Вятърен генератор „направи си сам“: как да си направим домашен вятърен генератор от пералня, от пластмасови бутилки и от мотор на колело

2024 Автор: Beatrice Philips | [email protected]. Последно модифициран: 2023-12-16 05:26

Вятърният генератор за производство на електроенергия е незаменим източник на електроенергия, където няма много слънчева светлина, няма реки наблизо и няма централизирани електрически мрежи.

Характеристики на дизайна

Принципът на действие на вятърния генератор е превръщането на вятърната енергия в електрическа.

В други видове електрически генератори потока на водата в реката, силата на океанските приливи и отливи се използват като източник на механична (кинетична) енергия.

В системи, където топлинна енергия е необходима за генериране на електричество, те използват:

• двигател, работещ на газ, бензин или дизелово гориво;
• отделяне на топлина от плочи и блокове на ядрен реактор, чиято топлина се използва за превръщане на водата в пара - в парна турбина;
• различни видове гориво, изгорени в когенерационна инсталация, заместващи топлина, топлина от ядрен реактор.

Слънчевите панели стоят отделно, където светлината се използва като източник на енергия, а не топлина или механична енергия.

Но да се върнем на "вятърните турбини", чийто принцип на действие е следният . Силата на вятъра върти витлото, което задвижва вала на генератора на двигателя. Заедно с вала роторът на двигателя, върху който са монтирани постоянни магнити, се върти синхронно. Магнитното поле, преминаващо през намотката на статора, предизвиква променлив ток в него поради промяна в силата на магнитния поток, преминаващ през завоите на бобините, от които се сглобява намотката. Променливо електрическо напрежение се подава към електронна верига, където се преобразува в директно напрежение. Многобройни устройства и устройства, които се нуждаят от него, работят от постоянен ток.

Всеки може да направи генератор за лятни вили или полеви условия, който генерира променлив ток с напрежение 220 V . Колкото по -впечатляващи са размерите на конструкцията, толкова по -голяма е ефективността на отката ще бъде получена от конкретен потребител. Не е проблем да се направи генератор, който генерира един или няколко киловата електроенергия на час. Електричеството, получено от такава инсталация, е в състояние да захранва почти всички електрически уреди в къщата, включително градинско оборудване.

Вятърният генератор е монтиран възможно най -високо - на нивото на билото на покрива. Там силата на вятъра достига максималните стойности, посочени в прогнозата за времето.

Инсталацията отдалечено прилича на флюгер с витло, поради което тази конструкция се обръща там, където духа вятърът. Това е необходимо, за да се използва максимално неговата сила, скорост.

Хоризонталният витло се върти от дръжка, разположена в задната част на устройството . Вертикалната дръжка не е необходима - лопатките й са разположени по такъв начин, че самото витло ще стартира почти половин оборот, независимо от коя страна духа вятърът.

За да работи вятърната турбина с максимална ефективност, е необходима скорост от 3000 оборота в минута или повече . За генератори, произвеждащи променлив ток, тази честота съответства на стойността от 50 херца, което е типично за битовите промишлени електроцентрали. След завъртане на мотор-генератор с тегло около 10 кг, не е проблем да получавате 2 kW на всеки час.

От какво може да се направи?

Основният елемент на всеки модел на вятърна електроцентрала е двигателен генератор. Работи като двигател - постоянен или променлив ток кара ротора (а с него и вала) да се върти. Работата по обратния начин - като генератор - също е възможна.

Сред двигателите, използвани като генератори, има асинхронни и стъпкови двигатели с четка, безчетков . Именно тези три типа двигатели са популярни сред любителите, които сглобяват вятърни турбини със собствените си ръце.

В колекторния мотор намотките на ротора (котвата) са разположени в постоянно магнитно поле от статорни магнити . Постоянното напрежение, премахнато от клемите на такъв двигател, когато валът му с котвата е усукан, се предава от тоководещите контакти на котвата през четките. Самите четки са слабото място на такъв двигател - те бързо изчерпват ресурса си. По правило такъв генератор е под постоянно натоварване; когато котвата се движи, четките искрят. Няколко дни непрекъсната работа на такава инсталация може напълно да износва четките, в резултат на което последните ще трябва да бъдат заменени.

Използването на четкови двигатели като генератор с постоянно активно натоварване е непрактично.

Най -добрият вариант е безчетков двигател . В него ротор с магнити се върти в пространството между намотките на статора. Самите намотки остават неподвижни, те не се нуждаят от плъзгащи се контакти. Благодарение на такова просто решение инсталацията може да работи в продължение на десетилетия - важно е само веднъж на сезон или на всеки шест месеца да се смазват лагерите на двигателя, които са отговорни за перфектното въртене на ротора без люфти. Популярни решения, базирани на безчетков двигател - асинхронен или стъпков - са достъпни за почти всеки домашен „Направи си сам“.

Асинхронен двигател се използва в електроинструменти - например в шлифовъчна машина . Стъпката може да се намери в голямо разнообразие от устройства - от моторно колело на велосипед до механично задвижване на принтер или дисково устройство.

Моторът с променлива четка, използван в ротационни чукове, шлифовъчни машини, отвертки, мозайки и електрически рендета, стои отделно . Техният недостатък е необходимостта от премахване на четките и отвора на ротора за неодимови магнити. В резултат на това от активните намотки остава само намотката на статора - намотката на ротора е напълно отстранена.

Витлото на вятърна турбина може да бъде направено от пластмасови канализационни тръби, PET бутилки и подобни материали, които могат да се рециклират. Колкото по -лек и по -силен е, толкова по -малка сила на вятъра ще бъде необходима, за да го развиете.

Вятърният генератор, направен от вентилатор, ще изисква отвор на ротора за неодимови магнити . Конструкцията на мотора на домакинския вентилатор не е проектирана да приема електрически ток чрез въртене на ротора. Компютърният охладител (чип охладител) - вентилатор на системния блок на компютър или лаптоп - попада под същата промяна.

Трактор или автомобилен генератор използва допълнителна намотка на полето, която се захранва от батерията на самата машина . За да може генераторът да произвежда например променлив ток от 135 ампера с напрежение 15 волта, намотката за възбуждане на ротора след включване на запалването консумира постоянен ток от 3 ампера с напрежение 12, 6-14 V Основният източник на енергия за генератора все още е коляновият вал на двигател с вътрешно горене, работещ на бензин, дизел или метан / пропан. Трактор или автомобилен генератор ще изисква премахване на намотката на полето и вместо това инсталиране на неодимови магнити.

Какво се изисква?

Най -често срещаният вариант е да използвате двигател за пералня за домашен генератор . Ако старата „пералня“не е налична, можете да намерите такъв двигател в магазините за боклуци на домакинския пазар, в най -близкия сервизен център за домакински уреди или в специализиран магазин. Не е проблем да поръчате такъв двигател от Китай.

По принцип в пералните машини се използва безчетков асинхронен двигател.

Новите и употребяваните ще работят дълго време. 200 вата мощност може лесно да се преобразува в киловати или повече.

Материали (редактиране)

За да сглобите генератора, в допълнение към двигателя, се нуждаете от:

• неодимови магнити с размери 20, 10 и 5 мм (общо 32);
• токоизправителни диоди или диоден мост с ток от десетки ампера (спазвайте правилото за двоен резерв на мощност);
• епоксидно лепило;
• студено заваряване;
• шкурка;
• калай от страната на тенекия.

Магнитите се поръчват онлайн от Китай.

Инструменти

Следните инструменти ще ускорят производствения процес:

• струг;
• ножици;
• отвертка с дюзи;
• клещи.

При липса на струг се свържете с приятел, който знае как да работи върху такъв струг.

Схеми и чертежи

Генераторът като устройство генерира променлив ток, който трябва да се преобразува в постоянен ток, доведен до необходимата стойност на напрежението. Ако двигател-генератор произвежда, да речем, 40 волта, тогава това е малко вероятно да бъде подходяща стойност за повечето потребителски електроники, използващи 5 или 12 волта DC или 127/220 волта AC.

Схемата на цялата инсталация, доказана от времето и милиони потребители, включва токоизправител, контролер, батерия и инвертор . Автомобилна батерия с капацитет 55-300 ампер-часа се използва като буфер за съхранение на съхранена енергия. Работното му напрежение е 10, 9-14, 4 V с цикличен заряд (пълен цикъл на зареждане-разреждане) и 12, 6-13, 65 с буфер (разпределен, дозиран, когато трябва да презаредите частично разредена батерия).

Контролерът преобразува например същите 40 волта в 15. Ефективността му във волта-ампераж варира от 80-95%-с изключение на загубите на токоизправителя.

Трифазният генератор има най-голяма ефективност . -неговата мощност е с 50% повече от тази на еднофазна, не вибрира по време на работа (вибрациите разхлабват структурата, което я прави краткотрайна).

Намотките в намотката на всяка от фазите се редуват помежду си и са свързани последователно - подобно на полюсите на магнитите, едната от страните е обърната към бобините.

Задачата на инвертора е да преобразува постоянно напрежение от около 12 волта, взето от батерията, в променливо напрежение от около 220.

Съвременните домакински уреди и електроника могат да работят от 110 волта (Американски стандарт за битови мрежи) до 250 - не се препоръчва да се дава повече на мрежови уреди и устройства. Всички преобразуватели са импулсни, в сравнение с линейните, техните топлинни загуби са много по -малки.

Производствени стъпки

За да промените конструкцията на асинхронен двигател, направете следното

1. Разглобете двигателя и извадете ротора.
2. Извадете плочите от арматурата на ротора. Подрежете ги на дълбочина 2 мм.
3. Направете канали с дълбочина до 5 мм за магнити.
4. Маркирайте лента от ламарина за магнитите. Те трябва да са на еднакво разстояние един от друг - това ще предотврати ненужна загуба на мощност на инсталацията.
5. Прикрепете ги към тази лента от калай със супер лепило. Фиксирайте лентата с магнити върху котвата.
6. Запълнете пространството между магнитите със студено заваряване или епоксидно лепило.
7. Отстранете неравностите и неравностите по ротора с шкурка.
8. Проверете - и заменете, ако е необходимо - лагерите и болтовете на двигателя.

Сглобете генератора на двигателя. Устройството е готово за по -нататъшно инсталиране. За да проверите устройството, затегнете вала му в патронник или отвертка и ускорете до 1000 об / мин.

Напрежение в краищата на намотката от 110 волта може да се счита за подходящо.

При по -ниска стойност грешката се крие в неравномерното редуване на магнити във всяка точка от кръга на въртене на котвата.

За да сглобите вятърната турбина, направете следното

1. Изрежете еднакви парчета от PVC тръба с диаметър 11-16 см, съответстваща по дължина на бъдещите остриета.
2. На всеки сегмент нарисувайте произволна линия и отстъпете от нея от двете страни с 22 мм. Съответно ширината на едно острие ще достигне 44 мм. Повторете това действие за противоположния край на сегмента на линията.
3. Направо свържете крайните точки от едната страна на централната линия.
4. Начертайте от другата страна очертанията на бъдещото острие.
5. Изрежете полученото острие и закръглете свободния му край чрез заточване. Повторете горните стъпки за останалите остриета.
6. Прикрепете ножовете към главината с помощта на адаптер за втулка. Болтовете с гайки и пружинни шайби са подходящи като крепежни елементи. Ширината на всяко острие по цялата му дължина варира от 44 до 88 мм.

Това е достатъчно, за да може вятърът да завърти работното колело със скорост 3 m / s. Получената структура трябва да бъде балансирана - правилното балансиране ще предотврати образуването на слепи петна, които забавят генератора при въртене на витлото.

Мотор-генератор с монтирано работно колело може да бъде поставен в защитна втулка, която го предпазва от атмосферни валежи. Оставайки сух при всякакви метеорологични условия, защитен от дъжд и сняг, генераторът ще издържи години. За да сглобите предпазителя, направете следното:

1. в тръба с диаметър 7,5 см, изрежете надлъжен жлеб с ширина 2 см;
2. отрежете задния край на отрязаната тръба под ъгъл 45 градуса;
3. поставете генератора на двигателя с витлото в тази тръба и го фиксирайте към него.

Свободното въртене на двигателя ще изисква въртящо съединение със сачмени лагери, подобно на това в домашния вентилатор . Тя може да се обръща безкрайно в двете страни.

Така че кабелът, с помощта на който токовете, индуцирани в намотката на статора, се отстраняват, не се навива или усуква, връзката в пантите трябва да се плъзга, но да осигурява надежден, стабилен електрически контакт на мотор-генератора с допълнително разположени функционални единици на веригата.

Най-добрият контакт ще бъде осигурен от позлатени терминали, взети от всяка стара технология.

Използването на контакт с четка -графит е неоправдано - графитът има електрическо съпротивление с порядък по -голямо от това на алуминия и стоманата и мощността на инсталацията значително ще намалее. Пантата е монтирана върху основа, изработена от парче оформена тръба. След сглобяването те проверяват дали полученият въртящ се механизъм е заседнал, не се върти и дали кабелът е износен.

Осигурявайки плъзгащ се контакт и свободно въртене на инсталацията по посока на вятъра, към допълнителния външен корпус на двигателя е прикрепен опашка, направена например от пластмасова водопроводна тръба и парче ламарина или алуминий.

Като опора се използва кръгла или профилна тръба, единият край на която е бетонирана в земята - не по -малко от метър. За да не се изплъзва с времето опората от урагана, тя се допълва с три или шест стрии, сливащи се в центъра под един и същ ъгъл и насочени в различни посоки.

След приключване на сглобяването на частта мотор-генератор, при необходимост до двигателя се монтира диоден токоизправител . Загубите на ток в проводниците могат да бъдат значително намалени чрез използване на усилващ трансформатор, разположен близо до генераторната инсталация - както в линиите, които предават промишлена електроенергия на дълги разстояния.

Контролерът за зареждане, батерията и инверторът са включени допълнително според схемата. Вятърната турбина е напълно сглобена и готова за работа.

Препоръки

Домашна вятърна мелница за частна къща генерира постоянно или променливо напрежение от няколко десетки волта, което представлява повишена опасност за човека. Контактите и проводниците под напрежение трябва да бъдат надеждно изолирани - дъждовната вода е подкиселена среда, която провежда добре електрически ток.

Работата на струг или мелница се извършва в защитни очила и ръкавици. Забранено е сглобяването на веригата, когато вятърната турбина работи.

Енергията на вятъра е непостоянна. Най-доброто решение би било генератор с ниска скорост с повече от дузина магнити и бобини. Колкото повече намотки, толкова по -дебел трябва да бъде проводникът за навиване . Твърде тънката секция поради общото съпротивление от десетки ома ще намали полезната мощност на генератора няколко пъти повече. За сериозно натоварване - например от електрическа печка или пералня - при 220 волта, ток до 10 А.

Дизайнът на домашен генератор - освен ако не се използва преобразуван двигател за генериране на електричество - трябва да бъде идеално плосък и симетричен . Преди да инсталирате намотките и магнитите, самият „спинер“трябва да бъде центриран. Няма значение какво се използва - изхвърлен компактдиск или домашно миниатюрно копие на вятърна мелница, най -малкият дисбаланс вече е неприемлив.

Опитайте се да постигнете минимален шум - в идеалния случай той трябва да отсъства . Ако вашата инсталация, която не е смазана на мястото на лагерите, се оплаква поради постоянното скърцане и чукане при въртене, такова оплакване може да доведе до проблеми със закона, особено през нощта. Останалите причини да ви претендираме за собственик на вятърна турбина са незначителни - вятърните турбини са напълно законни, тъй като собственикът на това устройство не произвежда електричество с него в промишлен мащаб, както се прави в Европа и Америка.

Инсталацията не трябва да е твърде висока - над стълбовете, по които минават електропроводи . Във всеки град, вилно селище или селско селище има ограничение за височината на строежите.

Например, доставката на 40-метрова кула за клетъчна базова станция изисква серия от разрешителни и одити от държавните регулатори. Същото важи и за вятърните турбини.

Приемайки правилно и изключително отговорно решението на проблема с електричеството с помощта на вятърен генератор, потребителят ще се отърве от престоя, свързани с прекъсвания на електрозахранването. Винаги е по -добре да бъдете проактивни - в рамките на закона - отколкото да чакате с години за това, което властите обещават.