DIY Větrný Generátor: Jak Vyrobit Domácí Větrný Generátor Z Pračky, Z Plastových Lahví A Z Kolového Motoru

2024 Autor: Beatrice Philips | [email protected]. Naposledy změněno: 2023-12-16 05:30

Větrný generátor na výrobu elektřiny je nenahraditelným zdrojem elektřiny tam, kde není mnoho slunečního světla, v blízkosti nejsou řeky ani centralizované energetické sítě.

Designové vlastnosti

Princip činnosti větrného generátoru je přeměna větrné energie na elektrickou energii.

U jiných typů elektrických generátorů se jako zdroj mechanické (kinetické) energie využívá tok vody v řece, síla oceánských přílivů a odlivů.

V systémech, kde je k výrobě elektřiny zapotřebí tepelná energie, používají:

• motor poháněný plynem, benzínem nebo naftou;
• uvolňování tepla z desek a bloků jaderného reaktoru, jehož teplo se používá k přeměně vody na páru - v parní turbíně;
• různé druhy paliva spalované v kogenerační jednotce, nahrazující teplo, teplo z jaderného reaktoru.

Samostatné jsou solární panely, kde se jako zdroj energie používá světlo, nikoli tepelná nebo mechanická energie.

Ale zpět k „větrným turbínám“, jejichž princip činnosti je následující . Síla větru otáčí vrtulí, která pohání hřídel motorgenerátoru. Spolu s hřídelí se rotor motoru, na kterém jsou nainstalovány permanentní magnety, otáčí synchronně. Magnetické pole procházející vinutím statoru v něm indukuje střídavý proud v důsledku změny síly magnetického toku procházejícího závity cívek, ze kterých je sestaveno vinutí. Střídavé elektrické napětí je přivedeno do elektronického obvodu, kde je převedeno na stejnosměrné napětí. Četná zařízení a zařízení, která to potřebují, fungují na stejnosměrný proud.

Každý může vyrobit generátor pro letní chaty nebo terénní podmínky, který generuje střídavý proud s napětím 220 V . Čím působivější jsou rozměry konstrukce, tím větší účinnost zpětného rázu obdrží konkrétní uživatel. Není problém vyrobit generátor, který generuje jeden nebo několik kilowattů elektřiny za hodinu. Elektřina získaná z takové instalace je schopna napájet téměř všechny elektrické spotřebiče v domě, včetně zahradního vybavení.

Větrný generátor je instalován tak vysoko, jak je to možné - na úrovni hřebene střechy. Síla větru tam dosahuje maximálních hodnot uvedených v předpovědi počasí.

Instalace vzdáleně připomíná meteorologickou lopatku s vrtulí, díky které se tato struktura otáčí tam, kde fouká vítr. To je nezbytné k maximálnímu využití jeho síly a rychlosti.

Horizontální vrtule se otáčí o stopku umístěnou v zadní části jednotky . Svislá stopka není potřeba - její lopatky jsou umístěny tak, že vrtule samotná začne téměř půl otáčky, bez ohledu na to, ze které strany vítr fouká.

Aby větrná turbína fungovala s maximální účinností, je zapotřebí rychlost 3000 ot / min nebo více . U generátorů vyrábějících střídavý proud tato frekvence odpovídá hodnotě 50 hertzů, což je typické pro domácí průmyslové elektrárny. Po roztočení motorgenerátoru o hmotnosti asi 10 kg není problém získat 2 kW každou hodinu.

Z čeho se dá vyrobit?

Hlavním prvkem každého modelu větrné farmy je motorový generátor. Funguje jako motor - stejnosměrný nebo střídavý proud roztočí rotor (a s ním i hřídel). Je možné pracovat i opačně - jako generátor.

Mezi motory používané jako generátory patří kartáčované, bezkartáčové asynchronní a krokové motory . Právě tyto tři typy motorů jsou oblíbené u amatérů, kteří skládají větrné turbíny vlastními rukama.

V kolektorovém motoru jsou vinutí rotoru (armatury) umístěna v konstantním magnetickém poli statorových magnetů . Konstantní napětí odstraněné ze svorek takového motoru, když je jeho hřídel s kotvou odvinutá, je přenášeno z proudových kontaktů kotvy přes kartáče. Samotné kartáče jsou slabou stránkou takového motoru - rychle vyčerpávají své zdroje. Takový generátor je zpravidla pod stálým zatížením; když se kotva pohybuje, kartáče jiskří. Několik dní nepřetržitého provozu takové instalace může zcela opotřebovat kartáče, v důsledku čehož bude nutné tyto kartáče vyměnit.

Použití kartáčových motorů jako generátoru s konstantním aktivním zatížením je nepraktické.

Nejlepší možností je bezkartáčový motor . V něm se rotor s magnety otáčí v prostoru mezi vinutími statoru. Samotná vinutí zůstávají stacionární, nepotřebují posuvné kontakty. Díky tak jednoduchému řešení může instalace fungovat desítky let - je důležité pouze jednou za sezónu nebo každých šest měsíců promazat ložiska motoru, která jsou zodpovědná za dokonalé otáčení rotoru bez vůle. Oblíbená řešení založená na bezkartáčovém motoru - asynchronním nebo krokovém - má k dispozici téměř každý domácí „kutil“.

V elektrickém nářadí se používá asynchronní motor - například v brusce . Stepper lze nalézt v celé řadě zařízení - od motorového kola jízdního kola až po mechanický pohon tiskárny nebo diskovou jednotku.

Variabilní kartáčový motor používaný v rotačních kladivech, bruskách, šroubovácích, přímočarých pilách a elektrických hoblících se odlišuje . Jejich nevýhodou je nutnost odstranění kartáčů a vrtání rotoru u neodymových magnetů. V důsledku toho z aktivních vinutí zůstává pouze vinutí statoru - vinutí rotoru je zcela odstraněno.

Vrtule větrné turbíny může být vyrobena z plastových kanalizačních trubek, PET lahví a podobných recyklovatelných materiálů. Čím je lehčí a silnější, tím menší síla větru bude k jeho rozvinutí zapotřebí.

Větrný generátor vyrobený z ventilátoru bude vyžadovat vrtání rotoru pro neodymové magnety . Konstrukce motoru ventilátoru pro domácnost není navržena tak, aby přijímala elektrický proud otáčením rotoru. Počítačový chladič (chladič čipů) - ventilátor systémové jednotky počítače nebo notebooku - spadá pod stejnou změnu.

Generátor traktoru nebo automobilu používá přídavné vinutí pole, které je napájeno baterií samotného stroje . Aby generátor produkoval například střídavý proud 135 ampérů s napětím 15 voltů, budící vinutí rotoru po zapnutí zapalování spotřebovává stejnosměrný proud 3 ampéry s napětím 12, 6-14 V.. Hlavním zdrojem energie pro generátor je stále klikový hřídel spalovacího motoru pracujícího na benzín, naftu nebo metan / propan. Traktorový nebo automobilový generátor bude místo toho vyžadovat odstranění vinutí pole a instalaci neodymových magnetů.

Co je potřeba?

Nejběžnější možností je použít motor pračky pro domácí generátor . Pokud stará „pračka“není k dispozici, můžete takový motor najít v obchodech se smíšeným zbožím na domácím trhu, v nejbližším servisním středisku pro domácí spotřebiče nebo specializovaném obchodě. Není problém si takový motor z Číny objednat.

V pračkách se v zásadě používá bezkartáčový asynchronní motor.

Nové i použité budou fungovat dlouho. Výkon 200 wattů lze snadno převést na kilowatty nebo více.

Materiály

K sestavení generátoru potřebujete kromě motoru:

• neodymové magnety o velikostech 20, 10 a 5 mm (celkem 32);
• usměrňovací diody nebo diodový můstek s proudem desítek ampér (dodržujte pravidlo dvojnásobné výkonové rezervy);
• epoxidové lepidlo;
• studené svařování;
• smirkový papír;
• cín ze strany plechovky.

Magnety se objednávají online z Číny.

Nástroje

Následující nástroje urychlí výrobní proces:

• soustruh;
• nůžky;
• šroubovák s tryskami;
• kleště.

Při absenci soustruhu se obraťte na přítele, který ví, jak na takovém soustruhu pracovat.

Schémata a kresby

Generátor jako zařízení generuje střídavý proud, který musí být převeden na stejnosměrný proud, přivedený na požadovanou hodnotu napětí. Pokud motorgenerátor produkuje, řekněme, 40 voltů, pak je nepravděpodobné, že by to byla vhodná hodnota pro většinu spotřební elektroniky používající 5 nebo 12 voltů DC nebo 127/220 voltů AC.

Schéma celé instalace, prověřené časem a miliony uživatelů, zahrnuje usměrňovač, ovladač, baterii a měnič . Automobilová baterie o kapacitě 55-300 ampérhodin se používá jako vyrovnávací paměť uložené energie. Jeho provozní napětí je 10, 9-14, 4 V s cyklickým nabíjením (cyklus plného nabití-vybití) a 12, 6-13, 65 s vyrovnávací pamětí (porcovanou, dávkovanou, když potřebujete dobít částečně vybitou baterii).

Regulátor převádí například stejných 40 voltů na 15. Jeho účinnost v napěťovém proudu se pohybuje od 80-95%-bez ztrát na usměrňovači.

Největší účinnost má třífázový generátor . -jeho výkon je o 50% větší než u jednofázového, během provozu nevibruje (vibrace uvolňují strukturu, takže jsou krátkodobé).

Cívky ve vinutí každé z fází se navzájem střídají a jsou zapojeny do série - jako póly magnetů, jedna ze stran směřujících k cívkám.

Úkolem střídače je převést konstantní napětí asi 12 voltů odebrané z baterie na střídavé napětí asi 220.

Moderní domácí spotřebiče a elektronika jsou schopné provozu od 110 voltů (Americký standard pro sítě v domácnosti) do 250 - nedoporučuje se dávat více síťovým zařízením a zařízením. Všechny převodníky jsou impulzní, ve srovnání s lineárními jsou jejich tepelné ztráty mnohem menší.

Kroky výroby

Chcete -li změnit konstrukci indukčního motoru, proveďte následující

1. Demontujte motor a vyjměte rotor.
2. Odstraňte desky z kotvy rotoru. Ořízněte je do hloubky 2 mm.
3. Pro magnety vytvořte drážky až do hloubky 5 mm.
4. Pro magnety označte proužek plechu. Měly by být od sebe rovnoměrně rozmístěny - zabrání se tím zbytečné ztrátě výkonu instalace.
5. Připojte je k tomuto pásu cínu super lepidlem. Upevněte pásek pomocí magnetů na kotvu.
6. Vyplňte prostor mezi magnety svařováním za studena nebo epoxidovým lepidlem.
7. Odstraňte otřepy a nerovnosti na rotoru brusným papírem.
8. Zkontrolujte - a v případě potřeby vyměňte - ložiska a šrouby motoru.

Sestavte motorgenerátor. Zařízení je připraveno k další instalaci. Chcete -li zařízení zkontrolovat, upněte jeho hřídel do sklíčidla vrtačky nebo šroubováku a zrychlete na 1 000 ot / min.

Za vhodné lze považovat napětí na koncích vinutí od 110 voltů.

Při nižší hodnotě chyba spočívá v nerovnoměrném střídání magnetů v kterémkoli bodě kruhu otáčení kotvy.

Při sestavování větrné turbíny postupujte takto

1. Vyřízněte stejné kusy z PVC trubky o průměru 11-16 cm, odpovídající délce budoucím nožům.
2. Na každý segment nakreslete libovolnou čáru a ustupte od něj na obou stranách o 22 mm. Šířka jednoho ostří tedy dosáhne 44 mm. Opakujte tuto akci pro opačný konec čárového segmentu.
3. Rovné spojte krajní body na jedné straně středové čáry.
4. Nakreslete na druhou stranu obrysy budoucího listu.
5. Výslednou čepel vystřihněte a zaostřete její volný konec. Výše uvedené kroky opakujte pro zbývající nože.
6. Připojte čepele k náboji pomocí adaptéru pouzdra. Jako spojovací prvky jsou vhodné šrouby s maticemi a pružnými podložkami. Šířka každého ostří po celé jeho délce se pohybuje od 44 do 88 mm.

To stačí na to, aby vítr roztočil oběžné kolo rychlostí 3 m / s. Výsledná struktura musí být vyvážená - správné vyvážení zabrání vzniku mrtvých bodů, které zpomalují generátor při otáčení vrtule.

Motorgenerátor s nainstalovaným oběžným kolem může být umístěn v ochranném pouzdru, které jej chrání před atmosférickými srážkami. Generátor, který zůstane suchý za každého počasí, chráněný před deštěm a sněhem, vydrží roky. Při sestavování ochranného krytu postupujte takto:

1. v potrubí o průměru 7,5 cm vyřízněte podélnou drážku širokou 2 cm;
2. odřízněte zadní konec řezané trubky pod úhlem 45 stupňů;
3. umístěte motorgenerátor s vrtulí do této trubice a připevněte ji k ní.

Volné otáčení motoru bude vyžadovat otočný kloub s kuličkovými ložisky, podobný tomu, který se vyskytuje u domácího ventilátoru . Může se donekonečna otáčet na obě strany.

Aby se kabel, pomocí kterého jsou odstraněny proudy indukované ve vinutí statoru, nenavinul nebo nekroutil, musí být spojení v závěsu posuvné, ale musí poskytovat spolehlivý a stabilní elektrický kontakt motorgenerátoru s dále umístěné funkční jednotky obvodu.

Nejlepší kontakt zajistí pozlacené terminály převzaté z jakékoli staré technologie.

Použití kontaktu kartáč -grafit je neodůvodněné - grafit má elektrický odpor řádově vyšší než hliník a ocel a výkon instalace se znatelně sníží. Závěs je instalován na základně z kusu tvarované trubky. Po montáži zkontrolují, zda je výsledný otočný mechanismus zaseknutý, netočí se a zda není kabel roztřepený.

Klouzavý kontakt a volné otáčení zařízení ve směru větru zajišťuje k dalšímu vnějšímu plášti motoru stopku, vyrobenou například z plastové vodní trubky a kusu plastového nebo hliníkového plechu.

Jako podpěra se používá kulatá nebo profilová trubka, jejíž jeden konec je zabetonován v zemi - ne méně než metr. Aby se opěrka v průběhu času od hurikánu netrhla, je doplněna třemi nebo šesti striemi, které se ve středu sbíhají ve stejném úhlu a směřují různými směry.

Po dokončení montáže části motorgenerátoru je v případě potřeby vedle motoru namontován diodový usměrňovač . Proudové ztráty v vodičích lze výrazně snížit použitím stupňovacího transformátoru umístěného poblíž generátorové soustavy - jako v linkách, které přenášejí průmyslovou elektřinu na velké vzdálenosti.

Podle schématu je dále zahrnut regulátor nabíjení, baterie a měnič. Větrná turbína je plně sestavena a připravena k provozu.

Doporučení

Domácí větrný mlýn pro soukromý dům generuje konstantní nebo střídavé napětí několik desítek voltů, což představuje zvýšené nebezpečí pro člověka. Živé kontakty a vodiče musí být spolehlivě izolovány - dešťová voda je okyselené prostředí, které dobře vede elektrický proud.

Práce na soustruhu nebo brusce se provádějí v ochranných brýlích a rukavicích. Je zakázáno sestavovat obvod za chodu větrné turbíny.

Energie větru je nestálá. Nejlepším řešením by byl nízkootáčkový generátor s více než tuctem magnetů a cívek. Čím více cívek, tím silnější by měl být navíjecí drát . Příliš tenký úsek kvůli celkovému odporu desítek ohmů sníží užitečný výkon generátoru několikrát více. Pro vážné zatížení - například z elektrického sporáku nebo pračky - při 220 voltech, proud až 10 A.

Konstrukce domácího generátoru - pokud není použit převedený motor na výrobu elektřiny - by měl být dokonale plochý a symetrický . Před instalací cívek a magnetů musí být samotný "rozmetač" vycentrován. Nezáleží na tom, co se používá - odhozené CD nebo domácí miniaturní kopie větrného mlýna, sebemenší nerovnováha je již nepřijatelná.

Pokuste se dosáhnout minimálního hluku - v ideálním případě by neměl chybět . Pokud je vaše instalace, která není namazaná v místě ložisek, reklamována kvůli neustálému skřípání a klepání při otáčení, může taková reklamace vést k problémům se zákonem, zejména v noci. Zbývající důvody pro tvrzení, že jste vlastníkem větrné turbíny, jsou bezvýznamné - větrné turbíny jsou zcela legální, protože vlastník tohoto zařízení s ním nevyrábí elektřinu v průmyslovém měřítku, jako se to děje v Evropě a Americe.

Instalace by neměla být příliš vysoká - nad pilíři, podél kterých procházejí elektrická vedení . V každém městě, letní chatové osadě nebo venkovské osadě existuje omezení výšky budovaných staveb.

Například dodávka 40metrové věže pro mobilní základnovou stanici vyžaduje sérii povolení a auditů od vládních regulačních orgánů. Totéž platí pro větrné turbíny.

Správně a extrémně zodpovědně přistupující k řešení problému s elektřinou pomocí větrného generátoru se spotřebitel zbaví prostojů spojených s výpadky proudu. Vždy je lepší být proaktivní - v rámci zákona - než roky čekat na to, co úřady slibují.