. Sie sind viel mächtiger. Sie benötigen 20 Magnete, deren Größe 25 x 8 mm beträgt. Die Magnete sind in abwechselnden Polen angeordnet. Erstellen Sie für die korrekte Platzierung eine Vorlage wie auf dem Foto unten gezeigt.

Rat! Verwenden Sie für die Windkraftanlage nach Möglichkeit eher rechteckige als runde Magnete. Ihr Magnetfeld konzentriert sich nicht in der Mitte, sondern entlang der Länge.

Verwenden Sie Silikatkleber, um die Magnete an der Disc zu befestigen. Und für die Festigkeit am Ende können Sie die Magnete mit Epoxidharz füllen. Um ein Austreten von Harz zu vermeiden, machen Sie Knetmassen oder kleben Sie die Scheibe fest.

Beachten Sie! Um nicht zu verwechseln, wo sich der Pol des Magneten befindet, können Sie ihn mit "+" oder "-" markieren. Um dies festzustellen, bringen Sie einen Magneten zum anderen. Angezogene Magnetoberflächen haben ein „+“. Wenn der Magnet abgestoßen wird, hat er einen "-" Pol.

Dreiphasen- und Einphasengenerator für Windkraftanlagen

Wenn wir sie vergleichen, ist ein Gerät mit einer Phase schlechter, weil es unter Last aufgrund der unterschiedlichen Amplitude des Stroms vibriert. Und es scheint aufgrund der Unbeständigkeit des Stroms. Dieser Effekt fehlt bei dreiphasigen Produkten. Ihre Kraft ist immer dieselbe. Die Sache ist, dass eine Phase die andere kompensiert und umgekehrt. Wenn der Strom in einer Phase verschwindet, steigt er in der anderen an.

Was ist das Endergebnis? Und die Tatsache, dass Drehstromgeneratoren 50% mehr Leistung haben als Einphasengeneratoren. Darüber hinaus ist das Fehlen von Vibrationen, die den Komfort stören und beeinträchtigen können, ermutigend. Unter starker Last summt der Stator nicht. Wenn Sie das Geräusch nicht stört und Sie sich für einen einphasigen Generator entscheiden, sollten Sie darauf vorbereitet sein, dass Vibrationen den Betrieb des Windgenerators negativ beeinflussen. Die Lebensdauer wird kürzer sein.

Wir wickeln die Spulen

Der Windgenerator kann nicht sehr schnell aufgerufen werden. Es muss alles getan werden, damit die 12-V-Batterie von 100 bis 140 U / min infiziert wird.Mit solchen Anfangsdaten sollte die Gesamtzahl der Windungen in den Spulen 1000-1200 betragen. Aber woher weißt du, wie viele Windungen es pro Spule gibt? Es ist ganz einfach: Diese Zahl wird durch die Anzahl der Spulen geteilt.

Wenn Sie möchten, dass die Windkraftanlage bei niedrigen Drehzahlen mehr Leistung liefert, müssen Sie mehr Pole herstellen. In diesem Fall erhöht sich die Frequenz der Stromschwingung in der Spule. Um den Widerstand zu verringern und den Stromwiderstand zu erhöhen, empfehlen wir, dicke Drähte um die Spulen zu wickeln. Berücksichtigen Sie auch die Tatsache, dass der Widerstand der Wicklung bei hoher Spannung den Strom "fressen" kann.

Beachten Sie, dass die Anzahl und Dicke der Magnete, die an den Scheiben angebracht sind, die Betriebsparameter des Generators bestimmen. Um herauszufinden, wie viel Leistung ein Windgenerator liefern kann, wickeln Sie eine Spule und drehen Sie den Generator. Messen Sie die Spannung bei einigen U / min ohne Last. Zum Beispiel haben Sie für 200 U / min einen Strom von 30 V mit einem Widerstand von 3 Ohm. Subtrahieren Sie 12 V (Batteriespannung) von diesen 30 V. Teilen Sie nun die Zahl, die Sie erhalten, durch 3 Ohm. Es sieht aus wie das:

30 – 12 = 18;

18 : 3 = 6.

Als Ergebnis stellte sich heraus, 6 A. Sie werden zur Batterie gehen. Es ist klar, dass es in der Praxis aufgrund der Verluste in den Drähten etwas weniger sein wird.

Es ist besser, die Spulen länglich zu machen. Dann wird das Kupfer in der Branche mehr herauskommen und die Kurven werden gerade sein. Der Durchmesser des Lochs in der Spule sollte gleich oder etwas größer als die Größe der Magnete sein.

Beachten Sie! Die Statorstärke muss der Dicke der Magnete entsprechen.

Die Form für den Stator kann Sperrholz sein. Die Sektoren für die Spulen können aber auch durch einen Plastilinrand auf Papier gebracht werden. Die Spulen müssen so befestigt werden, dass sie sich nicht bewegen, und die Enden der Phasen müssen herausgezogen werden. Verbinden Sie alle Drähte mit einem Stern oder Dreieck. Der Windgenerator muss noch getestet werden, indem er von Hand gedreht wird.

Wir machen eine Schraube und einen Mast für eine Windkraftanlage

Der Mast für den Generator muss 8 bis 12 m hoch sein. Die Basis muss betoniert sein. Es ist besser, das Rohr so ​​zu montieren, dass das Rohr von der Winde leicht angehoben und abgesenkt werden kann. Die Windturbinenschraube wird oben am Rohr befestigt.

Sie können es aus Ø160 mm Kunststoffrohr machen. Schneiden Sie eine Schraube mit sechs 2 m langen Klingen aus.

Um den Propeller von einem starken Windstoß fernzuhalten, machen Sie ein klappbares Heck. Dadurch kann die gesamte Energie, die der Windgenerator erzeugt, in der Batterie gespeichert werden.

Das war's, Sie wissen, wie man einen Windgenerator mit Magneten herstellt. Jetzt können Sie den von einem solchen Windgenerator erzeugten Strom nutzen und so Geld sparen. Alle Ihre Bemühungen werden belohnt.

Multiplikatorberechnung

Der Generator hat eine geneigte Strom-Drehzahl-Kennlinie: Mit zunehmender Rotordrehzahl steigt die ihm zugeführte maximale Leistung. Um den höchsten Wirkungsgrad einer langsamen Windkraftanlage zu gewährleisten, benötigen wir daher einen Multiplikator mit einem großen Erhöhungsfaktor.

Für ein hausgemachtes Design ist die optimalste Lösung ein Riemenmultiplikator: Er ist einfach herzustellen und erfordert ein Minimum an Maschinenarbeit. Das Verhältnis der Drehzahlzunahme ist gleich dem Verhältnis des Durchmessers der mit der Achse der Schnecke verbundenen Antriebsscheibe zum Durchmesser der angetriebenen Riemenscheibe des Generators. Bei Bedarf kann das Übersetzungsverhältnis einfach durch Ersetzen einer der Riemenscheiben eingestellt werden.

Bei der Auslegung des Multiplikators müssen sowohl die Durchschnittsgeschwindigkeit der Schaufelbaugruppe als auch die Stromgeschwindigkeitskennlinie des Generators berücksichtigt werden. Wenn wir einen Serienautogenerator verwenden, kann dieser leicht im Internet gefunden werden. Bei hausgemachten Designs müssen wir höchstwahrscheinlich einen Versuch und Irrtum durchlaufen.

Nehmen wir zum Beispiel einen gemeinsamen Traktorgenerator, der bereits oben erwähnt wurde.

Wenn wir die berechnete Leistung unserer Windkraftanlage bei 90 Watt nehmen, finden wir in der Grafik einen Punkt, der der Leistung des Generators für diese Leistung entspricht.Bei einer Nennspannung von 14 V benötigen wir einen Stromausgang von mindestens 6,5 A - laut Grafik geschieht dies bei einer Drehzahl etwas über 1000 U / min. Lassen Sie den Propeller unserer Konstruktion mit einer Geschwindigkeit von 60 U / min (mittlerer Wind) mit dem Wind drehen. Dies bedeutet, dass wir mindestens ein zwanzigfaches Verhältnis der Durchmesser der Riemenscheiben benötigen - für eine 70-mm-Generatorscheibe muss die Windmühlenscheibe einen Durchmesser von fast anderthalb Metern haben, was nicht akzeptabel ist. Dies deutet eindeutig darauf hin, wie gering der Wirkungsgrad solcher Windgeneratoren ist - ohne ein komplexes mehrstufiges Getriebe, das an sich zu großen Leistungsverlusten führt, ist es nahezu unmöglich, einen Autogenerator in den Betriebsmodus zu versetzen.

Auswahl an Design und Details

DIY Windgenerator von einem Autogenerator

Bei der Auswahl des Designs eines Windgenerators sollte man von den für das Gebiet charakteristischen klimatischen Bedingungen ausgehen. Für Gebiete mit geringer Windaktivität sind Windturbinengeneratoren mit Segelblättern optimal (ihr Aussehen ist in der folgenden Abbildung dargestellt).

Segelwindkraftanlage

In Regionen mit starken Windlasten wird ein hausgemachter Windgenerator für ein Haus meist in Form eines vertikal angeordneten Geräts mit begrenzter Leistung hergestellt.

Trotz der Tatsache, dass Windturbinen mit vertikaler Rotationsachse etwas teurer in der Herstellung sind als ihre horizontalen Gegenstücke, können sie starken Windlasten besser standhalten. Für ihre Herstellung können hausgemachte Klingen verwendet werden, die mit improvisierten Mitteln gesammelt wurden (einige Handwerker haben sich angepasst, um sie aus einem in separate Metallfragmente geschnittenen Fass herzustellen).

Es ist zweckmäßiger, mehr Wind fertig zu kaufen und sie an einen Generator anzupassen, der als umgebauter Motor von einem Drucker verwendet werden kann. In jedem Fall sollte vor Beginn der Arbeiten eine Skizze des zukünftigen Generators erstellt werden, die ein detailliertes Diagramm der vorgefertigten Einheit zeigen sollte.

Weitere Informationen. Bei der Auswahl der gekauften Klingen sollte davon ausgegangen werden, dass die sogenannten "Segelboote" als die billigsten gelten.

Auf ihrer Basis der einfachste Weg, einen vertikalen Windgenerator herzustellen.

Um die Beschreibung möglicher Konstruktionen zu vervollständigen, fügen wir hinzu, dass das zukünftige Gerät aus einem Autostarter oder einem beliebigen Autogenerator hergestellt werden kann, der seine Lebensdauer erreicht hat. Lassen Sie uns jede der vorgeschlagenen Optionen für die Herstellung von Elektrogeneratoren zum Selbermachen genauer betrachten.

Mast

Der Mast, an dem die Windkraftanlage montiert ist - Dies ist einer der wichtigsten Knoten.
Es gewährleistet nicht nur den sicheren Betrieb der Windmühle (der von den Schaufeln beschriebene untere Punkt des Kreises sollte nicht näher als 2 Meter über dem Boden liegen), sondern ermöglicht es ihr auch, die Windenergie so effizient wie möglich zu nutzen was in Bodennähe turbulenter wird.

Eine hohe Höhe führt zu einer geringen Steifigkeit des Windturbinenmastes und erschwert die Festigkeitsberechnung nicht nur für einen Amateurmeister, sondern auch für einen Ingenieur. Sie können nur die Hauptpunkte auflisten:

• Platziere den Mast so weit wie möglich vom Haus und den Bäumen entfernt, die den Luftstrom verdecken. Darüber hinaus kann der Windgenerator bei starkem Wind auf das Gebäude fallen oder durch Bäume beschädigt werden.
• Ein optimales Mastdesign ist durchbrochenes geschweißtes Fachwerk Ähnlich wie Kraftübertragungstürme, aber die Herstellung ist schwierig und teuer. Die einfachste, aber recht effektive Option sind mehrere parallele Rohre mit einem Durchmesser von 80 bis 100 mm, die mit kurzen Nähten miteinander verschweißt und bis zu einer Tiefe von mindestens einem Meter im Boden betoniert sind. Es ist sehr wünschenswert, die Struktur eines Rohrs mit Kabelbindern zu verstärken, die auch an den in Beton gegossenen Stützen befestigt sind.
• Um die Wartung der Windmühle zu vereinfachen, kann ihr Mast zu einem Wendepunkt gemacht werden: In diesem Fall kann der Mast auf den Boden gekippt werden, wenn die in Richtung des Bruchs verlaufende Dehnungslinie geschwächt ist.

Eine Geschichte über einen sehr einfachen Windgenerator von einem Heimventilator

Zusätzliche elektrische Ausrüstung

Wie oben erwähnt, ist ein wesentlicher Bestandteil eines Windparks eine Batterie, die die Energie der Verbraucher übernimmt. Wenn Sie es auswählen, müssen Sie berücksichtigen, dass je größer seine Kapazität ist, desto länger kann die Spannung im Netzwerk aufrechterhalten werden, gleichzeitig dauert das Aufladen jedoch länger. Die ungefähre Betriebszeit kann als die Zeit definiert werden, in der die Hälfte der Batteriekapazität erschöpft ist (danach macht sich der Spannungsabfall bereits bemerkbar, außerdem verringert eine Tiefenentladung die Lebensdauer von Blei-Säure-Batterien).

Beispiel: Eine Batterie mit einer Kapazität von 65 A * h kann der Last also bedingt 30-35 Amperestunden Energie zuführen. Ist es viel oder wenig? Eine herkömmliche 60-Watt-Beleuchtungslampe benötigt unter Berücksichtigung eines Wechselrichters, der 12 VDC in 220 VAC umwandelt und innerhalb von 70% einen eigenen Wirkungsgrad hat, einen Strom von 7 Ampere - etwas mehr als vier Betriebsstunden. Unsere Windmühle mit einer Nennleistung von 90 Watt, selbst im besten Fall bei konstant starkem Wind, benötigt mindestens fünf Stunden, um die verschwendete Energie wiederzugewinnen. Wie Sie sehen, steht der Strom in Ihrem Haus nur für einige Stunden am Tag zur Verfügung, wenn Sie eine Windkraftanlage ausschließlich als autonome Energiequelle verwenden.

Der zweite Knoten des Stromversorgungssystems ist der Wechselrichter. In unserem Fall können Sie sowohl ein fertiges als auch ein aus einer unterbrechungsfreien Stromversorgung entnommenes Auto verwenden. In jedem Fall ist es wichtig, es nicht mit dem Stromverbrauch zu überlasten, da seine tatsächliche Betriebsleistung 1,2-1,5-mal geringer ist als die angegebene maximale Leistung.

Wie Sie sehen, beruht die Attraktivität der Nutzung freier Energie auf zahlreichen Einschränkungen, und selbst die einzige effiziente Option in Zentralrussland - ein Windgenerator - kann keine langfristige Autonomie gewährleisten.

Gleichzeitig ist diese Idee nicht schlecht, sowohl als Quelle für die Notstromversorgung als auch insbesondere als Entwurfsaufgabe - das Vergnügen, eine Windkraftanlage mit eigenen Händen zu bauen, kann ihre Leistung erheblich übersteigen.