Gyakran a magánházak tulajdonosainak van ötlete megvalósításra tartalék energiaellátó rendszerek... A legegyszerűbb és megfizethető módszer természetesen egy benzin- vagy dízelgenerátor, de sokan az úgynevezett szabad energia (napsugárzás, áramló víz vagy szél energiája) villamos energiává alakításának bonyolultabb módjai felé fordulnak.
Ezen módszerek mindegyikének megvannak a maga előnyei és hátrányai. Ha a vízáram (mini-hidroelektromos erőmű) használatával minden világos - csak egy meglehetősen gyorsan folyó folyó közvetlen közelében érhető el, akkor a napfény vagy a szél szinte mindenhol használható. Mindkét módszernek közös hátránya lesz - ha a vízturbina éjjel-nappal képes működni, akkor a napelem vagy a szélgenerátor csak egy ideig hatékony, ami miatt szükségessé válik az elemek beépítése az otthoni elektromos hálózat szerkezetébe.
Mivel az oroszországi viszonyok (az év nagy részében rövid nappali órák, gyakori csapadékmennyiség) a napelemek használatát a jelenlegi költségükön és hatékonyságukon keresztül hatástalanná teszi a legjövedelmezőbb a szélgenerátor kialakítása... Vegye figyelembe a működési elvét és a lehetséges tervezési lehetőségeket.
Mivel egyetlen házi készítésű eszköz sem olyan, mint a másik, ez
A cikk nem lépésről lépésre, valamint a szélturbina tervezésének alapelveinek leírása.
Általános működési elv
A szélgenerátor fő munkateste a pengék, amelyeket a szél forgat. A forgástengely helyétől függően a szélgenerátorok vízszintesre és függőlegesre vannak felosztva:
- Vízszintes szélturbinák legelterjedtebb. Lapátjaik a repülőgép propelleréhez hasonló kialakításúak: az első megközelítésben ezek a forgási síkhoz képest hajlított lemezek, amelyek a szélnyomás terhelésének egy részét forgatássá alakítják. A vízszintes szélgenerátor fontos jellemzője, hogy biztosítani kell a pengeegység forgását a szél irányának megfelelően, mivel a maximális hatékonyság akkor biztosított, ha a szél iránya merőleges a forgássíkra.
- Pengék függőleges szélturbina domború-homorú alakúak. Mivel a domború oldal áramvonalasítása nagyobb, mint a konkáv oldal, egy ilyen szélturbina a szél irányától függetlenül mindig egy irányban forog, ami a vízszintes szélturbinákkal ellentétben szükségtelenné teszi az elfordulási mechanizmust. Ugyanakkor annak a ténynek köszönhetően, hogy egy adott időpontban a pengéknek csak egy része végez hasznos munkát, a többi pedig csak a forgást ellenzi, A függőleges szélmalom hatásfoka sokkal alacsonyabb, mint a vízszintes szélmalomé: ha egy háromlapú vízszintes szélgenerátor esetében ez az érték eléri a 45% -ot, akkor egy függőlegesnél ez nem haladja meg a 25% -ot.
Mivel Oroszországban az átlagos szélsebesség nem magas, még egy nagy szélturbina is lassan forog majd legtöbbször. Az elegendő teljesítmény biztosítása érdekében az áramellátást fokozatos reduktoron, szalagon vagy sebességváltón keresztül kell csatlakoztatni a generátorhoz. Vízszintes szélmalomban a penge-csökkentő-generátor egység egy forgatható fejre van felszerelve, amely lehetővé teszi számukra a szél irányának követését. Fontos figyelembe venni, hogy az elforgatható fejnek tartalmaznia kell egy korlátozót, amely megakadályozza a teljes fordulatot, mivel különben a generátor vezetékei megszakadnak (a fej szabad mozgását lehetővé tevő kontaktalátéteket használó opció bonyolult).A forgás biztosítása érdekében a szélgenerátort a forgástengely mentén irányított működő szélkakas egészíti ki.
A leggyakoribb pengeanyag a nagy átmérőjű PVC csövek hosszában vágva. Az él mentén fémlemezek vannak szegecselt hozzájuk, hegesztve a penge szerelvény agyához. Az ilyen pengék rajzai a legelterjedtebbek az interneten.
A videó egy saját készítésű szélgenerátorról mesél
DIY szélmalmok otthon: áttekintés a tervekről
Mint már megértette, a szélenergia észlelésének legelső része a szélkerék. A ház egyetlen szélmalom-rendszere sem nélkülözheti.
Kivitelezhető:
- függőleges forgástengellyel;
- vagy vízszintes.
Függőleges szélturbina
Egy fotóval megmutatom az egyik könnyen elkészíthető szerkezetet, amely egy közönséges acélhordóból készül.
Egy ilyen kézzel készített, függőleges szélgenerátor, amely még a talaj felett is található, épületekkel és üzemekkel körülvéve, nem lesz képes normál sebességet fejleszteni ahhoz, hogy elegendő villamos energiát termeljen egy magánház áramellátásához.
Csak néhány feladatot képes elvégezni alacsony fogyasztású berendezéseknél. Ezenkívül a rotor alacsony fordulatszáma megköveteli a fokozatváltó kötelező használatát, és ez további energiaveszteséget jelent.
Az ilyen tervek a múlt század elején népszerűek voltak a gőzhajókon. A vízikerék, amelynek pengéi az edény mozgási iránya mentén helyezkednek el, biztosította mozgását.
Most ritkaság, amely elvesztette jelentőségét. A repülésben egy ilyen tervezés nemcsak gyökeret nem eresztett, de nem is vették figyelembe.
Rotor Onipko
A szélkerekek kis sebességű kivitelei közül az Onipko rotort ma már tömegesen terjesztik az interneten keresztül. A hirdetők azt mutatják, hogy még nagyon gyenge szélben is forog.
Valamiért azonban kritikusan viszonyulok ehhez a fejleményhez is, bár ezt nem olyan nehéz megismételni a saját kezemmel. Nem találtam lelkes áttekintéseket a vásárlók körében, valamint tudományos számításokat a használat gazdasági megvalósíthatóságáról.
Ha az olvasók közül bárki képes lebeszélni erről a véleményről, hálás lennék.
Vízszintes szélturbina
A repülőgép-hajtóművek kezdettől fogva olyan légcsavart kezdtek használni, amely a levegőt a repülőgép testén hajtja. Alakját és kialakítását úgy választják meg, hogy az aktív nyomáserő mellett a reaktív komponenst is felhasználja.
Bármely vízszintes szélgenerátor, amelyet iparilag vagy kézzel készítenek, ezen elv szerint működik. Példát mutatok egy házi készítésű fényképre.
A szélenergia felhasználásának elve szerint hatékonyabb tervezés, és a tervezés szempontjából a háztartási kérdések biztosítása az áramellátás szempontjából alacsony fogyasztású.
Egy kis villanymotor, amelynek rotora forgatja a szélturbinát, optimális nyomás és szélerősség mellett is csak kis teljesítményt képes generátorként létrehozni. Csatlakoztathat hozzá egy gyenge LED-es izzót.
Gondolja el saját maga, hogy össze kell-e állítania egy ilyen háttérvilágítású szélkakasot vagy sem. Egy ilyen kialakítás nem fog megbirkózni más feladatokkal. Bár még mindig használható a vakondok elrettentésére a környéken. Nagyon nem szeretik a zajokat, amelyeket a fém alkatrészek forgása kísér.
A szél által kapott villamos energia teljes kihasználása érdekében a szélgenerátor járókerékének az energiafogyasztásnak megfelelő méretekkel kell rendelkeznie. Körülbelül 5 méter átmérővel számoljon.
Ennek létrehozásakor technikai nehézségekkel kell szembenéznie: pontosan ki kell egyensúlyoznia a nagy részeket. A tömegközéppontnak mindig a forgástengely középpontjában kell lennie.
Ez minimalizálja a csapágy kifutását és a nagy magasságú szerkezet lengését. Az ilyen egyensúlyozás azonban nem könnyű.
A szélturbina felszerelése: megbízható árboc elrendezés a magasba történő felszereléshez
A járókerék tömege a normál elektromos energia előállításához meglehetősen megfelelő. Nem telepíthető egyszerű állványra.
Létre kell hoznia egy szilárd betonalapot a fém árboc és a horgonycsavarok számára. Ellenkező esetben az egész, nagy nehezen összeállított szerkezet bármely alkalmatlan pillanatban összeomolhat.
Magasságra emelt szélturbina állványa készíthető:
- merevítő szakaszokból összeállított előre gyártott árboc formájában;
- vagy kúpos csőszerű tartó.
Mindkét sémának meg kell erősíteni a felborulást úgy, hogy a kábelekből több rétegű vezetéket hoz létre, amelyek szükségesek az árboc megtartásához erős széllökések esetén. Biztosan rögzíteni kell a dugókat és a horgonyokat.
Személyes rossz tapasztalatok alapján: analóg televíziózás közben 2 m-es karikaátmérőjű Spider-line antennával rendelkeztem. 8 méter magasságban helyezkedett el, egy faoszlopra rögzítették, két szintes srácokkal. Heves széllökések megrázták, így az állvány összeomlott.
Szerencsére a modern digitális televízióhoz sokkal kisebb antennákra van szükség. Ezeket nem csak a saját kezével könnyű elvégezni, de nem is olyan nehéz rögzíteni.
Hogyan készítsünk árbocot egy szélmalomhoz
Azonnal figyeljen a szilárd, problémamentes kialakításra. Ellenkező esetben egyszerűen ismételje meg a YantarEnergo munkatársainak szomorú tapasztalatait, akiket vihar közben balesetet szenvedtek: egy több tonnás árboc összeomlott, és a pengék törmelékei szétszóródtak az egész területen.
Az árboc eszközéhez meg kell számítani a szerkezet létrehozásához szükséges anyagok mennyiségét különböző szakaszok acélszögéből. Alakját és méreteit a helyi viszonyoknak megfelelően választjuk meg.
Három vagy négy függőleges. Mindegyik alulról egy megállóra van felszerelve. Az árboc tetején egy platformot hoznak létre a szélturbina felszereléséhez.
Mivel a sarkok hossza korlátozott, az árbocot több szakaszból állítják össze. Az általános rögzítés merevségét a merevítőkön keresztül rögzített oldalbordák adják.
A beágyazott fém elemek az alapozás kötelező elemei. Ezeket az alkatrészek rögzítésére használják. Gondoskodnunk kell a hegesztésről és az összekötő csavarokról.
Ne hanyagolja el a további srácvonalakat.
Hogyan készítsünk támaszt csövekből
A megfelelő profilú acélcsövekből készült teleszkópos szerkezetet könnyebben össze lehet szerelni, de alaposabban meg kell számolni a szilárdság szempontjából. A nehéz csúcs által viharos szélben létrehozott hajlítónyomaték nem haladhatja meg a kritikus értéket.
Ugyanakkor nehézségek merülnek fel az összeszerelt légerőmű megelőző karbantartásával, ellenőrzésével és javításával kapcsolatban. Ha egy létránként fel tud mászni az árboc mentén, akkor problémás ezt egy csövön keresztül megtenni. Az emeleten végzett munka pedig nagyon veszélyes.
Ezért azonnal át kell gondolni azt a lehetőséget, hogy biztonságosan leereszthessük a berendezést a földre, és megfizethető módon emeljük fel. Ez lehetővé teszi a két séma egyikének végrehajtását:
- Forgótengely a fő támaszon.
- Egy tolókar a támasztóláb alján.
Az első esetben szilárd alapot hoznak létre a fő tartó felszereléséhez. Forgástengelyéhez egy hegesztett csőszerkezet tartozik, szélmalommal és acélkábeleken lévő láncemelő rendszerrel.
A cső alján ellensúly található, amely megkönnyíti a kézi csörlővel történő emelést és süllyesztést.
A srácöv biztonsági kábelei nem láthatók a képen.Az oszlop emelésénél és süllyesztésénél egyszerűen lógnak a szerelvényektől a földig, és a folyamatos működés érdekében álló betonoszlopokhoz vannak rögzítve.
A szélmalom második opció szerinti felszerelésének és süllyesztésének sémája az alábbiakban látható.
Az árbocot és a vele merőlegesen megerősített ellensúlyos tolókart függőleges irányban egy láncos emelő rendszerű csörlő fordítja el.
A létrehozott szerkezet forgástengelye a derékszög tetején helyezkedik el, és rögzítve van az alapba ágyazott vezetőkben. Az árboc emelésénél vagy süllyesztésénél a srác köteleket eltávolítják a földön lévő rögzített rögzítésekről. Biztonsági kötelekként használhatók.
Szélgenerátor: az elektromos áramkör készüléke és működési elve egyszerű szavakkal
Az ipari szélerőműparkok úgy vannak megtervezve, hogy azonnal képesek legyenek ellátni a villamos energiát a hálózatban a fogyasztókkal. Ezt nem teheti meg saját kezével.
A szélkereket forgató generátor kiválasztásakor az elektromos gépek megfordíthatóságának elvét alkalmazzák. A villanymotorra nyomatékot alkalmaznak, és az állórész tekercsei gerjesztődnek.
Azonban az a gondolat, hogy egy háromfázisú aszinkron villanymotort rotorként forgassanak meg, hogy 220/380 volt feszültségű elektromos áramot nyerjenek, belső égésű motorokból, víznyomásból, de nem szélből valósul meg.
A generátor általános kialakítása a rotorral megnehezül, különben nem lehet biztosítani a nagy tengelysebességeket.
Kis kapacitások esetén:
- használjon 12/24 voltot termelő autógenerátort;
- alkalmazzon motorkereket elektromos kerékpárról;
- neodímium mágnesek szerkezetének összeállításához rézhuzal tekercsekkel.
Alapul vehet egy Kínában értékesített szélturbinát is. De azonnal ellenőriznie kell: figyeljen a tekercsek felszerelésének minőségére, a csapágyak állapotára, a lapátok szilárdságára és a rotor általános kiegyensúlyozására.
Hangolódnunk kell arra a tényre, hogy a generátor kimeneti feszültségének értéke a szélsebességtől függően nagyban változik. Ezért az elemeket közbenső összekötőként használják.
Töltésüket a vezérlőhöz kell rendelni.
A 220 voltos hálózat háztartási készülékeinek váltakozó áramú áramellátását kell biztosítani egy speciális átalakítóból - egy inverterből. Az otthoni szélerőműpark legegyszerűbb ábrája a következő.
Nagyban leegyszerűsíthető, mert a fogyasztói digitális elektronika: a számítógépek, a televíziók, a telefonok 12 voltos tápegységek egyenáramán működnek.
Ha kizárják őket a munkából, és a digitális berendezéseket közvetlenül akkumulátorokból táplálják, akkor az inverterben és az egységekben a kettős átalakítás törlésével csökken az elektromos energia vesztesége.
Ezért azt javaslom, hogy külön 12 V-os csatlakozóaljzatot készítsen, közvetlenül az elemekből táplálja őket.
Az elektromos áramkörön belül ugyanazt az erőegyensúlyt kell fenntartani, mint a mechanikus szerkezetben. Minden csatlakoztatott terhelésnek meg kell felelnie az áramlási forrás energiajellemzőinek.
A 220 V-os háztartási készülékek nem terhelhetik túl az invertert. Ellenkező esetben leválasztja a beépített védelmet, és ha nem sikerül, egyszerűen kiég. Az elemek, a vezérlő tápkontaktusai és maga a generátor ugyanezen elv szerint működik.
Az otthoni szélturbina megszakítójával történő védelmet hiba nélkül kell végrehajtani.
Ehhez helyesen kell kiválasztani, szigorúan a tudományos ajánlások szerint, ellenőrizni és beállítani.
Véletlen túlterhelés és még inkább a rövidzárlati áram megjelenése nem látható előre. Ezért ezt a modult fővédelemként kell telepíteni.
Az akkumulátorok, az inverter és a szélgenerátor vezérlőjének kapcsolási rajza gyakorlatilag nem különbözik attól, amelyet a fénypanelekkel ellátott naperőművekben használnak.
Ezért egy ésszerű következtetés azonnal felveti magát: össze kell állítani egy kombinált otthoni erőművet, amelyet egyszerre működtet szél- és napenergia. Ez a két forrás jól kiegészíti egymást, és az egyes állomások összeszerelésének költségei jelentősen csökkennek.
A YouTube-on nagyon sok csatorna foglalkozik otthoni szélturbinákkal. Tetszett a tulajdonos "Napelemek" munkája. Úgy gondolom, hogy meglehetősen objektív a téma bemutatásában. Ezért azt javaslom, hogy alaposabban vizsgálja meg.
Szélturbina akkumulátorok: újabb probléma a háztulajdonos számára
A szél- vagy naperőmű egyik költséges feladata az elektromos energia tárolásának kérdése, amelyet csak akkumulátorok oldanak meg. Meg kell vásárolni és frissíteni, és a költségek meglehetősen magasak.
Kiválasztásukhoz ismernie kell a teljesítmény jellemzőit: feszültséget és kapacitást. Általában 12 V-os elemből származó összetett elemeket használnak, és az amperórák számát minden egyes esetben empirikusan kell meghatározni, a fogyasztók teljesítménye, működési idejük alapján.
A szélgenerátor akkumulátorait meglehetősen széles választékból kell választania. Nem a teljes áttekintésre, hanem csak négy népszerű savelemre korlátozódom:
- hagyományos indítómotoros járművek;
- AGM típus;
- gél;
- páncélozott.
Az eladók nem javasolják indító akkumulátorok vásárlását a szélerőművekhez, mert azokat kritikus jármű üzemi körülmények között történő működésre tervezték:
- hidegben tárolva ellen kell állniuk a hatalmas indító áramoknak, amelyek akkor jönnek létre, amikor hideg motor forog fel;
- vezetés közben rezgésnek és rázkódásnak vannak kitéve;
- az újratöltés puffer módban történik a generátortól, amikor az autó különböző motorfordulatszámokkal mozog.
Ahol:
- a szervizelt akkumulátorokat, amelyek periodikus elektrolitszintet és desztillált vizet töltenek fel, 100 kisütési / töltési ciklus ellenállnak;
- nem szervizelt - összetettebb kialakításúak és a ciklusok száma 200.
A szélturbina akkumulátora azonban, ha a házban működik:
- általában egy alagsorban helyezik el, ahol a hőmérséklet, amelyet egész évben + 5 ÷ + 10 fokon tartanak, optimális;
- nincs kitéve rázkódásnak és rezgésnek, állandóan álló helyzetben van felszerelve;
- az indítás során ne szenvedjen extrém terhelést, és amikor a háztartási készülékeket az inverteren keresztül kapcsolják be, kíméletes üzemmódban működnek;
- a generátorból kis áramokkal töltődnek fel, amelyek jótékony hatással vannak a lemezek deszulfatálási módjára.
Mindez a működésük legkedvezőbb feltételei. Ezért javaslom, hogy vegye figyelembe ezt a lehetőséget azok számára, akik nem túl lusták, hogy rendszeresen figyeljék a bankok feszültségét és figyeljék a bennük lévő elektrolit szintet.
AGM akkumulátorok bonyolultabb kialakítású. Ugyanolyan lemezek vannak, de az üvegszőnyegeket savval impregnálják, amelyek egyszerre működnek dielektromos rétegként. A kisütési / töltési ciklusuk 250 ÷ 400. A túltöltés veszélyes.
Golem elemek karbantartás nélküli kialakítással, lezárt testtel és gél állapotra sűrített elektrolittal is. Nem nagyon szeretik az újratöltést, de jobban ellenállnak a mélykisülésnek. A számítási ciklusok száma 350.
Páncélelemek a legmodernebb fejlesztések közé tartoznak. Elektródapárnáikat polimerek védik a savas támadásoktól. Működési ciklustartomány: 900 ÷ 1500.
Mind a négy típusú elem jelentősen különbözik az ár és a működési feltételek szempontjából. Ha figyelembe veszi az eladók ajánlásait, akkor elég tisztességes összeget kell kihúznia.
Azt javaslom azonban, hogy először hallgassa meg azokat a hasznos tippeket, amelyeket ugyanaz a Napelemek tulajdonosa ad a "Hogyan válasszunk elemeket egy szélerőmű és napelem számára" című videójában.
Saját ellentétes véleménye van ebben az ügyben. A saját dolga, hogy hogyan bánsz vele. Azonban ellentétes forrásokból származó információk megismerése és a legmegfelelőbb lehetőség kiválasztása belőlük: a gondolkodó ember számára az optimális megoldás.
Egy lapátos szélturbina számítása
Mivel már megtudtuk, hogy a vízszintes szélturbina sokkal hatékonyabb, megfontoljuk annak kialakításának kiszámítását.
A szélenergiát a képlettel lehet meghatározni P = 0,6 * S * V³, ahol S a rotorlapátok csúcsaival leírt kör területe (dobási terület), négyzetméterben kifejezve, és V a számított szélsebesség méterben másodpercenként. Figyelembe kell vennie magát a szélmalom hatékonyságát is, amely egy háromlapátos vízszintes áramkör esetén átlagosan 40% lesz, valamint a generátor készlet hatásfokát, amely az áramsebesség csúcsán 80% állandó mágneses gerjesztésű generátor esetén és gerjesztő tekercselésű generátor esetén 60%. Átlagosan az energia további 20% -át fogyasztja a fokozatos hajtómű (szorzó). Így a szélturbina sugárának (vagyis a lapátjának hosszának) végleges kiszámítása az állandó mágneses generátor adott teljesítményére így néz ki: R = √ (P / (0,483 * V3))
Példa: Tegyük fel, hogy a szélerőmű szükséges teljesítménye 500 W, az átlagos szélsebesség pedig 2 m / s. Ekkor képletünk szerint legalább 11 méter hosszú pengéket kell használnunk. Amint láthatja, még egy ilyen kis teljesítményhez is szükség lesz egy hatalmas méretű szélgenerátor létrehozására. Többé-kevésbé racionális szerkezeteknél, amelyek lapáthossza nem haladja meg a másfél métert, a barkácsolás körülményei között a szélgenerátor erős szélben is csak 80-90 watt teljesítményt képes előállítani.
Nincs elég erő? Valójában minden némileg másképp van, mivel valójában a szélgenerátor terhelését az elemek táplálják, a szélturbina csak a legjobb tudása szerint tölti fel őket. Következésképpen a szélturbina teljesítménye határozza meg az energiaellátás frekvenciáját.
Generátor kiválasztása
Úgy tűnik, hogy egy házi készítésű szélturbina generátorának leglogikusabb lehetősége egy autógenerátor. Ez a megoldás megkönnyíti az egység összeszerelését, mivel a generátornak már vannak rögzítési pontjai és egy szíjtárcsa is. Nem nehéz megvásárolni magát a generátort és annak alkatrészeit is. Ezenkívül a beépített releregulátor lehetővé teszi, hogy közvetlenül csatlakoztassa egy 12 voltos akkumulátorhoz, és ehhez pedig egy invertert az egyenáram 220 V váltakozó feszültséggé történő átalakításához.
De, mint fent említettük, a gerjesztő tekercselésű generátorok hatékonysága meglehetősen alacsony, ami nagyon érzékeny egy amúgy is alacsony teljesítményű szélgenerátorra. A második hátrány az, hogy amikor az akkumulátor lemerül, az autógenerátor nem izgatható.
Számos házi kivitelben megtalálható a G-700 és G-1000 traktor-generátor. Hatékonyságuk már nincs, hasznos különbség csak a rotor mágnesezettsége, amely lehetővé teszi a generátor gerjesztését akkumulátor nélkül is, és alacsony ár.
Egyes szerzők, amikor szélgenerátorokat építenek, a kollektoros villanymotorok megfordíthatóságának tulajdonságát használják - rotoruk erőszakos forgatásával az egyenáram eltávolítható belőle. Az ilyen típusú motorok állórésze vagy állandó mágnesekből áll, ami célunk szempontjából előnyösebb, vagy van tekercselve. A motor generátor üzemmódban történő használatához a jármű relészabályzójához van csatlakoztatva a kívánt feszültség biztosításához.Vizsgálja meg a relé-szabályozó csatlakozását a VAZ klasszikus csomópontjának példáján (kényelmes, mert nincs egy blokkba kombinálva egy kefeegységgel):
- Csatlakoztassa az egyik motorkefét a testhez - ez lesz a generátor negatív pólusa. Itt biztonságosan csatlakoztassa a relé-szabályozó fém házát és az akkumulátor „-” csatlakozóját.
- Csatlakoztassa a relé 67-es kivezetését az állórész tekercselésének egyik termináljára, a másodikat ideiglenesen a házhoz.
- Csatlakoztassa a 15. kivezetést a kapcsolón keresztül az akkumulátor pozitív pólusához (ez biztosítja a tér áramát a tekercseléshez). Adja meg a rotor forgását ugyanabba az irányba, amelyet a szélturbina csavarja, és csatlakoztasson egy voltmérőt a szabad kefe és a ház közé. Ha negatív potenciál található a kefén, cserélje ki az állórész és a relé-szabályozó és a test csatlakozásait.
Az egyenáramú generátor akkumulátorhoz történő csatlakoztatásának fő jellemzője, hogy félvezető diódával kell elválasztani őket, ami megakadályozza, hogy az akkumulátor lemerüljön a rotor tekercsére, amikor a generátor leáll. A modern autógenerátorokban ezt a funkciót egy háromfázisú diódahíd látja el, és a fázisainak párhuzamos összekapcsolásával is felhasználhatjuk a feszültségesés csökkentésére.
A legnagyobb teljesítmény eltávolítható a generátorból, amelynek rotorja neodímium mágnesekből áll. Széles körben elterjedtek egy féktárcsa gépjárműagyon alapuló konstrukciók, amelyek szélén erős mágnesek vannak rögzítve. Egyfázisú vagy háromfázisú tekercseléssel ellátott állórész található tőlük minimális távolságban.
Axiális kivitelű szélturbina mágnesekkel
Egy ilyen 220 V-os szélmalom középpontjában egy féktárcsákkal ellátott személygépkocsi-kerékagy található. Ha az alkatrész nem új, szerelje szét, ellenőrizze és kenje meg a csapágyakat, és távolítsa el a rozsdát.
Mágnesek elosztása és rögzítése
Először fel kell ragasztania a mágneseket a rotorlemezre. Ebben az esetben a felhasznált mágnesek nem szokványosak, hanem speciális neodímium mágnesek. Sokkal erősebbek. Szüksége lesz 20 mágnesre, amelyek mérete 25x8 mm. A mágneseket váltakozó oszlopokban helyezik el. A helyes elhelyezés érdekében készítsen egy sablont az alábbi fotó szerint.
Tanács! Ha lehetséges, kerek mágneseket használjon téglalap alakú helyett a szélturbinához. Mágneses mezőjük nem a közepén, hanem a hosszában koncentrálódik.
Szilikát ragasztóval rögzítse a mágneseket a lemezhez. És a végén az erő érdekében töltse ki a mágneseket epoxival. A gyanta szivárgásának elkerülése érdekében készítsen gyurmaszegélyeket vagy ragassza fel a lemezt.
Jegyzet! Annak érdekében, hogy ne keverje össze a mágnes pólusát, jelölje őket "+" vagy "-" jellel. Ennek megállapításához - vigye egyik mágnest a másikhoz. A vonzott mágnesfelületek „+” jellel rendelkeznek. Ha a mágnest taszítják, akkor annak „-” pólusa van.
Háromfázisú és egyfázisú generátor szélturbinához
Ha összehasonlítjuk őket, akkor egy fázisú eszköz rosszabb, mert terhelés alatt az áram amplitúdójának különbsége miatt rezeg. És az áram inkonzisztenciája miatt jelenik meg. Ez a hatás a háromfázisú termékekben hiányzik. Az erejük mindig ugyanaz. A helyzet az, hogy az egyik fázis kompenzálja a másikat, és fordítva, ha az áram az egyik fázisban eltűnik, akkor a másikban megnő.
Mi a végeredmény? És az a tény, hogy a háromfázisú generátorok 50% -kal több kimenettel rendelkeznek, mint az egyfázisúak. Ezenkívül biztató a rezgés hiánya, amely bosszanthatja és befolyásolhatja a kényelmet. Nagy terhelés alatt az állórész nem dúdol. Ha a zaj nem zavarja, és úgy dönt, hogy egyfázisú generátort használ, készüljön fel arra, hogy a rezgés negatívan befolyásolja a szélgenerátor működését. Az élettartama rövidebb lesz.
Megcsévéljük a tekercseket
A szélgenerátort nem lehet nagyon gyorsan hívni. Mindent meg kell tennie, hogy a 12 V-os akkumulátor 100–140 fordulat / perc sebességgel megfertőződjön.Ilyen kezdeti adatok esetén a tekercsekben az összes fordulatszámnak 1000-1200-nak kell lennie. De honnan lehet tudni, hány tekercs van tekercsenként? Egyszerű: ezt az ábrát elosztjuk a tekercsek számával.
Ha azt akarja, hogy a szélturbina több energiát szolgáltasson alacsony fordulatszámon, akkor több oszlopot kell készítenie. Ebben az esetben a tekercsben növekszik az áramlengés frekvenciája. Az ellenállás csökkentése és az áramellenállás növelése érdekében javasoljuk, hogy vastag huzalt tekerjünk a tekercsek köré. Vegye figyelembe azt a tényt, hogy erős feszültség esetén a tekercselés ellenállása "meg tudja enni" az áramot.
Vegye figyelembe, hogy a lemezekhez rögzített mágnesek száma és vastagsága határozza meg a generátor működési paramétereit. Annak megállapításához, hogy egy szélgenerátor mennyi energiát tud leadni, tekerje fel az egyik tekercset és fordítsa el a generátort. Mérje meg a feszültséget némi fordulatszám mellett terhelés nélkül. Például 200 fordulat / perc sebességgel 30 V-os áramot kapott 3 ohmos ellenállással. Ebből a 30 V-ból vonjon le 12 V-ot (akkumulátor feszültsége). Most ossza el a kapott számot 3 ohmmal. Ez így néz ki:
30 – 12 = 18;
18 : 3 = 6.
Ennek eredményeként kiderült, hogy 6 A. Mennek az akkumulátorhoz. Nyilvánvaló, hogy a gyakorlatban valamivel kevesebb lesz a vezetékek veszteségei miatt.
Jobb, ha a tekercseket meghosszabbítjuk. Ekkor az ágazat réz jobban kijön, és a fordulatok egyenesek lesznek. A tekercs belsejében lévő lyuk átmérőjének egyenlőnek vagy valamivel nagyobbnak kell lennie, mint a mágnesek mérete.
Jegyzet! Az állórész vastagságának meg kell egyeznie a mágnesek vastagságával.
Az állórész formája rétegelt lemez lehet. De a tekercsek szektorai papírra is helyezhetők, gyurma szegély készítésével. A tekercseket úgy kell rögzíteni, hogy ne mozduljanak el, és a fázisok végeit ki kell hozni. Csatlakoztassa az összes vezetéket csillaggal vagy deltával. Marad a szélgenerátor tesztelése kézzel forgatva.
Csavarokat és árbocot készítünk egy szélturbinához
A generátor árbocának magasnak kell lennie, 8 és 12 m között. Az alapot be kell betonozni. Jobb a csövet úgy felszerelni, hogy a csövet a csörlő könnyedén fel tudja emelni és leengedni. A szélturbina csavarja a cső tetejére lesz rögzítve.
Ø160 mm-es műanyag csőből készítheti. Vágjon ki egy hat pengével ellátott, 2 m hosszú csavart.
Hajtsa össze a farkát, hogy távol tartsa a propellert az erős széllökéstől. Ennek eredményeként a szélgenerátor által termelt összes energia felhalmozódhat az akkumulátorban.
Ez az, tudod, hogyan kell szélgenerátort készíteni mágnesekkel. Most felhasználhatja az ilyen szélgenerátor által előállított villamos energiát, ezzel megtakarítva a pénzét. Minden erőfeszítést megjutalmazunk.
Szorzószámítás
A generátorkészletnek van egy ferde áramsebességi jellemzője: a rotor fordulatszámának növekedésével a hozzá adott maximális teljesítmény nő. Ezért a kis sebességű szélturbina legnagyobb hatékonyságának biztosítása érdekében szorzóra van szükségünk, nagy növekedési tényezővel.
Házi készítésű kivitel esetén a legoptimálisabb megoldás az övszorzó: könnyen előállítható és minimális gépi munkát igényel. A fordulatok növekedésének aránya megegyezik a propeller tengelyéhez csatlakoztatott meghajtó tárcsa átmérőjének és a generátor hajtott tárcsa átmérőjének arányával. Szükség esetén az áttétel könnyen beállítható az egyik tárcsa cseréjével.
A szorzó tervezésénél figyelembe kell venni mind a penge szerelvény átlagos sebességét, mind a generátor áramsebességi jellemzőit. Ha soros autógenerátort használunk, akkor az könnyen megtalálható az interneten, házi készítésű kivitelekkel, valószínűleg próbán és hibán kell átesnünk.
Vegyünk például egy közös traktorgenerátort, amelyet már fentebb említettünk.
Ha szélturbinánk számított teljesítményét 90 wattra vesszük, a grafikonon találunk egy pontot, amely megfelel a generátor e teljesítményre adott teljesítményének.14 V névleges feszültségnél legalább 6,5 A áramkimenetre van szükségünk - a grafikon szerint ez valamivel 1000 fordulat / perc sebesség felett történik. Hagyja, hogy a tervezett légcsavar a széllel 60 fordulat / perc (közepes szél) sebességgel forogjon. Ez azt jelenti, hogy legalább húszszorosára van szükségünk a tárcsák átmérőinek arányában - egy 70 mm-es generátoros tárcsához a szélmalom-tárcsa majdnem másfél méter átmérőjűnek kell lennie, ami elfogadhatatlan. Ez egyértelműen utal arra, hogy az ilyen típusú szélgenerátorok mennyire alacsony hatékonyságúak - komplex többlépcsős sebességváltó nélkül, ami önmagában is nagy energiaveszteséghez vezet, szinte lehetetlen autós generátort üzemmódba állítani.
A tervezés és a részletek megválasztása
DIY szélgenerátor egy autógenerátorból
A generátoros szélturbina kialakításának kiválasztásakor a területre jellemző éghajlati viszonyokból kell kiindulni. Tehát az alacsony szélaktivitású területeken a vitorla típusú lapátokkal felszerelt szélenergia-generátorok optimálisak (megjelenését az alábbi ábra mutatja).
Vitorla típusú szélturbina
Erős szélterheléssel rendelkező régiókban a házhoz készített házi szélgenerátor leggyakrabban függőlegesen elhelyezett, korlátozott teljesítményű eszköz formájában készül.
Annak ellenére, hogy a függőleges forgástengelyű szélturbinák gyártása valamivel drágább, mint vízszintes társaik, jobban bírják az erős szélterheléseket. Gyártásukhoz improvizált eszközökkel összegyűjtött házi pengék használhatók (néhány kézműves alkalmazkodott ahhoz, hogy külön fémdarabokra vágott hordóból készítsék őket).
Célszerűbb több szél készen vásárolni és átalakítani őket egy generátorhoz, amelyet átalakított motorként lehet használni egy nyomtatótól. Mindenesetre a munka megkezdése előtt ki kell dolgozni a jövőbeli generátor vázlatát, amelyen az előregyártott egység részletes diagramja látható.
További információ. A megvásárolt pengék kiválasztásakor abból kell kiindulni, hogy az úgynevezett "vitorlás hajókat" tartják a legolcsóbbnak.
Ezek alapján a legegyszerűbb módszer egy függőleges szélgenerátor elkészítésére.
A lehetséges tervek leírásának kiegészítéséhez hozzátesszük, hogy a jövőbeni eszköz készülhet autóindítóból vagy bármilyen autogenerátorból, amely élettartamát lejárta. Vizsgáljuk meg részletesebben a barkácsoló villamos generátorok gyártásának javasolt lehetőségeit.
Árboc
Az árboc, amelyre a szélturbina van felszerelve - ez az egyik legfontosabb csomópontja.
Nem csak a szélmalom biztonságos működését biztosítja (a lapátok által leírt kör alsó pontja nem lehet 2 méternél közelebb a talajhoz), hanem lehetővé teszi a szélenergia lehető leghatékonyabb felhasználását, a amely a föld közelében turbulensebbé válik.
A magas magasság a szélturbina árbocának alacsony merevségéhez vezet, és erősségének kiszámítását nemcsak amatőr, hanem mérnök számára is meglehetősen megnehezíti. Csak a főbb pontokat sorolhatja fel:
- Helyezze az árbocot amennyire csak lehetséges a háztól és a levegő áramlását árnyékoló fáktól. Ezenkívül erős szél esetén a szélgenerátor leeshet az épületre, vagy fák károsíthatják;
- Az oszlop optimális kialakítása áttört hegesztett rács hasonló az erőátviteli tornyokhoz, de gyártása nehéz és drága. A legegyszerűbb, de meglehetősen hatékony megoldás több párhuzamos, 80–100 mm átmérőjű cső, amelyeket rövid varratokkal hegesztenek egymáshoz, és legalább egy méter mélységig betonozzák a talajba. Nagyon kívánatos egy cső szerkezetének megerősítése kábelkötegelőkkel, amelyek szintén a betonba öntött támaszokhoz vannak rögzítve.
- A szélmalom karbantartásának egyszerűsítése érdekében árboca fordulópontot hozhat létre: ebben az esetben, amikor a törés irányába haladó nyújtási vonal meggyengül, az árboc a földre dönthető.
Történet egy nagyon egyszerű szélgenerátorról egy otthoni ventilátorból
Kiegészítő elektromos berendezések
Mint fent említettük, a szélerőműpark szerves része egy akkumulátor, amely átveszi a fogyasztók erejét. kiválasztásakor emlékeznie kell arra, hogy minél nagyobb a kapacitása, annál hosszabb ideig képes fenntartani a hálózat feszültségét, ugyanakkor hosszabb ideig tart a töltése. A hozzávetőleges üzemidő meghatározható az az idő, amely alatt az akkumulátor kapacitásának fele kimerül (ezt követően a feszültségesés már észrevehetővé válik, ráadásul a mélykisülés csökkenti az ólom-sav akkumulátorok élettartamát).
Példa: Tehát egy 65 A * h kapacitású akkumulátor feltételesen képes 30-35 Amp-óra energiát adni a terhelésre. Sok vagy kevés? Egy hagyományos 60 wattos világító lámpához, figyelembe véve az inverter jelenlétét, amely 12 V DC-t 220 V AC-ra alakít át, és amelynek saját hatékonysága 70% -on belül van, a 7 amperes áram valamivel több, mint négy óra üzem . 90 wattos névleges teljesítményű szélmalmunk, még a legjobb esetben is, állandó erős szél mellett legalább öt órát vesz igénybe az elpazarolt energia visszanyerése. Amint láthatja, ha a szélturbinát kizárólag autonóm energiaforrásként használja, az otthoni áram csak napi néhány órára lesz elérhető.
Az áramellátó rendszer második csomópontja az inverter. Esetünkben használhat kész autót és szünetmentes tápegységből kivont autót is. Mindenesetre fontos, hogy ne terheljük túl áramfogyasztással, tekintettel arra, hogy tényleges üzemi teljesítménye 1,2-1,5-szer kisebb, mint a jelzett maximális teljesítmény.
Mint látható, az ingyenes energia felhasználásának vonzereje számos korlátozáson nyugszik, és Oroszország középső részén az egyetlen hatékony megoldás - a szélgenerátor - sem képes hosszú távú autonómiát biztosítani.
De ugyanakkor ez az ötlet nem vészes mind a vészáramforrás, mind pedig a tervezési feladat szempontjából - a szélerőmű saját kezűleg történő létrehozásának öröme jelentősen meghaladhatja annak erejét.
