Hvordan lage en vindgenerator med egne hender?

En vindgenerator for å generere elektrisitet er en uerstattelig strømkilde der det ikke er mye sollys, det er ingen elver i nærheten, og det er ingen sentraliserte strømnett.

Prinsippet for drift av en vindgenerator er konvertering av vindenergi til elektrisk energi.

I systemer der varmeenergi er nødvendig for å generere elektrisitet, bruker de:

• en motor som går på gass, bensin eller diesel;
• varmefrigjøring fra plater og blokker i en atomreaktor, hvis varme brukes til å konvertere vann til damp - i en dampturbin;
• ulike typer brensel brent i et kraftvarmeverk, erstatter varme, varme fra en atomreaktor.

Solcellepaneler skiller seg ut, der lys brukes som energikilde, og ikke varme eller mekanisk energi.

Men tilbake til "vindturbinene", hvis driftsprinsipp er som følger. Vindkraften roterer propellen, som driver akselen til motorgeneratoren. Sammen med akselen roterer rotoren til motoren, som permanente magneter er installert på, synkront. Magnetfeltet, som passerer gjennom statorviklingen, induserer en vekselstrøm i den på grunn av en endring i styrken til den magnetiske fluksen som passerer gjennom svingene til spolene, hvorfra viklingen er satt sammen. En elektrisk vekselspenning mates til en elektronisk krets, hvor den omdannes til likespenning. Tallrike enheter og enheter som trenger det fungerer fra likestrøm.

Hvem som helst kan lage en generator for sommerhus eller feltforhold som genererer vekselstrøm med en spenning på 220 V. Jo mer imponerende dimensjonene til strukturen er, desto større vil effektiviteten til rekyl bli mottatt av en bestemt bruker. Det er ikke noe problem å lage en generator som genererer en eller flere kilowatt strøm i timen. Elektrisiteten mottatt fra en slik installasjon er i stand til å drive nesten alle elektriske apparater i huset, inkludert hageutstyr.

Installasjonen ligner eksternt en værvinge med en propell, takket være hvilken denne strukturen snur der vinden blåser. Dette er nødvendig for å maksimere styrken og hastigheten.

Den horisontale propellen roteres av et skaft plassert på baksiden av enheten. Det vertikale skaftet er ikke nødvendig - bladene er plassert på en slik måte at selve propellen starter nesten en halv omdreining, uansett hvilken side vinden blåser fra.

For at en vindturbin skal fungere med maksimal effektivitet, kreves en hastighet på 3000 rpm eller mer. For generatorer som produserer vekselstrøm, tilsvarer denne frekvensen verdien på 50 hertz, som er typisk for innenlandske industrielle kraftverk. Etter å ha sentrifugert en motor-generator som veier ca 10 kg, er det ikke noe problem å få 2 kW hver time.

Hovedelementet i enhver modell av en vindpark er en motorgenerator. Den fungerer som en motor – likestrøm eller vekselstrøm får rotoren (og med den akselen) til å snurre. Å jobbe omvendt - som generator - er også mulig.

Blant motorene som brukes som generatorer er det børstede, børsteløse asynkron- og trinnmotorer. Det er disse tre typene motorer som er populære blant amatører som setter sammen vindturbiner med egne hender.

I en kollektormotor er rotorviklingene (armaturene) plassert i et konstant magnetfelt av statormagneter. Den konstante spenningen som fjernes fra terminalene til en slik motor når dens aksel med ankeret ikke er vridd, overføres fra de strømførende kontaktene til ankeret gjennom børstene. Børstene i seg selv er det svake punktet til en slik motor - de tømmer raskt ressursen. Som regel er en slik generator under konstant belastning; når ankeret beveger seg, gnister børstene. Flere dager med kontinuerlig drift av en slik installasjon kan slite børstene fullstendig, som et resultat av at sistnevnte må byttes ut.

Det beste alternativet er den børsteløse motoren. I den roterer en rotor med magneter i rommet mellom statorviklingene. Selve viklingene forblir stasjonære, de trenger ikke skyvekontakter. Takket være en så enkel løsning kan installasjonen fungere i flere tiår - det er viktig kun én gang i sesongen eller hver sjette måned å smøre motorlagrene, som er ansvarlige for perfekt, glappfri rotasjon av rotoren. Populære løsninger basert på en børsteløs motor - asynkron eller stepper - er tilgjengelig for nesten alle hjem "DIYer".

En asynkronmotor brukes i elektroverktøy - for eksempel i en slipemaskin. Stepperen kan finnes i en rekke enheter - fra et motorhjul på en sykkel til en mekanisk stasjon på en skriver eller en diskstasjon.

Den variable børstemotoren som brukes i hammere, kverner, skrutrekkere, stikksager og elektriske høvler skiller seg fra hverandre. Deres ulempe er behovet for å fjerne børstene og rotorboringen for neodymmagneter. Som et resultat forblir bare statorviklingen fra de aktive viklingene - rotorviklingen er helt fjernet.

En vindgenerator laget av en vifte vil kreve en rotorboring for neodymmagneter. Utformingen av husholdningsviftemotoren er ikke designet for å motta elektrisk strøm ved å rotere rotoren. En datamaskinkjøler (brikkekjøler) - en vifte av systemenheten til en PC eller bærbar PC - faller inn under samme endring.

En traktor- eller bilgenerator bruker en ekstra feltvikling, som drives av batteriet til selve maskinen. For at generatoren skal produsere for eksempel en vekselstrøm på 135 ampere med en spenning på 15 volt, bruker rotorens eksitasjonsvikling etter å ha slått på tenningen en likestrøm på 3 ampere med en spenning på 12,6-14 V. hovedenergikilden for generatoren er fortsatt veivakselen til en forbrenningsmotor som kjører på bensin, diesel eller metan/propan. En traktor- eller bilgenerator vil kreve fjerning av feltviklingen og installasjon av neodymmagneter i stedet.

Det vanligste alternativet er å bruke en vaskemaskinmotor for en hjemmelaget generator. Hvis den gamle "vaskemaskinen" ikke er tilgjengelig, kan du finne en slik motor i søppelbutikkene på husholdningsmarkedet, i nærmeste servicesenter for husholdningsapparater eller en spesialbutikk. Det er ikke noe problem å bestille en slik motor fra Kina.

Både nye og brukte vil fungere lenge. 200 watt effekt kan enkelt konverteres til kilowatt eller mer.

For å montere generatoren, i tillegg til motoren, trenger du:

• neodymmagneter i størrelsene 20, 10 og 5 mm (totalt 32);
• likeretterdioder eller en diodebro med en strøm på titalls ampere (overhold regelen om en dobbelt strømreserve);
• epoksy lim;
• kald sveising;
• sandpapir;
• tinn fra siden av en blikkboks.

Magneter bestilles online fra Kina.

Følgende verktøy vil fremskynde produksjonsprosessen:

• dreiebenk;
• saks;
• skrutrekker med dyser;
• tang.

Generatoren som en enhet genererer vekselstrøm, som må konverteres til likestrøm, brakt til den nødvendige spenningsverdien. Hvis en motorgenerator produserer, for eksempel, 40 volt, vil dette neppe være en passende verdi for de fleste forbrukerelektronikk som bruker 5 eller 12 volt DC eller 127/220 volt AC.

Skjemaet av hele installasjonen, bevist av tid og millioner av brukere, inkluderer en likeretter, kontroller, batteri og omformer. Et bilbatteri med en kapasitet på 55-300 amperetimer brukes som bufferlagring av lagret energi. Driftsspenningen er 10,9-14,4 V med en syklisk ladning (full ladning-utladingssyklus) og 12,6-13,65 med en buffer (porsjonert, dosert, når du trenger å lade opp et delvis utladet batteri).

Kontrolleren konverterer for eksempel de samme 40 voltene til 15. Effektiviteten i volt-ampere varierer fra 80-95 % - eksklusive tap på likeretteren.

Trefasegeneratoren har størst effektivitet. - ytelsen er 50 % mer enn en enfaset, den vibrerer ikke under drift (vibrasjoner løsner strukturen, noe som gjør den kortvarig).

Spolene i viklingen til hver av fasene veksler med hverandre og er koblet i serie - som magnetenes poler, en av sidene som vender mot spolene.

Moderne husholdningsapparater og elektronikk er i stand til å operere fra 110 volt (Amerikansk standard for husholdningsnettverk) opptil 250 - det anbefales ikke å gi mer til nettverksapparater og -enheter. Alle omformere er impulsive, sammenlignet med lineære er varmetapene deres mye mindre.

For å endre designet til en induksjonsmotor, gjør følgende.

1. Demonter motoren og ta ut rotoren.
2. Fjern platene fra rotorankeret. Trim dem til en dybde på 2 mm.
3. Lag riller opptil 5 mm dype - for magneter.
4. Merk en stripe med blikk for magnetene. De skal være like fordelt fra hverandre - dette vil forhindre unødvendig tap av kraft til installasjonen.
5. Fest dem til denne stripen av tinn med superlim. Fest stripen med magneter på ankeret.
6. Fyll mellomrommet mellom magnetene med kaldsveising eller epoksylim.
7. Fjern grader og ujevnheter på rotoren med sandpapir.
8. Kontroller - og bytt om nødvendig - motorlager og bolter.

Sett sammen motorgeneratoren. Enheten er klar for videre installasjon. For å sjekke enheten, klem akselen i en bor- eller skrutrekkerchuck og akselerer til 1000 rpm.

Ved en lavere verdi ligger feilen i ujevn veksling av magneter på et hvilket som helst punkt i ankerrotasjonssirkelen.

For å montere vindturbinen, gjør følgende.

1. Klipp ut identiske stykker fra et PVC-rør med en diameter på 11-16 cm, tilsvarende lengden til de fremtidige bladene.
2. Tegn en vilkårlig linje på hvert segment og trekk deg tilbake fra den på begge sider med 22 mm. Følgelig vil bredden på ett blad nå 44 mm. Gjenta denne handlingen for den motsatte enden av linjen.
3. Koble de ekstreme punktene rett på den ene siden av midtlinjen.
4. Tegn på den andre siden konturene til det fremtidige bladet.
5. Klipp ut det resulterende bladet og rund av den frie enden ved å slipe. Gjenta trinnene ovenfor for resten av knivene.
6. Fest knivene til navet med en bøssingadapter. Bolter med muttere og fjærskiver egner seg som festemidler. Bredden på hvert blad langs hele lengden varierer fra 44 til 88 mm.

Dette er nok til at vinden kan snurre pumpehjulet med en hastighet på 3 m/s. Den resulterende strukturen må balanseres - riktig balansering vil forhindre dannelse av blindsoner som bremser generatoren når propellen roterer.

En motorgenerator med installert impeller kan plasseres i en beskyttelseshylse som beskytter den mot atmosfærisk nedbør. Generatoren holder seg tørr i alle værforhold, beskyttet mot regn og snø, og vil vare i årevis. For å sette sammen beskyttelsen, gjør følgende:

1. i et rør med en diameter på 7,5 cm, kutt et langsgående spor 2 cm bredt;
2. kutt bakenden av det kuttede røret i en vinkel på 45 grader;
3. plasser motorgeneratoren med propellen i dette røret og fest den til den.

Fri rotasjon av motoren krever et kulelagret svingledd, lik det som finnes i en husholdningsvifte. Den kan snu uendelig til begge sider.

For at kabelen, ved hjelp av hvilken strømmene som induseres i statorviklingen fjernes, ikke vikler seg opp eller vrir seg, må forbindelsen i hengslet være glidende, men gi en pålitelig, stabil elektrisk kontakt til motorgeneratoren med videre plassert funksjonelle enheter av kretsen.

Bruken av en børste-grafittkontakt er uberettiget - grafitt har en elektrisk motstand som er en størrelsesorden høyere enn for aluminium og stål, og kraften til installasjonen vil reduseres merkbart. Hengslet er installert på en base laget av et stykke av et formet rør. Etter montering sjekker de om den resulterende svingmekanismen ikke setter seg fast, ikke vrir seg og om kabelen er frynsete.

For å gi en glidende kontakt og fri rotasjon av installasjonen i vindretningen, er et skaft, laget for eksempel av et vannrør av plast og et stykke plast eller aluminium, festet til det ekstra ytre dekselet til motoren.

Et rundt eller profilrør brukes som støtte, hvor den ene enden er betong i bakken - ikke mindre enn en meter. For at støtten ikke skal slingre seg over tid fra orkanen, er den supplert med tre eller seks strekkmerker, konvergerende i midten i samme vinkel og rettet i forskjellige retninger.

Etter å ha fullført monteringen av motorgeneratordelen, monteres en diodelikeretter ved siden av motoren, om nødvendig. Strømtapene i ledningene kan reduseres betydelig ved å bruke en opptrappingstransformator som er plassert i nærheten av generatorsettet - som i linjer som overfører industriell elektrisitet over lange avstander.

Laderegulator, batteri og vekselretter følger videre i henhold til diagrammet. Vindturbinen er ferdig montert og klar til bruk.

En hjemmelaget vindturbin for et privat hus genererer en konstant eller vekselspenning på flere titalls volt, noe som er en økt fare for en person. Strømførende kontakter og ledninger må være pålitelig isolert - regnvann er et forsuret miljø som leder elektrisk strøm godt.

Vindenergi er ustadig. Den beste løsningen ville være en lavhastighetsgenerator med mer enn et dusin magneter og spoler. Jo flere spoler, desto tykkere skal viklingstråden være. For tynn seksjon på grunn av en total motstand på titalls ohm vil redusere den nyttige kraften til generatoren med flere ganger. For en alvorlig belastning - for eksempel fra en elektrisk komfyr eller en vaskemaskin - ved 220 volt, en strøm på opptil 10 A.

Utformingen av en hjemmelaget generator - med mindre det brukes en ombygd motor for å generere elektrisitet - skal være perfekt flat og symmetrisk. Før du installerer spolene og magnetene, må selve "spinneren" være sentrert. Det spiller ingen rolle hva som brukes - en kassert CD eller en hjemmelaget miniatyrkopi av en vindmølle, den minste ubalanse er allerede uakseptabel.

Prøv å oppnå minimal støy - ideelt sett bør den være fraværende. Hvis installasjonen din, som ikke er smurt i stedet for lagrene, blir klaget over på grunn av konstant knirking og banking når den roterer, kan en slik klage føre til problemer med loven, spesielt om natten. Resten av grunnene til å hevde deg som eier av en vindturbin er ubetydelige - vindturbiner er helt lovlige, siden eieren av denne enheten ikke produserer strøm med den i industriell skala, slik det gjøres i Europa og Amerika.

Installasjonen bør ikke være for høy - over søylene langs hvilke kraftledninger passerer. I hver by, sommerhusbebyggelse eller landlig bebyggelse er det en begrensning på høyden på konstruksjonene som bygges.

Korrekt og ekstremt ansvarlig nærmer seg løsningen av problemet med strøm ved hjelp av en vindgenerator, vil forbrukeren bli kvitt nedetid forbundet med strømbrudd. Det er alltid bedre å jobbe i forkant – innenfor lovens rammer – enn å vente i årevis på det myndighetene lover.

Hvordan lage en vindgenerator med egne hender, se nedenfor.