Laten we met onze eigen handen een windgenerator maken

Vaak hebben eigenaren van privéwoningen een idee om te implementeren back-up stroomsystemen​De eenvoudigste en meest betaalbare manier is natuurlijk een benzine- of dieselgenerator, maar veel mensen richten hun blik op complexere manieren om de zogenaamde vrije energie (zonnestraling, energie van stromend water of wind) om te zetten in elektriciteit.

Elk van deze methoden heeft zijn eigen voor- en nadelen. Als alles duidelijk is met behulp van waterstroom (mini-waterkrachtcentrale) - het is alleen beschikbaar in de directe omgeving van een redelijk snelstromende rivier, dan kan zonlicht of wind bijna overal worden gebruikt. Beide methoden hebben een gemeenschappelijk nadeel: als een waterturbine de klok rond kan draaien, is een zonnebatterij of windgenerator maar een tijdje werkzaam, waardoor het nodig is om batterijen op te nemen in de structuur van een elektriciteitsnet thuis.

Aangezien de omstandigheden in Rusland (het grootste deel van het jaar weinig daglicht, veel neerslag) het gebruik van zonnepanelen ondoelmatig maken tegen hun huidige kosten en efficiëntie, het meest winstgevend is het ontwerp van een windgenerator​Overweeg het werkingsprincipe en mogelijke ontwerpopties.

Aangezien geen enkel zelfgemaakt apparaat hetzelfde is als een ander, dit
artikel is geen stapsgewijze instructie, en een beschrijving van de basisprincipes van het ontwerpen van een windturbine.

Algemeen werkingsprincipe

Het belangrijkste werkende lichaam van de windgenerator zijn de bladen, die worden geroteerd door de wind. Afhankelijk van de locatie van de rotatieas worden windturbines verdeeld in horizontaal en verticaal:

• Horizontale windturbines meest wijdverbreid. Hun bladen hebben een ontwerp dat lijkt op een vliegtuigpropeller: in de eerste benadering zijn dit platen die schuin staan ​​ten opzichte van het rotatievlak, die een deel van de belasting van winddruk omzetten in rotatie. Een belangrijk kenmerk van een horizontale windgenerator is de noodzaak om de rotatie van het bladsamenstel te verzekeren in overeenstemming met de richting van de wind, aangezien het maximale rendement wordt gegarandeerd wanneer de richting van de wind loodrecht op het rotatievlak staat.
• Bladen verticale windturbine hebben een convex-concave vorm. Omdat de stroomlijning van de bolle zijde groter is dan de holronde kant, draait een dergelijke windturbine altijd in één richting, ongeacht de richting van de wind, waardoor het draaimechanisme in tegenstelling tot horizontale windturbines niet nodig is. Tegelijkertijd, vanwege het feit dat op een bepaald moment slechts een deel van de messen nuttig werk verricht en de rest zich alleen tegen rotatie verzet, De efficiëntie van een verticale windmolen is veel lager dan die van een horizontale: als dit cijfer voor een driebladige horizontale windgenerator 45% bedraagt, dan voor een verticale niet meer dan 25%.

Omdat de gemiddelde windsnelheid in Rusland niet hoog is, zal zelfs een grote windturbine meestal vrij langzaam draaien. Om voldoende stroom te leveren, moet de stroomtoevoer op de generator worden aangesloten via een step-up reductor, riem of tandwiel. Bij een horizontale windmolen is de generatorunit met mesreductiemiddel op een draaibare kop gemonteerd, waardoor ze de richting van de wind kunnen volgen. Het is belangrijk om er rekening mee te houden dat de draaikop een begrenzer moet hebben die hem verhindert een volledige draai te maken, omdat anders de bedrading van de generator wordt afgesneden (de optie om contactringen te gebruiken waardoor de kop vrij kan draaien is meer ingewikkeld).Om rotatie te garanderen, wordt de windgenerator aangevuld met een werkende windwijzer die langs de rotatieas is gericht.

Het meest voorkomende bladmateriaal zijn PVC-buizen met een grote diameter die in de lengterichting zijn gesneden. Langs de rand zijn metalen platen eraan vastgeklonken, aan de naaf van het bladsamenstel gelast. Tekeningen van dit soort bladen zijn het meest verspreid op internet.

De video vertelt over een zelfgemaakte windgenerator

DIY-windmolens voor thuis: een overzicht van ontwerpen

Zoals je al hebt begrepen, is het allereerste deel dat windenergie waarneemt het windwiel. Geen enkel windmolenplan voor het huis kan er zonder.

Het kan worden uitgevoerd:

• met een verticale rotatieas;
• of horizontaal.

Verticale windturbine

Ik zal met een foto een van de gemakkelijk te vervaardigen constructies laten zien, gemaakt van een gewone stalen loop.

Zo'n verticale windgenerator, met de hand gemaakt en zelfs boven de grond zelf geplaatst, omringd door gebouwen en planten, zal niet in staat zijn om de normale snelheid te ontwikkelen om voldoende elektriciteit op te wekken om een ​​privéwoning van stroom te voorzien.

Hij kan slechts enkele afzonderlijke taken uitvoeren voor apparatuur met een laag vermogen. Bovendien vereist de lage rotatiesnelheid van de rotor het verplichte gebruik van een versnelling, en dit zijn extra energieverliezen.

Dergelijke ontwerpen waren aan het begin van de vorige eeuw populair op stoomschepen. Een waterrad, geplaatst met zijn wieken in de bewegingsrichting van het vaartuig, zorgde voor zijn beweging.

Nu is het een zeldzaamheid die zijn relevantie heeft verloren. In de luchtvaart schoot een dergelijk ontwerp niet alleen geen wortel, maar werd het zelfs niet overwogen.

Rotor Onipko

Van de lage-snelheidsontwerpen van windwielen wordt de Onipko-rotor nu massaal via internet gedistribueerd. Adverteerders laten zien dat het zelfs bij zeer lichte wind draait.

Om de een of andere reden sta ik echter ook kritisch tegenover deze ontwikkeling, al is het niet zo moeilijk om het met mijn eigen handen te herhalen. Ik heb geen enthousiaste recensies onder kopers gevonden, evenals wetenschappelijke berekeningen van de economische haalbaarheid van het gebruik ervan.

Als een van de lezers me in deze mening kan ontmoedigen, zou ik dat op prijs stellen.

Horizontale windturbine

Vanaf het allereerste begin begonnen vliegtuigmotoren een propeller te gebruiken die lucht langs het vliegtuiglichaam voortstuwt. De vorm en het ontwerp zijn zo gekozen dat de reactieve component naast de actieve drukkracht wordt gebruikt.

Elke horizontale windgenerator, die industrieel of met de hand wordt gemaakt, werkt volgens dit principe. Ik laat een voorbeeld zien van een zelfgemaakte constructie met een foto.

Volgens het principe van het gebruik van windenergie is het een efficiënter ontwerp en qua ontwerp om huishoudelijke problemen met de elektriciteitsvoorziening te garanderen, is het energiezuinig.

Een kleine elektromotor, waarvan de rotor de windturbine laat draaien, kan, zelfs bij optimale druk en windkracht, als generator slechts een laag vermogen genereren. U kunt er een zwakke LED-lamp op aansluiten.

Bedenk zelf of u zo'n verlichte windwijzer moet monteren of niet. Zo'n ontwerp kan andere taken niet aan. Hoewel het nog steeds kan worden gebruikt om mollen in het gebied weg te jagen. Ze houden echt niet van geluiden die gepaard gaan met de rotatie van metalen onderdelen.

Om volledig gebruik te kunnen maken van de elektriciteit afkomstig van de wind, moet de waaier van de windgenerator de afmetingen hebben die overeenkomen met het stroomverbruik. Reken op een diameter van ongeveer 5 meter.

Bij het maken ervan zul je een technisch probleem tegenkomen: je moet de grote delen nauwkeurig balanceren. Het massamiddelpunt moet zich altijd in het midden van de rotatieas bevinden.

Dit minimaliseert het slingeren van de lagers en het slingeren van een constructie op grote hoogte. Op deze manier balanceren is echter niet eenvoudig.

Hoe een windturbine te installeren: een betrouwbare mastopstelling voor montage op hoogte

Het gewicht van de waaier voor de normale productie van elektrische energie is heel behoorlijk. Het kan niet op een eenvoudige standaard worden geïnstalleerd.

U moet een stevige betonnen fundering maken voor de metalen mast en scheerankerbouten. Anders kan de hele constructie, die met grote moeite in elkaar is gezet, op elk ongelegen moment instorten.

Een staander voor een op een hoogte geheven windturbine kan worden gemaakt:

1. in de vorm van een geprefabriceerde mast samengesteld uit secties met beugels;
2. of een taps toelopende buisvormige ondersteuning.

Beide schema's vereisen versterking tegen kantelen door verschillende lagen tuidraden van de kabels te maken, die nodig zijn om de mast vast te houden in geval van zware windstoten. Ze moeten stevig worden vastgemaakt aan stoppen en ankers.

Uit persoonlijke slechte ervaring: bij het gebruik van analoge televisie had ik een Spider-line antenne met een ringdiameter van 2 meter. Het bevond zich op een hoogte van 8 meter, het was bevestigd op een houten paal met twee niveaus van jongens. Zware windstoten deden haar heen en weer zwaaien, zodat het rek instortte.

Gelukkig heeft moderne digitale televisie veel kleinere antennes nodig. Ze zijn niet alleen gemakkelijk met uw eigen handen te doen, maar ook niet zo moeilijk om vast te maken.

Hoe maak je een mast voor een windmolen

Besteed meteen aandacht aan het bouwen van een solide, probleemloos ontwerp. Herhaal anders gewoon de trieste ervaring van YantarEnergo-medewerkers, die een ongeval hadden tijdens een storm: een mast van meerdere ton stortte in en fragmenten van de wieken verspreid over het district.

Het apparaat van de mast vereist het berekenen van de hoeveelheid materialen die nodig zijn om een ​​constructie te maken vanuit een stalen hoek van verschillende secties. Vorm en afmetingen worden geselecteerd op basis van lokale omstandigheden.

Het is gemaakt van drie of vier staanders. Elk van hen is van onderaf op een aanslag gemonteerd. Bovenaan de mast is een platform gecreëerd voor het plaatsen van de windturbine.

Omdat de lengte van de hoeken beperkt is, wordt de mast uit meerdere secties samengesteld. De stijfheid van de algemene bevestiging wordt gegeven door zijribben die door de beugels worden bevestigd.

Ingebouwde metalen elementen zijn een verplicht element van de fundering. Ze worden gebruikt om onderdelen vast te zetten. Wij zullen het lassen en de verbindingsbouten voor hun rekening moeten nemen.

Verwaarloos geen extra scheerlijnen.

Hoe een steun te maken van pijpen

Een telescopische structuur gemaakt van stalen buizen met het overeenkomstige profiel is gemakkelijker te monteren, maar moet zorgvuldiger worden berekend op sterkte. Het buigmoment dat ontstaat door een zware punt in een stormachtige wind mag een kritische waarde niet overschrijden.

Tegelijkertijd zullen er problemen ontstaan ​​met preventief onderhoud, inspectie en reparatie van de geassembleerde luchtkrachtcentrale. Als je als een ladder langs de mast kunt klimmen, is het problematisch om dit via een buis te doen. En boven werken is erg gevaarlijk.

Daarom is het onmiddellijk noodzakelijk om na te denken over de mogelijkheid om de apparatuur veilig op de grond te laten zakken en een betaalbare manier om deze op te tillen. Hiermee kunt u een van de twee schema's uitvoeren met:

1. Fusee as op de hoofdsteun.
2. Een drukhendel aan de onderkant van de steunpoot.

In het eerste geval wordt een solide basis gecreëerd voor de installatie van de hoofdsteun. Aan de rotatie-as is een gelaste buisconstructie met een windturbine en een kettingtakelsysteem op staalkabels bevestigd.

Een contragewicht bevindt zich aan de onderkant van de buis om het heffen en neerlaten met een handlier te vergemakkelijken.

Veiligheidskabels voor de scheerriem zijn niet afgebeeld op de afbeelding.Ze hangen eenvoudigweg vanaf hun steunen tot op de grond bij het heffen en neerlaten van de mast, en zijn vastgemaakt aan stationaire betonnen palen voor continu gebruik.

Het schema voor het installeren en neerlaten van de windmolen volgens de tweede optie wordt hieronder weergegeven.

De mast en een contragewicht stuwarm, versterkt met een haaks daarop geplaatste versteviger, worden in verticale richting gedraaid door een lier met kettingtakel.

De rotatie-as van de gecreëerde constructie bevindt zich bovenaan de rechte hoek en is gefixeerd in de geleiders die in de fundering zijn ingebed. Bij het heffen of neerlaten van de mast worden de scheerlijnen verwijderd van de stationaire verankeringen op de grond. Ze kunnen worden gebruikt als veiligheidstouw.

Windgenerator: apparaat en werkingsprincipe van het elektrische circuit in eenvoudige bewoordingen

Industriële windparken zijn zo ontworpen dat ze direct elektriciteit aan het net kunnen leveren aan consumenten. U kunt dit niet met uw eigen handen doen.

Bij het kiezen van een generator die het windwiel laat draaien, wordt het principe van omkeerbaarheid van elektrische machines gebruikt. Er wordt een koppel op de elektromotor uitgeoefend en de statorwikkelingen worden bekrachtigd.

Het idee om de rotor van een driefasige asynchrone elektromotor als generator te laten draaien om een ​​elektrische stroom met een spanning van 220/380 volt te verkrijgen, wordt echter gerealiseerd door verbrandingsmotoren, waterdruk, maar geen wind.

Het algemene ontwerp van de generator met de rotor wordt zwaar, anders is het niet mogelijk om hoge assnelheden te garanderen.

Voor kleine capaciteiten kunt u:

• gebruik een autogenerator die 12/24 volt produceert;
• breng een motorwiel aan vanaf een elektrische fiets;
• om een ​​structuur van neodymiummagneten samen te stellen met spoelen van koperdraad.

U kunt ook een in China verkochte windturbine als basis nemen. Maar hij moet onmiddellijk een audit uitvoeren: let op de kwaliteit van de installatie van de wikkelingen, de staat van de lagers, de sterkte van de bladen en de algehele uitbalancering van de rotor.

We zullen moeten afstemmen op het feit dat de waarde van de uitgangsspanning van de generator sterk zal variëren, afhankelijk van de windsnelheid. Daarom worden batterijen als tussenverbinding gebruikt.

Hun lading moet worden toegewezen aan de controller.

Huishoudelijke apparaten van een 220 volt-netwerk moeten worden gevoed door wisselstroom van een speciale omvormer - een omvormer. Het eenvoudigste diagram van een thuiswindpark is als volgt.

Het kan enorm worden vereenvoudigd omdat digitale consumentenelektronica: computers, televisies, telefoons werken op gelijkstroom van 12 volt voedingen.

Als ze van het werk zijn uitgesloten en de digitale apparatuur rechtstreeks op batterijen wordt gevoed, wordt het verlies aan elektrische energie verminderd door de dubbele conversie in de omvormer en units te annuleren.

Daarom raad ik aan om aparte 12 volt stopcontacten te maken, deze rechtstreeks van stroom te voorzien via de batterijen.

Binnen het elektrische circuit zal dezelfde vermogensbalans moeten worden gehandhaafd als in de mechanische structuur. Elke aangesloten belasting moet voldoen aan de energiekarakteristieken van de stroomopwaartse bron.

Huishoudelijke apparaten van 220 volt mogen de omvormer niet overbelasten. Anders wordt het losgekoppeld van de ingebouwde bescherming en als het niet lukt, zal het gewoon doorbranden. De batterijen, stroomcontacten van de controller en de generator zelf werken volgens hetzelfde principe.

Bescherming door een stroomonderbreker voor een windturbine voor thuis moet absoluut worden uitgevoerd.

Om dit te doen, moet het correct worden geselecteerd volgens wetenschappelijke aanbevelingen, gecontroleerd en aangepast.

Het is onmogelijk om een ​​onbedoelde overbelasting te voorzien, en nog meer het optreden van een kortsluitstroom. Daarom is deze module noodzakelijkerwijs geïnstalleerd als de belangrijkste bescherming.

Het bedradingsschema voor batterijen, een omvormer en een controller voor een windgenerator verschilt praktisch niet van dat van zonnecentrales met lichtpanelen.

Daarom doet zich meteen een redelijke conclusie voor: een gecombineerde thuiscentrale samenstellen, aangedreven door wind- en zonne-energie tegelijkertijd. Deze twee bronnen vullen elkaar goed aan en de kosten voor het samenstellen van enkele stations worden aanzienlijk verlaagd.

Er zijn veel kanalen op YouTube gewijd aan windturbines voor thuis. Ik vond het werk van de eigenaar "Zonnepanelen" leuk. Ik denk dat hij vrij objectief is bij het presenteren van dit onderwerp. Daarom raad ik aan om het van dichterbij te bekijken.

Accu's van windturbines: nog een probleem voor de huiseigenaar

Een van de kostbare taken van een wind- of zonne-energiecentrale is de opslag van elektrische energie, die alleen wordt opgelost door batterijen. Ze zullen moeten worden gekocht en bijgewerkt, en de kosten zijn behoorlijk hoog.

Om ze te selecteren, moet u de prestatiekenmerken kennen: spanning en capaciteit. Gewoonlijk worden composietbatterijen van een 12 V-batterij gebruikt, en het aantal ampère-uren in elk specifiek geval moet empirisch worden bepaald, op basis van het vermogen van de consumenten, hun bedrijfstijd.

Voor een windgenerator zul je batterijen uit een vrij groot assortiment moeten kiezen. Ik zal me niet beperken tot een volledige recensie, maar alleen tot vier populaire soorten zuurbatterijen:

1. conventionele startmotorvoertuigen;
2. AGM-type;
3. gel;
4. gepantserd.

Verkopers raden af ​​om startaccu's voor windmolenparken te kopen, omdat deze zijn ontworpen om te werken in kritieke bedrijfsomstandigheden van voertuigen:

• wanneer ze in de kou worden bewaard, moeten ze bestand zijn tegen de enorme startstromen die ontstaan ​​wanneer een koude motor draait;
• tijdens het rijden worden ze blootgesteld aan trillingen en schudden;
• opladen vindt plaats in een buffermodus van de generator wanneer de auto rijdt met verschillende motortoerentallen.

Waarin:

• onderhouden accu's, waarbij periodiek elektrolytpeil en gedestilleerd water moeten worden bijgevuld, zijn ontworpen om 100 ontlaad- / laadcycli te doorstaan;
• niet onderhouden - ze hebben een complexer ontwerp en het aantal cycli is 200.

De windturbinebatterij bij gebruik binnenshuis:

• meestal geplaatst in een kelder, waar de temperatuur, die het hele jaar door op + 5 ÷ + 10 graden wordt gehouden, optimaal is;
• niet blootgesteld aan schudden en trillingen, permanent geïnstalleerd in een stationaire toestand;
• ontvang geen extreme belastingen tijdens het opstarten en wanneer huishoudelijke apparaten via de omvormer worden ingeschakeld, werken ze in een zachte modus;
• worden door de generator geladen met kleine stromen, wat een gunstig effect heeft op de desulfatatiemodus van de platen.

Dit alles zijn de meest gunstige voorwaarden voor hun werking. Daarom stel ik voor om kennis te nemen van deze optie voor degenen die niet te lui zijn om periodiek de spanning op de banken te controleren en het elektrolytpeil daarin te controleren.

AGM-accu's complexer in ontwerp. Ze hebben dezelfde platen, maar glasmatten zijn geïmpregneerd met zuur, die tegelijkertijd werken als een diëlektrische laag. Hun ontlaad- / oplaadcyclus is 250 ÷ 400. Overladen is gevaarlijk.

Golem batterijen worden ook gecreëerd door een onderhoudsvrij ontwerp met een afgedichte behuizing en een elektrolyt verdikt tot een gel-toestand. Ze houden niet erg van opladen, maar ze zijn beter bestand tegen diepe ontlading. Het aantal rekencycli is 350.

Armor-batterijen behoren tot de modernste ontwikkelingen. Hun elektrodepads worden beschermd door polymeren tegen zuuraanval. Bereik bedrijfscyclus: 900 ÷ 1500.

Al deze vier typen batterijen verschillen aanzienlijk in prijs en gebruiksomstandigheden. Als u rekening houdt met de aanbevelingen van de verkopers, moet u een behoorlijk bedrag betalen.

Ik raad je echter aan eerst te luisteren naar de handige tips die dezelfde eigenaar van Solar Batteries geeft in zijn video "Hoe batterijen kiezen voor een windpark en een zonnestation".

Hij heeft zijn eigen tegengestelde mening over deze kwestie. Hoe u hem behandelt, is uw eigen zaak. Om echter informatie uit tegenovergestelde bronnen te kennen en daaruit de meest geschikte optie te kiezen: de optimale oplossing voor een denkende persoon.

Berekening van een windturbine met bladen

Omdat we al hebben ontdekt dat een horizontale windturbine veel efficiënter is, zullen we de berekening van het ontwerp overwegen.

Windenergie kan worden bepaald aan de hand van de formule P = 0,6 * S * V³, waarbij S het oppervlak van de cirkel is dat wordt beschreven door de punten van de rotorbladen (werpoppervlak), uitgedrukt in vierkante meters, en V de berekende windsnelheid is in meter per seconde. Je moet ook rekening houden met de efficiëntie van de windmolen zelf, die voor een horizontaal circuit met drie bladen gemiddeld 40% zal zijn, evenals de efficiëntie van de generatorset, die op het hoogtepunt van de stroomsnelheidskarakteristiek 80% is voor een generator met permanente magneetbekrachtiging en 60% voor een generator met bekrachtigingswikkeling. Gemiddeld wordt nog eens 20% van het vermogen verbruikt door de versnelling (multiplier). De uiteindelijke berekening van de straal van de windturbine (dat wil zeggen, de lengte van het blad) voor een bepaald vermogen van de permanente-magneetgenerator ziet er dus als volgt uit: R = √ (P / (0,483 * V³))

Voorbeeld: Laten we aannemen dat het benodigde vermogen van het windpark 500 W is en de gemiddelde windsnelheid 2 m / s. Dan zullen we volgens onze formule bladen moeten gebruiken met een lengte van minimaal 11 meter. Zoals je kunt zien, vereist zelfs zo'n klein vermogen de creatie van een windgenerator met kolossale afmetingen. Voor min of meer rationele constructies met een bladlengte van niet meer dan anderhalve meter in de omstandigheden van doe-het-zelfproductie, zal de windgenerator zelfs bij harde wind slechts 80-90 watt aan vermogen kunnen produceren.

Niet genoeg stroom? In feite is alles enigszins anders, aangezien de belasting van de windgenerator in feite wordt gevoed door de batterijen, laadt de windturbine ze alleen zo goed mogelijk op. Het vermogen van een windturbine bepaalt dus de frequentie waarmee hij energie kan leveren.

Generator selectie

De meest logische optie voor een generatorset voor een zelfgemaakte windturbine lijkt een autogenerator te zijn. Deze oplossing maakt het eenvoudig om de set te monteren, aangezien de generator al zowel de bevestigingspunten als de poelie voor de riemversterker heeft. Het is niet moeilijk om zowel de generator zelf als reserveonderdelen ervoor te kopen. Bovendien kunt u met de ingebouwde relaisregelaar rechtstreeks aansluiten op een accu van 12 volt en op zijn beurt een omvormer voor het omzetten van gelijkstroom naar wisselspanning 220V.

Maar zoals hierboven vermeld, is het rendement van generatoren met een bekrachtigingswikkeling vrij laag, wat erg gevoelig is voor een windgenerator die al een laag vermogen heeft. Het tweede nadeel is dat wanneer de accu leeg is, de autogenerator niet kan worden geactiveerd.

In een aantal zelfgemaakte ontwerpen vind je de G-700 en G-1000 tractorgeneratoren. Hun efficiëntie is niet meer, een nuttig verschil is alleen de magnetisatie van de rotor, die het mogelijk maakt om de generator zelfs zonder een accu te activeren, en tegen een lage prijs.

Sommige auteurs gebruiken bij het bouwen van windgeneratoren de eigenschap van omkeerbaarheid van elektrische collectormotoren - door hun rotor met geweld te laten draaien, kan er gelijkstroom uit worden verwijderd. De stator van dit type motoren bestaat uit permanente magneten, wat meer de voorkeur verdient voor onze doeleinden, of heeft een wikkeling. Om de motor in de generatormodus te gebruiken, maakt hij verbinding met de relaisregelaar van het voertuig om de juiste spanning te leveren.Overweeg de aansluiting van een relaisregelaar met behulp van het voorbeeld van een knooppunt uit de VAZ-klassiekers (het is handig omdat het niet wordt gecombineerd tot één blok met een borstelsamenstel):

1. Verbind een van de motorborstels met het lichaam - dit wordt de negatieve pool van de generator. Verbind hier stevig de metalen behuizing van de relaisregelaar en de "-" pool van de batterij.
2. Sluit klem 67 van het relais aan op een van de klemmen van de statorwikkeling, de tweede tijdelijk op de behuizing.
3. Verbind klem 15 via een schakelaar met de pluspool van de accu (deze levert de veldstroom aan de wikkeling). Draai de rotor in dezelfde richting als de windturbineschroef, en sluit een voltmeter aan tussen de vrije borstel en de behuizing. Als er een negatief potentiaal op de borstel wordt gevonden, verwissel dan de aansluitingen van de stator met de relaisregelaar en aarde.

Het belangrijkste kenmerk van het aansluiten van een DC-generator op een batterij is de noodzaak om ze te scheiden met een halfgeleiderdiode, die voorkomt dat de batterij ontlaadt op de rotorwikkeling wanneer de generator stopt. In moderne auto-generatoren wordt deze functie uitgevoerd door een driefasige diodebrug, en we kunnen deze ook gebruiken door de fasen parallel te schakelen om de spanningsval erover te verminderen.

Het grootste vermogen kan worden verwijderd uit de generator, waarvan de rotor bestaat uit neodymiummagneten. Constructies op basis van een auto-naaf met een remschijf zijn wijdverbreid, langs de rand waarvan krachtige magneten zijn bevestigd. Een stator met een enkelfasige of driefasige wikkeling bevindt zich op een minimale afstand daarvan.

Windturbine in axiale uitvoering met magneten

Het hart van zo'n 220v-windmolen is een personenauto-naaf met remschijven. Als het onderdeel niet nieuw is, demonteer het dan, controleer en smeer de lagers en verwijder eventuele roest.

Magneten verdelen en vastzetten

Eerst moet u de magneten op de rotorschijf lijmen. In dit geval zijn de gebruikte magneten niet gewoon, maar speciale neodymiummagneten. Ze zijn veel krachtiger. U heeft 20 magneten nodig, met een afmeting van 25 bij 8 mm. De magneten zijn in afwisselende polen geplaatst. Maak voor de juiste plaatsing een sjabloon zoals weergegeven in de onderstaande foto.

Advies! Gebruik indien mogelijk rechthoekige in plaats van ronde magneten voor de windturbine. Hun magnetisch veld is niet in het midden geconcentreerd, maar in de lengte.

Gebruik silicaatlijm om de magneten op de schijf te bevestigen. En voor stevigheid aan het einde kun je de magneten vullen met epoxy. Maak plasticine stoepranden of plak de schijf af om harslekkage te voorkomen.

Opmerking! Om niet te verwarren waar de pool van de magneet is, kunt u ze markeren met "+" of "-". Om dit te bepalen - breng de ene magneet naar de andere. Magneetoppervlakken die worden aangetrokken, hebben een "+". Als de magneet wordt afgestoten, heeft deze een "-" pool.

Driefasige en eenfasige generator voor windturbines

Als we ze vergelijken, is een apparaat met één fase slechter, omdat het onder belasting trilt vanwege het verschil in de amplitude van de stroom. En het lijkt te wijten aan de wisselvalligheid van de stroom. Dit effect is afwezig bij driefasige producten. Hun kracht is altijd hetzelfde. Het punt is dat de ene fase de andere compenseert en vice versa, als de stroom in de ene fase verdwijnt, zal deze in de andere toenemen.

Wat is het eindresultaat? En het feit dat driefasige generatoren 50% meer output hebben dan enkelfasige generatoren. Bovendien is de afwezigheid van trillingen, die het comfort kunnen irriteren en aantasten, bemoedigend. Bij zware belasting zal de stator niet zoemen. Als het geluid u niet stoort en u besluit een enkelfasige generator te gebruiken, wees er dan op voorbereid dat trillingen de werking van de windgenerator negatief zullen beïnvloeden. De levensduur zal korter zijn.

We winden de spoelen op

De windgenerator is niet erg snel te noemen. Het is vereist om alles te doen om ervoor te zorgen dat de 12 V-batterij geïnfecteerd raakt van 100-140 tpm.Met dergelijke initiële gegevens moet het totale aantal windingen in de spoelen gelijk zijn aan 1000-1200. Maar hoe weet je hoeveel windingen er per spoel zijn? Het is simpel: dit cijfer wordt gedeeld door het aantal spoelen.

Wil je dat de windturbine meer vermogen levert bij een laag toerental, dan moet je meer palen maken. In dit geval zal de frequentie van de huidige oscillatie in de spoel toenemen. Om de weerstand te verminderen en de stroomweerstand te verhogen, raden we aan om dikke draad om de spoelen te wikkelen. Houd er rekening mee dat bij een sterke spanning de weerstand van de wikkeling de stroom kan "eten".

Merk op dat het aantal en de dikte van de magneten die aan de schijven zijn bevestigd, de bedrijfsparameters van de generator bepalen. Om erachter te komen hoeveel vermogen een windgenerator kan produceren, windt u één spoel op en draait u de generator. Meet de spanning bij een bepaald toerental zonder belasting. Voor 200 tpm heb je bijvoorbeeld een stroom van 30 V met een weerstand van 3 ohm. Trek 12 V (accuspanning) af van deze 30 V. Verdeel nu het getal dat je krijgt door 3 ohm. Het ziet er zo uit:

30 – 12 = 18;

18 : 3 = 6.

Als resultaat bleek het 6 A. Ze gaan naar de batterij. Het is duidelijk dat het in de praktijk iets minder zal zijn door de verliezen in de draden.

Het is beter om de spoelen langwerpig te maken. Dan komt het koper in de sector er meer uit en zijn de bochten recht. De diameter van het gat in de spoel moet gelijk zijn aan of iets groter dan de grootte van de magneten.

Opmerking! De dikte van de stator moet gelijk zijn aan de dikte van de magneten.

De mal voor de stator kan van multiplex zijn. Maar de sectoren voor de spoelen kunnen ook op papier worden geplaatst door een plasticine rand te maken. De spoelen moeten zo worden bevestigd dat ze niet bewegen en de uiteinden van de fasen moeten naar buiten worden gebracht. Verbind alle draden met een ster of driehoek. Het blijft om de windgenerator te testen door hem met de hand te draaien.

We maken een schroef en een mast voor een windturbine

De mast voor de generator moet hoog zijn, van 8 tot 12 m. De basis moet worden gebetonneerd. Het is beter om de buis zo te monteren dat de buis gemakkelijk kan worden opgetild en neergelaten door de lier. De windturbineschroef wordt aan de bovenkant van de buis bevestigd.

Je kunt het maken van Ø160 mm kunststof buis. Knip een schroef uit met zes messen, 2 m lang.

Maak een opvouwbare staart om de propeller uit de buurt van een sterke windvlaag te houden. Hierdoor kan alle energie die de windgenerator opwekt worden verzameld in de accu.

Dat is alles, je weet hoe je een windgenerator moet maken met magneten. Nu kunt u de elektriciteit gebruiken die door zo'n windgenerator wordt opgewekt, waardoor u geld bespaart. Al uw inspanningen worden beloond.

Multiplier berekening

Het stroomaggregaat heeft een hellende stroomsnelheidskarakteristiek: naarmate het rotortoerental toeneemt, neemt het maximale vermogen dat eraan wordt geleverd toe. Om het hoogste rendement van een trage windturbine te garanderen, hebben we daarom een ​​vermenigvuldigingsfactor met een grote verhogingsfactor nodig.

Voor een zelfgemaakt ontwerp is de meest optimale oplossing een riemvermenigvuldiger: deze is gemakkelijk te vervaardigen en vereist een minimum aan machinewerk. De verhouding van de toename in omwentelingen zal gelijk zijn aan de verhouding van de diameter van de aandrijfpoelie verbonden met de as van de propeller tot de diameter van de aangedreven poelie van de generator. Indien nodig kan de overbrengingsverhouding eenvoudig worden aangepast door een van de poelies te vervangen.

Bij het ontwerpen van de vermenigvuldiger moet rekening worden gehouden met zowel de gemiddelde omwentelingen van het bladsamenstel als de stroomsnelheidskarakteristiek van de generator. Als we een seriële autogenerator gebruiken, is deze gemakkelijk te vinden op internet, met zelfgemaakte ontwerpen, zullen we hoogstwaarschijnlijk met vallen en opstaan ​​moeten gaan.

Laten we bijvoorbeeld een gewone tractorgenerator nemen, die hierboven al werd genoemd.

Als we het berekende vermogen van onze windturbine op 90 watt nemen, vinden we een punt in de grafiek dat overeenkomt met het vermogen van de generator bij dit vermogen.Bij een nominale spanning van 14 V hebben we een stroomuitgang nodig van minimaal 6,5 A - volgens de grafiek gebeurt dit bij een toerental iets boven de 1000 tpm. Laat de propeller van ons ontwerp met de wind meedraaien met een snelheid van 60 toeren per minuut (medium wind). Dat betekent dat we minimaal een twintigvoudige verhouding van de diameters van de poelies nodig hebben - voor een generatorpoelie van 70 mm moet de windmolenpoelie een diameter hebben van bijna anderhalve meter, wat onaanvaardbaar is. Dit geeft ondubbelzinnig aan hoe laag het rendement van windgeneratoren van dit type is - zonder een complexe meertrapsversnellingsbak, die op zichzelf tot grote vermogensverliezen zal leiden, is het bijna onmogelijk om een ​​autogenerator in bedrijfsmodus te brengen.

Keuze uit ontwerp en details

DIY-windgenerator van een autogenerator

Bij het kiezen van het ontwerp van een generatorwindturbine, moet men uitgaan van de klimatologische omstandigheden die kenmerkend zijn voor het gebied. Dus voor gebieden met een lage windactiviteit zijn windenergie-generatoren uitgerust met zeilen van het type bladen optimaal (het uiterlijk wordt weergegeven in de onderstaande afbeelding).

Windturbine van het type zeil

In regio's met sterke windbelastingen wordt een zelfgemaakte windgenerator voor een huis meestal gemaakt in de vorm van een verticaal geplaatst apparaat met beperkt vermogen.

Ondanks dat windturbines met een verticale rotatie-as iets duurder in fabricage zijn dan hun horizontale tegenhangers, zijn ze beter bestand tegen sterke windbelastingen. Voor hun vervaardiging kunnen zelfgemaakte messen worden gebruikt die zijn verzameld met geïmproviseerde middelen (sommige ambachtslieden hebben zich aangepast om ze uit een vat te maken dat in afzonderlijke metalen fragmenten is gesneden).

Handiger is om meer windklaar te kopen en deze aan te passen aan een generator, die als omgebouwde motor van een printer kan worden gebruikt. In elk geval moet voordat met het werk wordt begonnen, een schets van de toekomstige generator worden uitgewerkt, die een gedetailleerd diagram van de geprefabriceerde eenheid moet tonen.

Extra informatie. Bij het kiezen van gekochte bladen, moet men uitgaan van het feit dat de zogenaamde "zeilboten" als de goedkoopste worden beschouwd.

Op hun basis, de gemakkelijkste manier om een ​​verticale windgenerator te maken.

Om de beschrijving van mogelijke ontwerpen compleet te maken, voegen we eraan toe dat het toekomstige apparaat kan worden gemaakt van een auto-starter of een autogenerator die zijn leven heeft gediend. Laten we elk van de voorgestelde opties voor het maken van doe-het-zelf-elektrische generatoren in meer detail bekijken.

Mast

De mast waarop de windturbine is gemonteerd - dit is een van de belangrijkste knooppunten.
Het zorgt niet alleen voor de veilige werking van de windmolen (het onderste punt van de cirkel beschreven door de wieken mag niet dichter dan 2 meter bij de grond zijn), maar stelt het ook in staat om de windenergie zo efficiënt mogelijk te gebruiken, de stroom van die nabij de grond turbulenter wordt.

Een hoge hoogte leidt tot een lage stijfheid van de windturbinemast en maakt de sterkteberekening niet alleen voor een amateur, maar ook voor een ingenieur behoorlijk moeilijk. U kunt alleen de belangrijkste punten noemen:

• Plaats de mast zo ver mogelijk van het huis en bomen die de luchtstroom in de schaduw stellen. Bovendien kan de windgenerator bij harde wind op het gebouw vallen of beschadigd raken door bomen;
• Een optimaal mastontwerp is opengewerkte gelaste truss vergelijkbaar met krachtoverbrengingsmasten, maar het is moeilijk en duur om te vervaardigen. De eenvoudigste, maar redelijk effectieve optie zijn meerdere parallelle buizen met een diameter van 80-100 mm, met korte naden aan elkaar gelast en tot een diepte van minstens één meter in de grond gebetonneerd. Het is zeer wenselijk om de structuur van één buis te versterken met kabelbinders, die ook zijn bevestigd aan de steunen die in beton zijn gegoten.
• Om het onderhoud van de windmolen te vereenvoudigen, kan de mast een keerpunt worden: in dit geval, wanneer de streklijn die in de richting van de breuk gaat, verzwakt, kan de mast naar de grond worden gekanteld.

Een verhaal over een heel simpele windgenerator van een huisventilator

Extra elektrische uitrusting

Zoals hierboven vermeld, is een integraal onderdeel van een windpark een batterij die de stroom van de consument overneemt. bij het kiezen ervan, moet u onthouden dat hoe groter de capaciteit, hoe langer het de spanning in het netwerk kan behouden, maar tegelijkertijd duurt het langer om op te laden. De geschatte bedrijfstijd kan worden gedefinieerd als de tijd gedurende welke de helft van de batterijcapaciteit is uitgeput (hierna zal de spanningsval al merkbaar worden, bovendien vermindert diepe ontlading de levensduur van loodzuurbatterijen).

Voorbeeld: Een batterij met een capaciteit van 65 A * h zal dus voorwaardelijk 30-35 Ampère-uur energie aan de belasting kunnen geven. Is het veel of weinig? Een conventionele 60 watt verlichtingslamp vereist, rekening houdend met de aanwezigheid van een omvormer die 12 V DC omzet in 220 V AC en met een eigen efficiëntie binnen 70%, een stroomsterkte van 7 ampère is iets meer dan vier uur werking . Onze windmolen met een nominaal vermogen van 90 watt, zelfs in het beste geval, met een constante harde wind, heeft minstens vijf uur nodig om de verspilde energie terug te winnen. Zoals u kunt zien, is bij het gebruik van een windturbine uitsluitend als autonome energiebron de elektriciteit in uw huis maar een paar uur per dag beschikbaar.

Het tweede knooppunt van het voedingssysteem is de omvormer. In ons geval kunt u zowel een kant-en-klare auto gebruiken als een auto die is onttrokken aan een ononderbroken stroomvoorziening. Het is in elk geval belangrijk om het niet te overbelasten met stroomverbruik, aangezien het werkelijke bedrijfsvermogen 1,2 - 1,5 keer minder is dan het aangegeven maximale vermogen.

Zoals u kunt zien, berust de aantrekkelijkheid van het gebruik van gratis energie op tal van beperkingen, en zelfs de enige efficiënte optie in centraal Rusland - een windgenerator - kan geen langdurige autonomie bieden.

Maar tegelijkertijd is dit idee niet slecht, zowel als bron van noodstroomvoorziening en vooral als ontwerptaak ​​- het plezier van het maken van een windturbine met je eigen handen kan zijn vermogen aanzienlijk overtreffen.