Πώς να κάνετε μια μίνι ανεμογεννήτρια με τα χέρια τους;

Για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας η ανεμογεννήτρια δεν χρειάζεται καύσιμα ή ηλιακή ενέργεια. Αυτό το χαρακτηριστικό κάνει πολλούς ανθρώπους να σκέφτονται πώς να κατασκευάσουν μια ανεμογεννήτρια με τα χέρια τους, επειδή η αγορά και η εγκατάσταση έτοιμου εξοπλισμού δεν είναι φθηνή.

Αρχή και τύποι ανεμογεννητριών

Μπορείτε να φτιάξετε μόνοι σας μια ανεμογεννήτρια μόνο αν καταλαβαίνετε την κατασκευή της. Το πρωτότυπο αυτής της μηχανής είναι ένας παλιός ανεμόμυλος. Η πίεση της ροής του αέρα στα φτερά του θέτει σε κίνηση έναν άξονα, ο οποίος μεταφέρει τη ροπή στον εξοπλισμό του μύλου.

Στους ανεμόμυλους, η ίδια αρχή της χρήσης της ενέργειας του ανέμου για την περιστροφή του ρότορα χρησιμοποιείται για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας:

1. Η κίνηση των πτερυγίων από τον άνεμο προκαλεί την περιστροφή του πρωτεύοντος άξονα με ένα κιβώτιο ταχυτήτων. Η ροπή μεταδίδεται στον δευτερεύοντα άξονα (ρότορα) της γεννήτριας, ο οποίος είναι εφοδιασμένος με 12 μαγνήτες. Η περιστροφή του παράγει εναλλασσόμενο ρεύμα στο δακτύλιο του στάτη.
2. Αυτό το είδος ηλεκτρικής ενέργειας δεν μπορεί να φορτίσει μπαταρίες χωρίς μια ειδική συσκευή - έναν ελεγκτή (ανορθωτή). Η συσκευή μετατρέπει το εναλλασσόμενο ρεύμα σε συνεχές ρεύμα, επιτρέποντας την αποθήκευση του, ώστε οι οικιακές συσκευές να λειτουργούν χωρίς διακοπή. Ο ελεγκτής εκτελεί επίσης μια άλλη λειτουργία: σταματά εγκαίρως τη φόρτιση της μπαταρίας και μεταφέρει την πλεονάζουσα ενέργεια που παράγεται από την ανεμογεννήτρια σε μονάδες που καταναλώνουν μεγάλες ποσότητες ενέργειας (όπως τα στοιχεία θέρμανσης για τη θέρμανση του σπιτιού).
3. Για την παροχή 220 V, το ρεύμα διοχετεύεται από τις μπαταρίες στον αντιστροφέα και στη συνέχεια διοχετεύεται στα σημεία κατανάλωσης ρεύματος.

Για να διασφαλιστεί ότι τα πτερύγια βρίσκονται πάντα στην καλύτερη θέση για να αλληλεπιδρούν με τον άνεμο, στις διατάξεις των πτερύγων τοποθετείται μια ουρά που επιτρέπει στην έλικα να στρέφεται προς τον άνεμο. Τα εργοστασιακά μοντέλα των ανεμογεννητριών διαθέτουν διατάξεις πέδησης ή πρόσθετα κυκλώματα για την αναδίπλωση της ουράς ή για την απομάκρυνση των πτερυγίων από τους κλυδωνισμούς του ανέμου σε δυσμενείς καιρικές συνθήκες.

Υπάρχουν διάφοροι τύποι ανεμογεννητριών, οι οποίοι ταξινομούνται ανάλογα με τον αριθμό και το υλικό των πτερυγίων ή το βήμα της έλικας. Ο κύριος διαχωρισμός όμως βασίζεται στη θέση του άξονα ή του πρωτεύοντος άξονα:

1. Ο οριζόντιος τύπος περιλαμβάνει την τοποθέτηση του άξονα παράλληλα με το έδαφος. Τέτοιες γεννήτριες ονομάζονται φτερωτές γεννήτριες.
2. Στις κατακόρυφες ανεμογεννήτριες, ο άξονας είναι κάθετος στον ορίζοντα και τα επίπεδα διατάσσονται γύρω από αυτόν. Οι κάθετες γεννήτριες μπορεί να ονομάζονται ορθογώνιες ή κυκλικές.

Ανεξάρτητα από τη θέση του άξονα περιστροφής, η αρχή λειτουργίας της μονάδας παραμένει η ίδια.

Τα μοντέλα ανεμογεννητριών μπορεί να διαθέτουν έλικα ή ανεμοτροχό με 2, 3 ή περισσότερα πτερύγια. Οι συσκευές με πολλά πτερύγια θεωρούνται ικανές να παράγουν ρεύμα σε χαμηλούς ανέμους, ενώ οι έλικες με 2 ή 3 πτερύγια απαιτούν ισχυρότερη ροή αέρα. Ένας σημαντικός κανόνας που πρέπει να ληφθεί υπόψη κατά την επιλογή ενός μοντέλου είναι ότι κάθε πτερύγιο δημιουργεί αντίσταση στη ροή του ανέμου και μειώνει την ταχύτητα περιστροφής, οπότε είναι δύσκολο να περιστρέψετε έναν τροχό με πολλά πτερύγια σε ταχύτητα λειτουργίας.

Μεταξύ των ποικιλιών των ανεμογεννητριών υπάρχουν οι ιστιοφόρες και οι άκαμπτες. Οι ονομασίες αυτές αναφέρονται στο υλικό από το οποίο είναι κατασκευασμένα τα φτερά. Στην αυτοσυναρμολόγηση, ο τύπος πανιού θα είναι ευκολότερος και οικονομικότερος, αλλά οι λεπίδες από πλαστικό υλικό (ύφασμα, φιλμ κ.λπ.) δεν είναι ανθεκτικές και ανθεκτικές στη φθορά.

Κάθετη έκδοση

Η κατασκευή μιας κάθετης ανεμογεννήτριας είναι ευκολότερη από την κατασκευή μιας οριζόντιας. Ο σχεδιασμός δεν απαιτεί συσκευή πτερυγίου, τοποθετημένη σε χαμηλό ύψος (έως 2 m). Τα σχόλια όσων χρησιμοποιούν κατακόρυφες ανεμογεννήτριες (ανεμογεννήτρια), μαρτυρούν τον μικρό θόρυβο κατά την περιστροφή και την ευκολία συντήρησης των μονάδων εργασίας. Η γεννήτρια βρίσκεται στο κάτω μέρος της κατασκευής και η συντήρηση μπορεί να πραγματοποιηθεί χωρίς να χρειάζεται να εργαστεί από ύψος ή να κατεβάσει τον ιστό στο έδαφος.

Στο άνω άκρο του άξονα τοποθετείται ένα έδρανο, το οποίο χρησιμεύει και ως ιστός. Δεν χρειάζεται σχεδόν καθόλου συντήρηση και μπορεί να διαρκέσει για χρόνια χωρίς επισκευή.

Σε αντίθεση με τις ανεμογεννήτριες με πτερύγια, οι κάθετες ανεμογεννήτριες δεν απαιτούν υψηλό ιστό. Λειτουργούν ανεξάρτητα από την κατεύθυνση του ανέμου, γεγονός που απλοποιεί το σχεδιασμό του κινούμενου μέρους. Για τα πτερύγια μιας συμπαγούς ανεμογεννήτριας, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε σωλήνα PVC μεγάλης διαμέτρου (όπως σωλήνας αποχέτευσης), ενώ για μια πιο ισχυρή ανεμογεννήτρια είναι κατάλληλος λεπτός γαλβανισμένος χάλυβας. Αυτά τα υλικά είναι διαθέσιμα σε κάθε DIYer και είναι σχετικά φθηνά.

Ο σχεδιασμός του τροχού ανέμου μπορεί να επιλεγεί από τις πολλές διαθέσιμες επιλογές:

• Σχεδιασμός Dornier με 2 επίπεδες λεπίδες,
• Σύστημα Savonius με 4 ημικυλινδρικές πτέρυγες,
• ορθογώνια ανεμογεννήτρια πολλαπλών πτερυγίων με 2 σειρές επιπέδων,
• Ελικοειδείς ανεμογεννήτριες με καμπύλο προφίλ πτερυγίου.

Όλες οι κατακόρυφες ανεμογεννήτριες χρησιμοποιούν την αρχή του αθροίσματος Savonius. Στο σπίτι, οι λεπίδες μπορούν να κατασκευαστούν από ατσάλινα ή πλαστικά βαρέλια, κομμένα στη μέση κατά μήκος. Η ιδιαιτερότητα του σχεδιασμού είναι ότι ο βαθμός απόδοσης της μονάδας φθάνει στο μέγιστο στην ταχύτητα πτερυγίου του μισού της ταχύτητας του ανέμου. Επομένως, δεν αξίζει να προσπαθήσουμε να αυξήσουμε την ταχύτητα μιας κάθετης ανεμογεννήτριας.

Οριζόντια μοντέλα

Σε αντίθεση με τις κάθετες γεννήτριες, οι αυτοσχέδιες ανεμογεννήτριες με έλικες έχουν μεγαλύτερη απόδοση όταν αυξάνεται η ταχύτητα των πτερυγίων. Αλλά τα πολυάριθμα και στενά στοιχεία της προπέλας δεν συμβάλλουν στην καλύτερη εργασία: σε ένα ισχυρό κεφάλι ανέμου δεν προλαβαίνουν να περιστρέψουν τον άξονα λόγω του μαξιλαριού αέρα που σχηματίζεται μπροστά από την προπέλα.

Οι ανεμογεννήτριες πολλαπλών λεπίδων για το σπίτι με τα χέρια τους είναι καλύτερο να κατασκευάζονται σε περιοχές με όχι πολύ ισχυρούς ανέμους. Εάν η ένταση του ανέμου στην περιοχή υπερβαίνει συχνά τα 10-15 m ανά δευτερόλεπτο, είναι λογικό να κατασκευαστεί μια ανεμογεννήτρια με 2-3 πτερύγια. Και οι δύο τύποι μπορούν να εκκινήσουν με ταχύτητα αέρα περίπου 2-3 m ανά δευτερόλεπτο.

Ένα οριζόντιο μοντέλο απαιτεί έναν ψηλό ιστό (6-12 m). Για να αποφεύγονται οι εργασίες σε μεγάλο υψόμετρο κατά τη διάρκεια της συντήρησης, οι λαϊκοί τεχνίτες εγκαθιστούν έναν απλό μηχανισμό αναδίπλωσης - έναν άξονα - στη βάση του ιστού. Για να διασφαλιστεί η σταθερότητα της κατασκευής υπό ισχυρό φορτίο ανέμου, απαιτούνται καλωδιακοί σύνδεσμοι για να διατηρείται ο ιστός σε όρθια θέση.

Η άτρακτος με τη γεννήτρια και την έλικα πρέπει να είναι τοποθετημένη σε έδρανο και εφοδιασμένη με ανεμοδείκτη, ώστε η έλικα να βρίσκεται πάντα σε πλεονεκτική θέση σε σχέση με τον άνεμο. Τα καλώδια που μεταφέρουν το ρεύμα πρέπει να είναι τοποθετημένα έτσι ώστε να μην συστρέφονται κατά την περιστροφή της ατράκτου και να μην προκαλούν παρεμβολές και σπάσιμο. Για το λόγο αυτό μεταφέρονται μέσα στο σωληνωτό ιστό.

Πώς να φτιάξετε μια ανεμογεννήτρια 220 volt;

Το πρώτο βήμα για την κατασκευή μιας ανεμογεννήτριας είναι ο προσδιορισμός της απαιτούμενης ισχύος της μηχανής:

• Για το φωτισμό μερικών δωματίων, αρκεί μια γεννήτρια ισχύος μικρότερης του 1 kW- θα παρέχει ρεύμα για λαμπτήρες πυρακτώσεως ή εξοικονόμησης ενέργειας και επιπλέον, μπορεί να συνδεθεί ένας φορητός υπολογιστής ή μια τηλεόραση,
• μια αυτοσχέδια ανεμογεννήτρια ισχύος 5 kW θα παρέχει ηλεκτρική ενέργεια για τις οικιακές συσκευές (ψυγείο, πλυντήριο ρούχων, κουζίνα κ.λπ.),
• Για την αυτόνομη παροχή ηλεκτρικού ρεύματος στο σπίτι απαιτείται μια ισχυρή γεννήτρια ισχύος άνω των 20 kW.

Η γεννήτρια μπορεί να είναι αυτοσχέδια ή να προσαρμοστεί από ένα παλιό αυτοκίνητο. Με αυτόν τον τρόπο, είναι δυνατή η παραγωγή ισχύος έως και 2-3 kW. Για να φτιάξετε μια πιο ισχυρή ανεμογεννήτρια 220V με τα χέρια σας, θα πρέπει να κάνετε ακριβείς υπολογισμούς για τον αριθμό των πηνίων και των στροφών του σύρματος, το μέγεθος και τον αριθμό των μαγνητών στο ρότορα και τις παραμέτρους των πτερυγίων.

Ένας απλός σχεδιασμός

Για την απλούστερη κατασκευή με ισχύ περίπου 1-1,5 kW χρειάζεστε:

• εναλλακτήρας αυτοκινήτου (12 V),
• μπαταρία οξέος (12 V),
• Διακόπτης απενεργοποίησης (12 V),
• μετατροπέας ρεύματος 700-1500 V και 12-220 V,
• μέταλλο μεγάλης χωρητικότητας,
• μπουλόνια, ροδέλες, παξιμάδια,
• σφιγκτήρες στερέωσης για τον εναλλάκτη (2 τεμάχια).

Κάντε συμμετρικές οπές στην τροχαλία του εναλλάκτη του αυτοκινήτου για τις βίδες. Χωρίστε την περιφέρεια του δοχείου σε 4 ίσα μέρη. Κόψτε τις λεπίδες:

• Σημειώστε τα ορθογώνια στην πλευρά της δεξαμενής που αντιστοιχούν στις διαιρέσεις του κύκλου,
• Βρείτε το κατακόρυφο κέντρο κάθε στοιχείου,
• Σημειώστε το πάνω και το κάτω μέρος του δοχείου με ένα συμπαγές χείλος πλάτους 3-5 cm,
• κόψτε το μέταλλο μεταξύ των μεμονωμένων ορθογωνίων στη γραμμή του χείλους,
• κάνετε τομές κατά μήκος του άνω και του κάτω ορίου των σημάνσεων, έτσι ώστε το μέσο του ορθογωνίου να παραμένει άθικτο και να συνδέεται με τα χείλη,
• ξεδιπλώστε κάθε πτερύγιο σε σχέση με τον κεντρικό άξονα,
• προσδιορίστε το κέντρο του κυκλικού πυθμένα, σημειώστε τις θέσεις των οπών των βιδών σύμφωνα με τη θέση τους στην τροχαλία του εναλλάκτη.

Κατά το ξεδίπλωμα των φτερών, αξίζει να καθορίσετε την κατεύθυνση περιστροφής του τροχού ανέμου για να αναδείξετε τα σωστά μέρη των αεροπλάνων. Οι γωνίες στροφής όλων των πτερυγίων θα πρέπει να μετρηθούν για να διασφαλιστεί η εφαρμογή ίσου φορτίου.

Η συναρμολόγηση συνίσταται στη βίδωμα της τροχαλίας της γεννήτριας στον πυθμένα της δεξαμενής. Στη συνέχεια προετοιμάζεται η βάση για την ανεμογεννήτρια (ένας ιστός από χοντρό σωλήνα ύψους περίπου 2 μέτρων). Είναι ευκολότερο να στερεώσετε τη γεννήτρια σε αυτόν τον ιστό χρησιμοποιώντας σφιγκτήρες κατάλληλης διαμέτρου. Για τη φόρτιση της μπαταρίας, το ρεύμα από τον εναλλάκτη πρέπει να περάσει από έναν ανορθωτή και η σύνδεση πρέπει να γίνει με βάση τα διαγράμματα καλωδίωσης του οχήματος.

Σπιτική γεννήτρια για ανεμογεννήτρια

Η μονάδα της οριζόντιας ανεμογεννήτριας μπορεί να συναρμολογηθεί από τροχούς αυτοκινήτων ή να χρησιμοποιηθεί ένας ηλεκτροκινητήρας από πλυντήριο ρούχων. Το έργο απαιτεί την αγορά μαγνητών νεοδυμίου (κράμα νιόβιου). Τα ορθογώνια στοιχεία είναι τα καλύτερα.

Μπορείτε να προσδιορίσετε τον αριθμό από τον αριθμό των σπειρών, εάν χρησιμοποιείται κινητήρας. Για έναν τριφασικό εναλλάκτη, ο αριθμός των μαγνητών θα πρέπει να είναι τα 2/3 του αριθμού των πηνίων, ενώ για έναν μονοφασικό εναλλάκτη θα πρέπει να είναι ο ίδιος. Οι ειδικοί συμβουλεύουν να επιλέξετε μια τριφασική γεννήτρια.

Όταν χρησιμοποιείτε κινητήρα πλυντηρίου ρούχων, οι μαγνήτες πρέπει να είναι κολλημένοι στο ρότορα του κινητήρα. Εάν χρησιμοποιείται πλήμνη τροχού, οι μαγνήτες τοποθετούνται σε κύκλο από χαλυβδοέλασμα πάχους περίπου 5 mm. Ακολουθήστε τους κανόνες κατά τη συναρμολόγηση του ρότορα:

1. Η απόσταση μεταξύ των μαγνητών πρέπει να είναι ίση. Τοποθετήστε τα ορθογώνια στοιχεία στην πλήμνη με τις μακριές πλευρές τους κατά μήκος των ακτίνων του τροχού και στον άξονα του κινητήρα κατά μήκος του διαμήκους άξονά του.
2. Οι πόλοι των μαγνητών πρέπει να αναγνωρίζονται και να επισημαίνονται πριν από την εργασία. Τοποθετήστε τα με τέτοιο τρόπο ώστε τα αντίθετα στοιχεία να έχουν διαφορετικές πολικότητες. Κατά την τοποθέτηση των μαγνητών, εναλλάσσετε τους θετικούς και αρνητικούς πόλους των γειτονικών τμημάτων.
3. Συνιστάται να γεμίσετε τους μαγνήτες με εποξειδικό υλικό, ώστε να συγκρατούνται σταθερά στην επιφάνεια του ρότορα.

Όταν χρησιμοποιείτε τον άξονα του κινητήρα ως ρότορα, τοποθετήστε το εξάρτημα στη θέση του στην περιέλιξη και ελέγξτε τη λειτουργία του τοποθετώντας τις ακίδες ενός βολτομέτρου στα καλώδια και περιστρέφοντας τον άξονα με ένα τρυπάνι.

Εάν χρησιμοποιείται πλήμνη, τυλίγονται μόνα τους σπείρες από σμαλτωμένο χάλκινο σύρμα 1 mm. Κάθε πηνίο πρέπει να αποτελείται από 60 στροφές και να έχει ύψος 9 mm. Οι σπείρες πρέπει να στερεώνονται στο επίπεδο μέρος του πλήμνης του τροχού.

Για τριφασικό εναλλάκτη συνδέστε τα άκρα του καλωδίου ως εξής:

• αφήστε το εξωτερικό καλώδιο 1 του πηνίου ελεύθερο και συνδέστε το εσωτερικό καλώδιο 4 με το εξωτερικό καλώδιο,
• συνδέστε τον εσωτερικό αγωγό του πηνίου 4 με τον εξωτερικό αγωγό του πηνίου 7 και συνεχίστε μέχρι το τέλος, ενώνοντας τα τμήματα περιέλιξης ανά 2 τεμάχια- το τελευταίο πρέπει να έχει ένα χαλαρό εσωτερικό άκρο, το οποίο μπορεί εύκολα να στρίψει με το ήδη εναπομείναν καλώδιο ή να σημειωθεί διαφορετικά,
• επαναλάβετε τη διαδικασία από το πηνίο 2, ενώνοντας τα καλώδια με τον ίδιο τρόπο κάθε 2 κομμάτια,
• κάντε το ίδιο με το πηνίο 3 και τα υπόλοιπα μη συνδεδεμένα πηνία.

Στο τέλος της εργασίας, ο κύριος θα έχει 6 ξεχωριστά καλώδια. Η περιέλιξη πρέπει να γεμίσει με εποξειδικό υλικό και να στεγνώσει.

Στη συνέχεια, ο άξονας πρέπει να στερεωθεί στο έδρανο της πλήμνης, στο οποίο τοποθετείται ο δακτύλιος του ρότορα με τους μαγνήτες. Το διάκενο μεταξύ των επιφανειών των εξαρτημάτων είναι 1-1,5 mm. Ελέγξτε τα καλώδια για ρεύμα, συναρμολογήστε τον ανεμόμυλο και τοποθετήστε τον στον ιστό.

Συντήρηση

Κατά τη λειτουργία του ανεμόμυλου μία φορά το μήνα θα πρέπει να πραγματοποιείτε γενική επιθεώρηση των συνδετήρων, να ελέγχετε το ηλεκτρικό σύστημα για ανισορροπία τάσης, τη λειτουργικότητα του ελεγκτή και την ομαλότητα της τάσης των καλωδίων. Για να διασφαλίσετε την απρόσκοπτη λειτουργία, μία φορά κάθε 3-4 μήνες αξίζει να ελέγχετε τους ακροδέκτες της μπαταρίας και να ελέγχετε τα επίπεδα ηλεκτρολύτη και λαδιού στο κιβώτιο ταχυτήτων της γεννήτριας.

Η ετήσια επιθεώρηση περιλαμβάνει την επιθεώρηση των επιφανειών των πτερυγίων, τον προσδιορισμό της λειτουργικότητας των ρουλεμάν και την αντικατάστασή τους. Η στάθμη του ηλεκτρολύτη συμπληρώνεται επίσης και το λάδι στο κιβώτιο ταχυτήτων προστίθεται αυτή τη στιγμή. Η ετήσια συντήρηση περιλαμβάνει τον έλεγχο όλων των συγκροτημάτων για την ορθή λειτουργία τους.

Σχετικά άρθρα: