Kako napraviti generator vetra svojim rukama?

Vetrogenerator za proizvodnju električne energije je nezamenljiv izvor električne energije tamo gde nema mnogo sunčeve svetlosti, nema reka u blizini i nema centralizovane elektroenergetske mreže.

Princip rada vetrogeneratora je pretvaranje energije vetra u električnu energiju.

U sistemima u kojima je potrebna toplotna energija za proizvodnju električne energije, oni koriste:

• motor koji radi na gas, benzin ili dizel gorivo;
• oslobađanje toplote iz ploča i blokova nuklearnog reaktora, čija se toplota koristi za pretvaranje vode u paru - u parnoj turbini;
• razne vrste goriva koje se sagorevaju u CHP postrojenju, zamenjujući toplotu, toplotu iz nuklearnog reaktora.

Solarni paneli se izdvajaju, gde se kao izvor energije koristi svetlost, a ne toplota ili mehanička energija.

Ali da se vratimo na "vetrogeneratore", čiji je princip rada sledeći. Sila vetra rotira propeler, koji pokreće osovinu motora generatora. Zajedno sa osovinom, rotor motora, na koji su ugrađeni trajni magneti, rotira se sinhrono. Magnetno polje, prolazeći kroz namotaj statora, indukuje u njemu naizmeničnu struju zbog promene jačine magnetnog fluksa koji prolazi kroz zavoje namotaja, od kojih se sastavlja namotaj. Naizmenični električni napon se dovodi u elektronsko kolo, gde se pretvara u jednosmerni napon. Brojni uređaji i uređaji kojima je to potrebno rade od jednosmerne struje.

Svako može napraviti generator za vikendice ili terenske uslove koji generiše naizmeničnu struju napona od 220 V. Što su impresivnije dimenzije strukture, to će određeni korisnik dobiti veću efikasnost trzanja. Nije problem napraviti generator koji proizvodi jedan ili nekoliko kilovata struje na sat. Električna energija dobijena iz takve instalacije može da napaja skoro sve električne uređaje u kući, uključujući baštensku opremu.

Instalacija na daljinu podseća na vremensku lopaticu sa elisom, zahvaljujući kojoj se ova konstrukcija okreće tamo gde duva vetar. Ovo je neophodno kako bi se maksimizirala njegova snaga i brzina.

Horizontalni propeler se rotira pomoću drške koja se nalazi na zadnjem delu jedinice. Vertikalna drška nije potrebna - njene lopatice su postavljene tako da će sam propeler pokrenuti skoro pola okreta, bez obzira sa koje strane vetar duva.

Da bi vetroturbina radila sa maksimalnom efikasnošću, potrebna je brzina od 3000 o/min ili više. Za generatore koji proizvode naizmeničnu struju, ova frekvencija odgovara vrednosti od 50 herca, što je tipično za domaće industrijske elektrane. Nakon okretanja motora-generatora težine oko 10 kg, nije problem dobiti 2 kW na svakih sat vremena.

Glavni element bilo kog modela vetroparka je motorni generator. Radi kao motor - jednosmerna ili naizmenična struja tera rotor (a sa njim i osovinu) da se okreće. Moguć je i rad obrnuto - kao generator.

Među motorima koji se koriste kao generatori su četkani, bez četkica asinhroni i koračni motori. Upravo su ove tri vrste motora popularne kod amatera koji svojim rukama sklapaju vetroturbine.

U kolektorskom motoru, namotaji (armature) rotora se nalaze u konstantnom magnetnom polju magneta statora. Stalni napon koji se uklanja sa terminala takvog motora kada se njegovo vratilo sa armaturom odvrne, prenosi se sa strujnih kontakata armature kroz četke. Same četke su slaba tačka takvog motora - brzo iscrpljuju svoj resurs. Po pravilu, takav generator je pod stalnim opterećenjem, kada se armatura pomera, četke iskre. Nekoliko dana neprekidnog rada takve instalacije može potpuno istrošiti četke, zbog čega će ove poslednje morati da se zamene.

Najbolja opcija je motor bez četkica. U njemu se rotor sa magnetima rotira u prostoru između namotaja statora. Sami namotaji ostaju nepokretni, ne trebaju im klizni kontakti. Zahvaljujući ovako jednostavnom rešenju, instalacija može da radi decenijama - važno je samo jednom u sezoni ili na svakih šest meseci podmazati ležajeve motora, koji su odgovorni za savršenu rotaciju rotora bez zazora. Popularna rešenja zasnovana na motoru bez četkica - asinhroni ili steper - dostupna su skoro svakom kućnom "uradi sam".

Asinhroni motor se koristi u električnim alatima - na primer, u mašini za mlevenje. Steper se može naći u velikom broju uređaja - od motornog točka bicikla do mehaničkog pogona štampača ili disk jedinice.

Motor sa varijabilnom četkom koji se koristi u rotacionim čekićima, brusilicama, odvijačima, ubodnim testerama i električnim rendama izdvaja se. Njihov nedostatak je potreba za uklanjanjem četkica i otvora rotora za neodimijumske magnete. Kao rezultat, od aktivnih namotaja ostaje samo namotaj statora - namotaj rotora je potpuno uklonjen.

Vetrogenerator napravljen od ventilatora će zahtevati otvor rotora za neodimijumske magnete. Dizajn motora ventilatora za domaćinstvo nije dizajniran da prima električnu struju okretanjem rotora. Hladnjak računara (hladnjak čipova) - ventilator sistemske jedinice računara ili laptopa - spada pod istu izmenu.

Generator traktora ili automobila koristi dodatni namotaj polja, koji se napaja iz baterije same mašine. Da bi generator proizveo, na primer, naizmeničnu struju od 135 ampera sa naponom od 15 volti, namotaj pobude rotora nakon uključivanja paljenja troši jednosmernu struju od 3 ampera sa naponom od 12,6-14 V. Glavni izvor energije za generator je i dalje radilica motora sa unutrašnjim sagorevanjem koji radi na benzin, dizel ili metan/propan. Generator traktora ili automobila će zahtevati uklanjanje namotaja polja i ugradnju neodimijumskih magneta.

Najčešća opcija je korišćenje motora mašine za pranje veša za domaći generator. Ako stara "mašina za pranje veša" nije dostupna, takav motor možete pronaći u prodavnicama smeća na pijaci za domaćinstvo, u najbližem servisu za kućne aparate ili specijalizovanoj prodavnici. Nije problem naručiti takav motor iz Kine.

I novi i polovni će raditi dugo vremena. 200 vati snage može se lako pretvoriti u kilovate ili više.

Da biste sastavili generator, pored motora, potrebno je:

• neodimijumski magneti u veličinama 20, 10 i 5 mm (ukupno 32);
• ispravljačke diode ili diodni most sa strujom od desetine ampera (poštujte pravilo dvostruke rezerve snage);
• epoksidni lepak;
• hladno zavarivanje;
• brusni papir;
• lim sa strane limene konzerve.

Magneti se naručuju putem interneta iz Kine.

Sledeći alati će ubrzati proces proizvodnje:

• strug;
• makaze;
• odvijač sa mlaznicama;
• klešta.

Generator kao uređaj generiše naizmeničnu struju, koja se mora pretvoriti u jednosmernu, dovedenu do potrebne vrednosti napona. Ako motor-generator proizvodi, recimo, 40 volti, onda je malo verovatno da će to biti odgovarajuća vrednost za većinu potrošačke elektronike koja koristi 5 ili 12 volti DC ili 127/220 volti AC.

Šema celokupne instalacije, dokazana vremenom i milionima korisnika, uključuje ispravljač, kontroler, bateriju i inverter. Automobilska baterija kapaciteta 55-300 amper-časova koristi se kao bafer skladište uskladištene energije. Njegov radni napon je 10,9-14,4 V sa cikličnim punjenjem (pun ciklus punjenja-pražnjenja) i 12,6-13,65 sa puferom (porcionirano, dozirano, kada je potrebno dopuniti delimično ispražnjenu bateriju).

Kontroler pretvara, na primer, istih 40 volti u 15. Njegova efikasnost u volt-amperaži kreće se od 80-95% - isključujući gubitke na ispravljaču.

Najveću efikasnost ima trofazni generator. - njegova snaga je 50% veća od monofaznog, ne vibrira tokom rada (vibracija labavi strukturu, čineći je kratkotrajnom).

Zavojnice u namotaju svake od faza se smenjuju jedna sa drugom i povezane su u seriju - poput polova magneta, jedna od strana okrenuta ka zavojnicama.

Savremeni kućni aparati i elektronika mogu da rade od 110 volti (američki standard za kućne mreže) do 250 - nije preporučljivo davati više mrežnim uređajima i uređajima. Svi pretvarači su impulsni, u poređenju sa linearnim, njihovi toplotni gubici su mnogo manji.

Da biste izmenili dizajn indukcionog motora, uradite sledeće.

1. Rastavite motor i izvadite rotor.
2. Uklonite ploče sa armature rotora. Isecite ih na dubinu od 2 mm.
3. Napravite žlebove dubine do 5 mm - za magnete.
4. Označite traku bele ploče za magnete. Trebalo bi da budu podjednako udaljeni jedan od drugog - to će sprečiti nepotreban gubitak snage instalacije.
5. Pričvrstite ih na ovu traku lima sa super lepkom. Pričvrstite traku magnetima na ankeru.
6. Popunite prostor između magneta hladnim zavarivanjem ili epoksidnim lepkom.
7. Uklonite neravnine i neravnine na rotoru pomoću brusnog papira.
8. Proverite - i po potrebi zamenite - ležajeve i zavrtnje motora.

Sastavite motor generator. Uređaj je spreman za dalju instalaciju. Da biste proverili uređaj, zategnite njegovu osovinu u bušilicu ili steznu glavu šrafcigera i ubrzajte na 1000 obrtaja u minuti.

Na nižoj vrednosti, greška leži u neravnomernoj smeni magneta u bilo kojoj tački kruga rotacije armature.

Da biste sastavili vetroturbinu, uradite sledeće.

1. Isecite identične komade od PVC cevi prečnika 11-16 cm, po dužini koja odgovara budućim lopaticama.
2. Na svakom segmentu nacrtajte proizvoljnu liniju i odstupite od nje sa obe strane za 22 mm. Shodno tome, širina jednog sečiva će dostići 44 mm. Ponovite ovu radnju za suprotni kraj segmenta linije.
3. Pravo povežite krajnje tačke na jednoj strani središnje linije.
4. Na drugoj strani nacrtajte obrise buduće oštrice.
5. Izrežite dobijeno sečivo i zaokružite njegov slobodni kraj oštrenjem. Ponovite gore navedene korake za ostale oštrice.
6. Pričvrstite lopatice na glavčinu pomoću adaptera za čahuru. Vijci sa navrtkama i opružnim podloškama su pogodni kao pričvršćivači. Širina svakog sečiva duž cele dužine kreće se od 44 do 88 mm.

Ovo je dovoljno da vetar zavrti radno kolo brzinom od 3 m / s. Dobijena struktura mora biti uravnotežena - pravilno balansiranje će sprečiti stvaranje slepih tačaka koje usporavaju generator kada se propeler rotira.

Motor-generator sa ugrađenim radnim kolom može se postaviti u zaštitnu čauru koja ga štiti od atmosferskih padavina. Ostajući suv u svim vremenskim uslovima, zaštićen od kiše i snega, generator će trajati godinama. Da biste sastavili štitnik, uradite sledeće:

1. u cevi prečnika 7,5 cm isecite uzdužni žleb širine 2 cm;
2. isecite zadnji kraj odsečene cevi pod uglom od 45 stepeni;
3. postavite motor generator sa propelerom u ovu cev i pričvrstite ga za nju.

Slobodno okretanje motora će zahtevati okretni zglob sa kugličnim ležajem, sličan onom koji se nalazi u domaćem ventilatoru. Može se beskrajno okretati na bilo koju stranu.

Da se kabl, uz pomoć kojeg se uklanjaju struje indukovane u namotaju statora, ne bi namotao ili uvrnuo, veza u šarki mora biti klizna, ali da obezbeđuje pouzdan, stabilan električni kontakt motor-generatora sa dalje locirane funkcionalne jedinice kola.

Upotreba kontakta četka-grafit je neopravdana - grafit ima električni otpor za red veličine veći od aluminijuma i čelika, a snaga instalacije će se primetno smanjiti. Šarka se postavlja na postolje napravljeno od komada oblikovane cevi. Nakon montaže, proveravaju da li je dobijeni obrtni mehanizam zaglavio, da se ne okreće i da li je kabl izlizan.

Obezbeđujući klizni kontakt i slobodnu rotaciju instalacije u pravcu vetra, na dodatno spoljašnje kućište motora pričvršćena je drška, napravljena, na primer, od plastične vodovodne cevi i komada plastike ili aluminijuma.

Kao nosač se koristi okrugla ili profilna cev, čiji je jedan kraj betoniran u zemlji - ne manje od metra. Da se oslonac ne bi pokolebao tokom vremena od uragana, dopunjen je sa tri ili šest strija, koje se konvergiraju u centru pod istim uglom i usmerene u različitim pravcima.

Nakon završene montaže motorno-generatorskog dela, po potrebi se pored motora montira diodni ispravljač. Gubici struje u žicama mogu se značajno smanjiti korišćenjem transformatora koji se nalazi u blizini generatorskog sklopa - kao u vodovima koji prenose industrijsku električnu energiju na velike udaljenosti.

Kontroler punjenja, baterija i inverter su uključeni dalje prema dijagramu. Vetroturbina je u potpunosti sastavljena i spremna za rad.

Domaća vetroturbina za privatnu kuću generiše konstantni ili naizmenični napon od nekoliko desetina volti, što je povećana opasnost za osobu. Strujni kontakti i žice moraju biti pouzdano izolovani - kišnica je zakiseljeno okruženje koje dobro provodi električnu struju.

Energija vetra je promenljiva. Najbolje rešenje bi bio generator male brzine sa više od desetina magneta i kalemova. Što je više namotaja, žica za namotavanje treba da bude deblja. Previše tanak deo zbog ukupnog otpora od desetine oma smanjiće korisnu snagu generatora za nekoliko puta. Za ozbiljno opterećenje - na primer, iz električnog šporeta ili mašine za pranje veša - na 220 volti, struja do 10 A.

Dizajn domaćeg generatora - osim ako se ne koristi konvertovani motor za proizvodnju električne energije - treba da bude savršeno ravan i simetričan. Pre ugradnje namotaja i magneta, sam "spiner" mora biti centriran. Nije bitno šta se koristi - odbačeni CD ili domaća minijaturna kopija vetrenjače, najmanji disbalans je već neprihvatljiv.

Pokušajte da postignete minimalnu buku - u idealnom slučaju, trebalo bi da bude odsutna. Ako se vaša instalacija, koja nije podmazana na mestu ležajeva, žali zbog stalnog škripe i kucanja pri rotaciji, takva reklamacija može dovesti do problema sa zakonom, posebno noću. Ostali razlozi da se smatrate da ste vlasnik vetroturbine su beznačajni - vetroturbine su potpuno legalne, pošto vlasnik ovog uređaja ne proizvodi struju sa njim u industrijskom obimu, kao što se radi u Evropi i Americi.

Instalacija ne bi trebalo da bude previsoka - iznad stubova duž kojih prolaze dalekovodi. U svakom gradu, vikendici ili seoskom naselju postoji ograničenje visine objekata koji se grade.

Ispravno i krajnje odgovorno pristupajući rešavanju problema sa električnom energijom uz pomoć vetrogeneratora, potrošač će se osloboditi zastoja povezanih sa nestankom struje. Uvek je bolje raditi unapred – u okviru zakona – nego godinama čekati na ono što nadležni obećavaju.

Kako napraviti generator vetra svojim rukama, pogledajte ispod.