Vyrobme si veterný generátor vlastnými rukami

Vlastníci súkromných domov majú často nápad zrealizovať záložné energetické systémy... Najjednoduchším a najdostupnejším spôsobom je samozrejme benzínový alebo naftový generátor, ale mnoho ľudí obráti oči k zložitejším spôsobom premeny takzvanej voľnej energie (slnečné žiarenie, energia prúdiacej vody alebo vetra) na elektrinu.

Každá z týchto metód má svoje vlastné výhody a nevýhody. Ak je s využitím prietoku vody (mini-vodná elektráreň) všetko jasné - je k dispozícii iba v bezprostrednej blízkosti pomerne rýchlo tečúcej rieky, potom možno slnečné svetlo alebo vietor použiť takmer všade. Obe tieto metódy budú mať spoločnú nevýhodu - ak vodná turbína dokáže pracovať nepretržite, potom je solárna batéria alebo veterný generátor účinný iba na chvíľu, čo si vyžaduje zahrnutie batérií do štruktúry domácej elektrickej siete.

Pretože podmienky v Rusku (väčšinu roka krátke denné svetlo, časté zrážky) spôsobujú, že použitie solárnych panelov je pri súčasnej cene a efektívnosti neúčinné, najvýnosnejšia je konštrukcia veterného generátora... Zvážte jeho princíp činnosti a možné možnosti návrhu.

Pretože žiadne domáce zariadenie nie je ako iné, toto
článok nie je návodom krok za krokoma opis základných princípov navrhovania veternej turbíny.

Všeobecný pracovný princíp

Hlavným pracovným telesom veterného generátora sú lopatky, ktoré sa otáčajú vetrom. V závislosti od umiestnenia osi otáčania sú veterné turbíny rozdelené na horizontálne a vertikálne:

• Horizontálne veterné turbíny najrozšírenejšie. Ich čepele majú podobnú konštrukciu ako vrtuľa lietadla: v prvej aproximácii sú to dosky naklonené vzhľadom na rovinu otáčania, ktoré premieňajú časť bremena z tlaku vetra na rotáciu. Dôležitou vlastnosťou horizontálneho generátora vetra je potreba zabezpečiť rotáciu zostavy lopatiek v súlade so smerom vetra, pretože maximálna účinnosť je zabezpečená, keď je smer vetra kolmý na rovinu rotácie.
• Čepele vertikálna veterná turbína majú konvexno-konkávny tvar. Pretože prúdenie konvexnej strany je väčšie ako konkávnej strany, takáto veterná turbína sa vždy otáča v jednom smere bez ohľadu na smer vetra, čo na rozdiel od horizontálnych veterných turbín robí otočný mechanizmus nepotrebným. Súčasne vzhľadom na skutočnosť, že v danom okamihu iba časť čepelí vykonáva užitočnú prácu a zvyšok je len proti rotácii, Účinnosť vertikálneho veterného mlyna je oveľa nižšia ako účinnosť horizontálneho: ak pre trojlistový horizontálny veterný generátor toto číslo dosiahne 45%, potom pre vertikálny nepresiahne 25%.

Pretože priemerná rýchlosť vetra v Rusku nie je vysoká, bude sa aj veľká veterná turbína väčšinu času točiť pomerne pomaly. Aby sa zabezpečil dostatočný výkon, musí byť napájací zdroj pripojený k generátoru prostredníctvom zosilňovača, pásu alebo prevodového stupňa. Vo vodorovnom veternom mlyne je jednotka čepele-reduktora-generátora namontovaná na otočnej hlave, ktorá im umožňuje sledovať smer vetra. Je dôležité vziať do úvahy, že otočná hlava musí mať obmedzovač, ktorý jej bráni v úplnom otočení, pretože inak by došlo k prerušeniu vedenia z generátora (možnosť použitia kontaktných podložiek, ktoré umožňujú, aby sa hlava mohla voľne otáčať, je viac komplikované).Na zabezpečenie rotácie je veterný generátor doplnený pracovnou lopatkou smerujúcou pozdĺž osi rotácie.

Najbežnejším materiálom čepele sú pozdĺžne rezané PVC rúry s veľkým priemerom. Pozdĺž okraja sú k nim prinitované kovové dosky, ktoré sú privarené k náboju zostavy čepele. Výkresy tohto druhu čepelí sú najrozšírenejšie na internete.

Video hovorí o vlastnoručne vyrobenom veternom generátore

Domáce veterné mlyny pre domácich majstrov: prehľad návrhov

Ako ste už pochopili, úplne prvou časťou, ktorá vníma veternú energiu, je veterné koleso. Bez nej sa nezaobíde ani jedna schéma veterného mlyna pre dom.

Môže sa vykonať:

• so zvislou osou otáčania;
• alebo horizontálne.

Vertikálna veterná turbína

Na fotografii ukážem jednu zo štruktúr, ktoré sa dajú ľahko vyrobiť, vyrobené z obyčajného oceľového suda.

Takýto vertikálny veterný generátor, vyrobený ručne, a dokonca umiestnený nad zemou, obklopený budovami a závodmi, nebude schopný vyvinúť normálnu rýchlosť na výrobu dostatočného množstva elektriny na napájanie súkromného domu.

Bude schopný vykonávať iba niektoré jednotlivé úlohy pre zariadenia s nízkym výkonom. Nízka rýchlosť otáčania jeho rotora bude navyše vyžadovať povinné použitie stupňovitého prevodu, čo predstavuje ďalšie straty energie.

Takéto vzory boli populárne na začiatku minulého storočia na parných lodiach. O jeho pohyb sa staralo vodné koleso umiestnené s lopatkami v smere pohybu plavidla.

Teraz je to vzácnosť, ktorá stratila svoj význam. V letectve sa takýto dizajn nielenže nepresadil, ale ani sa o ňom neuvažovalo.

Rotor Onipko

Z nízkorýchlostných riešení veterných kolies je rotor Onipko teraz masívne distribuovaný cez internet. Inzerenti to ukazujú aj pri veľmi slabom vetre.

Z nejakého dôvodu však mám k tomuto vývoju aj kritický postoj, aj keď nie je také ťažké ho zopakovať vlastnými rukami. Nenašiel som medzi kupujúcimi nadšené recenzie, ani vedecké výpočty ekonomickej uskutočniteľnosti jeho použitia.

Ak ma niekto z čitateľov môže v tomto stanovisku odradiť, budem vďačný.

Horizontálna veterná turbína

Letecké motory od samého začiatku začali používať vrtuľu, ktorá poháňa vzduch pozdĺž tela lietadla. Jeho tvar a dizajn sú zvolené tak, aby popri činnej tlakovej sile využívali aj reaktívnu zložku.

Podľa tohto princípu funguje akýkoľvek horizontálny veterný generátor, ktorý je vyrobený priemyselne alebo ručne. Ukážem príklad domácej konštrukcie s fotografiou.

Podľa princípu využívania veternej energie ide o efektívnejšiu konštrukciu a z hľadiska prevedenia na zabezpečenie dodávok elektriny pre domácnosť je energeticky nenáročná.

Malý elektrický motor, ktorého rotor roztáča veternú turbínu, dokáže aj pri optimálnom tlaku a sile vetra generovať ako generátor iba nízku energiu. Môžete k nemu pripojiť slabú LED žiarovku.

Sami si rozmyslite, či takúto podsvietenú lopatku musíte zostaviť alebo nie. Takýto dizajn sa nebude vyrovnávať s inými úlohami. Aj keď sa dá stále použiť na odplašenie krtkov v tejto oblasti. Veľmi sa im nepáčia zvuky sprevádzané rotáciou kovových častí.

Na úplné využitie elektriny prijatej z vetra musí mať obežné koleso veterného generátora rozmery zodpovedajúce spotrebe energie. Počítajte s priemerom asi 5 metrov.

Pri jeho vytváraní sa stretnete s technickými ťažkosťami: musíte presne vyvážiť veľké časti. Ťažisko musí byť vždy v strede osi otáčania.

Takto sa minimalizuje hádzanie ložísk a výkyv vysokohorskej konštrukcie. Takéto vyváženie však nie je ľahké.

Ako nainštalovať veternú turbínu: spoľahlivé usporiadanie stožiara pre montáž do výšky

Hmotnosť obežného kolesa na bežnú výrobu elektrickej energie je celkom slušná. Nemožno ho nainštalovať na jednoduchý stojan.

Pre kovový stožiar a kotviace skrutky budete musieť vytvoriť pevný betónový základ. V opačnom prípade sa celá konštrukcia, zostavená s veľkými ťažkosťami, môže v akomkoľvek nevhodnom okamihu zrútiť.

Je možné vyrobiť stojan pre veternú turbínu zdvihnutý do výšky:

1. vo forme prefabrikovaného stožiaru zostaveného z častí so vzperami;
2. alebo zúženú rúrkovú podperu.

Obe schémy si budú vyžadovať zosilnenie v prípade prevrátenia vytvorením niekoľkých vrstiev kotviacich drôtov z káblov, ktoré sú potrebné na udržanie stožiara v prípade silného nárazového vetra. Budú musieť byť bezpečne pripevnené k zarážkam a kotvám.

Z vlastnej zlej skúsenosti: pri používaní analógovej televízie som mal anténu Spider-line s priemerom obruče 2 m. Nachádzala sa vo výške 8 metrov, bola pripevnená na drevenej tyči s dvoma úrovňami chlapov. Silný nárazový vietor ju hojdal tak, že sa stojan zrútil.

Našťastie moderná digitálna televízia vyžaduje oveľa menšie antény. Sú to nielen ľahké urobiť vlastnými rukami, ale tiež nie je také ťažké ich upevniť.

Ako vyrobiť stožiar pre veterný mlyn

Okamžite venujte pozornosť vytvoreniu solídneho a bezproblémového dizajnu. V opačnom prípade stačí zopakovať smutnú skúsenosť zamestnancov spoločnosti YantarEnergo, ktorí mali nehodu počas búrky: zrútil sa niekoľkotonový stožiar a úlomky z lopatiek boli roztrúsené po celom okrese.

Zariadenie stožiara bude vyžadovať výpočet množstva materiálov potrebných na vytvorenie konštrukcie z oceľového uhla rôznych sekcií. Tvar a rozmery sa vyberajú podľa miestnych podmienok.

Je vyrobený z troch alebo štyroch stojanov. Každý z nich je namontovaný na doraz zdola. V hornej časti stožiaru je vytvorená plošina na inštaláciu veternej turbíny.

Pretože dĺžka rohov je obmedzená, stožiar je zostavený z niekoľkých častí. Tuhosť všeobecného zapínania je daná bočnými rebrami pripevnenými cez výstuhy.

Zapustené kovové prvky sú povinným prvkom základu. Budú slúžiť na upevnenie častí. Budeme sa musieť postarať o zváranie a spojovacie skrutky.

Nezanedbávajte ďalšie chlapské línie.

Ako urobiť oporu z rúrok

Teleskopická konštrukcia vyrobená z oceľových rúrok zodpovedajúceho profilu sa zostavuje ľahšie, mala by sa však opatrnejšie vypočítať z hľadiska pevnosti. Ohybový moment spôsobený ťažkou špičkou pri búrlivom vetre by nemal prekročiť kritickú hodnotu.

Zároveň nastanú ťažkosti s preventívnou údržbou, kontrolami a opravami montovanej leteckej elektrárne. Ak môžete stúpať do výšky pozdĺž stožiaru ako po rebríku, potom je problematické to urobiť potrubím. A práca na poschodí je veľmi nebezpečná.

Preto je okamžite potrebné premyslieť možnosť bezpečného spustenia zariadenia na zem a cenovo dostupný spôsob jeho zdvihnutia. To vám umožňuje vykonať jednu z dvoch schém s:

1. Otočná náprava na hlavnej podpere.
2. Prítlačná páka na spodnej strane podpernej nohy.

V prvom prípade je vytvorený pevný základ pre inštaláciu hlavnej podpery. K svojej osi otáčania je pripevnená zváraná konštrukcia potrubia s veternou turbínou a systémom reťazového výťahu na oceľových lanách.

Na spodku rúry je umiestnené protizávažie, ktoré uľahčuje zdvíhanie a spúšťanie pomocou ručného navijaka.

Bezpečnostné káble bezpečnostných pásov nie sú na obrázku zobrazené.Pri zdvíhaní a spúšťaní stožiara jednoducho visia zo svojich úchytov dole na zemi a pre nepretržitú prevádzku sú pripevnené k nehybným betónovým kolíkom.

Schéma inštalácie a spustenia veterného mlyna podľa druhej možnosti je uvedená nižšie.

Stožiar a prítlačné rameno protizávažia, vystužené výstuhou, umiestnené v pravom uhle k nemu, sú natáčané vo vertikálnom smere navijakom so systémom reťazového kladkostroja.

Os otáčania vytvorenej konštrukcie je v hornej časti pravého uhla a je upevnená vo vodidlách zapustených do základu. Pri zdvíhaní alebo spúšťaní zdvíhacej plošiny sa kotevné laná odnímajú zo stacionárnych ukotvení na zemi. Môžu byť použité ako bezpečnostné lano.

Veterný generátor: zariadenie a princíp činnosti elektrického obvodu jednoduchými slovami

Priemyselné veterné farmy sú navrhnuté tak, aby boli schopné okamžite dodávať elektrinu do siete spotrebiteľom. Nemôžete to urobiť vlastnými rukami.

Pri výbere generátora, ktorý roztáča veterné koleso, sa používa princíp reverzibility elektrických strojov. Na elektromotor pôsobí krútiaci moment a vinutia statora sú budené.

Myšlienka pretočenia rotora trojfázového asynchrónneho elektrického motora ako generátora na získanie elektrického prúdu s napätím 220/380 voltov je však realizovaná zo spaľovacích motorov, tlaku vody, ale nie vetra.

Všeobecná konštrukcia generátora s rotorom bude ťažká, inak nebude možné zabezpečiť vysoké otáčky hriadeľa.

Pri malých kapacitách môžete:

• použite automobilový generátor, ktorý produkuje 12/24 voltov;
• aplikovať motorové koleso z elektrického bicykla;
• zostaviť štruktúru neodýmových magnetov s cievkami z medeného drôtu.

Ako základ si môžete vziať aj veternú turbínu predávanú v Číne. Musí však okamžite vykonať audit: dávajte pozor na kvalitu inštalácie vinutí, stav ložísk, pevnosť lopatiek, celkové vyváženie rotora.

Budeme sa musieť naladiť na skutočnosť, že hodnota výstupného napätia generátora sa bude veľmi líšiť v závislosti od rýchlosti vetra. Preto sa batérie používajú ako medzičlánok.

Ich nabíjanie musí byť priradené ovládaču.

Domáce spotrebiče siete s napätím 220 voltov musia byť napájané striedavým prúdom zo špeciálneho prevodníka - invertora. Najjednoduchší diagram domácej veternej farmy je nasledovný.

Môže sa to výrazne zjednodušiť, pretože spotrebná digitálna elektronika: počítače, televízory, telefóny pracujú na jednosmerný prúd z 12 voltových zdrojov napájania.

Ak sú vylúčené z práce a digitálne zariadenie je napájané priamo z batérií, potom sa strata elektrickej energie zníži zrušením dvojitej premeny v invertore a jednotkách.

Preto odporúčam vyrobiť samostatné 12 voltové zásuvky, napájať ich priamo z batérií.

V elektrickom obvode sa bude musieť udržiavať rovnaká výkonová rovnováha ako v mechanickej konštrukcii. Každá pripojená záťaž musí vyhovovať energetickým charakteristikám zdroja proti prúdu.

Domáce spotrebiče s napätím 220 voltov by nemali preťažovať striedač. V opačnom prípade sa odpojí od zabudovanej ochrany a ak zlyhá, jednoducho sa vypáli. Podľa rovnakého princípu fungujú aj batérie, výkonové kontakty radiča a samotný generátor.

Ochrana domácej veternej turbíny ističom sa musí vykonať bezporuchovo.

K tomu musí byť správne vybraný striktne podľa vedeckých odporúčaní, skontrolovaný a upravený.

Nie je možné predvídať náhodné preťaženie, a ešte viac výskyt skratového prúdu. Preto je tento modul nevyhnutne nainštalovaný ako hlavná ochrana.

Schéma zapojenia batérií, invertora a ovládača veterného generátora sa prakticky nelíši od schémy použitej v solárnych elektrárňach so svetelnými panelmi.

Preto sa okamžite navrhuje rozumný záver: zostaviť kombinovanú domácu elektráreň, ktorá je poháňaná vetrom a slnečnou energiou súčasne. Tieto dva zdroje sa navzájom dobre dopĺňajú a náklady na montáž jednotlivých staníc sa výrazne znižujú.

Na YouTube je veľa kanálov venovaných veterným elektrárňam pre domácnosť. Páčila sa mi práca majiteľa „Solárne panely“. Myslím si, že pri prezentácii tejto témy je vcelku objektívny. Preto odporúčam pozrieť sa bližšie.

Batérie do veterných turbín: ďalší problém pre majiteľa domu

Jednou z nákladných úloh veternej alebo solárnej elektrárne je otázka skladovania elektrickej energie, ktorá sa rieši iba batériami. Budú sa musieť kúpiť a aktualizovať a náklady sú dosť vysoké.

Aby ste ich vybrali, musíte poznať výkonové charakteristiky: napätie a kapacitu. Zvyčajne sa používajú kompozitné batérie z 12 V batérie a počet ampérhodín v každom konkrétnom prípade by sa mal určiť empiricky na základe výkonu spotrebiteľov a ich prevádzkovej doby.

Batérie pre veterný generátor si budete musieť zvoliť z pomerne širokého sortimentu. Neobmedzím sa iba na kompletnú recenziu, ale iba na štyri populárne typy kyselinových batérií:

1. konvenčné štartovacie motorové vozidlá;
2. Typ AGM;
3. gél;
4. obrnený.

Predajcovia neodporúčajú kupovať štartovacie batérie pre veterné farmy, pretože sú určené na prácu v kritických prevádzkových podmienkach vozidla:

• ak sú skladované v chlade, musia odolávať obrovským štartovacím prúdom, ktoré vznikajú pri roztočení studeného motora;
• počas jazdy sú vystavené vibráciám a otrasom;
• dobíjanie prebieha v nárazníkovom režime z generátora, keď sa automobil pohybuje s rôznymi rýchlosťami motora.

Z čoho:

• servisované batérie, ktoré vyžadujú pravidelnú hladinu elektrolytu a doplňovanie destilovanej vody, sú navrhnuté tak, aby vydržali 100 cyklov vybitia / nabitia;
• nie sú opravované - majú zložitejšiu konštrukciu a počet cyklov je 200.

Batéria veternej turbíny pri prevádzke vo vnútri domu:

• zvyčajne umiestnené v suteréne, kde je optimálna teplota udržiavaná na + 5 ÷ + 10 stupňov po celý rok;
• nie sú vystavené otrasom a vibráciám, trvale inštalované v nehybnom stave;
• počas štartovania nedostávajú extrémne zaťaženie a keď sú domáce spotrebiče zapnuté cez invertor, pracujú v šetrnom režime;
• sa nabíjajú z generátora malými prúdmi, ktoré majú priaznivý vplyv na desulfatačný režim dosiek.

To všetko sú najpriaznivejšie podmienky pre ich prevádzku. Preto navrhujem vziať na vedomie túto možnosť pre tých, ktorí nie sú príliš leniví, aby pravidelne monitorovali napätie na bankách a monitorovali hladinu elektrolytu v nich.

AGM batérie zložitejšie v dizajne. Majú rovnaké platne, ale sklenené rohože sú impregnované kyselinou, ktorá funguje súčasne ako dielektrická vrstva. Ich cyklus vybíjania / nabíjania je 250 ÷ 400. Prebíjanie je nebezpečné.

Golemové batérie sú tiež vytvorené bezúdržbovým dizajnom so zapečateným telom a elektrolytom zahusteným do gélového stavu. Dobíjanie sa im príliš nepáči, sú však odolnejšie proti hlbokému vybitiu. Počet výpočtových cyklov je 350.

Pancierové batérie patria k najmodernejším vývojom. Ich elektródové podložky sú chránené polymérmi pred napadnutím kyselinou. Rozsah prevádzkových cyklov: 900 ÷ 1 500.

Všetky tieto štyri typy batérií sa výrazne líšia z hľadiska ceny a prevádzkových podmienok. Ak vezmete do úvahy odporúčania predajcov, budete si musieť vydeliť celkom slušné množstvo peňazí.

Odporúčam vám však najskôr si vypočuť užitočné tipy, ktoré uvádza ten istý vlastník solárnych batérií vo svojom videu „Ako vyberať batérie pre veternú farmu a solárnu stanicu“.

Na túto vec má svoj opačný názor. To, ako s ním zaobchádzaš, je tvoja vlastná vec. Poznať však informácie z opačných zdrojov a zvoliť si z nich najvhodnejšiu možnosť: optimálne riešenie pre uvažujúceho človeka.

Výpočet lopatkovej veternej turbíny

Pretože sme už zistili, že horizontálna veterná turbína je oveľa efektívnejšia, zvážime výpočet jej konštrukcie.

Veterná energia sa dá určiť podľa vzorca P = 0,6 * S * V³, kde S je plocha kruhu opísaná špičkami lopatiek rotora (oblasť vrhania), vyjadrená v štvorcových metroch, a V je vypočítaná rýchlosť vetra v metroch za sekundu. Musíte tiež vziať do úvahy účinnosť samotného veterného mlyna, ktorý pre trojlistový horizontálny obvod bude priemerne 40%, ako aj účinnosť generátorovej súpravy, ktorá je na vrchole charakteristiky prúdovej rýchlosti 80% pre generátor s budením permanentným magnetom a 60% pre generátor s budiacim vinutím. V priemere ďalších 20% energie spotrebuje stupňovitý prevodový stupeň (multiplikátor). Konečný výpočet polomeru veternej turbíny (to znamená dĺžky jeho lopatky) pre daný výkon generátora permanentného magnetu teda vyzerá takto: R = √ (P / (0,483 * V³))

Príklad: Predpokladajme, že požadovaný výkon veternej farmy je 500 W a priemerná rýchlosť vetra je 2 m / s. Potom podľa nášho vzorca budeme musieť použiť čepele s dĺžkou najmenej 11 metrov. Ako vidíte, aj taká malá sila si bude vyžadovať vytvorenie veterného generátora kolosálnych rozmerov. Pre viac alebo menej racionálne štruktúry s dĺžkou čepele nie väčšou ako jeden a pol metra v podmienkach vlastnej výroby bude veterný generátor schopný produkovať iba 80-90 wattov energie aj pri silnom vetre.

Nedostatok energie? V skutočnosti je všetko trochu inak, pretože v skutočnosti je zaťaženie veterného generátora napájané z batérií, veterná turbína ich nabíja iba podľa svojich najlepších schopností. V dôsledku toho určuje sila veternej turbíny frekvenciu, s ktorou môže dodávať energiu.

Výber generátora

Najlogickejšou možnosťou pre generátorový agregát pre domácu veternú turbínu sa zdá byť automobilový generátor. Toto riešenie umožňuje ľahkú montáž jednotky, pretože generátor už má upevňovacie body aj kladku pre násobič pásu. Nie je ťažké kúpiť si samotný generátor a náhradné diely. Okrem toho vám zabudovaný reléový regulátor umožňuje priame pripojenie k 12-voltovej akumulátorovej batérii a k ​​nej zase invertorom na premenu jednosmerného prúdu na striedavé napätie 220V.

Ale ako už bolo spomenuté vyššie, účinnosť generátorov s budiacim vinutím je dosť nízka, čo je veľmi citlivé na už aj tak málo výkonný veterný generátor. Druhou nevýhodou je, že keď je batéria vybitá, generátor automobilu nemôže byť vzrušený.

V mnohých domácich prevedeniach nájdete generátory traktorov G-700 a G-1000. Ich účinnosť už nie je, jediným užitočným rozdielom je magnetizácia rotora, ktorá umožňuje vzrušiť generátor aj bez batérie, a nízka cena.

Pri stavbe veterných generátorov používajú niektorí autori vlastnosť reverzibility kolektorových elektromotorov - násilným otáčaním ich rotora sa z neho dá odstrániť jednosmerný prúd. Stator tohto typu motorov pozostáva buď z permanentných magnetov, ktoré sú pre naše účely výhodnejšie, alebo má vinutie. Ak chcete používať motor v režime generátora, pripojí sa k regulátoru relé vozidla, aby poskytoval správne napätie.Zvážte pripojenie reléového regulátora pomocou príkladu uzla z klasiky VAZ (je to pohodlné, pretože nie je kombinované do jedného bloku so zostavou kefy):

1. Pripojte jednu z motorových kief k telu - bude to záporný pól generátora. Tu bezpečne pripojte kovové puzdro regulátora relé a svorku „-“ batérie.
2. Pripojte svorku 67 relé k jednej zo svoriek vinutia statora, druhá dočasne k skrini.
3. Pripojte svorku 15 cez spínač k kladnému pólu batérie (tým sa do vinutia dodá poľný prúd). Dajte rotoru rotáciu v rovnakom smere, aký poskytuje skrutka veternej turbíny, a medzi volnú kefu a puzdro pripojte voltmetr. Ak sa na kefke zistí záporný potenciál, vymeňte spojenia statora s reléovým regulátorom a zemou.

Hlavnou vlastnosťou pripojenia generátora na jednosmerný prúd k batérii je potreba ich oddelenia polovodičovou diódou, ktorá zabráni vybíjaniu batérie na vinutí rotora, keď sa generátor zastaví. V moderných automobilových generátoroch túto funkciu vykonáva trojfázový diódový mostík a môžeme ju tiež použiť paralelným pripojením jeho fáz na zníženie poklesu napätia na nej.

Najväčší výkon je možné odobrať z generátora, ktorého rotor pozostáva z neodýmových magnetov. Rozšírené sú konštrukcie založené na náboji automobilu s brzdovým kotúčom, pozdĺž ktorého okraja sú upevnené silné magnety. V minimálnej vzdialenosti od nich je umiestnený stator s jednofázovým alebo trojfázovým vinutím.

Veterná turbína axiálneho tvaru s magnetmi

Srdcom takého veterného mlyna s napätím 220 V je náboj osobného automobilu s brzdovými kotúčmi. Pokiaľ nie je diel nový, rozoberte ho, skontrolujte a namažte ložiská a očistite od hrdze.

Distribúcia a zaistenie magnetov

Najskôr musíte magnety nalepiť na rotorový disk. V tomto prípade použité magnety nie sú obyčajné, ale špeciálne neodýmové magnety. Sú oveľa výkonnejšie. Budete potrebovať 20 magnetov, ktorých veľkosť je 25 x 8 mm. Magnety sú umiestnené v striedavých póloch. Pre správne umiestnenie vytvorte šablónu, ako je znázornené na fotografii nižšie.

Poradenstvo! Pokiaľ je to možné, použite pre veternú turbínu skôr obdĺžnikové ako okrúhle magnety. Ich magnetické pole sa sústreďuje nie v strede, ale pozdĺž dĺžky.

Na pripevnenie magnetov k disku použite silikátové lepidlo. A kvôli pevnosti na konci môžete magnety vyplniť epoxidom. Aby ste zabránili úniku živice, urobte z plastelíny obrubníky alebo disk zalepte lepiacou páskou.

Poznámka! Aby nedošlo k zámene, kde je pól magnetu, môžete ich označiť značkou „+“ alebo „-“. Ak to chcete zistiť - priveďte jeden magnet na druhý. Prilákané povrchy magnetov majú „+“. Ak je magnet odpudený, má pól „-“.

Trojfázový a jednofázový generátor pre veternú turbínu

Ak ich porovnáme, potom je zariadenie s jednou fázou horšie, pretože pri zaťažení vibruje v dôsledku rozdielu v amplitúde prúdu. A objavuje sa to kvôli nestálosti prúdu. Tento účinok u trojfázových produktov chýba. Ich sila je vždy rovnaká. Ide o to, že jedna fáza kompenzuje druhú a naopak, ak prúd v jednej fáze zmizne, potom sa v druhej zvýši.

Aký je konečný výsledok? A skutočnosť, že trojfázové generátory majú o 50% vyšší výkon ako jednofázové. Povzbudzujúca je navyše absencia vibrácií, ktoré môžu obťažovať a ovplyvňovať pohodlie. Pri vysokom zaťažení stator nebude hučať. Ak vám hluk neprekáža a rozhodli ste sa použiť jednofázový generátor, pripravte sa na to, že vibrácie negatívne ovplyvnia činnosť veterného generátora. Jeho životnosť bude kratšia.

Navíjame cievky

Veterný generátor sa nedá vyvolať veľmi rýchlo. Je potrebné urobiť všetko pre to, aby sa 12 V batéria nakazila od 100–140 otáčok za minútu.S takýmito počiatočnými údajmi by sa celkový počet závitov v cievkach mal rovnať 1 000 - 1 200. Ako však viete, koľko závitov je na cievke? Je to jednoduché: tento údaj sa vydelí počtom cievok.

Ak chcete, aby veterná turbína dodávala viac energie pri nízkych otáčkach, musíte vyrobiť viac pólov. V takom prípade sa zvýši frekvencia kmitania prúdu v cievke. Na zníženie odporu a zvýšenie odporu prúdu odporúčame navinúť okolo cievok hrubý drôt. Berte do úvahy skutočnosť, že pri silnom napätí môže odpor vinutia „zjesť“ prúd.

Upozorňujeme, že počet a hrúbka magnetov, ktoré sú pripevnené k diskom, určujú prevádzkové parametre generátora. Ak chcete zistiť, koľko energie môže veterný generátor poskytnúť, vytočte jednu cievku a otočte generátor. Zmerajte napätie pri niektorých otáčkach bez zaťaženia. Napríklad pre 200 otáčok za minútu ste dostali prúd 30 V s odporom 3 ohmy. Od týchto 30 V odpočítajte 12 V (napätie batérie). Teraz vydelte číslo, ktoré získate, o 3 ohmy. Vyzerá to takto:

30 – 12 = 18;

18 : 3 = 6.

Vo výsledku sa ukázalo 6 A. Pôjdu k batérii. Je zrejmé, že v praxi to bude o niečo menej kvôli stratám v drôtoch.

Je lepšie, aby sa cievky predĺžili. Potom meď v sektore vyjde viac a zákruty budú priame. Priemer otvoru vo vnútri cievky by mal byť rovnaký alebo o niečo väčší ako veľkosť magnetov.

Poznámka! Hrúbka statora musí byť rovnaká ako hrúbka magnetov.

Forma pre stator môže byť preglejka. Ale sektory zvitkov je možné umiestniť aj na papier tak, že urobíte plastelínový lem. Cievky musia byť pripevnené tak, aby sa nehýbali, a konce fáz musia byť vyvedené. Pripojte všetky vodiče hviezdou alebo trojuholníkom. Zostáva otestovať veterný generátor jeho ručným otáčaním.

Vyrábame skrutku a stožiar pre veternú turbínu

Stožiar generátora musí byť vysoký, od 8 do 12 m. Podklad musí byť zabetónovaný. Je lepšie namontovať potrubie tak, aby bolo možné potrubie ľahko zdvihnúť a spustiť navijakom. Skrutka veternej turbíny bude pripevnená k hornej časti potrubia.

Môžete ho vyrobiť z plastovej rúry o priemere 160 mm. Vystrihnite skrutku so šiestimi čepeľami, dlhú 2 m.

Aby ste vrtuli zabránili v silnom nárazovom vetre, urobte sklopný chvost. Vďaka tomu sa môže v batérii akumulovať všetka energia, ktorú generuje veterný generátor.

To je všetko, viete, ako sa dá vyrobiť veterný generátor pomocou magnetov. Teraz môžete používať elektrinu vyrobenú takýmto veterným generátorom, čím šetríte svoje peniaze. Všetko vaše úsilie bude odmenené.

Výpočet multiplikátora

Generátorový agregát má sklonenú charakteristiku prúdových otáčok: so zvyšovaním otáčok rotora sa zvyšuje maximálny dodaný výkon. Preto, aby sme zabezpečili najvyššiu účinnosť nízkootáčkovej veternej turbíny, potrebujeme multiplikátor s vysokým koeficientom nárastu.

Pre domáci dizajn je najoptimálnejším riešením multiplikátor pásu: vyrába sa ľahko a vyžaduje minimum strojovej práce. Pomer zvýšenia otáčok sa bude rovnať pomeru priemeru hnacej remenice spojenej s osou skrutky k priemeru hnanej remenice generátora. V prípade potreby je možné prevodový pomer ľahko nastaviť výmenou jednej z remeníc.

Pri návrhu multiplikátora je potrebné brať do úvahy ako priemernú rýchlosť zostavy čepele, tak aj charakteristiku prúdovej rýchlosti generátora. Ak používame sériový automobilový generátor, potom sa dá ľahko nájsť na internete, ale pri domácich dizajnoch s najväčšou pravdepodobnosťou budeme musieť prejsť pokusmi a omylmi.

Zoberme si napríklad bežný traktorový generátor, ktorý už bol spomenutý vyššie.

Keď vezmeme vypočítaný výkon našej veternej turbíny pri 90 wattoch, nájdeme na grafe bod zodpovedajúci výstupu generátora na tento výkon.Pri menovitom napätí 14 V potrebujeme prúdový výstup minimálne 6,5 A - podľa grafu sa tak stane pri otáčkach mierne nad 1 000 ot./min. Nechajte vrtuľu našej konštrukcie rotovať s vetrom rýchlosťou 60 otáčok za minútu (stredný vietor). To znamená, že potrebujeme minimálne dvadsaťnásobný pomer priemerov kladiek - pre generátorovú remenicu s priemerom 70 mm bude musieť mať remenica veterného mlynu priemer takmer jeden a pol metra, čo je neprijateľné. To jednoznačne naznačuje, aká nízka je účinnosť veterných generátorov tohto typu - bez zložitej viacstupňovej prevodovky, ktorá sama o sebe povedie k veľkým stratám výkonu, je takmer nemožné uviesť automobilový generátor do prevádzkového režimu.

Výber dizajnu a detailov

DIY veterný generátor z automobilového generátora

Pri výbere konštrukcie súpravy veterného generátora by sa malo vychádzať z klimatických podmienok charakteristických pre túto oblasť. Takže pre oblasti s nízkou aktivitou vetra sú optimálne generátory veterných turbín vybavené lopatkami typu plachty (vzhľad je znázornený na obrázku nižšie).

Veterná turbína typu plachta

V regiónoch so silným zaťažením vetrom sa domáci veterný generátor pre domácnosť vyrába najčastejšie vo forme vertikálne umiestneného zariadenia s obmedzeným výkonom.

Napriek tomu, že výroba veterných turbín so zvislou osou otáčania je o niečo nákladnejšia ako ich vodorovných náprotivkov, sú schopné lepšie odolávať silnému zaťaženiu vetrom. Na ich výrobu je možné použiť domáce čepele zozbierané z improvizovaných prostriedkov (niektorí remeselníci sa prispôsobili tak, aby boli vyrobené zo suda rozrezaného na samostatné kovové fragmenty).

Je účelnejšie dokúpiť viac veterných elektrární a prispôsobiť ich generátoru, ktorý možno použiť ako prevedený motor z tlačiarne. V každom prípade pred začatím práce by sa mal vypracovať náčrt budúceho generátora, ktorý by mal obsahovať podrobný diagram prefabrikovanej jednotky.

Ďalšie informácie. Pri výbere zakúpených čepelí by sa malo vychádzať zo skutočnosti, že takzvané „plachetnice“ sa považujú za najlacnejšie.

Na ich základe je najjednoduchší spôsob výroby vertikálneho veterného generátora.

Na doplnenie opisu možných návrhov dodávame, že budúce zariadenie môže byť vyrobené zo štartéra automobilu alebo z ľubovoľného autogenerátora, ktorý poslúžil svojej životnosti. Zvážme každú z navrhovaných možností na výrobu elektrických generátorov pre domácich majstrov podrobnejšie.

Mast

Stožiar, na ktorom je namontovaná veterná turbína - toto je jeden z jeho najdôležitejších uzlov.
Zaisťuje nielen bezpečnú prevádzku veterného mlyna (dolný bod kruhu opísaný lopatkami by nemal byť bližšie ako 2 metre od zeme), ale umožňuje mu tiež využívať veternú energiu čo najefektívnejšie, tok ktorý sa pri zemi stáva turbulentnejším.

Vysoká výška vedie k nízkej tuhosti stožiara veternej turbíny a sťažuje jeho pevnostný výpočet nielen amatérovi, ale aj inžinierovi. Môžete uviesť iba hlavné body:

• Umiestnite stožiar pokiaľ je to možné od domu a stromov tieniacich prúdenie vzduchu. Okrem toho v prípade silného vetra môže veterný generátor spadnúť na budovu alebo byť poškodený stromami;
• Optimálny dizajn stožiara znamená prelamované zváraný krov podobné vežiam na prenos energie, ale výroba je zložitá a nákladná. Najjednoduchšou, ale dosť účinnou možnosťou je niekoľko paralelných rúrok s priemerom 80-100 mm, navzájom zváraných krátkymi švami a vybetónovaných do hĺbky najmenej jedného metra v zemi. Je veľmi žiaduce posilniť štruktúru jednej rúry káblovými páskami, ktoré sú tiež pripevnené k podperám nalievaným do betónu.
• Pre zjednodušenie údržby veterného mlyna môže byť jeho stožiar urobený ako bod obratu: v takom prípade, keď je zoslabenie výstuhy idúce v smere zlomeniny, stožiar je možné nakloniť k zemi.

Príbeh o veľmi jednoduchom veternom generátore od domáceho ventilátora

Dodatočné elektrické vybavenie

Ako už bolo spomenuté vyššie, neoddeliteľnou súčasťou veternej farmy je batéria, ktorá preberá výkon spotrebiteľov. pri jeho výbere musíte pamätať na to, že čím je jeho kapacita väčšia, tým dlhšie bude schopný udržiavať napätie v sieti, ale zároveň bude trvať dlhšie jeho nabíjanie. Približný prevádzkový čas je možné definovať ako čas, počas ktorého je vyčerpaná polovica kapacity batérie (potom bude už badateľný pokles napätia, navyše hlboké vybitie skracuje životnosť olovených batérií).

Príklad: Takže batéria s kapacitou 65 A * h bude podmienene schopná dodať záťaži 30-35 ampérhodín energie. Je to veľa alebo málo? Bežná 60-wattová žiarovka bude vyžadovať, berúc do úvahy prítomnosť invertora, ktorý prevádza 12 V DC na 220 V AC a ktorý má svoju vlastnú účinnosť do 70%, je prúd 7 ampérov niečo viac ako štyri hodiny prevádzky . Nášmu veternému mlynu s nominálnym výkonom 90 wattov, a to aj v tom najlepšom prípade, pri konštantnom silnom vetre, bude vrátenie stratenej energie trvať najmenej päť hodín. Ako vidíte, pri použití veternej turbíny iba ako autonómneho zdroja energie bude elektrina vo vašej domácnosti k dispozícii iba na niekoľko hodín denne.

Druhým uzlom napájacieho systému je invertor. V našom prípade môžete použiť hotový automobil aj ten, ktorý je extrahovaný z neprerušiteľného zdroja napájania. V každom prípade je dôležité nepreťažovať ho prúdovou spotrebou, za predpokladu, že jeho skutočný prevádzkový výkon je 1,2 - 1,5 krát menší ako uvedený maximálny výkon.

Ako vidíte, atraktívnosť využívania voľnej energie spočíva na mnohých obmedzeniach a dokonca ani jediná efektívna možnosť v strednom Rusku - veterný generátor - nie je schopná zabezpečiť dlhodobú autonómiu.

Ale zároveň táto myšlienka nie je zlá ako zdroj núdzového napájania, a najmä ako projektová úloha - potešenie z vytvorenia veternej turbíny vlastnými rukami môže výrazne prekročiť jej výkon.