Kako napraviti vjetrogenerator vlastitim rukama?

Vjetrogenerator za proizvodnju električne energije nezamjenjiv je izvor električne energije gdje nema puno sunčeve svjetlosti, u blizini nema rijeka, nema centralizirane elektroenergetske mreže.

Princip rada vjetrogeneratora je pretvaranje energije vjetra u električnu energiju.

U sustavima u kojima je toplinska energija potrebna za proizvodnju električne energije, koriste se:

• motor koji radi na plin, benzin ili dizel gorivo;
• oslobađanje topline iz ploča i blokova nuklearnog reaktora, čija se toplina koristi za pretvaranje vode u paru - u parnoj turbini;
• razne vrste goriva izgarale u CHP postrojenju, zamjenjujući toplinu, toplinu iz nuklearnog reaktora.

Posebno se izdvajaju solarni paneli, gdje se kao izvor energije koristi svjetlost, a ne toplina ili mehanička energija.

No, vratimo se na "vjetrogeneratore", čiji je princip rada sljedeći. Sila vjetra zakreće propeler, koji pokreće osovinu motora generatora. Zajedno s osovinom, rotor motora, na koji su ugrađeni trajni magneti, rotira se sinkrono. Magnetsko polje, prolazeći kroz statorski namot, inducira u njemu izmjeničnu struju zbog promjene jakosti magnetskog toka koji prolazi kroz zavoje zavojnica, od kojih se sastavlja namot. Izmjenični električni napon dovodi se u elektronički krug, gdje se pretvara u istosmjerni napon. Brojni uređaji i uređaji kojima je to potrebno rade od istosmjerne struje.

Svatko može napraviti generator za vikendice ili terenske uvjete koji stvara izmjeničnu struju napona od 220 V. Što su impresivnije dimenzije strukture, to će određeni korisnik dobiti veću učinkovitost trzanja. Nije problem napraviti generator koji proizvodi jedan ili nekoliko kilovata struje na sat. Električna energija dobivena iz takve instalacije sposobna je napajati gotovo sve električne uređaje u kući, uključujući vrtnu opremu.

Instalacija na daljinu podsjeća na vremensku lopaticu s propelerom, zahvaljujući kojoj se ova konstrukcija okreće tamo gdje puše vjetar. To je neophodno kako bi se maksimalno iskoristila njegova snaga, brzina.

Horizontalni propeler se zakreće pomoću drške smještene na stražnjoj strani jedinice. Vertikalna drška nije potrebna - njene lopatice su smještene na način da će sam propeler krenuti gotovo pola okreta, bez obzira s koje strane puše vjetar.

Da bi vjetroturbina radila s maksimalnom učinkovitošću, potrebna je brzina od 3000 o/min ili više. Za generatore koji proizvode izmjeničnu struju, ova frekvencija odgovara vrijednosti od 50 herca, što je tipično za domaće industrijske elektrane. Nakon što zavrti motor-generator težine oko 10 kg, nije problem dobiti 2 kW svaki sat.

Glavni element svakog modela vjetroelektrane je motorni generator. Radi kao motor – istosmjerna ili izmjenična struja vrti rotor (a s njim i osovinu). Također je moguće raditi i obrnuto - kao generator.

Među motorima koji se koriste kao generatori su četkani, bez četkica asinkroni i koračni motori. Upravo su ove tri vrste motora popularne među amaterima koji vlastitim rukama sastavljaju vjetroturbine.

U kolektorskom motoru namoti rotora (armature) nalaze se u stalnom magnetskom polju magneta statora. Stalni napon koji se uklanja sa stezaljki takvog motora kada se njegova osovina s armaturom odvrne, prenosi se sa strujnih kontakata armature kroz četke. Same četke su slaba točka takvog motora - brzo iscrpljuju svoj resurs. U pravilu je takav generator pod stalnim opterećenjem, kada se armatura pomiče, četke iskre. Nekoliko dana neprekidnog rada takve instalacije može potpuno istrošiti četke, zbog čega će se potonje morati zamijeniti.

Najbolja opcija je motor bez četkica. U njemu se rotor s magnetima rotira u prostoru između namota statora. Sami namoti ostaju nepomični, ne trebaju im klizni kontakti. Zahvaljujući tako jednostavnom rješenju, instalacija može raditi desetljećima - važno je samo jednom u sezoni ili svakih šest mjeseci podmazati ležajeve motora, koji su zaslužni za savršenu rotaciju rotora bez zazora. Popularna rješenja temeljena na motoru bez četkica - asinkronom ili koračnom - dostupna su gotovo svakom kućnom "uradi sam".

Asinkroni motor se koristi u električnim alatima - na primjer, u stroju za mljevenje. Steper se može naći u raznim uređajima - od motornog kotača bicikla do mehaničkog pogona pisača ili diska.

Motor s promjenjivim četkama koji se koristi u rotacionim čekićima, brusilicama, odvijačima, ubodnim pilama i električnim blanjalicama izdvaja se. Njihov nedostatak je potreba za uklanjanjem četkica i provrta rotora za neodimijske magnete. Kao rezultat toga, od aktivnih namota ostaje samo statorski namot - namot rotora je potpuno uklonjen.

Generator vjetra napravljen od ventilatora zahtijevat će provrt rotora za neodimijske magnete. Dizajn motora ventilatora za kućanstvo nije dizajniran za primanje električne struje okretanjem rotora. Hladnjak računala (hladnjak čipova) - ventilator sistemske jedinice računala ili prijenosnog računala - spada pod istu promjenu.

Generator traktora ili automobila koristi dodatni namot polja, koji se napaja iz baterije samog stroja. Da bi generator proizveo, na primjer, izmjeničnu struju od 135 ampera s naponom od 15 volti, uzbudni namot rotora nakon uključivanja paljenja troši istosmjernu struju od 3 ampera s naponom od 12,6-14 V. Glavni izvor energije za generator je još uvijek radilica motora s unutarnjim izgaranjem koji radi na benzin, dizel ili metan/propan. Generator traktora ili automobila zahtijevat će uklanjanje namota polja i ugradnju neodimijskih magneta.

Najčešća opcija je korištenje motora perilice rublja za domaći generator. Ako stara "perilica za rublje" nije dostupna, takav motor možete pronaći u prodavaonicama smeća na tržnici za kućanstvo, u najbližem servisu za kućanske aparate ili specijaliziranoj trgovini. Nije problem naručiti takav motor iz Kine.

I nove i rabljene će dugo raditi. 200 vata snage može se lako pretvoriti u kilovate ili više.

Za sastavljanje generatora, osim motora, trebate:

• neodimijski magneti u veličinama 20, 10 i 5 mm (ukupno 32);
• ispravljačke diode ili diodni most sa strujom od nekoliko desetaka ampera (pridržavajte se pravila dvostruke rezerve snage);
• epoksidno ljepilo;
• hladno zavarivanje;
• šmirgl papir;
• lim sa strane limenke.

Magneti se naručuju putem interneta iz Kine.

Sljedeći alati će ubrzati proces proizvodnje:

• tokarilica;
• škare;
• odvijač s mlaznicama;
• kliješta.

Generator kao uređaj stvara izmjeničnu struju, koja se mora pretvoriti u istosmjernu struju, dovedenu do potrebne vrijednosti napona. Ako motor-generator proizvodi, recimo, 40 volti, onda je malo vjerojatno da će to biti prikladna vrijednost za većinu potrošačke elektronike koja koristi 5 ili 12 volti DC ili 127/220 volti AC.

Shema cjelokupne instalacije, provjerena vremenom i milijunima korisnika, uključuje ispravljač, regulator, bateriju i inverter. Automobilska baterija kapaciteta 55-300 amper-sati koristi se kao međuspremnik pohranjene energije. Radni napon mu je 10,9-14,4 V s cikličkim punjenjem (potpuni ciklus punjenja-pražnjenja) i 12,6-13,65 s puferom (porcionirano, dozirano, kada trebate napuniti djelomično ispražnjenu bateriju).

Regulator pretvara, na primjer, istih 40 volti u 15. Njegova učinkovitost u volt-amperaži kreće se od 80-95% - isključujući gubitke na ispravljaču.

Trofazni generator ima najveću učinkovitost. - njegov je učinak 50% veći od monofaznog, ne vibrira tijekom rada (vibracije labave strukturu, čineći je kratkotrajnom).

Zavojnice u namotu svake od faza izmjenjuju se jedna s drugom i spojene su u seriju – poput polova magneta, jedna od strana okrenuta prema zavojnicama.

Moderni kućanski aparati i elektronika mogu raditi od 110 volti (američki standard za kućanske mreže) do 250 - ne preporuča se davati više mrežnim uređajima i uređajima. Svi pretvarači su impulsni, u usporedbi s linearnim, njihovi toplinski gubici su mnogo manji.

Da biste izmijenili dizajn indukcijskog motora, učinite sljedeće.

1. Rastavite motor i izvadite rotor.
2. Uklonite ploče s armature rotora. Podrežite ih na dubinu od 2 mm.
3. Napravite utore dubine do 5 mm - za magnete.
4. Označite traku limene ploče za magnete. Oni bi trebali biti jednako razmaknuti jedan od drugog - to će spriječiti nepotreban gubitak snage instalacije.
5. Pričvrstite ih na ovu traku od lima superljepilom. Pričvrstite traku magnetima na sidro.
6. Ispunite prostor između magneta hladnim zavarivanjem ili epoksidnim ljepilom.
7. Uklonite neravnine i neravnine na rotoru brusnim papirom.
8. Provjerite - i po potrebi zamijenite - ležajeve i vijke motora.

Sastavite motor generator. Uređaj je spreman za daljnju ugradnju. Da biste provjerili uređaj, učvrstite njegovu osovinu u bušilicu ili steznu glavu odvijača i ubrzajte na 1000 o/min.

Na nižoj vrijednosti, pogreška leži u neravnomjernoj izmjeni magneta u bilo kojoj točki kruga rotacije armature.

Da biste sastavili vjetroturbinu, učinite sljedeće.

1. Izrežite identične komade iz PVC cijevi promjera 11-16 cm, koji po duljini odgovaraju budućim oštricama.
2. Na svakom segmentu povucite proizvoljnu liniju i povucite se od nje s obje strane za 22 mm. U skladu s tim, širina jedne oštrice doseći će 44 mm. Ponovite ovu radnju za suprotni kraj segmenta linije.
3. Ravno spojite krajnje točke na jednoj strani središnje linije.
4. Nacrtajte s druge strane obrise buduće oštrice.
5. Izrežite dobivenu oštricu i zaokružite njen slobodni kraj oštrenjem. Ponovite gore navedene korake za ostale oštrice.
6. Pričvrstite oštrice na glavčinu pomoću adaptera za čahure. Kao pričvrsni elementi prikladni su vijci s maticama i opružnim podloškama. Širina svake oštrice cijelom dužinom kreće se od 44 do 88 mm.

Ovo je dovoljno da vjetar vrti impeler brzinom od 3 m / s. Rezultirajuća struktura mora biti uravnotežena - ispravno balansiranje spriječit će stvaranje slijepih točaka koje usporavaju generator kada se propeler okreće.

Motor-generator s ugrađenim impelerom može se postaviti u zaštitnu čahuru koja ga štiti od atmosferskih oborina. Ostajući suh u svim vremenskim uvjetima, zaštićen od kiše i snijega, generator će trajati godinama. Za sastavljanje štitnika učinite sljedeće:

1. u cijevi promjera 7,5 cm izrežite uzdužni utor širine 2 cm;
2. izrežite stražnji kraj izrezane cijevi pod kutom od 45 stupnjeva;
3. postavite motor generator s propelerom u ovu cijev i pričvrstite ga na nju.

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

Kako se kabel, uz pomoć kojeg se uklanjaju struje inducirane u namotu statora, ne bi namotao ili uvrnuo, spoj u šarki mora biti klizan, ali osigurava pouzdan, stabilan električni kontakt motor-generatora s dalje smještene funkcionalne jedinice kola.

Korištenje kontakta četka-grafit je neopravdano - grafit ima električni otpor za red veličine veći od otpora aluminija i čelika, a snaga instalacije će se osjetno smanjiti. Šarka se postavlja na podlogu izrađenu od komada oblikovane cijevi. Nakon montaže provjeravaju je li rezultirajući okretni mehanizam zaglavio, ne okreće li se i je li kabel izlizan.

Omogućujući klizni kontakt i slobodnu rotaciju instalacije u smjeru vjetra, na dodatno vanjsko kućište motora pričvršćen je drška, izrađena, na primjer, od plastične cijevi za vodu i komada plastike ili aluminija.

Kao oslonac koristi se okrugla ili profilna cijev, čiji je jedan kraj betoniran u tlu - ne manje od metra. Kako se potpora tijekom vremena ne bi pokolebala od uragana, nadopunjena je s tri ili šest strija, koje se skupljaju u središtu pod istim kutom i usmjerene u različitim smjerovima.

Nakon završetka montaže dijela motor-generator, po potrebi se uz motor montira diodni ispravljač. Gubici struje u žicama mogu se značajno smanjiti korištenjem pojačanog transformatora koji se nalazi u blizini generatorskog sklopa - kao u vodovima koji prenose industrijsku električnu energiju na velike udaljenosti.

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

Domaća vjetrenjača za privatnu kuću stvara stalni ili izmjenični napon od nekoliko desetaka volti, što je povećana opasnost za osobu. Kontakti pod naponom i žice moraju biti pouzdano izolirani - kišnica je zakiseljeno okruženje koje dobro provodi električnu struju.

Energija vjetra je nestalna. Najbolje rješenje bi bio generator male brzine s više od desetak magneta i zavojnica. Što je više zavojnica, žica za namatanje bi trebala biti deblja. Pretanak dio zbog ukupnog otpora od nekoliko desetaka oma smanjit će korisnu snagu generatora za nekoliko puta. Za ozbiljno opterećenje - na primjer, iz električnog štednjaka ili perilice rublja - na 220 volti, struja do 10 A.

Dizajn domaćeg generatora – osim ako se za proizvodnju električne energije ne koristi pretvoreni motor – mora biti savršeno ravan i simetričan. Prije ugradnje zavojnica i magneta, sam "spinner" mora biti centriran. Nije važno što se koristi - odbačeni CD ili domaća minijaturna kopija vjetrenjače, najmanji disbalans je već neprihvatljiv.

Pokušajte postići minimalan šum - u idealnom slučaju, trebao bi biti odsutan. Ako se vaša instalacija, koja nije podmazana na mjestu ležajeva, žali zbog stalnog škripe i kucanja pri rotaciji, takva pritužba može dovesti do problema sa zakonom, pogotovo noću. Ostali razlozi da se smatrate da ste vlasnik vjetroturbine su beznačajni - vjetroturbine su potpuno legalne, budući da vlasnik ovog uređaja njime ne proizvodi struju u industrijskim razmjerima, kao što se radi u Europi i Americi.

Instalacija ne smije biti previsoka - iznad stupova duž kojih prolaze dalekovodi. U svakom gradu, vikendici ili seoskom naselju postoji ograničenje visine građevina koje se grade.

Ispravno i iznimno odgovorno pristupajući rješenju problema s električnom energijom uz pomoć vjetrogeneratora, potrošač će se riješiti zastoja povezanih s nestankom struje. Uvijek je bolje raditi ispred krivulje - u okviru zakona - nego godinama čekati na obećanje vlasti.

Kako napraviti vjetrogenerator vlastitim rukama, pogledajte u nastavku.