Zrób generator wiatru z własnymi rękami

Często właściciele prywatnych domów mają pomysł na wdrażanie systemy mocy tworzenia kopii zapasowych. Najprostszym i niedrogim sposobem jest, naturalnie generator benzyny lub oleju napędowego, jednak wiele osób wygląda na bardziej złożony sposób na przekształcenie tak zwanej energii upominkowej (promieniowanie słoneczne, energia płynącej wody lub wiatru) w energię elektryczną.

Każda z tych metod ma swoje zalety i wady. Jeśli, używając przepływu wody (mini-hydrobrogery), wszystko jest zrozumiałe - jest to dostępne tylko w bezpośrednim sąsiedztwie rzeki dość szybkiej aukcji, a następnie światło słoneczne lub wiatr mogą być używane prawie wszędzie. Oba te metody będą miały całkowitą minus - jeśli turbina wodna może pracować przez całą zegar, a następnie generator wiatru jest skuteczny tylko na chwilę, co sprawia, że \u200b\u200bkonieczne jest, aby obrócić baterie do struktury siatki zasilania domowego.

Ponieważ warunki w Rosji (mały czas trwania Światła większość roku, częste opady), aby korzystać z paneli słonecznych nieskutecznych przy ich obecnych kosztach i wydajności, najbardziej opłacalne staje się budowę generatora wiatru. Rozważ swoją zasadę działania i możliwe opcje projektowania.

Ponieważ żadne samodzielne urządzenie nie wygląda jak inna, to artykuł - instrukcje krok po krokuoraz opis podstawowych podstaw konstrukcji generatora wiatru.

Ogólna zasada pracy

Głównym korpusem roboczym turbiny wiatrowej jest ostrza, które wiatr obraca się. W zależności od lokalizacji osi rotacji generatory wiatru są podzielone na poziomych i pionowych:

• Horyzontalne generatory wiatru. Najbardziej rozpowszechnione. Ich ostrza mają projekt podobny do śmigła samolotu: W pierwszym przybliżeniu jest to skłonne w stosunku do płaszczyzny obrotu płyty, która konwertuje część obciążenia z nacisku wiatru do obrotu. Ważną cechą horyzontalnego generatora wiatru jest konieczność zapewnienia obrotu zespołu ostrza zgodnie z kierunkiem wiatru, ponieważ maksymalna wydajność jest zapewniona prostopadłością kierunku wiatru do płaszczyzny obrotowej.
• Ostrza pionowy generator wiatru. mieć formę wypukły. Ponieważ szybkość przepływu po stronie wypukłości jest większa niż wklęsły, taki generator wiatru zawsze obraca się w jednym kierunku, niezależnie od kierunku wiatru, co sprawia, że \u200b\u200bniepotrzebny mechanizm obrotowy w przeciwieństwie do poziomego wiatraki. Jednak ze względu na to, że w dowolnym momencie przydatne prace wykonuje tylko część ostrzy, a reszta przeciwdziała obrotowi, Wydajność pionowego wiatraka jest znacznie niższa niż pozioma: Jeśli, dla trójmowego poziomego generatora wiatru, wskaźnik ten osiągnie 45%, a następnie pionowo nie przekroczy 25%.

Ponieważ średnia prędkość wiatru w Rosji jest mała, nawet duży wiatrak większość czasu obraca się dość powoli. Aby zapewnić wystarczającą moc zasilania z telefonu, należy podłączyć do generatora przez zwiększenie przekładni, pasa lub sprzętu. W horyzontalnym wiatraku, generator brzeg brzegowy jest zainstalowany na głowie obrotowej, co daje im możliwość podążania za kierunkiem wiatru. Ważne jest, aby wziąć pod uwagę, że głowica obrotowa powinna mieć ogranicznik, który nie daje mu pełnej obrotu, ponieważ w przeciwnym razie okablowanie z generatora zostanie przekonwertowane (opcja używająca podkładek kontaktowych, które umożliwiają swobodnie obracanie głowy, bardziej skomplikowane). Aby zapewnić obrót, generator wiatru jest uzupełniany w skierowaniu wzdłuż osi obrotowej warsztatu.

Najpopularniejszym materiałem do ostrzy jest rury PVC o dużej średnicy. Przez krawędź trzymają się metalowe płyty spawane do koncentratora węzła ostrza. Rysunki tego rodzaju ostrzy są najbardziej rozpowszechnione w Internecie.

Wideo opisuje generator wiatru, wykonany z własnymi rękami.

Obliczanie generatora wiatru ostrza

Ponieważ już dowiedzieliśmy się, że poziomy generator wiatru jest znacznie bardziej wydajny, rozważ obliczenie jego projektu.

Energia wiatrowa może być określona przez formułę
P \u003d 0,6 * s * v³, gdzie s jest obszarem okręgu opisanego przez końców ostrzy śrubowych (obszar Omenii), wyrażone w metrach kwadratowych, a V jest szacowaną prędkością wiatru w metrach na sekundę. Konieczne jest również wziąć pod uwagę wydajność samego wiatraka, który dla trójstopowego obwodu poziomego wynosi średnio 40%, a także generator ustawił wydajność, która znajduje się na szczycie charakterystyki bieżącej prędkości 80% dla generatora z wzbudzeniem z magnesów trwałych i 60% dla generatora z windingiem wzbudzenia. Średnia z 20% władzy spędza wzrost wzmocnienia (mnożnik). W ten sposób ostateczne obliczenie promienia wiatraka (tj. Długość jego ostrza) dla określonej mocy generatora na magnesach trwałych wygląda tak:
R \u003d √ (p / (0,483 * v3))

Przykład: Będziemy podjąć wymaganą moc elektrowni wiatrowej w 500 W, a średnia prędkość wiatru wynosi 2 m / s. W naszym formule będziemy musieli użyć ostrza o długości co najmniej 11 metrów. Jak widać, nawet taka mała moc będzie wymagała utworzenia generatora wiatru o zwiększaniu wymiarów. Dla więcej lub mniej racjonalnych wzorów w produkcji wzorów o długości ostrza nie więcej niż jeden i pół metra, generator wiatru będzie w stanie wyprodukować tylko 80-90 watów mocy nawet w silnym wiatrze.

Nie wystarczająco moc? W rzeczywistości wszystko jest nieco inne, ponieważ w rzeczywistości obciążenie baterii podawania generatora wiatru, wiatrak opłaca je tylko w miarę jego możliwości. W związku z tym moc instalacji wiatru określa częstotliwość, z którą może ćwiczyć energię.

W Internecie często można znaleźć artykuły pod chwytliwymi nagłówkami jak "generator wiatru do ogrzewania domowego". W rzeczywistości, jak już rozumiesz z powyższych obliczeń, elektryczne ogrzewanie zużywające kilka kilowatów może stale utrzymywać sieć innych niż kilkanaście domowych instalacji.

Oferujemy widząc kolejną historię o generatorze wiatru i jego produkcji w domu

Wybierz generator

Najbardziej logiczną opcją zestawu generatora dla domowej roboty wiatrak wydaje się generator samochodów. To rozwiązanie pozwala łatwo spełnić instalację, ponieważ generator ma już punkty mocujące, a koło pasowe do mnożnika pasa. Kupuj i sam generator oraz części zamienne nie są trudne. Ponadto wbudowany regulator przekaźnika umożliwia bezpośrednio podłączyć go do baterii 12-woltowej, a do niego, z kolei, falownik do konwersji DC do zmiennego napięcia 220V.

Ale jak już wspomniano powyżej, wydajność generatorów z uzwojeniem wzbudzenia jest dość niska, która jest bardzo wrażliwa na nowo niskiej mocy generatora wiatru. Drugi minus jest taki, że z rozładowaną baterią generator samochodów nie będzie mógł wzbudzić.

W wielu domowych strukturach można znaleźć generatory ciągnika G-700 i M-1000. Ich wydajność nie jest już przydatna, tylko magnetyzacja wirnika jest przydatna, umożliwiająca ekscytujący generator nawet bez baterii i niskiej ceny.

Niektórzy autorzy w budowie generatorów wiatrowych wykorzystują własność odwracalności silników elektrycznych kolektora - przymusowe obracanie wirnika można usunąć z niego prąd z bezpośrednim. Silniki stojana tego typu składają się z magnesów trwałych, które są bardziej korzystnie dla naszych celów lub ma uzwojenie. Aby użyć silnika w trybie generatora, łączy się z regulatorem przekaźnika motoryzacyjnego, aby zapewnić pożądane napięcie. Rozważ podłączenie sterownika przekaźnika na przykładzie węzła z klasyka Vaz (jest wygodne, ponieważ nie jest łączone w jednym bloku z węzłem pędzla):

1. Jeden z szczotek silnika, aby połączyć się z obudową - będzie to ujemny biegun generatora. Jest to również bezpiecznie podłączyć metalowy obudowę kontrolera przekaźnika i terminal baterii "-".
2. Terminem 67 Przekaźnik Połącz się z jednym z wniosków uzwojenia stojana, drugi tymczasowo w przypadku.
3. Terminem 15 Podłącz przez przełącznik z dodatnim biegunem baterii (prąd wzbudzenia będzie podawany na uzwojeniu). Pamiętaj obrót w tym samym kierunku, który zapewni śrubę instalacji wiatru i połączyć między wolną szczotką a korpusem woltomierza. Jeśli ujemny potencjał znajduje się na pędzlu, zmień połączenie stojana z regulatorem i przekaźnikiem masy.

Główną cechą podłączenia generatora prądu bezpośredniego do baterii jest konieczność oddzielenia diody półprzewodnikowej, która nie pozwala na odprowadzanie baterii do uzwojenia wirnika, gdy generator zostanie zatrzymany. W nowoczesnych generatorach samochodowych ta funkcja wykonuje trójfazowy most diodowy i możemy również użyć go równolegle do łączenia faz, aby zmniejszyć spadek napięcia.

Największą mocą można usunąć z generatora, którego wirnik składa się z magnesów neodymowych. Wzory oparte na koncentrowaniu motoryzacyjnym z płytą hamulcową, na krawędzi, których mocne są mocne magnesy. Przy minimalnej odległości znajduje się stojana z jedną fazą lub kręceniem trójfazowym.

Taki generator jest dobry dla wielu: jest podekscytowany już przy niskich obrysach nawet z baterią płciową, nie wymaga konserwacji węzła pędzla. Ale jednocześnie jego napięcie wyjściowe nie można regulować, ponieważ zależy to tylko od prędkości obrotowej. W przypadku magnesów neodymowych będzie wymagał jego połączenia z dodatkowym falownikiem, aby naładować baterię w dużym zakresie prędkości wiatru. Również to urządzenie jest często nazywane sterownikiem ładowania baterii.

Istnieje kilka różnych opcji implementacji sterownika, w zależności od określonego rozwiązania projektowania generatora. Ponieważ istnieje duża odmiana parametrów, że diagram należy uznać za dużą zmianę w ogólnej zasadzie urządzenia kontrolera, a nie jako obowiązkowe rozwiązanie.

Jak widać, ten schemat jest przeznaczony do użycia jako silnik elektryczny kolektora jako generator. Jeśli używałeś przemiennego prądu, dodaj most diodowy do jego wyjścia.

Napięcie od generatora przez jednostkę sterującą składającą się z woltomierz i amperomierza wejście do dwóch stabilizatorów impulsowych. Ładowanie baterii odbywa się przez blok 2, podczas gdy problem bloku 1 jest ochrona przed opieką generatora do rozprzestrzeniania się z silnym wiatrem i małym obciążeniem prądem: Gdy próg zostanie przekroczony przez napięcie progowe określone przez silnik potencjometru R3 , blok 1 zaczyna nakarmić napięcie do zasilania podłączonego do jego wyjścia. Rezystor obciążenia, jak opisano przez LED Oświetlenie LED2.

Ładunek, który nie wymaga dokładnej stabilizacji napięcia (na przykład, niskonapięciowe lampy żarowe), podłączony obejście stabilizatora do diody wyjściowej D2.

Obliczanie mnożnika

Zestaw generatora ma nachyloną charakterystykę prądu: Wraz ze wzrostem obrotów wirnika zwiększa im maksymalną podaną moc. Dlatego, w celu zapewnienia największej skuteczności generatora wiatru o niskiej prędkości, będziemy potrzebować mnożnika o dużym wzroście współczynnika podnoszenia.

W przypadku projektowania domowej roboty najbardziej optymalne rozwiązanie jest mnożnikiem pasa: łatwo jest produkować i wymaga minimum maszyn. Współczynnik obrotów obrotów będzie równy stosunkowi średnicy koła pasowego napędowego związanego z osią śrubą, do średnicy slave Pullea generatora. W razie potrzeby stosunek przekładniowy będzie łatwo poprawiający wymianę jednego z kół pasowych.

Przy projektowaniu mnożnika konieczne jest uwzględnienie zarówno średnich obrotów zespołu ostrza, jak i bieżącej charakterystyki generatora. Jeśli korzystamy z generatora samochodowego szeregowego, można go łatwo znaleźć w Internecie, wraz z strukturami domowej roboty, najprawdopodobniej będziesz musiał przejść przez próbę i błąd.

Na przykład weź wspólny generator ciągnika, który został już napisany powyżej.

Biorąc obliczoną moc instalacyjnego wiatru w 90 watach, znajdziemy punkt na wykresie odpowiadającym wyjściu generatora do tej mocy. W napięciu znamionowym 14 będziemy potrzebować aktualnego czasu na co najmniej 6,5 a - zgodnie z harmonogramem, będzie to nastąpi, gdy rewolucje są nieco wyższe niż 1000 obr./min. Niech śruba naszej konstrukcji obraca wiatr z prędkością 60 obr./min (wiatr średniej wytrzymałości). Oznacza to, że będziemy potrzebować co najmniej dwudziestu czasu stosunku średnic kół pasowych - dla półki pasowej koła pasowego, wiatrak powinien mieć średnicę prawie jednego i pół metra, co jest niedopuszczalne. To wyraźnie wskazuje, jak mała skuteczność generatorów wiatru tego typu jest - bez kompleksowej multistage bierebox, która sama będzie prowadzić do dużych strat mocy, wyjście generator motoryzacyjny w trybie roboczym jest prawie niemożliwy.

Dla porównania będziemy spojrzeć na cechy generatorów wykorzystywanych w produkcji przemysłowych generatorów wiatrowych. Na przykład generator na stałe magnesy GW1000, zgodnie z konstrukcją tego samego, jak opisano powyżej domowej roboty z dysku hamulcowego samochodu, w zaledwie 200 obrotach na minutę wynika moc 1 kilowat. Z drugiej strony, strona przeciwna jest jej znaczącą wagą (34 kg) i cenę (prawie 70 tysięcy rubli).

Maszt

Nie tylko zapewnia bezpieczeństwo wiatraka (dolny punkt kręgu, opisany przez ostrza, nie powinno być bliżej 2 metrów do ziemi), ale także pozwala mu maksymalnie wykorzystać energię wiatrową, której przepływ jest staje się bardziej burzliwy.

Duża wysokość prowadzi do niskiej sztywności masztu wiatru i sprawia, że \u200b\u200bjego obliczanie siły jest dość skomplikowane nie tylko dla mistrzów amatorskich, ale także dla inżyniera. Tylko podświetlenia można wymienić:

• Umieść maszt Być może dalej z domu i drzewa cieniowanie przepływu powietrza. Ponadto, z silnym wiatrem, możliwe jest spadnięcie generatora wiatru w budynku lub uszkodzeniu drzew;
• Optymalna konstrukcja masztu jest ażurowa spawana farma Podobnie jak transmisja mocy, ale jest złożona i droga. Najprostsza, ale dość skuteczna opcja jest kilkoma równoległymi rurami o średnicy 80-100 mm, spawane z krótkimi szwami i zaniepokojeni do głębokości co najmniej miernika w ziemi. Projektowanie jednej rury jest niezwykle pożądane, aby zwiększyć rozstępy kablowe, które są również przymocowane do podpór zalanych w betonie.
• Aby uprościć konserwację wiatraka, jego maszt może być wykonany z punktu zwrotnego: w tym przypadku, gdy osłabienie rozciągania, w kierunku pęknięcia, maszt można przechylić na ziemię.

Historia o bardzo prostym generatorze wiatru z domu domowego

Dodatkowy sprzęt elektryczny

Jak wspomniano powyżej, integralna część elektrowni wiatrowej jest baterią, która dba o konsumentów. Gdy zostanie wybrany, należy pamiętać, że im więcej jego pojemności, tym dłużej może utrzymać napięcie w sieci, ale jednocześnie zostanie naliczone dłużej. Przybliżona operacja może być określona jako czas, w którym połowa pojemności akumulatora jest wyczerpana (po tym spadek napięcia stanie się bardziej namacalny, ponadto, głębokie wylot zmniejsza zasób baterii kwasowo-kwasowo-ołowiowej).

Przykład: W związku z tym bateria o pojemności 65 A * C uzasadniona jest w stanie zrezygnować z 30-35 godzin amperów godzin energii. Czy jest dużo lub trochę? Zwykła pojemność 60 W Lampa oświetleniowa będzie wymagać, biorąc pod uwagę obecność falownika, który przekształca 12 V DC do 220 V przemienny i posiadający własną wydajność w 70%, prąd 7 amperów jest nieco więcej niż cztery godziny operacja. Przywróć tę samą energię majątkową do naszego wiatraka z mocą warunkową 90 watów nawet w najlepszym razie, ze stałym silnym wiatrem, będzie co najmniej pięć godzin. Jak widać, gdy używasz generatora wiatru wyłącznie jak energia elektryczna w domu będzie dostępna tylko kilka godzin dziennie.

Drugi węzeł systemu zasilania staje się falownikiem. W naszym przypadku można użyć zarówno gotowej motoryzacyjnej, jak i ekstrahowano z zasilania awaryjnego. W każdym przypadku ważne jest, aby nie przeciążać go zużyciem prądem, biorąc pod uwagę, że jej prawdziwa moc operacyjna wynosi 1,2-1,5 razy mniej niż określona moc maksymalna.

Jak widać, atrakcyjność stosowania energii, która spoczywa na licznych ograniczeń, a nawet jedynym skutecznym w środkowym pasma Rosji jest generator wiatru - nie jest w stanie zapewnić długoterminowej autonomii.

Ale jednocześnie ten pomysł nie jest zły i jako źródło zasilania awaryjnego, a zwłaszcza jako zadanie projektowe - przyjemność tworzenia z własnymi rękami generator wiatru może czasami przekroczyć swoją moc.