Jak vyrobit mini větrnou turbínu vlastníma rukama?

Větrná turbína nepotřebuje k výrobě elektřiny palivo ani sluneční energii. Tato vlastnost nutí mnoho lidí přemýšlet o tom, jak postavit větrnou turbínu vlastníma rukama, protože nákup a instalace hotového zařízení není levná.

Princip a typy generátorů větrných turbín

Větrnou turbínu si můžete vyrobit sami, pouze pokud rozumíte její konstrukci. Prototypem tohoto stroje je starý větrný mlýn. Tlak proudu vzduchu na jeho křídlech uvádí do pohybu hřídel, která přenáší točivý moment na mlýnské zařízení.

Ve větrných mlýnech se k výrobě elektřiny využívá stejný princip využití energie větru k otáčení rotoru:

1. Pohybem lopatek větrem se otáčí primární hřídel s převodovkou. Točivý moment se přenáší na sekundární hřídel (rotor) generátoru, který je osazen 12 magnety. Jeho otáčením vzniká ve statorovém prstenci střídavý proud.
2. Tento druh elektřiny nemůže nabíjet baterie bez speciálního zařízení - regulátoru (usměrňovače). Zařízení převádí střídavý proud na stejnosměrný a umožňuje jeho ukládání tak, aby domácí spotřebiče mohly pracovat bez přerušení. Řídicí jednotka plní i další funkci: včas zastaví nabíjení baterie a přebytečnou energii vyrobenou větrnou turbínou předá jednotkám, které spotřebovávají velké množství energie (např. topným tělesům pro vytápění domu).
3. Pro napájení 220 V se proud přivádí z baterií do měniče a poté do odběrných míst.

Aby byly listy vždy v nejlepší poloze pro interakci s větrem, je na křídelní zařízení namontován ocas, který umožňuje natočení vrtule proti větru. Tovární modely větrných turbín jsou vybaveny brzdným zařízením nebo přídavnými obvody pro sklopení ocasu nebo pro odklonění lopatek od nárazů větru při nepříznivém počasí.

Existuje několik typů větrných turbín, které se dělí podle počtu a materiálu lopatek nebo stoupání vrtule. Hlavní dělení je však založeno na umístění osy nebo primárního hřídele:

1. U horizontálního typu je hřídel umístěna rovnoběžně se zemí. Takové generátory se nazývají okřídlené generátory.
2. U vertikálních větrných turbín je osa kolmá k horizontu a roviny jsou uspořádány kolem ní. Vertikální generátory mohou být nazývány ortogonální nebo kruhové.

Bez ohledu na umístění osy otáčení zůstává princip činnosti jednotky stejný.

Modely větrných turbín mohou mít vrtuli nebo větrné kolo se 2, 3 nebo více lopatkami. Zařízení s více listy jsou považována za zařízení schopná generovat proud při slabém větru, zatímco vrtule se 2 nebo 3 křídly vyžadují silnější proudění vzduchu. Důležitým pravidlem při výběru modelu je, že každá lopatka klade odpor proudění větru a snižuje rychlost otáčení, takže je obtížné roztočit vícelopatkové kolo na provozní rychlost.

Mezi druhy větrných turbín patří plachtové a pevné. Tyto názvy odkazují na materiál, ze kterého jsou křídla vyrobena. Při vlastní montáži bude typ plachty jednodušší a ekonomičtější, ale lopatky vyrobené z plastového materiálu (látka, fólie atd.) nejsou trvanlivé a odolné proti opotřebení.

Vertikální verze

Stavba vertikální větrné turbíny je jednodušší než stavba horizontální. Konstrukce nevyžaduje lopatkové zařízení umístěné v malé výšce (do 2 m). Zpětná vazba od těch, kteří používají vertikální větrné turbíny (větrné turbíny), svědčí o malé hlučnosti při otáčení a snadné údržbě pracovních jednotek. Generátor je umístěn ve spodní části konstrukce a údržbu lze provádět bez nutnosti pracovat z výšky nebo spouštět stožár na zem.

Na horním konci nápravy je namontováno ložisko, které slouží zároveň jako stěžeň. Je prakticky bezúdržbový a vydrží bez oprav dlouhá léta.

Na rozdíl od lopatkové větrné turbíny nevyžadují vertikální větrné turbíny vysoký stožár. Pracují nezávisle na směru větru, což zjednodušuje konstrukci pohyblivé části. Pro lopatky kompaktního větrného generátoru lze použít trubku z PVC o velkém průměru (např. kanalizační potrubí), pro výkonnější větrnou turbínu je vhodná tenká pozinkovaná ocel. Tyto materiály jsou dostupné pro každého kutila a jsou relativně levné.

Design větrného kola si můžete vybrat z mnoha dostupných možností:

• Konstrukce Dornier se 2 plochými lopatkami;
• Savoniův systém se 4 půlválcovými křídly;
• ortogonální větrná turbína s více lopatkami se dvěma řadami rovin;
• Šroubovicové větrné turbíny se zakřiveným profilem lopatek.

Všechny vertikální větrné turbíny využívají princip Savoniova agregátu. V domácích podmínkách lze čepele vyrobit z ocelových nebo plastových sudů, které se podélně rozříznou na polovinu. Zvláštností konstrukce je, že účinnost jednotky dosahuje maxima při rychlosti lopatek poloviční rychlosti větru. Proto se nevyplatí zvyšovat rychlost vertikální větrné turbíny.

Horizontální modely

Na rozdíl od vertikálních generátorů mají domácí vrtulové větrné turbíny vyšší účinnost, když se zvýší otáčky lopatek. Početné a úzké prvky vrtule však nepřispívají k nejlepší práci: při silném větru nemají čas otáčet hřídelí kvůli vzduchovému polštáři vytvořenému před vrtulí.

Vícelamelové větrné generátory pro domácnost s vlastníma rukama jsou nejlépe vyrobeny v oblastech s nepříliš silnými větry. Pokud síla větru v regionu často přesahuje 10-15 m/s, má smysl stavět větrnou turbínu se 2-3 lopatkami. Oba typy jsou schopny startovat rychlostí přibližně 2-3 m za sekundu.

Horizontální model vyžaduje vysoký stožár (6-12 m). Aby se lidoví řemeslníci vyhnuli výškovým pracím při údržbě, instalují na základnu stožáru jednoduchý skládací mechanismus - nápravu. Aby byla zajištěna stabilita konstrukce při silném zatížení větrem, jsou nutné lanové podpěry, které udržují stožár ve vzpřímené poloze.

Gondola s generátorem a vrtulí musí být namontována na ložisku a opatřena lopatkou, aby vrtule vždy zaujímala výhodnou polohu vůči větru. Kabely pro vedení proudu musí být uspořádány tak, aby se při otáčení gondoly nekroutily a nezpůsobovaly rušení a přerušení. Proto jsou umístěny uvnitř trubkového stožáru.

Jak vyrobit generátor větrné turbíny na 220 V?

Prvním krokem při stavbě větrné turbíny je stanovení požadovaného výkonu stroje:

• Pro osvětlení několika místností postačí generátor o výkonu menším než 1 kW, který zajistí napájení žárovek nebo úsporných žárovek a navíc k němu lze připojit notebook nebo televizi;
• domácí větrný generátor o výkonu 5 kW zajistí elektřinu pro domácí spotřebiče (lednička, pračka, sporák atd.);
• K přepnutí domu na autonomní dodávku elektřiny je zapotřebí výkonný generátor o výkonu více než 20 kW.

Generátor lze vyrobit svépomocí nebo jej lze upravit ze starého automobilu. Tímto způsobem je možné generovat až 2-3 kW výkonu. Chcete-li vlastnoručně vyrobit výkonnější větrnou turbínu na 220 V, musíte provést přesné výpočty počtu cívek a závitů drátu, velikosti a počtu magnetů na rotoru a parametrů křídel lopatek.

Jednoduchý design

Pro nejjednodušší konstrukci s výkonem přibližně 1-1,5 kW potřebujete:

• automobilový alternátor (12 V);
• kyselinová baterie (12 V);
• Vypínač (12 V);
• měnič proudu 700-1500 V a 12-220 V;
• kovová velká kapacita;
• šrouby, podložky, matice;
• upevňovací svorky pro alternátor (2 ks).

Do řemenice alternátoru automobilu vytvořte symetrické otvory pro šrouby. Obvod nádoby rozdělte na 4 stejné části. Vystřihněte čepele:

• Na straně nádrže vyznačte obdélníky odpovídající dělení kruhu;
• Najděte svislý střed každého prvku;
• Označte horní a spodní část nádoby pevným okrajem o šířce 3-5 cm;
• odřízněte kov mezi jednotlivými obdélníky až k linii okraje;
• proveďte řezy podél horní a dolní hranice značení tak, aby střed obdélníku zůstal neporušený a spojený s okraji;
• rozložení každé lopatky vzhledem ke středové ose;
• určete střed kruhového dna a vyznačte umístění otvorů pro šrouby podle jejich umístění na řemenici alternátoru.

Při rozkládání křídel je vhodné určit směr otáčení větrného kola, aby se vynesly správné části letadel. Měly by se změřit úhly natočení všech lopatek, aby se zajistilo rovnoměrné zatížení.

Montáž spočívá v přišroubování řemenice generátoru ke dnu nádrže. Poté se připraví základna pro větrný generátor (stožár z tlusté trubky vysoký asi 2 metry). Nejjednodušší je připevnit generátor k tomuto stožáru pomocí svorek vhodného průměru. Pro nabíjení baterie musí proud z alternátoru procházet usměrňovačem a připojení musí být provedeno podle schémat zapojení vozidla.

Domácí generátor pro větrnou turbínu

Jednotku pro horizontální generátor větrné turbíny lze sestavit z nábojů kol automobilů nebo použít elektromotor z pračky. Práce vyžaduje nákup neodymových magnetů (slitina niobu). Nejlepší jsou obdélníkové prvky.

Pokud je použit motor, můžete počet určit podle počtu cívek. U třífázového alternátoru by měl být počet magnetů 2/3 počtu cívek a u jednofázového alternátoru by měl být stejný. Odborníci z praxe doporučují zvolit třífázový generátor.

Při použití motoru pračky musí být magnety přilepeny k rotoru motoru. Pokud se použije náboj kola, magnety se umístí na kruh z ocelového plechu o tloušťce přibližně 5 mm. Při montáži rotoru dodržujte pravidla:

1. Vzdálenost mezi magnety musí být stejná. Umístěte obdélníkové prvky na náboj podélnými stranami podél poloměrů kola a na hřídel motoru podél jeho podélné osy.
2. Póly magnetů musí být před zahájením práce identifikovány a označeny. Namontujte je tak, aby protilehlé prvky měly různou polaritu. Při umísťování magnetů střídejte kladné a záporné póly sousedních částí.
3. Magnety je vhodné vyplnit epoxidem, aby pevně držely na povrchu rotoru.

Při použití hřídele motoru jako rotoru umístěte díl na jeho místo ve vinutí a zkontrolujte funkci přiložením hrotů voltmetru na vodiče a otáčením hřídele vrtačkou.

Pokud je použit náboj, naviňte svitky 1 mm smaltovaného měděného drátu sami. Každá cívka musí mít 60 závitů a výšku 9 mm. Cívky musí být upevněny na ploché části náboje kola.

U třífázového alternátoru připojte konce kabelu takto:

• nechte vnější vodič 1 cívky volný a vnitřní vodič 4 připojte k vnějšímu vodiči;
• připojte vnitřní vodič cívky 4 k vnějšímu vodiči cívky 7 a pokračujte až do konce, přičemž spojujte části vinutí vždy po 2 ks; poslední by měl mít volný vnitřní konec, který lze snadno stočit s již ponechaným vodičem nebo jinak označit;
• Postup opakujte od cívky 2, přičemž každé 2 kusy drátů spojte stejným způsobem;
• totéž proveďte s cívkou 3 a zbývajícími nepřipojenými cívkami.

Na konci práce bude mít předloha 6 samostatných vodičů. Vinutí musí být vyplněno epoxidem a vysušeno.

Poté musí být hřídel upnuta v ložisku náboje, na kterém je nasazen kroužek rotoru s magnety. Vůle mezi povrchy dílů je 1-1,5 mm. Zkontrolujte, zda jsou vodiče pod proudem, sestavte větrný mlýn a namontujte jej na stožár.

Údržba

Při provozu větrného mlýna byste měli jednou za měsíc provést celkovou kontrolu upevňovacích prvků, zkontrolovat elektrický systém na nevyváženost napětí, provozuschopnost regulátoru a rovnoměrnost napnutí kabelů. Pro bezproblémový provoz je vhodné každé 3-4 měsíce zkontrolovat svorky baterie a zkontrolovat hladinu elektrolytu a oleje v převodovce generátoru.

Každoroční kontrola zahrnuje kontrolu povrchu nožů, kontrolu ložisek a jejich výměnu. V této době se také doplní elektrolyt a olej v převodovce. Každoroční údržba zahrnuje kontrolu správné funkce všech sestav.

Související články: