DIY Veterný Generátor: Ako Vyrobiť Domáci Veterný Generátor Z Práčky, Z Plastových Fliaš A Z Kolesového Motora

2024 Autor: Beatrice Philips | [email protected]. Naposledy zmenené: 2023-12-16 05:57

Veterný generátor na výrobu elektriny je nenahraditeľným zdrojom elektriny tam, kde nie je veľa slnečného svetla, v blízkosti nie sú žiadne rieky a neexistujú ani centralizované energetické siete.

Vlastnosti dizajnu

Princípom činnosti veterného generátora je premena veternej energie na elektrickú energiu.

V iných typoch elektrických generátorov sa ako zdroj mechanickej (kinetickej) energie používa tok vody v rieke, sila oceánskych prílivov a odlivov.

V systémoch, kde je na výrobu elektriny potrebná tepelná energia, používajú:

• motor poháňaný plynom, benzínom alebo naftou;
• uvoľňovanie tepla z dosiek a blokov jadrového reaktora, ktorého teplo sa používa na premenu vody na paru - v parnej turbíne;
• rôzne druhy paliva spaľované v zariadení na kombinovanú výrobu tepla a elektriny, nahrádzajúce teplo, teplo z jadrového reaktora.

Samostatné sú solárne panely, kde sa ako zdroj energie používa svetlo, a nie tepelná alebo mechanická energia.

Ale späť k „veterným turbínam“, ktorých princíp fungovania je nasledujúci . Sila vetra otáča vrtuľou, ktorá poháňa hriadeľ motorgenerátora. Spolu s hriadeľom sa rotor motora, na ktorom sú nainštalované trvalé magnety, otáča synchrónne. Magnetické pole prechádzajúce vinutím statora v ňom indukuje striedavý prúd v dôsledku zmeny sily magnetického toku prechádzajúceho závitmi cievok, z ktorých je zostavené vinutie. Striedavé elektrické napätie je privádzané do elektronického obvodu, kde je prevádzané na jednosmerné napätie. Mnoho zariadení a zariadení, ktoré to potrebujú, pracujú z jednosmerného prúdu.

Každý môže vyrobiť generátor pre letné chaty alebo podmienky v teréne, ktorý generuje striedavý prúd s napätím 220 V . Čím pôsobivejšie sú rozmery konštrukcie, tým väčšiu účinnosť spätného rázu konkrétny používateľ získa. Nie je problém vyrobiť generátor, ktorý za hodinu vyrobí jeden alebo niekoľko kilowattov elektrickej energie. Elektrická energia získaná z takejto inštalácie je schopná napájať takmer všetky elektrické spotrebiče v dome, vrátane záhradného vybavenia.

Veterný generátor je inštalovaný čo najvyššie - na úrovni hrebeňa strechy. Sila vetra tam dosahuje maximálne hodnoty uvedené v predpovedi počasia.

Inštalácia vzdialene pripomína veternú lopatku s vrtuľou, vďaka ktorej sa táto štruktúra otáča tam, kde fúka vietor. Je to nevyhnutné, aby sa maximalizovalo využitie jeho sily a rýchlosti.

Horizontálna vrtuľa sa otáča stopkou umiestnenou v zadnej časti jednotky . Zvislá stopka nie je potrebná - jej lopatky sú umiestnené tak, že samotná vrtuľa sa spustí takmer o pol otáčky, bez ohľadu na to, z ktorej strany vietor fúka.

Na to, aby veterná turbína fungovala s maximálnou účinnosťou, sú potrebné otáčky 3 000 ot / min alebo viac . Pri generátoroch vyrábajúcich striedavý prúd táto frekvencia zodpovedá hodnote 50 hertzov, ktorá je typická pre domáce priemyselné elektrárne. Po roztočení motorgenerátora s hmotnosťou asi 10 kg nie je problém získať 2 kW každú hodinu.

Z čoho sa dá vyrobiť?

Hlavným prvkom akéhokoľvek modelu veternej farmy je motorový generátor. Funguje to ako motor - jednosmerný alebo striedavý prúd roztočí rotor (a s ním aj hriadeľ). Je možná aj opačná práca - ako generátor.

Medzi motory používané ako generátory patria kartáčované, bezkartáčové asynchrónne a krokové motory . Práve tieto tri typy motorov sú obľúbené u amatérov, ktorí si vlastnými rukami montujú veterné turbíny.

V kolektorovom motore sú vinutia rotora (armatúry) umiestnené v konštantnom magnetickom poli statorových magnetov . Konštantné napätie odstránené zo svoriek takého motora, keď je jeho hriadeľ s kotvou neodkrútený, sa prenáša z prúdových kontaktov kotvy cez kefy. Samotné kefy sú slabou stránkou takéhoto motora - rýchlo vyčerpávajú svoje zdroje. Tento generátor je spravidla vystavený konštantnému zaťaženiu; keď sa kotva pohybuje, kefy iskria. Niekoľko dní nepretržitej prevádzky takejto inštalácie môže kefy úplne opotrebovať, v dôsledku čoho bude potrebné ich vymeniť.

Použitie kefových motorov ako generátora s konštantným aktívnym zaťažením je nepraktické.

Najlepšou možnosťou je bezkartáčový motor . V ňom sa rotor s magnetmi otáča v priestore medzi vinutiami statora. Samotné vinutia zostávajú stacionárne, nepotrebujú posuvné kontakty. Vďaka tak jednoduchému riešeniu môže inštalácia fungovať desaťročia - je dôležité iba raz za sezónu alebo každých šesť mesiacov namazať ložiská motora, ktoré sú zodpovedné za dokonalé otáčanie rotora bez vôle. Obľúbené riešenia na báze bezkartáčového motora - asynchrónne alebo krokové - sú k dispozícii takmer každému domácemu „kutilovi“.

V elektrickom náradí sa používa asynchrónny motor - napríklad v brúske . Stepper nájdete v najrozmanitejších zariadeniach - od motorového kolesa bicykla po mechanický pohon tlačiarne alebo diskovú mechaniku.

Motor s premenlivou kefou používaný v rotačných kladivách, brúskach, skrutkovačoch, priamočiarych pílach a elektrických hobľovačkách sa odlišuje . Ich nevýhodou je potreba odstrániť kefy a otvor rotora pre neodýmové magnety. Výsledkom je, že z aktívnych vinutí zostáva iba vinutie statora - vinutie rotora je úplne odstránené.

Vrtule veternej turbíny môžu byť vyrobené z plastových kanalizačných potrubí, PET fliaš a podobných recyklovateľných materiálov. Čím je ľahší a silnejší, tým menšia sila vetra bude potrebná na jeho rozvinutie.

Veterný generátor vyrobený z ventilátora bude potrebovať otvor rotora pre neodýmové magnety . Konštrukcia motora ventilátora pre domácnosť nie je navrhnutá tak, aby prijímala elektrický prúd otáčaním rotora. Počítačový chladič (chladič čipov) - ventilátor systémovej jednotky počítača alebo prenosného počítača - spadá pod rovnakú zmenu.

Generátor traktora alebo automobilu používa ďalšie vinutie poľa, ktoré je napájané batériou samotného stroja . Aby generátor vyrobil napríklad striedavý prúd 135 ampérov s napätím 15 voltov, budiace vinutie rotora po zapnutí zapaľovania spotrebuje jednosmerný prúd 3 ampéry s napätím 12, 6-14 V Hlavným zdrojom energie pre generátor je stále kľukový hriadeľ spaľovacieho motora, ktorý pracuje na benzín, naftu alebo metán / propán. Traktor alebo automobilový generátor bude namiesto toho vyžadovať odstránenie vinutia poľa a inštaláciu neodýmových magnetov.

Čo je potrebné?

Najbežnejšou možnosťou je použiť motor práčky na domáci generátor . Ak stará „práčka“nie je k dispozícii, môžete takýto motor nájsť v obchodoch s nepotrebnými predmetmi na trhu s domácnosťami, v najbližšom servisnom stredisku pre domáce spotrebiče alebo špecializovanom obchode. Nie je problém objednať si takýto motor z Číny.

V práčkach sa v zásade používa bezkartáčový asynchrónny motor.

Nové aj použité budú dlho fungovať. Výkon 200 wattov je možné ľahko premeniť na kilowatty alebo viac.

Materiály

Na zostavenie generátora okrem motora potrebujete:

• neodymové magnety vo veľkostiach 20, 10 a 5 mm (celkom 32);
• usmerňovacie diódy alebo diódový mostík s prúdom desiatok ampérov (dodržujte pravidlo dvojnásobnej výkonovej rezervy);
• epoxidové lepidlo;
• zváranie za studena;
• brúsny papier;
• cín zo strany plechovky.

Magnety sa objednávajú online z Číny.

Nástroje

Nasledujúce nástroje urýchlia výrobný proces:

• sústruh;
• nožnice;
• skrutkovač s tryskami;
• kliešte.

Pri absencii sústruhu sa obráťte na priateľa, ktorý vie, ako na takom sústruhu pracovať.

Schémy a kresby

Generátor ako zariadenie generuje striedavý prúd, ktorý musí byť prevedený na jednosmerný prúd, privádzaný na požadovanú hodnotu napätia. Ak motor-generátor produkuje, povedzme, 40 voltov, potom je nepravdepodobné, že by to bola vhodná hodnota pre väčšinu spotrebnej elektroniky používajúcej 5 alebo 12 voltov DC alebo 127/220 voltov AC.

Časom a miliónmi používateľov osvedčená schéma celej inštalácie obsahuje usmerňovač, ovládač, batériu a invertor . Automobilová batéria s kapacitou 55-300 ampérhodín sa používa ako vyrovnávacia pamäť uloženej energie. Jeho prevádzkové napätie je 10, 9-14, 4 V s cyklickým nabíjaním (cyklus plného nabitia a vybitia) a 12, 6-13, 65 s nárazníkom (porciovaný, dávkovaný, keď potrebujete nabiť čiastočne vybitý akumulátor).

Regulátor prevádza napríklad rovnakých 40 voltov na 15. Jeho účinnosť vo voltampéroch sa pohybuje od 80 do 95%-bez strát na usmerňovači.

Trojfázový generátor má najväčšiu účinnosť . -jeho výkon je o 50% vyšší ako pri jednofázovom, počas prevádzky nevibruje (vibrácie uvoľňujú štruktúru, takže sú krátkodobé).

Cievky vo vinutí každej z fáz sa navzájom striedajú a sú zapojené do série - podobne ako póly magnetov, jedna zo strán je obrátená k cievkam.

Úlohou meniča je prevádzať konštantné napätie asi 12 voltov odobraté z batérie na striedavé napätie asi 220.

Moderné domáce spotrebiče a elektronika sú schopné pracovať od 110 voltov (Americká norma pre siete v domácnostiach) do 250 - neodporúča sa dávať viac sieťovým spotrebičom a zariadeniam. Všetky meniče sú impulzné, v porovnaní s lineárnymi sú ich tepelné straty oveľa menšie.

Kroky výroby

Ak chcete zmeniť konštrukciu indukčného motora, postupujte takto

1. Demontujte motor a vyberte rotor.
2. Odstráňte platne z kotvy rotora. Orežte ich do hĺbky 2 mm.
3. Pre magnety vytvorte drážky hlboké až 5 mm.
4. Na magnety označte pásik z pocínovaného plechu. Mali by byť od seba rovnako vzdialené - to zabráni zbytočným stratám výkonu inštalácie.
5. Pripojte ich k tomuto pásu cínu super lepidlom. Upevnite pásik pomocou magnetov na kotvu.
6. Vyplňte priestor medzi magnetmi zváraním za studena alebo epoxidovým lepidlom.
7. Odstráňte otrepy a nerovnosti na rotore brúsnym papierom.
8. Skontrolujte - a v prípade potreby vymeňte - ložiská a skrutky motora.

Zostavte motorgenerátor. Zariadenie je pripravené na ďalšiu inštaláciu. Ak chcete zariadenie skontrolovať, upnite jeho hriadeľ do skľučovadla vŕtačky alebo skrutkovača a zrýchlite na 1 000 ot / min.

Za vhodné možno považovať napätie na koncoch vinutia od 110 voltov.

Pri nižšej hodnote chyba spočíva v nerovnomernom striedaní magnetov v ktoromkoľvek bode kruhu rotácie kotvy.

Pri zostavovaní veternej turbíny postupujte takto

1. Z PVC rúrky s priemerom 11-16 cm vystrihnite rovnaké kusy, ktoré dĺžkou zodpovedajú budúcim lopatkám.
2. Na každom segmente nakreslite ľubovoľnú čiaru a ustúpte od neho na oboch stranách o 22 mm. V súlade s tým šírka jedného listu dosiahne 44 mm. Túto akciu zopakujte pre opačný koniec úsečky.
3. Rovné spojte extrémne body na jednej strane stredovej čiary.
4. Nakreslite na druhej strane obrysy budúcej čepele.
5. Výsledný kotúč vystrihnite a zabrúste jeho voľný koniec. Vyššie uvedené kroky zopakujte pre zvyšok nožov.
6. Pripojte čepele k náboju pomocou adaptéra puzdra. Ako upevňovacie prvky sú vhodné skrutky s maticami a pružnými podložkami. Šírka každého noža po celej jeho dĺžke sa pohybuje od 44 do 88 mm.

To stačí na to, aby vietor roztočil obežné koleso rýchlosťou 3 m / s. Výsledná štruktúra musí byť vyvážená - správne vyváženie zabráni vzniku slepých miest, ktoré spomaľujú generátor pri otáčaní vrtule.

Motorgenerátor s nainštalovaným obežným kolesom môže byť umiestnený v ochrannom puzdre, ktoré ho chráni pred atmosférickými zrážkami. Generátor, ktorý zostane suchý za každého počasia, chránený pred dažďom a snehom, vydrží roky. Pri zostavovaní ochranného krytu postupujte takto:

1. v potrubí s priemerom 7,5 cm vyrežte pozdĺžnu drážku širokú 2 cm;
2. odrežte zadný koniec rezanej rúrky pod uhlom 45 stupňov;
3. umiestnite generátor motora s vrtuľou do tejto trubice a pripevnite ju k nej.

Voľné otáčanie motora bude vyžadovať otočný kĺb s guľkovými ložiskami, podobný tomu, ktorý sa vyskytuje u domáceho ventilátora . Môže sa donekonečna otáčať na obe strany.

Aby sa kábel, pomocou ktorého sú prúdy indukované vo vinutí statora odstránené, nenavíjal ani nekrútil, musí byť spojenie v závese posuvné, ale musí poskytovať spoľahlivý a stabilný elektrický kontakt motorgenerátora s ďalej umiestnené funkčné jednotky obvodu.

Najlepší kontakt poskytnú pozlátené terminály prevzaté z akejkoľvek starej technológie.

Použitie kontaktu kefka -grafit je neopodstatnené - grafit má elektrický odpor rádovo vyšší ako hliník a oceľ a výkon zariadenia sa výrazne zníži. Kĺbový záves je inštalovaný na základni vyrobenej z kusa tvarovanej rúrky. Po montáži skontrolujú, či je výsledný otočný mechanizmus zaseknutý, netočí sa a či nie je kábel rozstrapkaný.

Poskytnutím klzného kontaktu a voľného otáčania zariadenia v smere vetra je k prídavnému vonkajšiemu plášťu motora pripevnená stopka vyrobená napríklad z plastového vodovodného potrubia a kusu plastového alebo hliníkového plechu.

Ako podpera sa používa okrúhla alebo profilová rúrka, ktorej jeden koniec je zabetónovaný v zemi - nie menej ako meter. Aby sa podpera v priebehu času od hurikánu nevychyľovala, je doplnená o tri alebo šesť strií, ktoré sa v strede zbiehajú v rovnakom uhle a smerujú rôznymi smermi.

Po dokončení montáže časti motorgenerátora je v prípade potreby vedľa motora namontovaný diódový usmerňovač . Prúdové straty v vodičoch je možné výrazne znížiť použitím zosilňovacieho transformátora umiestneného v blízkosti generátorovej súpravy - ako v linkách, ktoré prenášajú priemyselnú elektrinu na dlhé vzdialenosti.

Podľa schémy je ďalej zahrnutý regulátor nabíjania, batéria a menič. Veterná turbína je kompletne zmontovaná a pripravená na prevádzku.

Odporúčania

Podomácky vyrobený veterný mlyn pre súkromný dom generuje konštantné alebo striedavé napätie niekoľko desiatok voltov, čo predstavuje zvýšené nebezpečenstvo pre človeka. Živé kontakty a vodiče musia byť spoľahlivo izolované - dažďová voda je okysleným prostredím, ktoré dobre vedie elektrický prúd.

Práca na sústruhu alebo brúske sa vykonáva v ochranných okuliaroch a rukaviciach. Je zakázané zostavovať obvod, keď je veterná turbína v prevádzke.

Veterná energia je vratká. Najlepším riešením by bol nízkootáčkový generátor s viac ako tuctom magnetov a cievok. Čím viac cievok, tým hrubší by mal byť navíjací drôt . Príliš tenký úsek kvôli celkovému odporu desiatok ohmov zníži užitočný výkon generátora ešte niekoľkokrát. Pri vážnom zaťažení - napríklad z elektrického sporáka alebo práčky - pri 220 voltoch prúd až 10 A.

Konštrukcia domáceho generátora - pokiaľ sa nepoužije prestavaný motor na výrobu elektriny - by mal byť dokonale plochý a symetrický . Pred inštaláciou cievok a magnetov musí byť samotný „spinner“vycentrovaný. Nezáleží na tom, čo sa používa - vyradené CD alebo domáca miniatúrna kópia veterného mlyna, najmenšia nerovnováha je už neprijateľná.

Pokúste sa dosiahnuť minimálny hluk - v ideálnom prípade by nemal chýbať . Ak je vaša inštalácia, ktorá nie je namazaná v mieste ložísk, reklamovaná kvôli neustálemu škrípaniu a klepaniu pri otáčaní, môže taká sťažnosť viesť k problémom so zákonom, najmä v noci. Ostatné dôvody, prečo vás tvrdiť ako vlastníka veternej turbíny, sú nepodstatné - veterné turbíny sú úplne legálne, pretože vlastník tohto zariadenia s ním v priemyselnom meradle nevyrába elektrickú energiu, ako sa to robí v Európe a Amerike.

Inštalácia by nemala byť príliš vysoká - nad stĺpmi, pozdĺž ktorých prechádzajú elektrické vedenia . V každom meste, letnej chatovej osade alebo vidieckej osade existuje obmedzenie výšky budovaných štruktúr.

Napríklad dodávka 40-metrovej veže pre mobilnú základňovú stanicu vyžaduje sériu povolení a auditov od vládnych regulátorov. To isté platí pre veterné turbíny.

Správne a mimoriadne zodpovedne pristupujúci k riešeniu problému s elektrickou energiou pomocou veterného generátora sa spotrebiteľ zbaví prestojov spojených s výpadkami elektrickej energie. Vždy je lepšie byť iniciatívny - v rámci zákona - než roky čakať na to, čo úrady sľubujú.