Generator Vjetra Vlastitim Rukama: Kako Napraviti Domaći Generator Vjetra Iz Perilice Rublja, Od Plastičnih Boca I Od Motora Na Kotaču

2024 Autor: Beatrice Philips | [email protected]. Zadnja promjena: 2023-12-16 05:41

Vjetrogenerator za proizvodnju električne energije nezamjenjiv je izvor električne energije gdje nema puno sunčeve svjetlosti, u blizini nema rijeka i nema centraliziranih električnih mreža.

Značajke dizajna

Princip rada vjetrogeneratora je pretvaranje energije vjetra u električnu energiju.

U drugim vrstama električnih generatora protok vode u rijeci, sila oceanskih plima i oseka koriste se kao izvor mehaničke (kinetičke) energije.

U sustavima gdje je toplinska energija potrebna za proizvodnju električne energije, oni koriste:

• motor koji radi na plin, benzin ili dizel gorivo;
• oslobađanje topline iz ploča i blokova nuklearnog reaktora čija se toplina koristi za pretvaranje vode u paru - u parnoj turbini;
• razne vrste goriva spaljene u CHP -postrojenju, zamjenjujući toplinu, toplinu iz nuklearnog reaktora.

Solarni paneli stoje odvojeno, gdje se svjetlo koristi kao izvor energije, a ne topline ili mehaničke energije.

No, natrag na "vjetroturbine", čiji je princip rada sljedeći . Sila vjetra rotira elisu koja pokreće osovinu generatora motora. Zajedno s vratilom, rotor motora, na koji su ugrađeni stalni magneti, rotira se sinkrono. Magnetsko polje, prolazeći kroz namot statora, u njemu inducira izmjeničnu struju zbog promjene jačine magnetskog toka koji prolazi kroz zavoje zavojnica, od kojih je sastavljen namot. Naizmjenični električni napon dovodi se u elektronički krug, gdje se pretvara u izravni napon. Brojni uređaji i uređaji kojima je to potrebno rade od istosmjerne struje.

Svatko može napraviti generator za ljetnikovce ili terenske uvjete koji generira izmjeničnu struju s naponom od 220 V . Što su dimenzije strukture impresivnije, određeni korisnik će postići veću učinkovitost trzanja. Nije problem napraviti generator koji proizvodi jedan ili nekoliko kilovata električne energije na sat. Električna energija primljena iz takve instalacije može napajati gotovo sve električne uređaje u kući, uključujući i vrtnu opremu.

Generator vjetra ugrađen je što je moguće više - u razini sljemena krova. Tamo snaga vjetra doseže maksimalne vrijednosti navedene u vremenskoj prognozi.

Instalacija na daljinu podsjeća na vjetrokaz s propelerom, zbog čega se ova struktura okreće tamo gdje puše vjetar. To je potrebno kako bi se maksimalno iskoristila njegova snaga, brzina.

Vodoravni propeler rotira se drškom koja se nalazi na stražnjoj strani jedinice . Okomita drška nije potrebna - njezine lopatice smještene su na takav način da će se sam propeler pokrenuti gotovo pola okreta, bez obzira s koje strane vjetar puše.

Da bi vjetroturbina radila s najvećom učinkovitošću, potrebna je brzina od 3000 o / min ili više . Za generatore koji proizvode izmjeničnu struju ta frekvencija odgovara vrijednosti od 50 herca, što je tipično za domaće industrijske elektrane. Nakon okretanja motora-generatora težine oko 10 kg, nije problem dobiti 2 kW svaki sat.

Od čega se može napraviti?

Glavni element svakog modela vjetroelektrane je motorni generator. Radi kao motor - istosmjerna ili izmjenična struja pokreće rotor (a s njim i vratilo). Moguće je raditi i obrnuto - kao generator.

Među motorima koji se koriste kao generatori postoje asinhroni i koračni motori sa četkom, bez četkica . Upravo su ove tri vrste motora popularne kod amatera koji vlastitim rukama sastavljaju vjetroturbine.

U kolektorskom motoru namoti rotora (armature) nalaze se u stalnom magnetskom polju statorskih magneta . Konstantan napon uklonjen sa stezaljki takvog motora kada je njegovo vratilo s armaturom iskrivljeno prenosi se sa kontakata armature za prijenos struje kroz četke. Četke su slaba točka takvog motora - brzo iscrpljuju svoje resurse. U pravilu je takav generator pod stalnim opterećenjem; kad se armatura pomakne, četke iskre. Nekoliko dana neprekidnog rada takve instalacije može potpuno istrošiti četke, zbog čega će se potonje morati zamijeniti.

Korištenje četkastih motora kao generatora s konstantnim aktivnim opterećenjem nije praktično.

Najbolja opcija je motor bez četkica . U njemu se rotor s magnetima okreće u prostoru između namota statora. Sami namoti ostaju nepomični, ne trebaju klizne kontakte. Zahvaljujući tako jednostavnom rješenju, instalacija može raditi desetljećima - važno je samo jednom u sezoni ili svakih šest mjeseci podmazati ležajeve motora, koji su odgovorni za savršeno rotiranje rotora bez zastoja. Popularna rješenja temeljena na motoru bez četkica - asinkronom ili koračnom - dostupna su gotovo svakom kućnom "DIYeru".

Asinhroni motor koristi se u električnim alatima - na primjer, u stroju za brušenje . Steper se može naći u raznim uređajima - od motornog kotača bicikla do mehaničkog pogona pisača ili pogona diska.

Motor s promjenjivom četkom koji se koristi u rotacijskim čekićima, brusilicama, odvijačima, ubodnim pilama i električnim blanjalicama stoji odvojeno . Njihov nedostatak je potreba za uklanjanjem četkica i otvora rotora za neodimijske magnete. Zbog toga od aktivnih namota ostaje samo namot statora - namot rotora potpuno je uklonjen.

Propeler vjetroagregata može biti izrađen od plastičnih kanalizacijskih cijevi, PET boca i sličnih materijala koji se mogu reciklirati. Što je lakši i jači, manja sila vjetra bit će potrebna za njegovo odmotavanje.

Generator vjetra izrađen od ventilatora zahtijeva otvor rotora za neodimijske magnete . Dizajn motora ventilatora za kućanstvo nije dizajniran za primanje električne struje okretanjem rotora. Računalni hladnjak (hladnjak čipova) - ventilator sistemske jedinice računala ili prijenosnog računala - potpada pod istu izmjenu.

Traktor ili generator automobila koristi dodatni poljski namot, koji se napaja iz baterije samog stroja . Kako bi generator mogao proizvesti, na primjer, izmjeničnu struju od 135 ampera s naponom od 15 volti, pobudni namot rotora nakon uključivanja paljenja troši istosmjernu struju od 3 ampera s naponom od 12, 6-14 V Glavni izvor energije za generator i dalje je radilica motora s unutarnjim izgaranjem koji radi na benzin, dizel ili metan / propan. Traktor ili automobilski generator zahtijevat će uklanjanje namota polja i umjesto toga ugradnju neodimijskih magneta.

Što je potrebno?

Najčešća opcija je korištenje motora perilice rublja za domaći generator . Ako stara "perilica rublja" nije dostupna, takav motor možete pronaći u prodavaonicama smeća na tržištu kućanstava, u najbližem servisnom centru za kućanske aparate ili u specijaliziranoj trgovini. Nije problem naručiti takav motor iz Kine.

U osnovi, u perilicama rublja koristi se asinkroni motor bez četkica.

I novi i rabljeni dugo će raditi. Snaga od 200 vata može se lako pretvoriti u kilovate ili više.

Materijali (uredi)

Za sastavljanje generatora, osim motora, potrebno vam je:

• neodimijski magneti u veličinama 20, 10 i 5 mm (ukupno 32);
• ispravljačke diode ili diodni most sa strujom od nekoliko desetaka ampera (pridržavajte se pravila dvostruke rezerve snage);
• epoksidno ljepilo;
• hladno zavarivanje;
• šmirgl papir;
• kositar sa strane limenke.

Magneti se naručuju putem interneta iz Kine.

Alati

Sljedeći alati ubrzat će proizvodni proces:

• tokarilica;
• škare;
• odvijač s mlaznicama;
• kliješta.

U nedostatku tokarilice obratite se prijatelju koji zna raditi na takvom tokarilici.

Sheme i crteži

Generator kao uređaj generira izmjeničnu struju, koju je potrebno pretvoriti u istosmjernu struju, dovesti do potrebne vrijednosti napona. Ako motor-generator proizvodi, recimo, 40 volti, onda to vjerojatno neće biti prikladna vrijednost za većinu potrošačke elektronike koja koristi 5 ili 12 volti istosmjerne ili 127/220 volti izmjenične struje.

Shema cijele instalacije, dokazana vremenom i milijunima korisnika, uključuje ispravljač, kontroler, bateriju i pretvarač . Automobilska baterija kapaciteta 55-300 amper-sati koristi se kao međuspremnik za pohranu uskladištene energije. Njegov radni napon je 10, 9-14, 4 V s cikličkim punjenjem (puni ciklus punjenja i pražnjenja) i 12, 6-13, 65 s međuspremnikom (dijeljen, doziran, kada trebate napuniti djelomično ispražnjenu bateriju).

Regulator pretvara, na primjer, istih 40 volti u 15. Njegova učinkovitost u volt-amperaži kreće se od 80-95%-isključujući gubitke na ispravljaču.

Trofazni generator ima najveću učinkovitost . -izlaz mu je 50% veći od jednofaznog, ne vibrira tijekom rada (vibracije olabave strukturu, pa je kratkotrajna).

Zavojnice u namotu svake od faza izmjenjuju se jedna s drugom i povezane su u nizu - poput polova magneta, s jedne strane okrenute prema zavojnicama.

Zadatak pretvarača je pretvaranje konstantnog napona od oko 12 volti uzetog iz baterije u izmjenični napon od oko 220.

Suvremeni kućanski aparati i elektronika mogu raditi od 110 volti (Američki standard za kućanske mreže) do 250 - ne preporučuje se davanje više mrežnim uređajima i uređajima. Svi pretvarači su impulsni, u usporedbi s linearnim, njihovi su toplinski gubici mnogo manji.

Koraci proizvodnje

Da biste izmijenili dizajn asinhronog motora, učinite sljedeće

1. Rastavite motor i izvadite rotor.
2. Skinite ploče s armature rotora. Odrežite ih na dubinu od 2 mm.
3. Napravite utore do 5 mm za magnete.
4. Označite traku limene ploče za magnete. Moraju biti jednako udaljeni jedan od drugog - to će spriječiti nepotreban gubitak snage instalacije.
5. Pričvrstite ih na ovu traku kositra super ljepilom. Učvrstite traku magnetima na sidro.
6. Napunite prostor između magneta hladnim zavarivanjem ili epoksidnim ljepilom.
7. Brusnim papirom uklonite neravnine i neravnine na rotoru.
8. Provjerite - i po potrebi zamijenite - ležajeve i vijke motora.

Sastavite generator motora. Uređaj je spreman za daljnju instalaciju. Da biste provjerili uređaj, pričvrstite njegovo vratilo u steznu glavu ili bušilicu i ubrzajte do 1000 o / min.

Napon na krajevima namota od 110 volti može se smatrati prikladnim.

Pri nižoj vrijednosti pogreška leži u neravnomjernoj izmjeni magneta u bilo kojoj točki kruga rotacije armature.

Za sastavljanje vjetroagregata učinite sljedeće

1. Izrežite identične komade iz PVC cijevi promjera 11-16 cm, koji po duljini odgovaraju budućim oštricama.
2. Na svakom segmentu povucite proizvoljnu liniju i povucite se s nje s obje strane za 22 mm. Sukladno tome, širina jedne oštrice dosegnut će 44 mm. Ponovite ovu radnju za suprotni kraj segmenta crte.
3. Ravno spojite krajnje točke s jedne strane središnje crte.
4. Nacrtajte s druge strane obrise buduće oštrice.
5. Izrežite rezultirajuću oštricu i zaokružite njen slobodni kraj oštrenjem. Ponovite gore navedene korake za ostale noževe.
6. Oštrice pričvrstite na glavčinu pomoću adaptera za čahuru. Vijci s maticama i opružnim podlošcima prikladni su za pričvršćivanje. Širina svake oštrice cijelom njezinom duljinom kreće se od 44 do 88 mm.

To je dovoljno da vjetar okreće rotor brzinom od 3 m / s. Dobivena struktura mora biti uravnotežena - ispravno uravnoteženje spriječit će stvaranje mrtvih kutova koje usporavaju generator pri okretanju elise.

Motor-generator s ugrađenim radnim kolom može se postaviti u zaštitnu čahuru koja ga štiti od atmosferskih oborina. Ostajući suh u svim vremenskim uvjetima, zaštićen od kiše i snijega, generator će trajati godinama. Za sastavljanje štitnika učinite sljedeće:

1. u cijevi promjera 7,5 cm izrežite uzdužni utor širine 2 cm;
2. odrežite zadnji kraj rezane cijevi pod kutom od 45 stupnjeva;
3. postavite generator motora s propelerom u ovu cijev i pričvrstite ga na nju.

Za slobodno okretanje motora bit će potreban okretni zglob s kugličnim ležajem, sličan onom koji se nalazi u kućnom ventilatoru . Može se beskrajno okretati na bilo koju stranu.

Kako se kabel, uz pomoć kojeg se uklanjaju struje inducirane u namotu statora, ne namotava niti uvija, spoj u šarci mora biti klizan, ali osigurati pouzdan, stabilan električni kontakt motora-generatora s dalje smještene funkcionalne jedinice kola.

Najbolji kontakt osigurat će pozlaćeni terminali preuzeti iz bilo koje stare tehnologije.

Korištenje kontakta četkom -grafit je neopravdano - grafit ima električni otpor za red veličine veći od onog u aluminiju i čeliku, a snaga instalacije će se znatno smanjiti. Šarke se ugrađuju na podnožje izrađeno od komada oblikovane cijevi. Nakon montaže provjeravaju je li rezultirajući okretni mehanizam zaglavljen, ne vrti li se i je li kabel pohaban.

Omogućujući klizni kontakt i slobodno okretanje instalacije u smjeru vjetra, na dodatno vanjsko kućište motora pričvršćena je drška izrađena, na primjer, od plastične vodovodne cijevi i komada lima plastike ili aluminija.

Kao oslonac koristi se okrugla ili profilna cijev, čiji je jedan kraj betoniran u tlu - ne manje od metra. Kako se potpora s vremena na vrijeme ne bi ulegla od uragana, nadopunjena je s tri ili šest strija, koje se u središtu približavaju pod istim kutom i usmjerene su u različitim smjerovima.

Nakon dovršetka montaže dijela motora-generatora, po potrebi se uz motor montira diodni ispravljač . Gubici struje u žicama mogu se značajno smanjiti korištenjem pojačanog transformatora smještenog u blizini agregata - kao u vodovima koji prenose industrijsku električnu energiju na velike udaljenosti.

Regulator punjenja, baterija i pretvarač uključeni su dalje prema dijagramu. Vjetroturbina je potpuno sastavljena i spremna za rad.

Preporuke

Domaća vjetrenjača za privatnu kuću stvara stalan ili izmjenični napon od nekoliko desetaka volti, što je povećana opasnost za osobu. Živi kontakti i žice moraju biti pouzdano izolirani - kišnica je zakiseljeno okruženje koje dobro provodi električnu struju.

Rad na tokarilici ili brusilici izvodi se u zaštitnim naočalama i rukavicama. Zabranjeno je sastavljanje kruga dok radi vjetroturbina.

Energija vjetra je promjenjiva. Najbolje rješenje bio bi generator male brzine s više desetaka magneta i zavojnica. Što više zavojnica, žica za namatanje bi trebala biti deblja . Pretanki presjek zbog ukupnog otpora od nekoliko desetaka ohma smanjit će korisnu snagu generatora nekoliko puta više. Za ozbiljno opterećenje - na primjer, iz električnog štednjaka ili stroja za pranje rublja - na 220 volti, struja do 10 A.

Dizajn domaćeg generatora - osim ako se koristi pretvoreni motor za proizvodnju električne energije - trebao bi biti savršeno ravan i simetričan . Prije postavljanja zavojnica i magneta, sam "spinner" mora biti centriran. Nije važno što se koristi - odbačeni CD ili domaća minijaturna kopija vjetrenjače, najmanja neravnoteža već je neprihvatljiva.

Pokušajte postići minimalnu buku - idealno bi bilo da je nema . Ako se vaša instalacija, koja nije podmazana na mjestu ležajeva, žali zbog stalnog škripanja i kucanja pri okretanju, takva pritužba može dovesti do problema sa zakonom, osobito noću. Ostali razlozi da vas potražuju kao vlasnika vjetroagregata su beznačajni - vjetroturbine su potpuno legalne, budući da vlasnik ovog uređaja s njim ne proizvodi električnu energiju u industrijskim razmjerima, kao što se to radi u Europi i Americi.

Instalacija ne smije biti previsoka - iznad stupova duž kojih prolaze dalekovodi . U svakom gradu, vikendici ili seoskom naselju postoji ograničenje u visini građevina koje se grade.

Na primjer, opskrba tornja od 40 metara za mobilnu baznu stanicu zahtijeva niz dozvola i revizija od državnih regulatora. Isto vrijedi i za vjetrogeneratore.

Ispravno i krajnje odgovorno pristupajući rješenju problema s električnom energijom uz pomoć vjetrogeneratora, potrošač će se riješiti zastoja povezanih s nestankom struje. Uvijek je bolje biti proaktivan - u okviru zakona - nego godinama čekati na ono što vlasti obećavaju.