Generator Eolian DIY: Cum Să Faci Un Generator Eolian De Casă Dintr-o Mașină De Spălat, Din Sticle De Plastic și Dintr-un Motor Cu Roți

2024 Autor: Beatrice Philips | [email protected]. Modificat ultima dată: 2023-12-16 05:56

Un generator eolian pentru generarea de energie electrică este o sursă de energie electrică de neînlocuit, unde nu există multă lumină solară, nu există râuri în apropiere și nu există rețele electrice centralizate.

Caracteristici de proiectare

Principiul de funcționare al unui generator eolian este conversia energiei eoliene în energie electrică.

În alte tipuri de generatoare electrice, fluxul de apă în râu, forța mareelor oceanice și a refluxului sunt utilizate ca sursă de energie mecanică (cinetică).

În sistemele în care energia termică este necesară pentru a genera electricitate, acestea utilizează:

• un motor care funcționează pe benzină, benzină sau motorină;
• eliberarea de căldură din plăcile și blocurile unui reactor nuclear, a cărui căldură este utilizată pentru a transforma apa în abur - într-o turbină cu abur;
• diferite tipuri de combustibil arse într-o centrală de cogenerare, înlocuind căldura, căldura dintr-un reactor nuclear.

Panourile solare stau în afară, unde lumina este utilizată ca sursă de energie și nu căldură sau energie mecanică.

Revenim însă la „turbine eoliene”, al căror principiu de funcționare este următorul . Forța vântului rotește elicea, care acționează arborele generatorului motor. Împreună cu arborele, rotorul motorului, pe care sunt instalați magneții permanenți, se rotește sincron. Câmpul magnetic, care trece prin înfășurarea statorului, induce un curent alternativ în acesta datorită unei modificări a puterii fluxului magnetic care trece prin rotațiile bobinelor, de la care este asamblată înfășurarea. O tensiune electrică alternativă este alimentată într-un circuit electronic, unde este convertită în tensiune directă. Numeroase dispozitive și dispozitive care au nevoie de el funcționează din curent continuu.

Oricine poate face un generator pentru cabane de vară sau condiții de teren care generează curent alternativ cu o tensiune de 220 V . Cu cât dimensiunile structurii sunt mai impresionante, cu atât eficiența reculului va fi mai mare de către un anumit utilizator. Nu este o problemă să faci un generator care generează unul sau mai mulți kilowați de energie electrică pe oră. Electricitatea primită de la o astfel de instalație este capabilă să alimenteze aproape toate aparatele electrice din casă, inclusiv echipamentele de grădinărit.

Generatorul eolian este instalat cât mai sus posibil - la nivelul crestei acoperișului. Acolo, forța vântului atinge valorile maxime indicate în prognoza meteo.

Instalarea seamănă de la distanță cu o paletă cu elice, datorită căreia această structură se rotește acolo unde bate vântul. Acest lucru este necesar pentru a maximiza utilizarea puterii, vitezei sale.

Elica orizontală este rotită de o tijă situată în partea din spate a unității . Coada verticală nu este necesară - palele sale sunt amplasate în așa fel încât elica însăși să înceapă aproape o jumătate de tură, indiferent de ce parte bate vântul.

Pentru ca o turbină eoliană să funcționeze la randament maxim, este necesară o viteză de 3000 rpm sau mai mult . Pentru generatoarele care produc curent alternativ, această frecvență corespunde valorii de 50 Hz, care este tipică pentru centralele electrice industriale domestice. După învârtirea unui motor-generator care cântărește aproximativ 10 kg, nu este o problemă să obțineți 2 kW în fiecare oră.

Din ce se poate face?

Elementul principal al oricărui model de parc eolian este un generator de motor. Funcționează ca un motor - curentul direct sau alternativ face ca rotorul (și cu acesta arborele) să se rotească. Lucrul invers - ca generator - este, de asemenea, posibil.

Printre motoarele folosite ca generatoare, există motoare asincrone fără perii și motoare pas cu pas . Aceste trei tipuri de motoare sunt populare printre amatori care asamblează turbine eoliene cu propriile mâini.

Într-un motor colector, înfășurările rotorului (armăturile) sunt situate într-un câmp magnetic constant al magneților statorici . Tensiunea constantă îndepărtată de la bornele unui astfel de motor atunci când arborele său cu armătura este desfăcută este transmisă de la contactele purtătoare de curent ale armăturii prin perii. Periile în sine sunt punctul slab al unui astfel de motor - își epuizează rapid resursa. De regulă, un astfel de generator este sub sarcină constantă; atunci când armătura se mișcă, periile scânteie. Câteva zile de funcționare continuă a unei astfel de instalații pot uza complet periile, în urma cărora acestea din urmă vor trebui înlocuite.

Utilizarea motoarelor cu perii ca generator cu o sarcină activă constantă este impracticabilă.

Cea mai bună opțiune este motorul fără perii . În el, un rotor cu magneți se rotește în spațiul dintre înfășurările statorului. Înfășurările în sine rămân staționare, nu au nevoie de contacte glisante. Datorită unei astfel de soluții simple, instalarea poate funcționa decenii - este importantă doar o dată pe sezon sau la fiecare șase luni să lubrifiați rulmenții motorului, care sunt responsabili de o rotație perfectă, fără joc a rotorului. Soluțiile populare bazate pe un motor fără perii - asincron sau pas cu pas - sunt disponibile pentru aproape fiecare „DIYer” de acasă.

Un motor asincron este utilizat în scule electrice - de exemplu, într-o mașină de rectificat . Stepper-ul poate fi găsit într-o mare varietate de dispozitive - de la o roată cu motor a unei biciclete la o unitate mecanică a unei imprimante sau a unei unități de disc.

Motorul cu perii variabile utilizat la ciocanele rotative, polizoare, șurubelnițe, ferăstrău și jaluzele electrice se deosebește . Dezavantajul lor este nevoia de a îndepărta periile și alezajul rotorului pentru magneții de neodim. Ca rezultat, numai înfășurarea statorului rămâne din înfășurările active - înfășurarea rotorului este complet îndepărtată.

O elice pentru turbine eoliene poate fi realizată din țevi de canalizare din plastic, sticle PET și materiale reciclabile similare. Cu cât este mai ușoară și mai puternică, cu atât va fi necesară o forță a vântului mai mică pentru a o desfășura.

Un generator de vânt realizat dintr-un ventilator va necesita o gaură de rotor pentru magneții de neodim . Designul motorului ventilatorului de uz casnic nu este conceput pentru a primi curent electric prin rotirea rotorului. Un răcitor de computer (răcitor de chip) - un ventilator al unității de sistem a unui computer sau laptop - se încadrează în aceeași modificare.

Un generator de tractor sau de mașină folosește o înfășurare de câmp suplimentară, care este alimentată de bateria mașinii . Pentru ca generatorul să producă, de exemplu, un curent alternativ de 135 amperi cu o tensiune de 15 volți, bobina de excitație a rotorului după pornirea contactului consumă un curent continuu de 3 amperi cu o tensiune de 12, 6-14 V Sursa principală de energie a generatorului este în continuare arborele cotit al unui motor cu ardere internă care funcționează pe benzină, motorină sau metan / propan. Un generator de tractor sau de mașină va necesita înlăturarea înfășurării de câmp și instalarea magneților de neodim.

Ce este cerut?

Cea mai comună opțiune este utilizarea unui motor de mașină de spălat pentru un generator de casă . În cazul în care vechea „mașină de spălat” nu este disponibilă, puteți găsi un astfel de motor la magazinele de gunoi din piața de uz casnic, în cel mai apropiat centru de service pentru electrocasnice sau într-un magazin specializat. Nu este o problemă să comanzi un astfel de motor din China.

Practic, în mașinile de spălat se folosește un motor asincron fără perii.

Atât cele noi, cât și cele uzate vor funcționa mult timp. 200 de wați de putere pot fi transformați cu ușurință în kilowați sau mai mult.

Materiale (editați)

Pentru a asambla generatorul, pe lângă motor, aveți nevoie de:

• magneți de neodim în dimensiunile 20, 10 și 5 mm (32 în total);
• diode redresoare sau o punte de diode cu un curent de zeci de amperi (respectați regula unei rezerve de putere de două ori);
• adeziv epoxidic;
• sudare la rece;
• șmirghel;
• tablă de pe latura unei cutii de conserve.

Magneții sunt comandați online din China.

Instrumente

Următoarele instrumente vor accelera procesul de fabricație:

• strung;
• foarfece;
• șurubelniță cu duze;
• cleşte.

În absența unui strung, contactați un prieten care știe să lucreze la un astfel de strung.

Scheme și desene

Generatorul ca dispozitiv generează curent alternativ, care trebuie convertit în curent continuu, adus la valoarea necesară a tensiunii. Dacă un motor-generator produce, să zicem, 40 de volți, atunci este puțin probabil ca aceasta să fie o valoare adecvată pentru majoritatea produselor electronice de consum care utilizează 5 sau 12 volți DC sau 127/220 volți AC.

Schema întregii instalații, dovedită de timp și de milioane de utilizatori, include un redresor, controler, baterie și invertor . O baterie auto cu o capacitate de 55-300 amperi-oră este utilizată ca stocare tampon a energiei stocate. Tensiunea sa de funcționare este de 10, 9-14, 4 V cu o încărcare ciclică (ciclu de încărcare-descărcare completă) și 12, 6-13, 65 cu un tampon (porționat, dozat, atunci când trebuie să reîncărcați o baterie parțial descărcată).

Controlerul convertește, de exemplu, aceiași 40 de volți în 15. Eficiența sa în volt-amperaj variază între 80-95% - excluzând pierderile pe redresor.

Generatorul trifazat are cea mai mare eficiență . - ieșirea sa este cu 50% mai mare decât cea a unei monofaze, nu vibrează în timpul funcționării (vibrația slăbește structura, făcând-o de scurtă durată).

Bobinele din înfășurarea fiecăreia dintre faze alternează între ele și sunt conectate în serie - ca polii magneților, una dintre părțile orientate spre bobine.

Sarcina invertorului este de a converti o tensiune constantă de aproximativ 12 volți preluată de la baterie într-o tensiune alternativă de aproximativ 220.

Aparatele electrocasnice și electronice moderne sunt capabile să funcționeze de la 110 volți (Standard american pentru rețelele de uz casnic) până la 250 - nu se recomandă acordarea mai multor dispozitive și dispozitive de rețea. Toți convertoarele au impuls, în comparație cu cele liniare, pierderile lor de căldură sunt mult mai mici.

Etape de fabricație

Pentru a modifica designul unui motor cu inducție, procedați în felul următor

1. Demontați motorul și scoateți rotorul.
2. Scoateți plăcile din armătura rotorului. Tăiați-le la o adâncime de 2 mm.
3. Realizați caneluri de până la 5 mm adâncime pentru magneți.
4. Marcați o bandă de tablă de tablă pentru magneți. Acestea ar trebui să fie la fel de distanțate între ele - acest lucru va preveni pierderea inutilă a puterii instalației.
5. Atașați-le la această fâșie de tablă cu super lipici. Fixați banda cu magneți pe ancoră.
6. Umpleți spațiul dintre magneți cu sudură la rece sau lipici epoxidic.
7. Îndepărtați bavurile și denivelările de pe rotor cu șmirghel.
8. Verificați - și înlocuiți, dacă este necesar - rulmenții și șuruburile motorului.

Asamblați generatorul motorului. Dispozitivul este gata pentru instalare ulterioară. Pentru a verifica dispozitivul, strângeți arborele într-un burghiu sau o șurubelniță și accelerați la 1000 rpm.

O tensiune la capetele înfășurării de la 110 volți poate fi considerată adecvată.

La o valoare mai mică, eroarea constă în alternanța neuniformă a magneților în orice punct al cercului de rotație a armăturii.

Pentru a asambla turbina eoliană, procedați în felul următor

1. Decupați piese identice dintr-o țeavă din PVC cu diametrul de 11-16 cm, care corespunde lungimii viitoarelor lame.
2. Pe fiecare segment, trageți o linie arbitrară și retrageți-vă de pe ambele părți cu 22 mm. În consecință, lățimea unei lame va ajunge la 44 mm. Repetați această acțiune pentru capătul opus al segmentului de linie.
3. Conectați drept punctele extreme de pe o parte a liniei centrale.
4. Desenați pe cealaltă parte contururile viitoarei lame.
5. Tăiați lama rezultată și rotunjiți capătul liber prin ascuțire. Repetați pașii de mai sus pentru restul lamelor.
6. Atașați lamele la butuc utilizând un adaptor bucșă. Șuruburile cu piulițe și șaibe de arc sunt potrivite ca elemente de fixare. Lățimea fiecărei lame pe întreaga sa lungime variază de la 44 la 88 mm.

Acest lucru este suficient pentru ca vântul să rotească rotorul cu o viteză de 3 m / s. Structura rezultată trebuie să fie echilibrată - echilibrarea corectă va împiedica formarea de puncte oarbe care încetinesc generatorul atunci când rotirea elicei.

Un motor-generator cu rotor instalat poate fi plasat într-un manșon de protecție care îl protejează de precipitațiile atmosferice. Rămânând uscat în toate condițiile meteorologice, ferit de ploaie și zăpadă, generatorul va dura ani de zile. Pentru a asambla protecția, procedați în felul următor:

1. într-o țeavă cu diametrul de 7,5 cm, tăiați o canelură longitudinală de 2 cm lățime;
2. tăiați capătul posterior al țevii tăiate la un unghi de 45 de grade;
3. așezați generatorul de motor cu elicea în acest tub și fixați-l pe el.

Rotirea liberă a motorului va necesita o articulație rotativă cu rulmenți cu bile, similară cu cea găsită într-un ventilator de uz casnic . Se poate transforma la nesfârșit de ambele părți.

Pentru ca cablul, cu ajutorul căruia se îndepărtează curenții induși în înfășurarea statorului, să nu se înfășoare sau să se răsucească, conexiunea din balama trebuie să fie glisantă, dar asigurând un contact electric fiabil și stabil al motorului-generator cu unități funcționale situate în continuare ale circuitului.

Cel mai bun contact va fi asigurat de terminale placate cu aur preluate din orice tehnologie veche.

Utilizarea unui contact perie-grafit este nejustificată - grafitul are o rezistență electrică cu un ordin de mărime mai mare decât cea a aluminiului și a oțelului, iar puterea instalației va scădea considerabil. Balamaua este instalată pe o bază realizată dintr-o bucată dintr-o țeavă în formă. După asamblare, verifică dacă mecanismul de pivotare rezultat este blocat, nu se rotește și dacă cablul este sfărâmat.

Oferind un contact glisant și o rotație liberă a instalației în direcția vântului, o carcasă, realizată, de exemplu, dintr-o conductă de apă din plastic și o bucată de tablă de plastic sau aluminiu, este atașată la carcasa exterioară suplimentară a motorului.

O țeavă rotundă sau profilată este utilizată ca suport, al cărui capăt este betonat în pământ - nu mai puțin de un metru. Pentru ca suportul să nu se îndepărteze în timp de uragan, este completat cu trei sau șase vergeturi, convergând în centru în același unghi și direcționate în direcții diferite.

După finalizarea ansamblului piesei motor-generator, un redresor de diode este montat lângă motor, dacă este necesar . Pierderile de curent din fire pot fi reduse semnificativ prin utilizarea unui transformator amplificator situat lângă grupul generatorului - ca în liniile care transmit electricitate industrială pe distanțe mari.

Controlerul de încărcare, bateria și invertorul sunt incluse în continuare conform schemei. Turbina eoliană este complet asamblată și gata de utilizare.

Recomandări

O moară de vânt de casă pentru o casă privată generează o tensiune constantă sau alternativă de câteva zeci de volți, ceea ce reprezintă un pericol crescut pentru o persoană. Contactele și firele sub tensiune trebuie să fie izolate în mod fiabil - apa de ploaie este un mediu acidificat care conduce bine curentul electric.

Lucrul la strung sau la polizor se efectuează cu ochelari și mănuși de protecție. Este interzisă asamblarea circuitului atunci când turbina eoliană funcționează.

Energia eoliană este nestatornică. Cea mai bună soluție ar fi un generator cu viteză redusă, cu mai mult de o duzină de magneți și bobine. Cu cât sunt mai multe bobine, cu atât ar trebui să fie mai gros firul de înfășurare . O secțiune prea subțire datorită rezistenței totale de zeci de ohmi va reduce puterea utilă a generatorului de câteva ori mai mult. Pentru o sarcină gravă - de exemplu, de la o sobă electrică sau o mașină de spălat - la 220 volți, un curent de până la 10 A.

Proiectarea unui generator de casă - cu excepția cazului în care se folosește un motor convertit pentru generarea de energie electrică - ar trebui să fie perfect plat și simetric . Înainte de a instala bobinele și magneții, „filatorul” în sine trebuie să fie centrat. Nu contează ce se folosește - un CD aruncat sau o copie în miniatură de casă a unei mori de vânt, cel mai mic dezechilibru este deja inacceptabil.

Încercați să obțineți un zgomot minim - în mod ideal, ar trebui să lipsească . Dacă instalația dvs., care nu este lubrifiată în locul rulmenților, este plânsă din cauza scârțâiturilor și a ciocăniturilor constante la rotire, o astfel de reclamație poate duce la probleme cu legea, mai ales noaptea. Restul motivelor pentru a vă revendica drept proprietar al unei turbine eoliene sunt nesemnificative - turbinele eoliene sunt complet legale, deoarece proprietarul acestui dispozitiv nu produce electricitate cu acesta la scară industrială, așa cum se face în Europa și America.

Instalarea nu trebuie să fie prea înaltă - deasupra stâlpilor de-a lungul cărora trec liniile electrice . În fiecare oraș, așezare cabană de vară sau așezare rurală, există o restricție privind înălțimea structurilor construite.

De exemplu, furnizarea unui turn de 40 de metri pentru o stație de bază celulară necesită o serie de permise și audituri de la autoritățile de reglementare guvernamentale. Același lucru este valabil și pentru turbinele eoliene.

Abordând corect și extrem de responsabil soluția problemei cu electricitatea cu ajutorul unui generator eolian, consumatorul va scăpa de timpii de nefuncționare asociați cu întreruperile de curent. Este întotdeauna mai bine să fii proactiv - în cadrul legii - decât să aștepți ani de zile ceea ce promit autoritățile.