Miten tehdä mini tuuliturbiini omin käsin?

Sähkön tuottamiseen tuulivoimala ei tarvitse polttoainetta tai aurinkoenergiaa. Tämä ominaisuus saa monet ihmiset miettimään, miten tuulivoimalan voi rakentaa omin käsin, sillä valmiiden laitteiden ostaminen ja asentaminen ei ole halpaa.

Tuulivoimageneraattorin periaate ja tyypit

Voit tehdä tuuliturbiinin itse vain, jos ymmärrät sen rakenteen. Tämän koneen prototyyppi on vanha tuulimylly. Sen siipiin kohdistuva ilmavirran paine saa liikkeelle akselin, joka siirtää vääntömomentin myllylaitteisiin.

Tuulimyllyissä sähköä tuotetaan samalla periaatteella kuin tuulienergian avulla, kun roottoria käännetään:

1. Tuulen aiheuttama lapojen liike saa vaihteistolla varustetun ensiöakselin pyörimään. Vääntömomentti siirretään generaattorin toissijaiselle akselille (roottorille), joka on varustettu 12 magneetilla. Sen pyöriminen synnyttää vaihtovirtaa staattorirenkaassa.
2. Tällaisella sähköllä ei voi ladata akkuja ilman erityistä laitetta - ohjainta (tasasuuntaajaa). Laite muuntaa vaihtovirran tasasähköksi, jolloin sitä voidaan varastoida niin, että kodinkoneet voivat toimia keskeytyksettä. Säätimellä on myös toinen tehtävä: se lopettaa akun lataamisen ajoissa ja siirtää tuulivoimalan tuottaman ylijäämäenergian yksiköihin, jotka kuluttavat suuria määriä energiaa (kuten kodin lämmitykseen käytettävät lämmityselementit).
3. 220 V:n syöttöä varten virta syötetään akuista invertteriin ja sen jälkeen virrankulutuspisteisiin.

Jotta lavat olisivat aina parhaassa asennossa tuulen kanssa vuorovaikutuksessa, siipilaitteisiin on asennettu pyrstö, jonka avulla potkuri voidaan kääntää tuulen suuntaan. Tehdasvalmisteisissa tuuliturbiinimalleissa on jarrulaitteet tai lisäpiirit pyrstön taittamiseksi tai lapojen ohjaamiseksi pois tuulitörmäyksistä epäsuotuisalla säällä.

Tuulivoimaloita on useita eri tyyppejä, jotka luokitellaan lapojen lukumäärän ja materiaalin tai potkurin korkeuden mukaan. Tärkein jako perustuu kuitenkin akselin tai ensiöakselin sijaintiin:

1. Vaakasuorassa tyypissä akseli sijoitetaan maanpinnan suuntaisesti. Tällaisia generaattoreita kutsutaan siipigeneraattoreiksi.
2. Pystysuuntaisissa tuulivoimaloissa akseli on kohtisuorassa horisonttiin nähden ja tasot on sijoitettu sen ympärille. Pystysuuntaisia generaattoreita voidaan kutsua ortogonaalisiksi tai pyöreiksi.

Pyörimisakselin sijainnista riippumatta laitteen toimintaperiaate pysyy samana.

Tuulivoimalamalleissa voi olla potkuri tai tuulipyörä, jossa on 2, 3 tai useampi lapa. Monisiipisten laitteiden katsotaan kykenevän tuottamaan virtaa heikkotuulisissa olosuhteissa, kun taas 2- tai 3-siipiset potkurit vaativat voimakkaamman ilmavirran. Tärkeä sääntö, joka on otettava huomioon mallia valittaessa, on se, että jokainen lapa luo vastusta tuulivirralle ja vähentää pyörimisnopeutta, joten monilapaisen pyörän pyörittäminen käyttönopeuteen on vaikeaa.

Tuulivoimaloiden lajikkeista on olemassa purjeveneitä ja jäykkiä. Nämä nimet viittaavat materiaaliin, josta siivet on valmistettu. Itsekokoonpanossa purjeen tyyppi on helpompi ja taloudellisempi, mutta muovimateriaalista (kangas, kalvo jne.) valmistetut terät eivät ole kestäviä ja kulutusta kestäviä.

Pystysuora versio

Pystysuoran tuulivoimalan rakentaminen on helpompaa kuin vaakasuoran. Suunnittelu ei vaadi siipipyörälaitetta, joka on sijoitettu matalalle (enintään 2 m). Pystytuuliturbiinien (tuuliturbiini) käyttäjiltä saadut palautteet osoittavat, että pyörimisääni on vähäinen ja että työyksiköt on helppo huoltaa. Generaattori sijaitsee rakenteen alaosassa, ja huoltotoimenpiteet voidaan suorittaa ilman, että on työskenneltävä korkealta tai laskettava masto maahan.

Akselin yläpäähän on asennettu laakeri, joka toimii myös mastona. Se on käytännössä huoltovapaa ja voi kestää vuosia ilman korjauksia.

Toisin kuin lapatuulivoimalat, pystysuuntaiset tuulivoimalat eivät vaadi korkeaa mastoa. Ne toimivat tuulen suunnasta riippumatta, mikä yksinkertaistaa liikkuvan osan suunnittelua. Kompaktin tuuligeneraattorin lapoihin voi käyttää halkaisijaltaan suurta PVC-putkea (kuten viemäriputkea), ja tehokkaampaan tuuliturbiiniin sopii ohut sinkitty teräs. Nämä materiaalit ovat jokaisen tee-se-itse-rakentajan saatavilla, ja ne ovat suhteellisen halpoja.

Tuulipyörän muotoilu voidaan valita monista saatavilla olevista vaihtoehdoista:

• Dornier-malli, jossa on 2 litteää terää;
• Savonius-järjestelmä, jossa on 4 puolisylinterimäistä siipeä;
• ortogonaalinen monilapainen tuuliturbiini, jossa on 2 riviä tasoja;
• Kierteiset tuuliturbiinit, joissa on kaareva lapaprofiili.

Kaikissa pystysuorissa tuulivoimaloissa käytetään Savonius-aggregaattiperiaatetta. Kotona terät voidaan tehdä teräs- tai muovitynnyreistä, jotka on leikattu pituussuunnassa kahtia. Rakenteen erityispiirre on, että yksikön hyötysuhde on suurimmillaan, kun lapojen nopeus on puolet tuulen nopeudesta. Siksi pystysuoran tuuliturbiinin nopeutta ei kannata yrittää nostaa.

Vaakasuorat mallit

Toisin kuin pystysuorissa generaattoreissa, kotitekoisissa potkurituulivoimaloissa hyötysuhde on korkeampi, kun lapojen nopeutta nostetaan. Potkurin lukuisat ja kapeat elementit eivät kuitenkaan edistä parasta työtä: voimakkaassa tuulessa ne eivät ehdi pyörittää akselia potkurin eteen muodostuvan ilmatyynyn vuoksi.

Moniteräiset tuuligeneraattorit kotiin omin käsin on parasta tehdä alueilla, joilla ei ole liian voimakkaita tuulia. Jos tuulen voimakkuus alueella on usein yli 10-15 metriä sekunnissa, on järkevää rakentaa tuuliturbiini, jossa on 2-3 lapaa. Molemmat tyypit pystyvät käynnistymään noin 2-3 metrin sekuntinopeudella.

Vaakamalli vaatii korkean maston (6-12 m). Jotta huoltotöiden aikana ei tarvitsisi tehdä korkealla tehtäviä töitä, kansan käsityöläiset asentavat yksinkertaisen taittomekanismin - akselin - maston alapäähän. Jotta rakenne pysyisi vakaana voimakkaan tuulikuorman vaikutuksesta, maston pitämiseksi pystyasennossa tarvitaan vaijerijalkoja.

Generaattorin ja potkurin sisältävä koneen hytti on asennettava laakerille ja varustettava säävarjolla, jotta potkuri on aina edullisessa asennossa tuuleen nähden. Virtaa kuljettavat kaapelit on järjestettävä siten, että ne eivät väänny, kun konepelti pyörii, ja aiheuta häiriöitä ja rikkoutumista. Siksi ne kuljetetaan putkimaston sisällä.

Miten tehdä 220 voltin tuuliturbiinigeneraattori?

Tuulivoimalan rakentamisen ensimmäinen vaihe on määrittää koneen tarvittava teho:

• Muutaman huoneen valaistukseen riittää alle 1 kW:n generaattori, joka antaa virtaa hehkulampuille tai energiansäästölampuille, ja lisäksi siihen voi kytkeä kannettavan tietokoneen tai television;
• 5 kW:n tehoinen kotitekoinen tuuligeneraattori tuottaa sähköä kodinkoneisiin (jääkaappi, pesukone, liesi jne.);
• Talon siirtämiseksi itsenäiseen sähköntoimitukseen tarvitaan tehokas generaattori, jonka teho on yli 20 kW.

Generaattori voi olla itse tehty tai se voidaan sovittaa vanhasta autosta. Tällä tavoin voidaan tuottaa jopa 2-3 kW:n teho. Jos haluat tehdä tehokkaamman 220 voltin tuuliturbiinin omin käsin, sinun on tehtävä tarkat laskelmat käämien ja kierrosten lukumäärästä, roottorin magneettien koosta ja lukumäärästä sekä siipien parametreista.

Yksinkertainen muotoilu

Yksinkertaisimpaan rakenteeseen, jonka teho on noin 1-1,5 kW, tarvitaan:

• auton vaihtovirtageneraattori (12 V);
• happoakku (12 V);
• Pääkytkin (12 V);
• virtamuuntaja 700-1500 V ja 12-220 V;
• metallinen suuri kapasiteetti;
• pultit, aluslevyt, mutterit;
• Vaihtovirtageneraattorin kiinnityspidikkeet (2 kpl).

Tee auton vaihtovirtageneraattorin hihnapyörään symmetriset reiät pultteja varten. Jaa astian ympärysmitta neljään yhtä suureen osaan. Leikkaa terät pois:

• Merkitse ympyrän jakoja vastaavat suorakulmiot säiliön sivulle;
• Etsi kunkin elementin pystysuora keskipiste;
• Merkitse astian ylä- ja alaosaan 3-5 cm leveä kiinteä reunus;
• leikkaa metalli yksittäisten suorakulmioiden välistä reunaviivaan asti;
• tee leikkaukset merkintöjen ylä- ja alareunoja pitkin niin, että suorakulmion keskikohta pysyy ehjänä ja liittyy reunoihin;
• Kunkin terän taittaminen ulos keskiakselin suhteen;
• määritä pyöreän pohjan keskikohta ja merkitse pulttien reikien paikat generaattorin hihnapyörän sijainnin mukaisesti.

Siipiä avattaessa kannattaa määrittää tuulipyörän pyörimissuunta, jotta lentokoneiden oikeat osat tulevat esiin. Kaikkien terien kääntökulmat on mitattava, jotta varmistetaan, että kuormitus on yhtä suuri.

Kokoonpano koostuu generaattorin hihnapyörän pulttaamisesta säiliön pohjaan. Tämän jälkeen valmistellaan tuuligeneraattorin pohja (noin 2 metriä korkea paksusta putkesta tehty masto). Generaattori on helpointa kiinnittää tähän mastoon halkaisijaltaan sopivilla kiinnikkeillä. Akun lataamiseksi generaattorista tuleva virta on johdettava tasasuuntaajan läpi, ja kytkentä on tehtävä ajoneuvon kytkentäkaavioiden mukaisesti.

Kotitekoinen generaattori tuuliturbiinille

Vaakatasossa olevan tuuliturbiinigeneraattorin yksikkö voidaan koota auton pyörännavoista tai käyttää pesukoneen sähkömoottoria. Työ edellyttää neodyymimagneettien (niobiseos) hankkimista. Suorakulmaiset elementit ovat parhaita.

Voit määrittää lukumäärän kelojen lukumäärän perusteella, jos käytetään moottoria. Kolmivaiheisessa vaihtovirtageneraattorissa magneettien lukumäärän tulisi olla 2/3 käämien lukumäärästä, ja yksivaiheisessa vaihtovirtageneraattorissa sen tulisi olla sama. Mestariharjoittelijat suosittelevat kolmivaihegeneraattoria.

Kun käytetään pesukonemoottoria, magneetit on liimattava moottorin roottoriin. Jos käytetään pyörän napaa, magneetit sijoitetaan noin 5 mm paksun teräslevyn kehälle. Noudata sääntöjä roottoria kootessasi:

1. Magneettien välisen etäisyyden on oltava yhtä suuri. Aseta suorakulmaiset elementit navan päälle siten, että niiden pitkät sivut ovat pyörän säteiden suuntaisia, ja moottorin akselille sen pituusakselin suuntaisia.
2. Magneettien navat on tunnistettava ja merkittävä ennen työskentelyä. Asenna ne siten, että vastakkaiset elementit ovat eri polaarisuudessa. Kun sijoitat magneetteja, vaihda positiivisia ja negatiivisia napoja vierekkäisissä osissa.
3. On suositeltavaa täyttää magneetit epoksilla, jotta ne pysyvät tukevasti roottorin pinnalla.

Kun moottorin akselia käytetään roottorina, aseta osa paikalleen käämitykseen ja tarkista toiminta asettamalla jännitemittarin anturit johtimiin ja pyörittämällä akselia porakoneella.

Jos käytetään napaa, 1 mm:n emaloidusta kuparilangasta tehdyt kelat kiedotaan itsestään. Kussakin kelassa on oltava 60 kierrosta, ja sen on oltava 9 mm korkea. Kelat on kiinnitettävä pyörän navan litteään osaan.

Kolmivaiheisen vaihtovirtageneraattorin osalta kytke kaapelin päät seuraavasti:

• jätä kelan ulompi johto 1 vapaaksi ja kytke sisempi johto 4 ulompaan johtoon;
• Kytke kelan 4 sisempi johdin kelan 7 ulompaan johtimeen ja jatka loppuun asti yhdistämällä käämitysosat 2 kpl:n välein; viimeisessä tulisi olla löysä sisäpää, joka voidaan helposti kiertää jo jäljelle jääneellä johdolla tai merkitä muuten;
• Toista prosessi kelasta 2 ja liitä johdot samalla tavalla joka toinen kappale;
• tee sama kelalle 3 ja muille kytkemättömille keloille.

Työn lopussa päälliköllä on 6 erillistä johtoa. Käämi on täytettävä epoksilla ja kuivattava.

Tämän jälkeen akseli on kiinnitettävä napalaakeriin, johon magneettien kanssa varustettu roottorirengas asennetaan. Osien pintojen välys on 1-1,5 mm. Tarkista johtojen virta, kokoa tuulimylly ja kiinnitä se mastoon.

Huolto

Tuulimyllyä käytettäessä on kerran kuukaudessa suoritettava kiinnikkeiden yleistarkastus, tarkistettava sähköjärjestelmä jännitteen epätasapainon varalta, tarkistettava säätimen huollettavuus ja kaapeleiden kireyden tasaisuus. Häiriöttömän toiminnan varmistamiseksi kannattaa 3-4 kuukauden välein tarkastaa akun navat sekä generaattorin vaihteiston elektrolyytti- ja öljytasot.

Vuotuiseen tarkastukseen kuuluu lapojen pintojen tarkastus, laakereiden toimivuuden määrittäminen ja niiden vaihto. Myös elektrolyyttitaso täytetään ja vaihdelaatikon öljyä lisätään tällöin. Vuosihuollossa tarkistetaan kaikkien kokoonpanojen moitteeton toiminta.

Aiheeseen liittyvät artikkelit: