Multiplicator puternic pentru o moară de vânt. Generator eolian de casă pentru casă și grădină: principii de funcționare, diagrame, ce fel și cum se face

Principiul general de funcționare

Principalele părți de lucru ale unui generator eolian sunt paletele, care sunt rotite de vânt. În funcție de locația axei de rotație, generatoarele eoliene sunt împărțite în orizontale și verticale:

• Turbine eoliene orizontale cel mai răspândit. Paletele lor au un design asemănător elicei unui avion: la o primă aproximare, sunt plăci înclinate față de planul de rotație, care transformă o parte din sarcina din presiunea vântului în rotație. O caracteristică importantă a unui generator eolian orizontal este necesitatea de a asigura rotația ansamblului lamei în conformitate cu direcția vântului, deoarece eficiența maximă este asigurată atunci când direcția vântului este perpendiculară pe planul de rotație.
• Lame generator eolian vertical au o formă convex-concavă. Deoarece raționalizarea părții convexe este mai mare decât partea concavă, un astfel de generator eolian se rotește întotdeauna într-o direcție, indiferent de direcția vântului, ceea ce face ca mecanismul de întoarcere să nu fie necesar, spre deosebire de turbinele eoliene orizontale. În același timp, datorită faptului că în orice moment numai o parte din lame efectuează lucrări utile, iar restul doar contracarează rotația, Eficiența unei turbine eoliene verticale este semnificativ mai mică decât cea a uneia orizontale: dacă pentru un generator eolian orizontal cu trei pale această cifră ajunge la 45%, atunci pentru unul vertical nu va depăși 25%.

Deoarece viteza medie a vântului în Rusia este scăzută, chiar și o moară de vânt mare se va roti destul de lent de cele mai multe ori. Pentru a asigura o alimentare suficientă, acesta trebuie conectat la generator printr-o cutie de viteze, curea sau curea de viteze. Într-o moară de vânt orizontală, ansamblul lamă-cutie de viteze-generator este montat pe un cap rotativ, ceea ce le permite să urmeze direcția vântului. Este important de reținut că capul rotativ trebuie să aibă un limitator care să-l împiedice să se facă viraj complet, deoarece altfel cablul de la generator va fi rupt (opțiunea de a folosi șaibe de contact care permit capului să se rotească liber este mai complicată). Pentru a asigura rotația, generatorul eolian este completat cu o paletă de lucru direcționată de-a lungul axei de rotație.

Cel mai comun material pentru lame sunt conductele din PVC diametru mare, tăiate pe lungime. De-a lungul marginilor sunt nituite cu plăci metalice sudate pe butucul ansamblului lamei. Desenele acestui tip de lame sunt cel mai larg distribuite pe Internet.

Videoclipul vorbește despre un generator eolian făcut de tine

Calculul unui generator eolian cu pale

Deoarece am aflat deja că un generator eolian orizontal este mult mai eficient, vom lua în considerare calculul designului său.

Energia eoliană poate fi determinată prin formulă
P=0,6*S*V³, unde S este aria cercului descrisă de capetele palelor elicei (zona de măturare), exprimată în metri patrati, iar V este viteza estimată a vântului în metri pe secundă. De asemenea, trebuie să țineți cont de eficiența morii de vânt în sine, care pentru o cu trei lame schema orizontala va avea o medie de 40%, precum și eficiența grup electrogen, care la vârful caracteristicii curent-viteză este de 80% pentru un generator cu excitație de la magneți permanenți și 60% pentru un generator cu o înfășurare de excitație. În medie, încă 20% din putere va fi consumată de cutia de viteze step-up (multiplicator). Astfel, calculul final al razei unei mori de vânt (adică lungimea lamei sale) pentru o anumită putere a unui generator cu magnet permanent arată astfel:
R=√(P/(0,483*V³))

Exemplu: Să considerăm că puterea necesară a centralei eoliene este de 500 W, iar viteza medie a vântului este de 2 m/s. Apoi, conform formulei noastre, va trebui să folosim lame de cel puțin 11 metri lungime. După cum puteți vedea, chiar și o putere atât de mică va necesita crearea unui generator eolian de dimensiuni colosale. Pentru structurile care sunt mai mult sau mai puțin raționale în ceea ce privește realizarea proprie, cu o lungime a lamei de cel mult un metru și jumătate, generatorul eolian va putea produce doar 80-90 de wați de putere chiar și în condiții de vânt puternic.

Nu este suficientă putere? De fapt, totul este oarecum diferit, deoarece, de fapt, sarcina generatorului eolian este alimentată de baterii, în timp ce moara de vânt le încarcă numai la maximum posibilitățile sale. În consecință, puterea unei turbine eoliene determină frecvența cu care poate furniza energie.

Mulți meșteri, în special cei care locuiesc în mediul rural, folosesc surse de energie regenerabilă, și anume centrale eoliene.

Achiziționarea unui generator eolian industrial va costa destul de un ban, așa că folosind echipamente vechi puteți crea un generator eolian destul de decent.

Problema principală este obținerea parametrilor electrici nominali pentru aceasta, dispozitivul trebuie să aibă o viteză mare de rotație.

Cum să faci o moară de vânt cu propriile mâini

Ca generator pentru o moară de vânt bricolaj, se folosește un generator folosit de la mașini agricole: de la o combină, tractor, mașină, viteza de rotație a acestor generatoare va fi de la 3 la 7 mii rpm.

În practică, se dovedește că o roată eoliană de tip rotor cu un aranjament vertical poate atinge o viteză de aproximativ 60 rpm, în timp ce o roată a ventilatorului cu trei pale, amplasată orizontal, cu un aranjament orizontal la o viteză a vântului, ajunge la 300 rpm.

Pentru a face o moară de vânt cu propriile mâini și a realiza munca eficienta generator, se recomandă utilizarea unui multiplicator (cutie de viteze există mai multe nuanțe în ceea ce privește utilizarea cutiilor de viteze);

1. O parte din energia eoliană se duce la pierderi în cutia de viteze în sine, astfel încât eficiența acesteia nu depășește 40%.
2. Pentru a crește viteza de rotație a generatorului, cuplul crește, pentru a face acest lucru, trebuie să creșteți viteza arborelui de ieșire prin adăugarea de viteze, ceea ce poate duce la o scădere a cuplului.

Formula pentru această relație arată astfel: M in = K*(M m + M s), unde:
K – raportul de transmisie;
M s – momentul de rezistență;
M m este momentul multiplicator.

Din această formulă rezultă că idealul ar fi absența unui multiplicator. Din păcate, atunci când faceți un generator eolian cu propriile mâini, este imposibil să îl refuzați.

Pentru o moară de vânt puternică făcută de tine, poți folosi și un motor asincron cu rotor cu colivie(R n = 5,5 kW; n = 960 rpm; U n = 380/220 V).

Pentru un multiplicator, puteți lua o cutie de viteze dintr-o mașină, mașină-uneltă etc. principalul lucru este că raportul de transmisie (K) al cutiei de viteze este = 5.

Paletele turbinelor eoliene sunt fabricate din teava de otel, tăiate pe lungime în patru părți, puteți folosi un profil de casă din țesătură din fibră de sticlă impregnată cu rășină epoxidică, palele laterale de elicopter de la MI-24;

Pentru ca motorul asincron să funcționeze în modul generator, învârtim motorul până când apare un EMF pe înfășurările sale. Apoi, trebuie să creșteți amplitudinea tensiunea de fază până la 310 V folosind fenomenul rezonant, pentru aceasta conectăm condensatoare la înfășurările de fază, capacitatea condensatorului este determinată de formula C = 1/98696 x Lph, unde Lph este inductanța înfășurării de fază, înlocuim un motor cu caracteristicile de mai sus Lph - 120 mH în formulă și obțineți C = 1/98696 x 0,12 = 84uF, puteți utiliza un condensator de 100uF.

Condensatorul poate fi folosit ca KBG-MN sau alte tipuri, dar cu tensiuni de până la 400 V, este mai bine să plasați banca de condensatoare într-o carcasă izolată.

Avantajele unui generator de moară de vânt, construit pe baza unui motor asincron:

1. Clifactorul scăzut (coeficientul armonic) nu este mai mare de 2%, ceea ce asigură o eficiență ridicată și producerea numai de energie utilă.
2. Fără înfășurări rotative sau părți electronice sensibile la influențele externe.
3. Durată lungă de viață.
4. Tensiunea de ieșire este de 220/380 V. Datorită acesteia, sarcina poate fi conectată direct de la dispozitiv, eliminând invertorul.
5. Generatorul asincron este mai bine protejat de umiditate și contaminare, are o protecție mai bună împotriva curenților de scurtcircuit și suprasarcinii.

Simplitate maximă și fiabilitate a dispozitivului Moara de vant DIY pentru casa se realizează prin plasarea arborelui motorului eolian direct cu arborele generatorului, iar viteza de rotație nu trebuie să depășească 120 - 150 rpm, în timp ce este de dorit să nu existe dispozitive de frânare și stabilizare a vitezei și înfășurări de excitație.

Pe lângă utilizarea directă a unui motor asincron, acesta poate fi convertit și utilizat ca o turbină pe baza acestuia, caz în care rotorul motorului este plictisit. Motor electric marca AIR71A4, P - 0,55 kW la 1360 rpm cu 4 poli, trifazat, avand un rotor cu Ø 66,7 mm dupa canelare devine 56 mm, se lipesc 40 de magneti de fiecare pol, rotorul este sigilat si umplut cu epoxi. rasina .

Stocarea energiei se realizează folosind baterii și invertoare sub controlul comutatoarelor electronice.

Când faceți o moară de vânt verticală cu propriile mâini, este recomandabil să utilizați opritoare de lame cu arc care pot contracara vânturile uraganelor, adică vor sta pur și simplu în vânt fără a crea rezistență. La sfârșitul uraganului, trebuie doar să rotiți arborele turbinei eoliene până când palele se rotesc sub influența vântului.

Puteți asambla un generator eolian simplu cu costuri minime. Toate componentele necesare sunt ieftine și ușor de găsit. Un generator auto a fost luat ca bază pentru un astfel de produs de casă, acesta a fost ușor modificat. În el au fost introduși magneți permanenți, astfel încât generatorul să nu aibă nevoie de curenți inițiali pentru a funcționa. În total, autorul are deja trei astfel de mori de vânt și toate, în total, produc o putere de 420 de wați cu un vânt de 8 m/s.

Materiale și unelte pentru fabricație:
- doua generatoare auto (de acelasi model);
- sudura electrica;
- fir de cupru 0,61-0,71 mm;
- magneți puternici de neodim;
- teava PVC cu diametrul de 16 cm;
- puzzle;
- râșniță și alte elemente.

Pasul unu. Să începem cu generatorul. Realizarea unui stator
Pentru a obține un generator puterea necesară trebuie să găsiți două generatoare identice și să le dezasamblați. Ar trebui să ajungeți cu doi statori, ale căror secțiuni coincid. Dacă exteriorul carcasei este ușor diferit, nu este mare lucru. Apoi, cele două statoare sunt bine sudate împreună prin sudare. După aceasta, izolația poate fi introdusă în caneluri. Apoi puteți face bobinele. Bobinele folosite aici sunt de tip liber, adică sunt mai întâi înfășurate și apoi pur și simplu introduse în caneluri. Acest lucru simplifică foarte mult procesul de asamblare a generatorului.

Pasul doi. Creați un rotor
Rotorul este fabricat la strung, orice strungar va face această treabă fără nicio dificultate. Magneții sunt instalați pe rotor, atunci când se rotesc, vor genera curenți în înfășurarea statorului. Potrivit autorului, acest design vă permite să începeți încărcarea bateriei la 300 rpm.
Principala problemă a acestui design este lipirea, adică este destul de dificil să mutați rotorul din punctul său de pornire, astfel încât să înceapă să se rotească. Această problemă poate fi rezolvată experimental; magneții trebuie deplasați.

Vântul este cea mai accesibilă, curată și gratuită sursă de energie. Există un dispozitiv special care poate converti energia eoliană. Se numește generator eolian. În acest articol vă vom spune cum să faceți un generator eolian cu propriile mâini din cele mai comune materiale disponibile.

Un generator eolian este o roată eoliană cu palete mari, o cutie de viteze (un mecanism special care transformă și transmite cuplul), un catarg pentru instalarea dispozitivului, baterieși un invertor (este necesar să se convertească rezultatul DCîntr-un mod eficient AC).

Principiul de bază al funcționării dispozitivului

Fluxul de energie eoliană rotește roata morii de vânt cu palete, iar prin cutia de viteze cuplul începe să fie transmis arborelui generatorului. Acesta este modul în care energia mecanică este transformată în energie electrică.

Puterea de funcționare a generatoarelor eoliene este direct proporțională cu parametrii roții eoliene, viteza vântului (pe baza medie) și înălțimea catargului. De obicei, diametrul palelor generatoarelor eoliene poate varia de la 0,5 la 50 de metri.

Beneficiul economic

Utilizarea generatoarelor eoliene este benefică din punct de vedere economic în zonele în care viteza medie anuală a vântului este de cel puțin 4 m/s. Acest parametru poate fi clarificat folosind „Harta resurselor eoliene ruse”. Generatoarele eoliene încep să funcționeze la viteze ale vântului de 2 m/s. Chiar și la această viteză a vântului, bateriile pot fi încărcate.

Majoritatea generatoarelor eoliene existente sunt clasificate ca turbine de rețea. Aceasta înseamnă că funcționează doar dacă există o rețea electrică (locală sau centralizată, de exemplu, folosind generatoare diesel). Acest lucru se datorează instabilității fluxurilor de vânt. Rețeaua are un efect stabilizator în acest caz.

Condiția principală pentru utilizarea unui generator eolian de rețea este ca puterea rețelei să fie de cel puțin 1,8 ori mai mare decât puterea turbinei eoliene.

Principiul de funcționare al dispozitivului

Cu fluxuri puternice de vânt, paletele generatorului eolian încep să se rotească. Energia de rotație rezultată începe să fie transferată la multiplicator ( generator electric) prin rotor. Există modele de generatoare eoliene în care nu este instalat un multiplicator pentru a crește productivitatea. Turbinele eoliene pot funcționa pe rând, ca un singur complex sau în grupuri mari, formând un fel de parc eolian.

Tipuri

Înainte de a realiza un generator eolian, trebuie să decideți ce tip de dispozitiv va fi realizat - orizontal sau vertical (rotativ). O opțiune mai simplă și mai accesibilă este instalarea unui generator eolian vertical, deoarece acest sistem are un coeficient mai mare de influență efectivă a vântului, iar echilibrarea dispozitivului este mult mai ușoară.

Puterea dispozitivului

Cu cât generatorul selectat este mai puternic, cu atât diametrul și greutatea roții eoliene sunt mai mari. Aceasta înseamnă că echilibrarea și asigurarea structurii va deveni semnificativ mai dificilă.

Accesorii si elemente:

• generator 12V;
• baterie de 12V (poți lua o baterie de mașină, dar este mai bine să cumperi una alternativă, costă aproximativ 40 USD, dar este mai durabilă și mai sigură);
• rotor 1,5-2 m;
• o găleată mare de metal sau un butoi metalic (oțel inoxidabil sau aluminiu);
• releu pentru incarcarea bateriei;
• releu de încărcare a lămpii (de exemplu, mașină);
• întrerupător semiermetic;
• voltmetru (puteți lua o mașină una sau de la orice dispozitiv de măsurare folosit);
• doză mare externă (cutie de distribuție);
• catarg cu o înălțime de 2 până la 10 metri ( îl puteți face singur din Conducte PVCși componente metalice pentru bază);
• fire;
• patru șuruburi M6;
• 2 cleme sau sârmă din oțel inoxidabil (pentru fixarea pe catarg).

Instrumente de bază:

• chei;
• Şurubelniţă;
• Găuriți cu burghie;
• Dispozitive de tăiat sârmă.

Înainte de instalarea structurii catargului, fundația este turnată în funcție de volumul secțiunii transversale a țevii și a bazei, ținând cont de nuanțele climatului și ale solului de pe șantier. Catargul cu turbina eoliană se instalează după atingere amestec de beton putere maximă (trebuie să dureze cel puțin o săptămână). O opțiune mai puțin fiabilă este să îngropați pur și simplu catargul la jumătate de metru în pământ folosind frânghii.

În continuare, se face un rotor și se reface un scripete (o roată de frecare cu o canelură sau o jantă în jurul circumferinței care transmite mișcarea unei frânghii sau curelei de transmisie) a generatorului. Diametrul rotorului este selectat în funcție de viteza medie a vântului. Diametrul rotorului este selectat în funcție de viteza medie anuală a vântului. De fapt, până la o viteză de 6-7 m/s, puterea productivă a unui rotor de 3 m va fi mai mare.

Butoiul trebuie împărțit în 4 părți absolut egale folosind un marker și o bandă de măsură. În continuare, viitoarele lame sunt tăiate cu o râșniță sau foarfece metalice. Sunt prinse cu șuruburi la fund și la scripete.

Locațiile șuruburilor sunt măsurate foarte precis, astfel încât pe viitor să nu fiți nevoit să ajustați în mod constant rotația.

Lamele de pe butoi sunt îndoite; acest lucru trebuie făcut cu atenție pentru a evita rafale prea bruște când bate vântul.

Elemente de legătură

În etapa următoare, conectați firele la generator și asamblați circuitul într-o doză. Atașați generatorul la catarg, fixați firele la generator și la catarg. Apoi generatorul este conectat la circuit și bateria este conectată la circuit. Conectați sarcina folosind fire (secțiune transversală de până la 2,5 kV). Viteza de rotație a dispozitivului este stabilită de gradul de îndoire a lamelor. Un astfel de generator eolian ar trebui să fie suficient pentru a alimenta pe deplin o dacha sau o casă de țară.

Creșterea producției de energie

Vă rugăm să rețineți că creșterea catargului la 20-25 m poate crește viteza medie a vântului cu până la 30%. În același timp, producția de energie crește de 1,5 ori. Tehnica este folosită și la viteze reduse ale vântului (mai puțin de 4 m/s). Cu un catarg înalt, copacii și casele nu vor interfera cu funcționarea generatorului eolian.

Video

În acest videoclip, proprietarul unui generator eolian de casă vorbește despre modul în care a asamblat structura.