לעתים קרובות, לבעלי בתים פרטיים יש רעיון ליישם מערכות חשמל לגיבוי... הדרך הפשוטה והמשתלמת ביותר היא כמובן מחולל בנזין או סולר, אך אנשים רבים מפנים את עיניהם לדרכים מורכבות יותר להמיר את מה שמכונה אנרגיה חופשית (קרינת שמש, אנרגיה של מים זורמים או רוח) לחשמל.
לכל אחת משיטות אלה יתרונות וחסרונות משלה. אם בעזרת זרימת מים (תחנת כוח מיני הידרואלקטרית) הכל ברור - הוא זמין רק בסביבה הקרובה של נהר זורם למדי, אז ניתן להשתמש באור שמש או ברוח כמעט בכל מקום. לשתי השיטות הללו יהיה חסרון שכיח - אם טורבינת מים יכולה לעבוד מסביב לשעון, אז סוללה סולארית או מחולל רוח יעילים רק לזמן מה, מה שמצריך לכלול סוללות במבנה רשת החשמל הביתית.
מכיוון שהתנאים ברוסיה (שעות אור קצרות רוב השנה, משקעים תכופים) הופכים את השימוש בפאנלים סולאריים ללא יעיל במחירם ויעילותם הנוכחית, הרווחי ביותר הוא תכנון גנרטור רוח... שקול את עקרון הפעולה שלו ואפשרויות העיצוב האפשריות.
מכיוון שאף מכשיר ביתי אינו דומה למכשיר אחר, זה
המאמר אינו הוראות שלב אחר שלב, ותיאור העקרונות הבסיסיים של תכנון טורבינת רוח.
עקרון עבודה כללי
גוף העבודה העיקרי של מחולל הרוחות הוא הלהבים, שמסתובבים על ידי הרוח. בהתאם למיקום ציר הסיבוב, טורבינות רוח מחולקות לרוחב ואנכי:
- טורבינות רוח אופקיות הנפוצה ביותר. הלהבים שלהם הם בעלי תכנון דומה למדחף מטוס: בקירוב הראשון מדובר בלוחות נוטים יחסית למישור הסיבוב, הממירים חלק מהעומס מלחץ רוח לסיבוב. מאפיין חשוב של מחולל רוח אופקי הוא הצורך להבטיח את סיבוב מכלול הלהב בהתאם לכיוון הרוח, שכן היעילות המרבית מובטחת כאשר כיוון הרוח מאונך למישור הסיבוב.
- להבים טורבינת רוח אנכית בעלי צורה קמורה-קעורה. מכיוון שהתייעלות של הצד הקמור גדולה מהצד הקעור, טורבינת רוח כזו תמיד מסתובבת בכיוון אחד, ללא קשר לכיוון הרוח, מה שהופך את מנגנון הסיבוב למיותר, בשונה מטורבינות רוח אופקיות. יחד עם זאת, בשל העובדה שבכל זמן נתון, רק חלק מהלהבים מבצע עבודות מועילות, והשאר רק מתנגדים לסיבוב, היעילות של טחנת רוח אנכית נמוכה בהרבה מזו של אופקית: אם עבור מחולל רוח אופקי בעל שלושה להבים הנתון הזה מגיע ל 45%, אז עבור אנכי זה לא יעלה על 25%.
מכיוון שמהירות הרוח הממוצעת ברוסיה אינה גבוהה, אפילו טורבינת רוח גדולה תסתובב לאט למדי רוב הזמן. כדי להבטיח הספק מספק, יש לחבר את ספק הכוח לגנרטור באמצעות מפחית, חגורה או הילוך. בטחנת רוח אופקית, יחידת מפחית להבים-מחוללים מותקנת על ראש מסתובב, המאפשר להם לעקוב אחר כיוון הרוח. חשוב לקחת בחשבון שראש המסתובב חייב להיות בעל מגביל שמונע ממנו לבצע סיבוב מלא, שכן אחרת החיווט מהגנרטור ינותק (האפשרות באמצעות מנקי מגע המאפשרים לראש להסתובב בחופשיות היא יותר מורכב).כדי להבטיח סיבוב, מחולל הרוח מתווסף עם שבשבת מזג אוויר עובדת המופנית לאורך ציר הסיבוב.
חומר הלהב הנפוץ ביותר הוא צינורות PVC בקוטר גדול שנחתכו לאורך. לאורך הקצה מרותקות אליהן לוחות מתכת המרותכות לרכזת מכלול הלהב. ציורים של להבים מסוג זה הם הנפוצים ביותר באינטרנט.
הסרטון מספר על מחולל רוח מתוצרת עצמית
טחנות רוח DIY לבית: סקירה כללית של עיצובים
כפי שכבר הבנתם, החלק הראשון שתופס אנרגיית רוח הוא גלגל הרוח. אף ערכת טחנת רוח אחת לבית אינה יכולה להסתדר בלעדיה.
ניתן לבצע את זה:
- עם ציר סיבוב אנכי;
- או אופקי.
טורבינת רוח אנכית
אראה עם תמונה את אחד המבנים הקלים לייצור, עשוי מחבית פלדה רגילה.
מחולל רוח אנכי שכזה, המיוצר בעבודת יד, ואף ממוקם מעל פני האדמה עצמה, מוקף בבניינים ובמפעלים, לא יוכל לפתח מהירות רגילה לייצור מספיק חשמל להפעלת בית פרטי.
הוא יוכל לבצע רק כמה משימות בודדות עבור ציוד בעל הספק נמוך. יתר על כן, מהירות הסיבוב הנמוכה של הרוטור שלו תחייב שימוש חובה בהילוך עולה, וזה הפסדי אנרגיה נוספים.
עיצובים כאלה היו פופולריים בתחילת המאה הקודמת בספינות קיטור. גלגל מים, הממוקם עם להביו בכיוון תנועת הכלי, הבטיח את תנועתו.
עכשיו זה נדיר שאיבד את הרלוונטיות שלו. בתעופה, עיצוב כזה לא רק שלא השתרש, אלא אפילו לא הובא בחשבון.
רוטור אוניפקו
מבין העיצובים המהירים של גלגלי רוח, הרוטור Onipko מופץ כעת באופן מאסיבי באמצעות האינטרנט. מפרסמים מראים שהוא מסתובב אפילו ברוחות קלות מאוד.
עם זאת, משום מה יש לי גם גישה ביקורתית להתפתחות זו, אם כי לא כל כך קשה לחזור עליה במו ידי. לא מצאתי ביקורות נלהבות בקרב קונים, כמו גם חישובים מדעיים לגבי ההיתכנות הכלכלית של השימוש בו.
אם מישהו מהקוראים יכול להניא אותי מדעה זו, אודה.
טורבינת רוח אופקית
כבר מההתחלה, מנועי המטוסים החלו להשתמש במדחף המניע אוויר לאורך גוף המטוס. צורתו ועיצובו נבחרים על מנת להשתמש ברכיב התגובה בנוסף לכוח הלחץ הפעיל.
כל מחולל רוח אופקי, המיוצר באופן תעשייתי או בעבודת יד, פועל על פי עיקרון זה. אני מראה דוגמא לבנייה תוצרת בית עם תצלום.
על פי העיקרון של שימוש באנרגיית רוח, זהו תכנון יעיל יותר, ומבחינת תכנון כדי להבטיח בעיות ביתיות של אספקת חשמל, הוא בעל צריכת חשמל נמוכה.
מנוע חשמלי קטן שהרוטור שלו מסובב טורבינת רוח, יכול, אפילו בלחץ ועוצמת רוח אופטימלית, לייצר כוח נמוך בלבד כמחולל. ניתן לחבר אליו נורת לד חלשה.
תחשוב בעצמך אם אתה צריך להרכיב שבשבת מזג אוויר תאורה אחורית כזו או לא. תכנון כזה לא יתמודד עם משימות אחרות. למרות שעדיין ניתן להשתמש בו להפחדת שומות באזור. הם ממש לא אוהבים רעשים המלווים בסיבוב של חלקי מתכת.
על מנת לעשות שימוש מלא בחשמל המתקבל מהרוח, על המדחף של מחולל הרוח להיות בעל המידות התואמות את צריכת החשמל. סמוך על קוטר של כ -5 מטרים.
בעת היצירה שלו, תתמודד עם קושי טכני: עליך לאזן במדויק את החלקים הגדולים. מרכז המסה חייב להיות תמיד בנקודת האמצע של ציר הסיבוב.
זה ימזער את ריצת הנושא והתנודדות של מבנה בגובה רב. עם זאת, איזון כזה אינו קל.
כיצד להתקין טורבינת רוח: פריסת תורן אמינה להתקנה בגובה
משקל הגז לייצור רגיל של אנרגיה חשמלית הוא הגון למדי. לא ניתן להתקין אותו על מעמד פשוט.
יהיה עליכם ליצור בסיס בטון מוצק לתורן המתכת ולברגי העיגון של הבחור. אחרת, כל המבנה, המורכב בקושי רב, עלול לקרוס בכל רגע לא מתאים.
ניתן להכין מעמד לטורבינת רוח המוגבהת לגובה:
- בצורה של תורן טרומי שהורכב מחלקים עם פלטה;
- או תומך צינורי מחודד.
שתי התוכניות ידרשו חיזוק מהתהפכות על ידי יצירת כמה שכבות של חוטי בחור מהכבלים, הדרושים להחזקת התורן במקרה של משבי רוח כבדים. עליהם להיות מחוברים היטב לפקקים ולעוגנים.
מנסיון רע אישי: בעת השימוש בטלוויזיה אנלוגית הייתה לי אנטנת קו עכביש בקוטר החישוק של 2 מטר. הוא היה ממוקם בגובה של 8 מטרים, הוא היה קבוע על מוט עץ עם שתי מפלסים של בחורים. משבי רוח כבדים הניפו אותה כך שהמתלה קרס.
למרבה המזל, הטלוויזיה הדיגיטלית המודרנית דורשת אנטנות קטנות בהרבה. הם לא רק קלים לעשות עם הידיים שלך, אלא גם לא כל כך קשה להדק.
איך מכינים תורן לטחנת רוח
שים לב מייד ליצירת עיצוב סולידי ונטול בעיות. אחרת, פשוט חזור על החוויה העצובה של עובדי חברת YantarEnergo, שעברו תאונה במהלך סערה: תורן רב טון קרס, ושברי הלהבים התפזרו ברחבי הרובע.
מכשיר התורן ידרוש חישוב כמות החומרים הנדרשת ליצירת מבנה מזווית פלדה של חלקים שונים. הצורה והמידות נבחרים בהתאם לתנאים המקומיים.
הוא עשוי משלושה או ארבעה זקפים. כל אחד מהם מותקן על עצירה מלמטה. בראש התורן נוצרת פלטפורמה להתקנת טורבינת הרוח.
מכיוון שאורך הפינות מוגבל, התורן מורכב מכמה חלקים. קשיחות ההידוק הכללית ניתנת על ידי צלעות רוחביות המהודקות דרך הפלטה.
אלמנטים מתכתיים משובצים הם אלמנט חובה של היסוד. הם ישמשו להידוק חלקים. נצטרך לדאוג לריתוך הברגים והחיבור.
אל תזניח קווי בחורים נוספים.
איך עושים תמיכה מצינורות
מבנה טלסקופי עשוי צינורות פלדה מהפרופיל המקביל קל יותר להרכבה, אך יש לחשב בזהירות רבה יותר את חוזקו. רגע הכיפוף שיצר החלק העליון הכבד ברוחות סוערות לא צריך לחרוג מהערך הקריטי.
במקביל יתעוררו קשיים בתחזוקה מונעת, בדיקה ותיקון של תחנת כוח האוויר המורכבת. אם אתה יכול לטפס לגובה לאורך התורן כמו סולם, אז זה בעייתי לעשות זאת דרך צינור. ולעבוד למעלה זה מסוכן מאוד.
לכן, יש צורך לחשוב מיד על האפשרות של הורדת הציוד לקרקע בבטחה ודרך סבירה להעלותו. זה מאפשר לך לבצע אחת משתי תוכניות עם:
- ציר מסתובב על התומך הראשי.
- מנוף דחיפה בתחתית רגל התמיכה.
במקרה הראשון, נוצר בסיס יציב להתקנת התמיכה העיקרית. מבנה צינור מרותך עם טחנת רוח ומערכת הרמת שרשרת על כבלי פלדה מחובר לציר הסיבוב שלו.
משקל נגד ממוקם בתחתית הצינור כדי להקל על הרמה והורדה בעזרת כננת יד.
כבלי בטיחות חגורות הבחור אינם מוצגים בתמונה.הם פשוט תלויים מהתושבות שלהם אל הקרקע בעת הגבהה והורדת התורן, ומחוברים להימצאות בטון נייחות להפעלה רציפה.
תוכנית ההתקנה וההורדה של טחנת הרוח על פי האפשרות השנייה מוצגת להלן.
התורן וזרוע דחיפה נגד משקל, המחוזקים בקשיח, הממוקמים בזווית ישרה אליו, מופנים לכיוון האנכי על ידי כננת עם מערכת הרמת שרשרת.
ציר הסיבוב של המבנה שנוצר נמצא בראש הזווית הנכונה והוא קבוע במנחים המוטבעים בתשתית. כאשר מרימים או מורידים את התורן, חבלי הבחור מוסרים מהעגנות הנייחות על הקרקע. הם יכולים לשמש כחבל בטיחות.
מחולל רוח: מכשיר ועיקרון הפעולה של המעגל החשמלי במילים פשוטות
חוות רוח תעשייתיות מתוכננות בצורה כזו שהן מסוגלות לספק באופן מיידי חשמל לרשת לצרכנים. אתה לא יכול לעשות זאת במו ידיך.
בבחירת גנרטור שיסובב את גלגל הרוח משתמשים בעקרון ההפיכה של מכונות חשמליות. מומנט מוחל על המנוע החשמלי ופיתולי הסטטור נרגשים.
עם זאת, הרעיון לסובב את הרוטור של מנוע חשמלי אסינכרוני תלת פאזי כמחולל להשגת זרם חשמלי במתח 220/380 וולט מתממש ממנועי בעירה פנימית, לחץ מים, אך לא רוח.
העיצוב הכללי של הגנרטור עם הרוטור יהפוך כבד, אחרת לא ניתן יהיה להבטיח מהירויות פיר גבוהות.
עבור יכולות קטנות, אתה יכול:
- השתמש בגנרטור לרכב המפיק 12/24 וולט;
- להחיל גלגל מנוע מאופניים חשמליים;
- להרכיב מבנה של מגנטים נאודימיום עם סלילי חוט נחושת.
אתה יכול גם לקחת טורבינת רוח שנמכרת בסין כבסיס. אך עליו לבצע מיד ביקורת: שימו לב לאיכות התקנת הפיתולים, למצב המסבים, לחוזק הלהבים ולאיזון הכללי של הרוטור.
נצטרך להתכוונן לעובדה שערך מתח המוצא של הגנרטור ישתנה מאוד בהתאם למהירות הרוח. לכן, סוללות משמשות כחוליית ביניים.
יש להקצות את הטעינה שלהם לבקר.
מכשירי חשמל ביתיים ברשת 220 וולט חייבים להיות מופעלים באמצעות זרם חילופין מממיר מיוחד - מהפך. התרשים הפשוט ביותר של חוות רוח ביתית הוא כדלקמן.
זה יכול להיות פשוט מאוד בגלל האלקטרוניקה הדיגיטלית הצרכנית: מחשבים, טלוויזיות, טלפונים פועלים על זרם ישר מספקי חשמל של 12 וולט.
אם הם אינם נכללים בעבודה והציוד הדיגיטלי מופעל ישירות מסוללות, אובדן האנרגיה החשמלית יופחת על ידי ביטול ההמרה הכפולה במהפך וביחידות.
לכן, אני ממליץ להכין שקעים נפרדים של 12 וולט ולהפעיל אותם ישירות מהסוללות.
בתוך המעגל החשמלי, יהיה צורך לשמור על איזון כוח זהה כמו במבנה המכני. כל עומס מחובר חייב להתאים למאפייני האנרגיה של המקור במעלה הזרם.
מכשירי חשמל ביתיים של 220 וולט לא צריכים להעמיס על המהפך. אחרת, הוא יתנתק מההגנה המובנית, ואם הוא נכשל, הוא פשוט יישרף. הסוללות, מגעי החשמל של הבקר והגנרטור עצמו עובדים על פי אותו עיקרון.
יש לבצע הגנה על ידי מפסק לטורבינת רוח ביתית ללא כישלון.
לשם כך יש לבחור נכון אך ורק על פי המלצות מדעיות, לבדוק ולהתאים.
אי אפשר לחזות עומס יתר בשוגג, ועוד יותר את המראה של זרם קצר. לכן, מודול זה מותקן בהכרח כהגנה העיקרית.
תרשים החיווט לסוללות, מהפך ובקר לגנרטור רוח אינו שונה כמעט מזה המשמש בתחנות סולאריות עם לוחות תאורה.
לכן, מסקנה סבירה מציעה מיד את עצמה: להרכיב תחנת כוח ביתית משולבת, המופעלת על ידי אנרגיית רוח ואנרגיה סולארית בו זמנית. שני מקורות אלה משלימים זה את זה היטב ועלויות הרכבת תחנות בודדות מופחתות משמעותית.
יש ביוטיוב הרבה ערוצים המוקדשים לטורבינות רוח לבית. אהבתי את עבודתו של הבעלים "פנלים סולאריים". אני חושב שהוא די אובייקטיבי בהצגת נושא זה. לכן, אני ממליץ לבחון מקרוב.
סוללות טורבינות רוח: בעיה נוספת עבור בעל הבית
אחת המשימות היקרות של תחנת כוח רוח או סולארית היא נושא אחסון האנרגיה החשמלית, שנפתרת רק באמצעות סוללות. יהיה עליהם לקנות ולעדכן, והעלות גבוהה למדי.
כדי לבחור אותם, עליך לדעת את מאפייני הביצועים: מתח וקיבולת. בדרך כלל משתמשים בסוללות מרוכבות מסוללת 12 וולט, ויש לקבוע באופן אמפירי את מספר השעות אמפר בכל מקרה ספציפי, על סמך כוחם של הצרכנים, זמן הפעולה שלהם.
יהיה עליכם לבחור בסוללות לגנרטור רוח ממגוון רחב למדי. אסתפק לא בסקירה מלאה, אלא רק בארבעה סוגים פופולריים של סוללות חומצה:
- כלי רכב מנועים מתנעים קונבנציונליים;
- סוג AGM;
- לְהַגלִיד;
- משוריין.
מוכרים אינם ממליצים לרכוש סוללות המתנע לחוות רוח מכיוון שהן מיועדות לעבוד בתנאי הפעלת רכב קריטיים:
- כאשר הם מאוחסנים בקור, עליהם לעמוד בזרמי המתנע העצומים שנוצרים כאשר מנוע קר מסתובב;
- תוך כדי נהיגה הם חשופים לרעידות ולרעידות;
- הטעינה מתבצעת במצב חיץ מהגנרטור כאשר המכונית נעה במהירויות מנוע שונות.
איפה:
- סוללות שירות, הדורשות רמת אלקטרוליטים תקופתית ומילוי מים מזוקקים, מיועדות לעמוד ב 100 מחזורי פריקה / טעינה;
- לא מטופלים - יש להם עיצוב מורכב יותר ומספר המחזורים הוא 200.
עם זאת, סוללת טורבינת הרוח בעת הפעלה בתוך הבית:
- מוצב בדרך כלל במרתף, שבו הטמפרטורה, הנשמרת על + 5 ÷ + 10 מעלות בכל ימות השנה, היא אופטימלית;
- לא נחשף לרעידות ולרטטים, מותקן באופן קבוע במצב נייח;
- אין לקבל עומסים קיצוניים במהלך ההתנעה, וכאשר מכשירים ביתיים מופעלים באמצעות המהפך, הם פועלים במצב עדין;
- נטענים מהגנרטור בזרמים קטנים, המשפיעים לטובה על מצב ההתפוגגות של הלוחות.
כל אלה הם התנאים הנוחים ביותר להפעלתם. לכן, אני מציע לשים לב לאופציה זו למי שאינו עצלן מדי לפקח מדי פעם על המתח על הגדות ולפקח על רמת האלקטרוליטים בהם.
סוללות AGM מורכב יותר בעיצוב. יש להם אותן צלחות, אך שטיחי זכוכית ספוגים חומצה, הפועלים בו זמנית כשכבה דיאלקטרית. מחזור הפריקה / טעינה שלהם הוא 250 ÷ 400. טעינת יתר מסוכנת.
סוללות של גולם נוצרים גם על ידי עיצוב ללא תחזוקה עם גוף אטום ואלקטרוליט מעובה למצב ג'ל. הם לא אוהבים לטעון מאוד, אבל הם עמידים יותר בפני פריקה עמוקה. מספר מחזורי החישוב הוא 350.
סוללות שריון הם בין ההתפתחויות המודרניות ביותר. רפידות האלקטרודות שלהם מוגנות על ידי פולימרים מפני התקפת חומצה. טווח מחזור הפעלה: 900 ÷ 1500.
כל ארבעת סוגי הסוללות נבדלים באופן משמעותי מבחינת מחיר ותנאי הפעלה. אם תיקח בחשבון את המלצות המוכרים, תצטרך להפגיז סכום כסף די הגון.
עם זאת, אני ממליץ לך להקשיב תחילה לטיפים השימושיים שאותו בעל סוללות סולאריות נותן בסרטון שלו "כיצד לבחור סוללות לחוות רוח ולתחנת שמש".
יש לו דעה הפוכה משלו בעניין זה. איך אתה מתייחס אליו זה עניינך. עם זאת, לדעת מידע ממקורות מנוגדים ולבחור מתוכו את האפשרות המתאימה ביותר: הפיתרון האופטימלי לאדם חושב.
חישוב טורבינת רוח עם להבים
מכיוון שכבר גילינו שטורבינת רוח אופקית יעילה הרבה יותר, נשקול את חישוב העיצוב שלה.
ניתן לקבוע את אנרגיית הרוח על ידי הנוסחה P = 0.6 * S * V³, כאשר S הוא שטח המעגל המתואר על ידי קצות להבי הרוטור (שטח השלכה), המתבטא במטר רבוע, ו- V הוא מהירות הרוח המחושבת במטרים לשנייה. אתה צריך גם לקחת בחשבון את היעילות של טחנת הרוח עצמה, אשר עבור מעגל אופקי תלת-להבי יעמוד על 40% בממוצע, כמו גם את היעילות של הגנרטור, שבשיא המאפיין של מהירות הזרם הוא 80% לגנרטור עם עירור מגנטים קבוע ו- 60% לגנרטור עם סלילת עירור. בממוצע, עוד 20% מההספק ייצרך על ידי הילוך המעלה (מכפיל). לפיכך, החישוב הסופי של רדיוס טורבינת הרוח (כלומר אורך הלהב שלה) עבור כוח נתון של מחולל המגנטים הקבוע נראה כך: R = √ (P / (0.483 * V³))
דוגמא: נניח שההספק הנדרש של חוות הרוח הוא 500 וואט, ומהירות הרוח הממוצעת היא 2 מ 'לשנייה. ואז, על פי הנוסחה שלנו, נצטרך להשתמש בלהבים באורך של לפחות 11 מטר. כפי שאתה יכול לראות, גם כוח כה קטן ידרוש יצירת מחולל רוח בעל ממדים ענקיים. עבור מבנים רציונליים פחות או יותר באורך להב של לא יותר ממטר וחצי בתנאי ייצור עשה זאת בעצמך, מחולל הרוחות יוכל להפיק 80-90 וואט חשמל בלבד גם ברוחות חזקות.
אין מספיק כוח? למעשה, הכל שונה במקצת, מכיוון שלמעשה העומס של מחולל הרוחות מוזן על ידי הסוללות, טורבינת הרוח טוענת אותן רק במיטב יכולותיה. כתוצאה מכך, כוחה של טורבינת רוח קובע את התדירות בה היא יכולה לספק אנרגיה.
בחירת גנרטור
נראה שהאפשרות ההגיונית ביותר עבור גנרטור לטורבינת רוח ביתית היא גנרטור לרכב. פתרון זה מקל על הרכבת הסט, מכיוון שבגנרטור כבר יש את נקודות התיקון וגם את גלגלת מכפיל החגורה. לא קשה לקנות גם את הגנרטור עצמו וגם חלקי חילוף עבורו. בנוסף, מווסת הממסר המובנה מאפשר לך לחבר אותו ישירות לסוללת אחסון של 12 וולט, אליו, בתורו, מהפך להמרת זרם ישר למתח מתח 220V.
אך, כאמור לעיל, היעילות של גנרטורים עם סלילת עירור נמוכה למדי, וזה מאוד רגיש לגנרטור רוח בעל הספק נמוך כבר. החיסרון השני הוא שכאשר הסוללה מתרוקנת, גנרטור הרכב לא יכול להתרגש.
במספר עיצובים ביתיים תוכלו למצוא את מחוללי הטרקטורים G-700 ו- G-1000. היעילות שלהם לא יותר, הבדל שימושי הוא רק המגנטיזציה של הרוטור, מה שמאפשר לרגש את הגנרטור גם ללא סוללת אחסון, ומחיר נמוך.
מחברים מסוימים, בעת בניית מחוללי רוח, משתמשים במאפייני הפיכות של מנועי חשמל אספניים - על ידי סיבוב בכוח של הרוטור שלהם ניתן להסיר ממנו זרם ישר. הסטטור של מנועים מסוג זה מורכב ממגנטים קבועים, העדיפה יותר לענייננו, או שיש לו סלילה. כדי להשתמש במנוע במצב גנרטור, הוא מחובר לווסת הממסר של הרכב כדי לספק את המתח הרצוי.שקול את החיבור של ויסות ממסר באמצעות דוגמה של צומת מהקלאסיקה של VAZ (זה נוח מכיוון שהוא אינו משולב לבלוק אחד עם מכלול מברשות):
- חבר אחד ממברשות המנוע לגוף - זה יהיה הקוטב השלילי של הגנרטור. כאן, חבר היטב את מארז המתכת של ויסות הממסר ואת מסוף הסוללה "-".
- חבר את מסוף 67 של הממסר לאחד ממסופי הסטטור המתפתל, השני באופן זמני למארז.
- חבר את מסוף 15 דרך המתג לקוטב החיובי של הסוללה (זה יספק את זרם השדה לפיתול). תן לסיבוב הרוטור באותו כיוון שיספק בורג טורבינת הרוח, וחבר מד מתח בין המברשת החופשית לבית. אם נמצא פוטנציאל שלילי על המברשת, החלף את חיבורי הסטטור עם ווסת הממסר והאדמה.
המאפיין העיקרי של חיבור גנרטור DC לסוללה הוא הצורך להפריד ביניהם עם דיודת מוליכים למחצה, מה שמונע מהסוללה להתפרק לסיבוב הרוטור כאשר הגנרטור נעצר. בגנרטורים לרכב מודרני, פונקציה זו מבוצעת על ידי גשר דיודה תלת פאזי, ונוכל להשתמש בו גם על ידי חיבור שלביו במקביל להפחתת ירידת המתח עליו.
ניתן להסיר את הכוח הגדול ביותר מהגנרטור, שהרוטור שלו מורכב ממגנטים ניאודימיים. קונסטרוקציות המבוססות על רכזת רכב עם דיסק בלמים נפוצות, אשר בקצה קבוע מגנטים חזקים. סטטור עם סלילה חד פאזית או תלת פאזית ממוקם במרחק מינימלי מהם.
טורבינת רוח בעיצוב צירי עם מגנטים
בלב טחנת רוח כזו של 220 וו נמצא רכזת רכבים עם דיסקי בלמים. אם החלק אינו חדש, פרק אותו, בדוק ושימן את המסבים ונקה כל חלודה.
חלוקה ואבטחה של מגנטים
ראשית עליך להדביק את המגנטים על דיסק הרוטור. במקרה זה, המגנטים המשמשים אינם רגילים, אלא מגנטים ניאודימיים מיוחדים. הם הרבה יותר חזקים. תזדקק ל -20 מגנטים שגודלם 25 על 8 מ"מ. המגנטים ממוקמים בעמודים מתחלפים. לקבלת מיקום נכון, הכינו תבנית כפי שמוצג בתמונה למטה.
עֵצָה! אם אפשר, השתמשו במגנטים מלבניים ולא עגולים עבור טורבינת הרוח. השדה המגנטי שלהם מרוכז לא במרכז, אלא לכל אורכו.
השתמש בדבק סיליקט כדי לאבטח את המגנטים לדיסק. וכדי לקבל כוח בסוף, אתה יכול למלא את המגנטים באפוקסי. כדי למנוע דליפת שרף, צרו שפות פלסטלינה או הדביקו את הדיסק.
פתק! כדי לא לבלבל איפה הקוטב של המגנט, אתה יכול לסמן אותם עם "+" או "-". כדי לקבוע זאת - הביאו מגנט אחד למשנהו. למשטחי מגנט הנמשכים יש "+". אם המגנט נדחה, יש לו מוט "-".
גנרטור תלת פאזי וחד פאזי לטורבינת רוח
אם נשווה אותם, מכשיר עם שלב אחד גרוע יותר, מכיוון שבעמסה הוא רוטט בגלל ההבדל במשרעת הזרם. וזה מופיע בגלל חוסר העקביות של הזרם. השפעה זו נעדרת במוצרים תלת פאזיים. כוחם תמיד זהה. העניין הוא ששלב אחד מפצה על השני וההפך, אם הזרם ייעלם בשלב אחד, הוא יגדל בשלב השני.
מה התוצאה הסופית? והעובדה שלגנרטורים תלת-פאזיים תפוקה של 50% יותר מזו של חד-פאזיים. בנוסף, היעדר הרטט, שעלול לעצבן ולהשפיע על הנוחות, מעודד. בעומס כבד, הסטטור לא יזמזם. אם הרעש לא מפריע לך, ואתה מחליט להשתמש בגנרטור חד פאזי, היה מוכן לעובדה שהרטט ישפיע לרעה על פעולתו של מחולל הרוח. חיי השירות שלו יהיו קצרים יותר.
אנחנו מתפתלים את הסלילים
לא ניתן לקרוא לגנרטור הרוח מהר מאוד. נדרש לעשות הכל כדי שסוללת 12 וולט תידבק בין 100-140 סל"ד.עם נתונים ראשוניים כאלה, המספר הכולל של סיבובים בסלילים צריך להיות שווה ל- 1000-1200. אבל איך יודעים כמה סיבובים יש לכל סליל? זה פשוט: נתון זה מחולק במספר הסלילים.
אם אתה רוצה שטורבינת הרוח תספק יותר כוח בסל"ד נמוך, אתה צריך לעשות יותר עמודים. במקרה זה, תדירות התנודה הנוכחית בסליל תגדל. כדי להפחית את ההתנגדות ולהגדיל את ההתנגדות הנוכחית, אנו ממליצים להתפתל חוט עבה סביב הסלילים. קחו בחשבון את העובדה שעם מתח חזק ההתנגדות של המתפתל יכולה "לאכול" את הזרם.
שימו לב שמספר ועובי המגנטים המחוברים לדיסקים קובעים את פרמטרי ההפעלה של הגנרטור. כדי לגלות כמה כוח יכול גנרטור רוח לספק, סליל סליל אחד והסוב את הגנרטור. מדוד מתח בכמה סל"ד ללא עומס. לדוגמא, עבור 200 סל"ד קיבלת זרם של 30 וולט עם התנגדות של 3 אוהם. הפחיתו 12 וולט (מתח סוללה) מ -30 וולט אלה. עכשיו חלקו את המספר שתקבלו ב -3 אוהם. זה נראה כמו זה:
30 – 12 = 18;
18 : 3 = 6.
כתוצאה, התברר 6 א 'הם ילכו לסוללה. ברור שבפועל זה יהיה מעט פחות בגלל ההפסדים בחוטים.
עדיף להפוך את הסלילים למאורכים. ואז הנחושת בגזרה תצא יותר, והסיבובים יהיו ישרים. קוטר החור שבתוך הסליל צריך להיות שווה או גדול מגודל המגנטים.
פתק! עובי הסטטור חייב להיות זהה לעובי המגנטים.
התבנית עבור הסטטור יכולה להיות דיקט. אך ניתן למקם את המגזרים של הסלילים על נייר על ידי יצירת גבול פלסטלינה. יש לקבע את הסלילים כך שלא יזוזו ולהוציא את קצות השלבים החוצה. חבר את כל החוטים לכוכב או דלתא. נותר לבדוק את מחולל הרוחות על ידי סיבובו ביד.
אנו מייצרים בורג ותורן לטורבינת רוח
התורן של הגנרטור חייב להיות גבוה, בין 8 ל 12 מ '. הבסיס חייב להיות בטון. עדיף להתקין את הצינור כך שניתן יהיה להרים ולהוריד את הצינור בקלות על ידי הכננת. בורג טורבינת הרוח יחובר לראש הצינור.
אתה יכול להכין אותו מצינור פלסטיק Ø160 מ"מ. גזור בורג עם שישה להבים באורך 2 מ '.
כדי להרחיק את המדחף ממשב רוח חזק, הפוך זנב מתקפל. כתוצאה מכך, כל האנרגיה שמייצר מחולל הרוחות יכולה להצטבר בסוללה.
זהו, אתה יודע להכין מחולל רוח עם מגנטים. עכשיו אתה יכול להשתמש בחשמל שמייצר גנרטור רוח כזה ולחסוך את הכסף שלך. כל המאמצים שלך יתוגמלו.
חישוב מכפיל
לסט הייצור מאפיין מהירות זרם נוטה: עם עלייה במהירות הרוטור, ההספק המרבי המועבר אליו גדל. לכן, על מנת להבטיח את היעילות הגבוהה ביותר של טורבינת רוח במהירות נמוכה, אנו זקוקים למכפיל עם מקדם עלייה גדול.
עבור עיצוב ביתי, הפיתרון האופטימלי ביותר הוא מכפיל חגורות: הוא קל לייצור ודורש מינימום עבודת מכונה. היחס בעליית הסיבובים יהיה שווה ליחס בין קוטר גלגל ההנעה, המחובר לציר הבורג, לקוטר גלגלת ההנעה של הגנרטור. במידת הצורך ניתן לכוון את יחס ההילוכים בקלות על ידי החלפת אחת הגלגלות.
בעת תכנון המכפיל, יש צורך לקחת בחשבון הן את המהירות הממוצעת של מכלול הלהב והן את המאפיין המהיר הנוכחי של הגנרטור. אם אנו משתמשים בגנרטור לרכב סדרתי, ניתן למצוא אותו בקלות באינטרנט, עם עיצובים ביתיים, ככל הנראה, נצטרך לעבור ניסוי וטעייה.
לדוגמא, ניקח מחולל טרקטורים משותף, שכבר הוזכר לעיל.
אם ניקח את ההספק המחושב של טורבינת הרוח שלנו ב -90 וואט, אנו מוצאים נקודה בגרף התואמת את תפוקת הגנרטור להספק זה.במתח נומינלי של 14 וולט אנו זקוקים להספק זרם של לפחות 6.5 A - על פי הגרף זה יקרה במהירות מעט מעל 1000 סל"ד. תנו למדחף של העיצוב שלנו להסתובב עם הרוח במהירות של 60 סל"ד (רוח בינונית). המשמעות היא שאנחנו זקוקים לפחות ליחס של פי עשרים מקוטרי הגלגלות - עבור גלגלת גנרטור בגודל 70 מ"מ, גלגל טחנת הרוח יצטרך להיות בקוטר של כמעט מטר וחצי, וזה לא מקובל. זה רומז חד משמעית עד כמה היעילות של מחוללי רוח מסוג זה נמוכה - ללא תיבת הילוכים מורכבת רב-שלבית, שכשלעצמה תוביל לאובדן כוח גדול, כמעט בלתי אפשרי להביא גנרטור לרכב למצב הפעלה.
בחירת עיצוב ופרטים
גנרטור רוח DIY מגנרטור לרכב
בבחירת העיצוב של ערכת גנרטור רוח יש להמשיך מתנאי האקלים האופייניים לאזור. לכן, עבור אזורים עם פעילות רוח נמוכה, מחוללי כוח רוח המצוידים בלהבים מסוג מפרש הם אופטימליים (המראה שלה מוצג באיור למטה).
טורבינת רוח מסוג מפרש
באזורים עם עומסי רוח חזקים, מחולל רוח ביתי מיוצר לרוב בצורה של מכשיר הממוקם אנכית בעל הספק מוגבל.
למרות העובדה שטורבינות רוח בעלות ציר סיבוב אנכי יקרות יותר לייצור מאשר עמיתיהן האופקיים, הן מסוגלות לעמוד טוב יותר בעומסי רוח חזקים. לייצורם ניתן להשתמש בלהבים תוצרת בית שנאספו מאמצעים מאולתרים (ישנם בעלי מלאכה שהתאימו לייצר אותם מחבית שנחתכה לשברי מתכת נפרדים).
כדאי יותר לקנות עוד רוח מוכנה ולהתאים אותם לגנרטור, שיכול לשמש כמנוע שהוסב מדפסת. בכל מקרה, לפני תחילת העבודה, יש לעצב סקיצה של הגנרטור העתידי, שתציג תרשים מפורט של היחידה הטרומית.
מידע נוסף. בבחירת להבים שנרכשו, יש לצאת מהעובדה ש"סירות מפרש "כביכול נחשבות לזולות ביותר.
על בסיסם, הדרך הקלה ביותר לייצר מחולל רוח אנכי.
להשלמת תיאור העיצובים האפשריים, אנו מוסיפים כי ניתן לייצר את המכשיר העתידי ממתנע רכב או מכל מחולל אוטומטי ששירת את חייו. הבה נבחן כל אחת מהאפשרויות המוצעות לייצור גנרטורים חשמליים עשה זאת בעצמך ביתר פירוט.
תוֹרֶן
התורן עליו מונחת טורבינת הרוח - זהו אחד הצמתים החשובים ביותר שלו.
זה לא רק מבטיח את הפעולה הבטוחה של טחנת הרוח (הנקודה התחתונה של המעגל שתוארה על ידי הלהבים לא צריכה להיות קרובה יותר מ -2 מטר לקרקע), אלא גם מאפשרת להשתמש באנרגיית הרוח ביעילות האפשרית, בזרימת שהופך סוער יותר ליד הקרקע.
גובה גבוה מוביל לנוקשות נמוכה של תורן טורבינת הרוח ומקשה על חישוב הכוח שלו לא רק לחובבן, אלא גם למהנדס. אתה יכול לרשום רק את הנקודות העיקריות:
- הניחו את התורן רחוק ככל האפשר מהבית ועצים שמצללים על זרימת האוויר. בנוסף, במקרה של רוח חזקה, מחולל הרוחות עלול ליפול על הבניין או להיפגע מעצים;
- עיצוב תורן אופטימלי הוא מסבך מרותך פתוח דומה למגדלי העברת כוח, אך קשה ויקר לייצר אותם. האפשרות הפשוטה ביותר, אך היעילה למדי, היא כמה צינורות מקבילים בקוטר 80-100 מ"מ, מולחמים בתפרים קצרים זה לזה ומושתקים לעומק של לפחות מטר אחד בקרקע. רצוי מאוד לחזק את המבנה של צינור אחד עם קשרי כבלים, המחוברים גם לתומכים שנשפכו לבטון.
- כדי לפשט את תחזוקת טחנת הרוח, ניתן להפוך את התורן שלה לנקודת מפנה: במקרה זה, כאשר קו המתיחה העובר לכיוון השבר מוחלש, ניתן להטות את התורן לקרקע.
סיפור על מחולל רוח פשוט מאוד ממאוורר ביתי
ציוד חשמלי נוסף
כאמור לעיל, חלק בלתי נפרד מחוות רוח הוא סוללה שמשתלטת על כוחם של הצרכנים. בעת בחירתך, עליך לזכור שככל שקיבולתו גדולה יותר כך היא תוכל לשמור על המתח ברשת, אך יחד עם זאת ייקח זמן רב יותר לטעון. ניתן להגדיר את זמן ההפעלה המשוער כזמן בו מיצוי מחצית מקיבולת הסוללה (לאחר מכן, ירידת המתח כבר תורגש, בנוסף, פריקה עמוקה מפחיתה את חיי סוללות העופרת).
דוגמא: אז, סוללה בקיבולת של 65 A * h תוכל בתנאי לתת 30-35 אמפר שעות אנרגיה לעומס. האם זה הרבה או מעט? מנורת תאורה קונבנציונאלית של 60 וואט תדרוש, בהתחשב בנוכחות מהפך הממיר 12 וולט DC ל -220 וולט וולט ויעילות משלו בתוך 70%, זרם של 7 אמפר הוא קצת יותר מארבע שעות פעולה. . לטחנת הרוח שלנו בהספק סמלי של 90 וואט, אפילו במקרה הטוב, עם רוח חזקה קבועה, ייקח לפחות חמש שעות להחזיר את האנרגיה המבוזבזת. כפי שאתה יכול לראות, כאשר אתה משתמש בטורבינת רוח אך ורק כמקור אנרגיה אוטונומי, חשמל בביתך יהיה זמין רק למספר שעות ביום.
הצומת השני של מערכת אספקת החשמל הוא המהפך. במקרה שלנו, אתה יכול להשתמש גם ברכב מוכן וגם בכזו המופקת מאספקת חשמל ללא הפרעה. בכל מקרה, חשוב לא להעמיס עליו בצריכה הנוכחית, בהתחשב בכך שכוח ההפעלה האמיתי שלו נמוך פי 1.2-1.5 מההספק המרבי המצוין.
כפי שאתה יכול לראות, האטרקטיביות של שימוש באנרגיה חופשית נשענת על מגבלות רבות, ואפילו האפשרות היעילה היחידה במרכז רוסיה - מחולל רוח - אינה מסוגלת לספק אוטונומיה ארוכת טווח.
אך יחד עם זאת, רעיון זה אינו רע הן כמקור לאספקת חשמל לשעת חירום, ובמיוחד כמשימה עיצובית - ההנאה ליצור טורבינת רוח במו ידיך יכולה לחרוג משמעותית מכוחה.
