Jak zrobić turbinę wiatrową własnymi rękami
W ostatnich latach temat zielonej energii stał się niezwykle popularny. Niektórzy nawet przewidują, że taka energetyka w najbliższej przyszłości całkowicie zastąpi elektrownie węglowe, gazowe i atomowe. Energia wiatrowa to jeden z obszarów zielonej energii. Generatory przetwarzające energię wiatru w energię elektryczną są nie tylko przemysłowe, jako część farm wiatrowych, ale także małe, obsługujące sektor prywatny.
Zadowolony
Możesz nawet zrobić generator wiatrowy własnymi rękami - o tym jest ten materiał..
Co to jest generator
W szerokim znaczeniu generator to urządzenie, które wytwarza dowolne produkty lub przekształca jeden rodzaj energii w inny. Może to być np. Wytwornica pary (wytwarza parę), generator tlenu, generator kwantowy (źródło promieniowania elektromagnetycznego).
Ale w ramach tego tematu interesują nas generatory elektryczne. Ta nazwa odnosi się do urządzeń, które przetwarzają różne rodzaje energii nieelektrycznej w energię elektryczną..
Typy generatorów
Generatory elektryczne są klasyfikowane jako:
- elektromechaniczny - zamieniają pracę mechaniczną na energię elektryczną-
- termoelektryczny - przekształcić energię cieplną w energię elektryczną-
- fotowoltaika (fotokomórki, panele słoneczne) - zamienia światło na energię elektryczną-
- magnetohydrodynamiczny (Generatory MHD) - energia elektryczna jest wytwarzana z energii plazmy przemieszczającej się w polu magnetycznym-
- chemiczny - zamieniać energię reakcji chemicznych na elektryczność.
Ponadto generatory elektromechaniczne są klasyfikowane według typu silnika. Istnieją następujące typy:
- turbogeneratory napędzane są przez turbinę parową;
- hydrogeneratory wykorzystują turbinę hydrauliczną jako silnik;
- generatory diesla lub generatory benzyny są wykonane na bazie silników wysokoprężnych lub benzynowych;
- generatory wiatrowe przekształcają energię mas powietrza w energię elektryczną za pomocą turbiny wiatrowej.
Turbiny wiatrowe
Rozważmy turbiny wiatrowe (nazywane są również turbinami wiatrowymi). Najprostsza turbina wiatrowa małej mocy zwykle składa się z masztu, zwykle wzmocnionego drutami odciągowymi, na którym jest zainstalowana turbina wiatrowa.
Ta turbina wiatrowa jest obracana przez śrubę, która napędza wirnik generatora elektrycznego. Urządzenie oprócz generatora elektrycznego zawiera również akumulator z regulatorem ładowania oraz falownik podłączony do sieci.
Schemat działania tego urządzenia jest dość prosty: pod działaniem wiatru śruba obraca się, obracając wirnik, generator elektryczny wytwarza przemienny prąd elektryczny, który jest zamieniany przez regulator ładowania na prąd stały.
Ten prąd ładuje akumulator. Prąd stały z akumulatora jest przetwarzany przez falownik na prąd przemienny, którego parametry odpowiadają parametrom sieci.
Na wieżach montowane są urządzenia przemysłowe. Wyposażone są dodatkowo w mechanizm obrotowy, anemometr (przyrząd do pomiaru prędkości i kierunku wiatru), przyrząd do zmiany kąta obrotu łopat, układ hamulcowy, szafę zasilającą z obwodami sterującymi, instalacje przeciwpożarowe i odgromowe, układ do przekazywania danych o pracy instalacji itp..
Rodzaje turbin wiatrowych
W zależności od położenia osi obrotu względem powierzchni ziemi turbiny wiatrowe są podzielone na pionowe i poziome. Najprostszy model pionowy jest wyposażony w wirnik Savonius.
Ma dwa lub więcej ostrzy, które są wydrążonymi półcylindrami (cylindry przecięte na pół pionowo).
Wirnik Savonius Istnieją różne konfiguracje i konstrukcje tych łopatek: symetrycznie zamocowane, zachodzące na siebie, z aerodynamicznym profilem.
Zaletą wirnika Savonius jest prostota i niezawodność konstrukcji, dodatkowo jego działanie nie zależy od kierunku wiatru, wadą jest niska sprawność (nie więcej niż 15%).
Inną konstrukcją pionową jest wirnik Darrieus. Jego ostrza to skrzydła płata. Mogą być łukowate, w kształcie litery H, spiralne. Mogą być dwa lub więcej ostrzy.
Wirnik Darrieus Zalety takiego generatora wiatrowego to:
- jego wysoka wydajność,
- zmniejszony hałas podczas pracy,
- stosunkowo prosta konstrukcja.
Wśród niedociągnięć odnotowano:
- duże obciążenie masztu (ze względu na efekt Magnusa);
- brak matematycznego modelu działania tego wirnika, co utrudnia jego ulepszenie;
- szybkie zużycie spowodowane obciążeniami odśrodkowymi.
Innym rodzajem montażu pionowego jest wirnik spiralny. Wyposażony jest w ostrza skręcone wzdłuż osi łożyska.
Wirnik spiralny Zapewnia to trwałość i wysoką wydajność. Wadą jest wysoki koszt wynikający ze złożoności produkcji.
Turbina wielołopatowa to konstrukcja z dwoma rzędami łopatek pionowych - zewnętrzną i wewnętrzną. Taka konstrukcja zapewnia najwyższą wydajność, ale ma wysoki koszt..
Modele poziome różnią się:
- liczba ostrzy (jednoostrzowych iz dużą liczbą);
- materiał, z którego wykonane są łopatki (żagiel sztywny lub elastyczny);
- zmienny lub stały skok łopatek.
Strukturalnie wszystkie są podobne. Generalnie generatory wiatrowe tego typu charakteryzują się dużą wydajnością, ale wymagają ciągłego dostosowywania do kierunku wiatru, co rozwiązuje się za pomocą wiatrowskazu w projekcie lub poprzez automatyczne pozycjonowanie instalacji za pomocą mechanizmu obrotowego zgodnie z odczytami czujnika..
DIY generator wiatrowy
Wybór modeli generatorów wiatrowych na rynku jest najszerszy, dostępne są urządzenia o różnej konstrukcji i różnej mocy. Ale prostą instalację można wykonać samodzielnie.
Wyszukaj odpowiednie materiały
Jako generator zaleca się zabranie trójfazowego magnesu stałego, na przykład traktora. Ale możesz zrobić to z silnika elektrycznego, który zostanie omówiony bardziej szczegółowo poniżej. Ważna jest kwestia doboru ostrzy. Jeśli turbina wiatrowa jest typu pionowego, zwykle stosuje się odmiany wirnika Savoniusa..
Generator traktora Do produkcji ostrzy odpowiedni jest cylindryczny pojemnik, na przykład stary wrzenie. Jednak, jak wspomniano powyżej, generatory wiatrowe tego typu mają niską sprawność i jest mało prawdopodobne, aby możliwe było wykonanie łopat o bardziej złożonym kształcie dla pionowej turbiny wiatrowej. Produkty domowej roboty zwykle wykorzystują cztery półcylindryczne ostrza..
Jeśli chodzi o poziome turbiny wiatrowe, konstrukcja z pojedynczą łopatą jest optymalna dla instalacji o małej mocy, jednak przy całej jej pozornej prostocie niezwykle trudno będzie wykonać wyważoną łopatę w sposób rzemieślniczy, a bez tego turbina wiatrowa często zawiedzie.
- W poziomych turbinach wiatrowych można zastosować dwa rodzaje łopat: żaglowe i łopatkowe. Żaglówki są bardzo proste, są po prostu szerokimi paskami, zewnętrznie przypominającymi łopatki wiatraków. Wadą takich elementów jest ich bardzo niska wydajność. Pod tym względem ostrza łopatek są znacznie bardziej obiecujące. W domu są zwykle wykonane z rur PVC 160 mm według wzoru..
Możesz także użyć aluminium, ale będzie to kosztować znacznie więcej. Ponadto produkt rurowy z PVC ma początkowo wygięcie, co nadaje mu dodatkowe właściwości aerodynamiczne..
Łopatki do rur z PVC Długość łopatek dobiera się zgodnie z następującą zasadą: im większa moc wyjściowa wiatraka, tym są dłuższe - im więcej, tym są krótsze. Na przykład dla wiatraka trójłopatowego 10 W optymalna długość to 1,6 metra, dla wiatraka czterołopatowego - 1,4 m.
Jeśli moc wynosi 20 W, wskaźnik zmieni się na 2,3 m dla trójłopatkowego i 2 m dla cztero-łopatkowego.
Główne etapy produkcji
Poniżej przykład samodzielnej produkcji poziomej instalacji trójłopatkowej z zamianą silnika indukcyjnego z pralki na generator.
Przeróbka silnika
Jednym z kluczowych punktów w tworzeniu generatora wiatrowego własnymi rękami jest przekształcenie silnika elektrycznego w generator elektryczny. Do przeróbki używany jest silnik elektryczny ze starej radzieckiej pralki.
- Wirnik jest wyjmowany z silnika i obrabiany na nim szeroki rowek.
- Wzdłuż całej długości rowka wklejone są prostokątne magnesy neodymowe (wymiary 19x10x1 mm) parami, po jednym magnesie z każdej krawędzi rowka naprzeciw siebie, bez uwzględnienia ich polaryzacji. Możesz naprawić klejone magnesy za pomocą żywicy epoksydowej.
- Silnik elektryczny jest zmontowany.
- Ładowarki do telefonów komórkowych 5 V i 1 A służą do zbierania urządzenia, które zamienia prąd przemienny na prąd stały (nie można używać urządzenia na mikroukładzie, tylko tranzystor).
- Zasilacz jest zdemontowany.
- Lutowane USB i wtyczka.
- Płytki trzech przygotowanych zasilaczy są łączone szeregowo i montowane jako jeden zespół.
- Wejście zmontowanego zespołu 220 V jest podłączone do generatora, wyjście do kontrolera ładowania akumulatora.
Wideo: jak przerobić silnik na generator wiatrowyAby zwiększyć natężenie prądu, możesz użyć kilku zespołów połączonych równolegle.
Tworzenie korpusu i ostrzy
Kolejnym etapem produkcji turbiny wiatrowej jest montaż podstawy, na której osadzone są elementy generatora wiatrowego.
- Podstawa spawana z rur stalowych w postaci konstrukcji, której jeden koniec jest rozwidlony, wzmocniony elementami poprzecznymi, a drugi jest pojedynczy do mocowania ogona urządzenia.
- Na rozwidlonym końcu wywiercone są 4 otwory do montażu generatora elektrycznego.
- Część obrotowa jest osadzona na podstawie łożyska.
- Do łożyska przymocowany jest kołnierz z otworami montażowymi.
- Ogon jest wykonany z blachy.
- Konstrukcja jest czyszczona i malowana.
- Ogon jest farbowany.
- Owiewka ochronna jest wykonana i pomalowana z cienkiej blachy.
- Po wyschnięciu pomalowanych elementów na podstawie montuje się generator elektryczny, mocuje się obudowę i ogon.
- Łopatki mocowane są do wirnika z układu chłodzenia silnika ciągnika.
- Rozpórki są przyspawane do ostrzy (w tym przypadku ostrza są metalowe).
Jak widać, złożenie turbiny wiatrowej własnymi rękami nie jest takie łatwe. Wymaga to pewnych umiejętności i wiedzy z zakresu elektrotechniki i elektroniki. Ale dla ludzi z taką wiedzą to zadanie jest całkiem możliwe. Ponadto domowa turbina wiatrowa będzie kosztować znacznie mniej niż zakupiony projekt..
