Kraftig gjør-det-selv vindgenerator for 220V. DIY vindgenerator for hjemmet

Generelt driftsprinsipp

De viktigste arbeidsdelene til en vindgenerator er bladene, som roteres av vinden. Avhengig av plasseringen av rotasjonsaksen, er vindgeneratorer delt inn i horisontale og vertikale:

• Horisontale vindturbiner mest utbredt. Bladene deres har en design som ligner på en flypropell: til en første tilnærming er de plater som skråner i forhold til rotasjonsplanet, som konverterer en del av lasten fra vindtrykk til rotasjon. Viktig funksjon horisontal vindgenerator er behovet for å sikre rotasjon av bladenheten i samsvar med vindens retning, siden maksimal effektivitet sikres når vindretningen er vinkelrett på rotasjonsplanet.
• Blader vertikal vindgenerator ha en konveks-konkav form. Siden strømlinjeformingen av den konvekse siden er større enn den til den konkave siden, roterer en slik vindgenerator alltid i én retning, uavhengig av vindretningen, noe som gjør den unødvendig. svingmekanisme i motsetning til horisontale vindturbiner. Samtidig på grunn av at til enhver tid nyttig arbeid utfører bare en del av bladene, og resten motvirker kun rotasjon, Effektiviteten til en vertikal vindturbin er betydelig lavere enn for en horisontal: hvis for en tre-blads horisontal vindgenerator når dette tallet 45%, vil det for en vertikal ikke overstige 25%.

Siden den gjennomsnittlige vindhastigheten i Russland er lav, vil selv en stor vindmølle rotere ganske sakte mesteparten av tiden. For å sikre tilstrekkelig strømforsyning, må den kobles til generatoren gjennom en step-up girkasse, reim eller gir. I horisontal vindmølle Blad-girkasse-generatorenheten er montert på et roterende hode, som lar dem følge vindens retning. Det er viktig å ta hensyn til at det roterende hodet må ha en begrenser som hindrer det i å gjøre en full rotasjon, siden ellers vil ledningene fra generatoren bli ødelagt (muligheten for å bruke kontaktskiver som lar hodet rotere fritt er mer komplisert). For å sikre rotasjon er vindgeneratoren supplert med en arbeidsvinge rettet langs rotasjonsaksen.

Det vanligste bladmaterialet er PVC-rør med stor diameter kuttet på langs. Langs kantene er de naglet med metallplater sveiset til navet på bladenheten. Tegninger av denne typen blader er mest distribuert på Internett.

Videoen forteller om en vindgenerator laget av deg selv

Beregning av en vindgenerator med blader

Siden vi allerede har funnet ut at en horisontal vindgenerator er mye mer effektiv, vil vi vurdere beregningen av dens design.

Vindenergi kan bestemmes av formelen
P=0,6*S*V³, der S er arealet av sirkelen beskrevet av endene av propellbladene (sveipeområdet), uttrykt i kvadratmeter, og V er estimert vindhastighet i meter per sekund. Du må også ta hensyn til effektiviteten til vindmøllen selv, som for en tre-blad horisontalt opplegg vil gjennomsnittlig 40 %, samt effektivitet generatorsett, som på toppen av strømhastighetskarakteristikken er 80% for en generator med eksitasjon fra permanente magneter og 60% for en generator med en eksitasjonsvikling. I gjennomsnitt vil ytterligere 20 % av kraften bli forbrukt av step-up girkassen (multiplikatoren). Dermed er den endelige beregningen av vindmøllens radius (det vil si lengden på bladet) for en gitt generatoreffekt kl. permanente magneter ser slik ut:
R=√(P/(0,483*V³))

Eksempel: La oss ta den nødvendige effekten til vindkraftverket til å være 500 W, og gjennomsnittlig hastighet vind - 2 m/s. Da må vi, i henhold til formelen vår, bruke blader som er minst 11 meter lange. Som du kan se, vil selv en så liten kraft kreve opprettelsen av en vindgenerator med kolossale dimensjoner. For strukturer som er mer eller mindre rasjonelle med tanke på å lage dine egne, med en bladlengde på ikke mer enn halvannen meter, vil vindgeneratoren kunne produsere kun 80-90 watt effekt selv i sterk vind.

Ikke nok strøm? Faktisk er alt noe annerledes, siden lasten til vindgeneratoren faktisk drives av batterier, mens vindmøllen bare lader dem etter beste evne. Følgelig bestemmer kraften til en vindturbin frekvensen den kan levere energi med.

Det oppstår ofte situasjoner når elektrisitet i nærmeste overføringslinje blir utilgjengelig eller urimelig dyrt, og i slike tilfeller kan kun en hjemmelaget vindmølle hjelpe. La oss se på autonome forsyningsalternativer landsted elektrisitet.

Vindgeneratorer – hvilken modell er bedre?

Svært ofte vil du spare på strøm eller få det der det ikke er noen kraftledningstårn ennå. Det er også mulig at det rett og slett ikke er noen mulighet for å koble til dette tårnet på grunn av mangel på ledig strøm. I noen av de ovennevnte tilfellene blir det nødvendig å finne tilgjengelig kilde elektrisitet, gjerne fornybar, det vil si uten bruk av drivstoff. Derfor, la oss glemme for en stund om eksistensen av bensin og diesel generatorer og la oss prøve å bruke vindens kraft til å generere elektrisitet.

Vindmøller har eksistert ganske lenge. Vindmøller ble aktivt brukt for et par århundrer siden. Ja, i rolige perioder er en slik enhet til liten nytte, og under en storm kan selv den mest pålitelige mekanismen svikte (i beste fall). Men for all dens upålitelighet er en vindgenerator for et hjem den enkleste å lage med egne hender, den regnes som den mest effektive, spesielt hvis det ikke er tilgang til en hurtigflytende elv for å installere et hjul. Og det bør huskes at vindturbintårnet ikke skal forstyrre naboene med støy, vibrasjoner eller til og med skyggekast, i henhold til reglene for å bygge et boligbygg på stedet.

Det er bare 2 hovedtyper vindturbiner: med en vertikal og horisontal rotasjonsakse. Mills, en gang i vanlig bruk, var maskiner hvis blader var montert på en horisontalt orientert akse. Dessuten er de fleste vindturbiner i dag produsert nøyaktig etter dette prinsippet, siden dette alternativet gir størst effektivitet. Imidlertid opererer DIY vertikalakse vindgeneratorer for hjemmet i de letteste vindene som ikke vil bevege bladene til propellmodeller. For dem er lette vindkast på 1–2 meter per sekund tilstrekkelig. Når det gjelder produksjon, er det mye enklere å lage vertikal vindturbin, som tar vinden fra alle retninger.

Generatorer kjennetegnes også av typen blader som begge de ovennevnte typene har. For det meste er hovedfaktoren for å dele inn i typer designet: stiv eller seil. Avhengig av hvilket alternativ som er å foretrekke spesifikk modell, er materialet for fremstilling av vindstrømfangerblader valgt. Det kan være kryssfiner, tinn eller tynn stålplate, plast, kompositt - for en lett stiv struktur og for et seil Noen vil gjøre fleksibel men slitesterkt materiale, inkludert silke, bannerstoff eller til og med tynn presenning.

Forskjeller i generatorer etter bladform - sammenligning av effektivitet

Det enkleste alternativet horisontal type– seildesign, det vil si ganske enkelt arrangementet av propellplanene i en liten vinkel til rotasjonsplanet. Stive blader vil kreve nøyaktig beregning av bøyningen av overflatene deres, eller oppnå maksimal ytelse må gjøres eksperimentelt. Utilstrekkelig krumning av "vingen" vil til slutt resultere i en reduksjon i effektivitet på grunn av dårlig luftstrømfangst, og for mye vil i seg selv skape motstand mot rotasjon på grunn av friksjon med luften.

Når det gjelder vertikalaksegeneratorer, kan deres vindfangere ha mest forskjellige former, og utviklingen av nye konturer og kurver fortsetter konstant. Det enkleste alternativet er med trauformede blader, såkalt Savonius-design. Antallet deres er vanligvis laget jevnt - 2 eller 4. Selv om det kan være mer når de lager hjemmelagde flerbladede vertikale vindgeneratorer på 30 kW med egne hender, med ekstra statiske skjermer på den ytre ringen. Disse skjermene leder og konsentrerer vinden til visse områder av rotoren plassert inne i ringen, hvor bladene er direkte installert. Avhengig av diameteren på basisskiven kan det være fra 8 til 16 stykker.

Det er også ortogonale propeller, som er plassert på vertikalt monterte akser og roterer i et horisontalt plan, men deres største ulempe er deres ekstremt lave effektivitet. Slike generatorer fungerer heller ikke i svake vindkast en hastighet på minst 4 meter per sekund. Og de minst brukte modellene av Dorier vindturbiner, inkludert den spiralformede, med en spiralformet bøyning av bladene, bueformede vindfangere og en "H"-type design. De er pålitelige og effektive, men vanskelige å lage hjemme.

Fordeler og ulemper av ulike typer - vi analyserer og vurderer

Som allerede nevnt er ytelsen mye høyere for modeller med horisontal rotasjonsakse. Men de trenger sterk vind, dette skjer vanligvis i en høyde på mer enn 10–15 meter, og det er denne lengden at masten er installert, som er kronet med en roterende gondol med blader. En til positiv kvalitet kan betraktes som fravær av bøyelast på akselen, som oppstår i vindturbiner med en vertikal akse. Ulempene inkluderer det faktum at modeller med roterende propell har 2 aksler, noe som betyr at det er flere utslitte komponenter og større sannsynlighet for havari.

Når det gjelder vertikale systemer, avhenger deres fordeler og ulemper av modellen. For eksempel er Savonius vindmøller de enkleste og kan lages til hjemmet med egne hender, enten fra blikkboks, og fra metall eller plast fat. De starter når det er 4 blader fra det letteste vindpusten, spesielt hvis høykvalitetsdeler er installert, vil selvavvikling oppstå på grunn av treghet selv i vindkast. Men hvis det bare er 2 eller 3 blader, er uavhengig rotasjon umulig, så de plasserer 2 slike moduler oppå hverandre, og plasserer vindfangerne til hver i en vinkel på 90 grader i forhold til den andre. Vindstyrken av denne typen er stor, og derfor er sidetrykket på akselen svært høyt under sterk storm.

I ortogonale vindmøller, i tillegg til deres lav effekt, er det en rekke andre ulemper. For det første er dette en ganske sterk vibrasjon på grunn av ujevnt trykk på ulike områder vingeformede blader. Som et resultat ble lageret installert på vertikal aksel. I tillegg produserer slike generatorer ganske høy og ubehagelig støy når de roterer, og kan derfor forårsake misnøye blant naboer i nærliggende områder. Helicoide, hvis de kjøpes ferdige, fabrikkmonterte, er veldig dyre, og det samme er design med flere blader, som har svært stort antall detaljer.

Enhver vindgenerator kan installeres i et roterende rør for å øke effektiviteten.

Prinsippet for drift av vindturbiner - hvordan fungerer systemet?

Uavhengig av type vindmølle, kan den ikke generere energi av seg selv, den trenger en generator, hvis rotasjon av akselen leveres av bladene. Hvis du har et design med en horisontal rotasjonsakse, trenger du en girkasse for å overføre bevegelse til akselen. Deretter kobles en kontroller til, som omdanner elektrisiteten mottatt fra generatorspolene til likestrøm, som deretter strømmer inn i batteriene. Deretter kan du koble til LED lyspære, men hvis du vil lade en enhet eller koble til en bærbar datamaskin, trenger du også en omformer som konverterer ladningen som akkumuleres av batteriet til AC.

Det bør huskes at hver endring i strøm fra veksel til direkte, og omvendt, reduserer den endelige energimengden med 10–15 %.

En installasjon med en vertikal rotasjonsakse er praktisk fordi akselen kan være ganske lang, og dette gjør at generatoren kan plasseres i bunnen av masten, det vil si i et direkte tilgangsområde. Ofte er det installert en automatisk bryter i kretsen i tilfeller hvor vindmøllen opererer i forbindelse med solcellepaneler eller et vannhjul. Noen modeller har også en brems, som er nødvendig i tilfelle batteriet er fulladet. Bladene til vindturbiner med horisontal rotasjonsakse kan ha hengsler som folder vindfangere under storm. En veldig kraftig vindgenerator på 5 kilowatt, laget av deg selv, blir noen ganger supplert med en roterende elektrisk motor, som utløses av en luftstrømretningssensor.

Produkt med neodymmagneter - korte instruksjoner

Betro monteringen av rotoren og statoren for en vindmølle bedre til en spesialist, men hvis du bestemmer deg for å lage en vindmølle for et privat hjem fra bunnen av med egne hender, må du vite hvordan generatoren er laget. Du bør starte med basen, som er best å bruke bilnavet, siden den allerede har lagre. Neodymmagneter limes på disken med jevne mellomrom, hvis poler, vendt mot deg, skal veksle. Dessuten, i en enfasemodell må antallet motsatte polare sider sammenfalle. Når det gjelder trefasegeneratorer, anbefales det å opprettholde proporsjonene 2:3 eller 3:4.

Deretter bør du begynne å vikle spolene for statoren. Det er også bedre å overlate denne oppgaven til en spesialist eller bruk spesielle enheter, som vil hjelpe deg med å takle oppgaven mer nøyaktig enn om du gjør alt manuelt. For å lykkes med å lade et 12-watts batteri, trenger du et totalt antall omdreininger i alle spoler lik 1000. Generelt kan den enkleste formelen brukes til å beregne svingninger ω = 44 / (T * S), hvor 44 er en konstant koeffisient, T er Tesla-induksjon, og S er trådtverrsnittet i kvadratcentimeter. Tesla-induksjon bestemmes fra tabellen for ulike typer konduktører:

De viklede spolene (det er bedre å gi dem en rektangulær eller trapesformet form for å lette arrangementet i en sirkel) er festet med lim til den stasjonære bunnen av statoren. Samtidig, formen og dimensjonene indre rom spolene må passe med magnetens konturer. Det samme gjelder tykkelse. Vi tar ut alle endene av lederne og kobler dem sammen slik at vi får to vanlige bunter "+" og "–". Vi fyller kjernene til spolene med det samme limet som ble brukt til fiksering, det kan også brukes til å isolere ledningene som er lagt på statorskiven. Nå, hvis magnetene er på linje med spolene når rotoren roterer, vil potensialforskjellen mellom polene skape forholdene for å generere elektrisitet.

Produksjon av en vindmølle basert på en ferdiglaget elektrisk motor

Vanligvis prøver hjemmehåndverkere å bruke bilgeneratorer, men ikke alle er egnet, men bare selvspennende, for eksempel de som ble brukt i noen modeller av traktorer. De fleste krever et tilkoblet batteri for at strøm skal vises. Imidlertid kan et motorhjul for en scooter eller scooter også brukes som grunnlag for en vindmølle. Dette vil gjøre det mulig å lage støysvake vertikale vindgeneratorer på 5 kW, som vil ha svært lang levetid pga. enkleste design med et minimum av detaljer.

Du kan også bruke nesten hvilken som helst elektrisk motor fra husholdningsmaskiner som en generator, det viktigste er at basen ikke har børster, som for eksempel i elektriske øvelser - slike generatorer vil ikke passe deg. For et alternativ med lavt strømforbruk er en datamaskinkjøler også egnet, men bare for liten lading elektroniske enheter. Hvis du ønsker å motta vertikal vindgenerator, laget av deg selv, minst 2 kW, er det bedre å bruke en motor fra en kraftig vifte som grunnlag.

Mineraler utvunnet fra jordens dyp og brukt av menneskeheten som energiressurser, er dessverre ikke ubegrenset. Hvert år øker verdien deres, noe som forklares med en nedgang i produksjonsnivået. Et alternativt og voksende energiforsyningsalternativ er vindkraftverk for hjem. De lar deg konvertere vindenergi til vekselstrøm, som gjør det mulig å sørge for alt strømbehovet til evt husholdningsapparater. Den største fordelen med slike generatorer er deres absolutte miljøvennlighet, samt gratis bruk av elektrisitet i et ubegrenset antall år. Hvilke andre fordeler har en vindgenerator for hjemmet, så vel som funksjonene ved driften, vil bli diskutert videre.

Selv gamle mennesker la merke til at vinden kan bli en flott assistent i å utføre mange arbeider. Vindmøller, som gjorde det mulig å gjøre korn om til mel uten å bruke penger egen styrke, ble grunnleggerne av de første vindgeneratorene.

Vindkraftverk består av et visst beløp generatorer som er i stand til å motta, konvertere og lagre vindenergi til vekselstrøm. De kan enkelt forsyne et helt hus med strøm som kommer ut av ingenting.