En väderkvarn behöver inte bränsle eller solenergi för att generera el. Den här funktionen får många att tänka på hur man bygger en vindturbin med sina egna händer, eftersom inköp och installation av färdig utrustning är dyrt.
Innehåll
Principen för drift och typer av vindgenerator
Du kan göra en väderkvarn på egen hand bara med en förståelse för dess enhet. Prototypen av denna enhet är en gammal väderkvarn. Med trycket från luftströmmar på dess vingar kom en axel i rörelse, som överförde vridmomentet till kvarnutrustningen.
I vindkraftverk för produktion av el tillämpas samma princip att använda vindenergi för att rotera rotorn:
- Bladens rörelse när de utsätts för vind gör att den ingående axeln med växellådan roterar. Vridmomentet överförs till generatorns sekundära axel (rotor), utrustad med 12 magneter.Som ett resultat av dess rotation uppstår en växelström i statorringen.
- Denna typ av elektricitet kan inte ladda batterier utan en speciell enhet - en kontroller (likriktare). Enheten omvandlar växelström till likström, vilket gör att den kan lagras så att hushållsapparater kan fungera utan avbrott. Styrenheten utför också en annan funktion: den slutar ladda batteriet i tid och överskottsenergin som genereras av väderkvarnen överförs till enheter som förbrukar en stor mängd av det (till exempel till värmeelement för att värma ett hus)
- För att tillhandahålla en spänningsförsörjning på 220 V, tillförs strömmen från batterierna till växelriktaren, och sedan går den till elförbrukningspunkterna.
För att säkerställa att bladen alltid är i den bästa positionen för att interagera med vinden, är en svans installerad på pumphjulsanordningarna, som gör att du kan vrida propellern mot vinden. Fabriksmodeller av väderkvarnar har bromsanordningar eller extra kretsar för att vika svansen eller ta bort bladen från vindblåsningar i ogynnsamt väder.
Det finns flera typer av vindturbiner som klassificeras efter bladens antal och material eller propellerns stigning. Men huvuduppdelningen sker enligt platsen för axeln eller ingångsaxeln:
- Den horisontella typen innebär placeringen av axeln parallellt med marken. Sådana generatorer kallas skovelgeneratorer.
- I vertikala väderkvarnar är axeln placerad vinkelrätt mot horisonten, och planen är placerade runt den. Vertikala generatorer kan kallas ortogonala eller karusell.
Oavsett placeringen av rotationsaxeln förblir principen för enhetens drift densamma.
Modeller av väderkvarnar kan ha en propeller eller ett vindhjul med 2, 3 eller flera blad.Man tror att flerbladiga enheter kan generera ström i en liten vind, och propellrar med 2-3 vingar kräver ett större luftflöde. När du väljer en modell är det nödvändigt att ta hänsyn till den viktiga regeln att varje blad skapar motstånd mot vindflödet och minskar rotationshastigheten, så det är ganska svårt att snurra ett flerbladigt hjul till driftshastighet.
Bland sorterna av väderkvarnar finns segling och stela. Dessa namn hänvisar till det material som vingarna är gjorda av. Med självmontering blir segeltypen enklare och mer ekonomisk, men blad av plastmaterial (tyg, filmer etc.) är inte hållbara och slitstarka.
Vertikalt alternativ
Det är lättare att göra en vindgenerator av vertikal typ än en horisontell. Designen kräver ingen skovelenhet, den är belägen på låg höjd (upp till 2 m). Recensioner av dem som använder vertikala vindturbiner (vindkraftverk) indikerar ett litet ljud under rotation och lätt underhåll av enheternas arbetsenheter. Generatorn är placerad i botten av strukturen och underhåll kan utföras utan att behöva arbeta på höjden eller sänka masten till marken.
Ett lager är installerat i den övre änden av axeln, som samtidigt fungerar som en mast. Denna del kräver praktiskt taget inget underhåll och kan användas i flera år utan reparation.
Till skillnad från en vindkvarn med blad kräver inte vertikala vindkraftverk installation av en hög mast. De fungerar oavsett vindens riktning, vilket förenklar designen av den rörliga delen.För bladen på en kompakt vindturbin kan du använda ett PVC-rör med stor diameter (till exempel ett avloppsrör), och tunt galvaniserat stål är lämpligt för en kraftfullare vindturbin. Dessa material är tillgängliga för alla hemhantverkare och är relativt billiga.
Utformningen av vindhjulet kan väljas oberoende av de många tillgängliga alternativen:
- Dornier design med 2 platta blad;
- Savonius-system med 4 halvcylindriska vingar;
- ortogonal flerbladig väderkvarn med 2 rader av plan;
- skruvformade vindkraftverk med böjda bladprofiler.
Alla vertikala väderkvarnar använder principen för Savonius-aggregatet. Hemma kan blad tillverkas av stål- eller plastfat, halverade på längden. Designfunktionen är att enhetens effektivitet når ett maximum vid en bladhastighet som är 2 gånger mindre än vindhastigheten. Därför bör du inte försöka öka hastigheten för ett vertikalt vindkraftverk.
Horisontella modeller
Till skillnad från vertikala generatorer har hemmagjorda vindkraftverk med propeller en högre verkningsgrad med ökad hastighet på bladen. Men många och smala delar av skruven bidrar inte till bättre arbete: med ett starkt vindtryck har de inte tid att snurra axeln på grund av luftkudden som bildas framför skruven.
Gör-det-själv flerbladiga vindkraftverk för ett hem görs bäst i områden med inte alltför stark vind. Om vindkraften i regionen ofta överstiger 10-15 m per sekund, är det vettigt att bygga en väderkvarn med 2-3 blad. Båda typerna kan börja arbeta med en luftflödeshastighet på cirka 2-3 m per sekund.
Den horisontella modellen kräver installation av en hög mast (6-12 m).För att undvika arbete på hög höjd under underhåll installerar hantverkare den enklaste vikmekanismen - axeln - vid mastens bas. För stabiliteten av strukturen med stark vindbelastning krävs kabelstag för att hålla stativet i vertikalt läge.
Nacellen med generator och propeller ska vara monterad på ett lager och försedd med en skovelfjäderdräkt så att propellern alltid intar ett fördelaktigt läge i förhållande till vinden. Kablar som leder ström bör placeras så att de inte vrids när gondolen roterar, stör eller går sönder. Därför utförs de inuti en rörformig mast.
Hur gör man en 220V vindgenerator?
Arbetet med att skapa en vindturbin bör börja med att bestämma enhetens erforderliga effekt:
- för att belysa flera rum räcker det att ha en generator med en effekt på mindre än 1 kW; det kommer att ge ström till glödlampor eller energibesparande lampor, och dessutom kommer det att vara möjligt att slå på en bärbar dator eller TV till nätverket;
- en hemmagjord vindgenerator med en kapacitet på 5 kW kommer att ge el till hushållsapparater (kylskåp, tvättmaskin, spis, etc.);
- för att helt överföra huset till en autonom elförsörjning behöver du en kraftfull generator med en kapacitet på mer än 20 kW.
Du kan göra generatorn själv eller anpassa motsvarande montering bort från den gamla bilen. På så sätt är det möjligt att säkerställa produktion av ström upp till 2-3 kW. För att göra en kraftfullare 220V gör-det-själv-vindgenerator måste du noggrant beräkna antalet spolar och trådvarv, storleken och antalet magneter på rotorn och parametrarna för bladvingarna.
Enkel design
För den enklaste designen med en effekt på cirka 1-1,5 kW behöver du:
- bilgenerator (12 V);
- syrabatteri (12 V);
- strömbrytare (12 V);
- strömomvandlare 700-1500 V och 12-220 V;
- metall stor kapacitet;
- bultar, brickor, muttrar;
- klämmor för att fästa generatorn (2 st.).
I remskivan på bilgeneratorn måste du göra symmetriska hål för bultarna. Dela behållarens omkrets i 4 lika delar. Kapade blad:
- på sidan av behållaren, markera rektanglarna enligt markeringarna för att dela cirkeln;
- hitta den vertikala mitten av varje element;
- markera toppen och botten av behållaren med solida fälgar 3-5 cm breda;
- skär metallen mellan enskilda rektanglar till fälgarnas linje;
- gör snitt längs markeringens övre och nedre gränser så att mitten av rektangeln förblir intakt och ansluten till fälgarna;
- placera ut varje blad i förhållande till den centrala axeln;
- bestäm mitten av den runda botten, markera placeringen av bulthålen i enlighet med deras placering på generatorns remskiva.
Vid utplacering av vingarna är det värt att bestämma vindhjulets rotationsriktning för att få ut de nödvändiga delarna av planen. För att säkerställa samma belastning på alla blad bör deras rotationsvinklar mätas.
Sammansättningen av strukturen består i att skruva fast generatorns remskiva och botten av tanken. Därefter förbereds en bas för installation av en vindgenerator (en mast gjord av ett tjockt rör ca 2 m högt). Det är lättast att fästa generatorn på den med klämmor med lämplig diameter. För att ladda batteriet måste strömmen från generatorn ledas genom likriktaren, anslutningen måste göras med hjälp av bilens elektriska kretsar.
Hemmagjord generator för ett vindkraftverk med blad
Enheten för en horisontell vindgenerator kan monteras från hjulnav från en bil eller en elmotor från en tvättmaskin kan användas. För att fungera måste du köpa magneter gjorda av neodym (nioblegering). Det är bättre att ta rektangulära element.
Du kan bestämma deras antal genom antalet spolar, om en motor används. För en trefasgenerator bör antalet magneter vara 2/3 av antalet spolar, och för en enfasgenerator ska det motsvara det. Mästare rekommenderar att du väljer en trefasgenerator.
Vid användning av motor från tvättmaskin måste magneter limmas på motorrotorn. Om ett hjulnav används placeras magneterna på en cirkel av stålplåt ca 5 mm tjock. Följ reglerna när du monterar rotorn:
- Avståndet mellan magneterna måste vara detsamma. Rektangulära element på navet har långa sidor längs cirkelns radier och på motoraxeln - längs dess längsgående axel.
- Före arbetet måste du bestämma och markera magneternas poler. De är installerade så att de motsatta elementen har olika polaritet. När du placerar magneter, alternera de positiva och negativa polerna på intilliggande delar.
- För att hålla magneterna stadigt på rotorns yta rekommenderas det att fylla dem med epoxi.
När du använder motoraxeln som en rotor installeras delen på sin plats i lindningen och strukturens funktion kontrolleras genom att applicera voltmetersonder på trådledarna och rotera axeln med en borr.
Om ett nav används, lindas spolar oberoende av emaljerad koppartråd med ett tvärsnitt på 1 mm.Varje spole ska bestå av 60 varv och ha en höjd på 9 mm. Spolar ska monteras på den platta delen av hjulnavet.
För en trefasgenerator, anslut ändarna på ledningarna så här:
- lämna den yttre terminalen 1 på spolen fri och anslut den inre terminalen till den yttre med 4;
- anslut den inre ledningen av 4 spolar med den yttre vid 7 och fortsätt till slutet, anslut lindningsdelarna varannan del; på den senare bör en fri inre ände finnas kvar, som lätt vrids med utgången redan kvar eller markerad annorlunda;
- upprepa processen med 2 spolar, anslut ledningarna enligt samma princip vartannat element;
- gör samma sak med 3 spolar och de återstående oanslutna.
I slutet av arbetet kommer befälhavaren att ha 6 separata stift. Lindningen ska fyllas med epoxi och torkas.
Sedan, i navlagret, måste du klämma fast axeln, på vilken du sätter rotorringen med magneter. Gapet mellan delarnas plan är 1-1,5 mm. Kontrollera närvaron av ström vid terminalerna, montera väderkvarnen och installera den på masten.
Utrustningsservice
Under driften av väderkvarnen, en gång i månaden, är det nödvändigt att utföra en allmän inspektion av fästelementen, kontrollera det elektriska systemet för spänningsobalans, regulatorn är i gott skick och kablarna är jämnt spända. För oavbruten drift, en gång var 3-4 månad, är det värt att inspektera batteripolanslutningarna, kontrollera elektrolyt- och oljenivåerna vid generatorns växellåda.
Den årliga inspektionen inkluderar kontroll av bladens ytor, bestämning av lagrens prestanda och byte av dem. Under dessa perioder fylls även på elektrolytnivån, olja tillsätts i växellådan. Årligt underhåll innebär att alla noder kontrolleras med avseende på funktion.
Liknande artiklar:
