Untuk memperoleh listrik turbin angin tidak membutuhkan bahan bakar atau energi matahari. Fitur ini membuat banyak orang berpikir tentang cara membuat kincir angin dengan tangan mereka sendiri, karena membeli dan memasang peralatan yang sudah jadi tidaklah murah.
Isi
Prinsip operasi dan jenis generator angin
Turbin angin buatan sendiri hanya dapat dibuat dengan pemahaman perangkatnya. Prototipe unit ini adalah kincir angin tua. Ketika tekanan udara mengalir di sayapnya, sebuah poros bergerak, yang mentransmisikan torsi ke peralatan pabrik.
Prinsip yang sama menggunakan energi angin untuk memutar rotor digunakan dalam turbin angin untuk menghasilkan listrik:
- Pergerakan baling-baling oleh angin menyebabkan poros utama dengan gearbox berputar. Torsi ditransmisikan ke poros sekunder (rotor) generator, yang dilengkapi dengan 12 magnet. Sebagai hasil dari rotasinya, arus bolak-balik dihasilkan di cincin stator.
- Listrik semacam ini tidak dapat mengisi baterai tanpa perangkat khusus - pengontrol (penyearah).Perangkat mengubah arus bolak-balik menjadi arus searah, memungkinkannya terakumulasi sehingga peralatan rumah tangga dapat bekerja tanpa gangguan. Pengontrol melakukan fungsi lain: berhenti mengisi daya baterai tepat waktu, dan kelebihan energi yang dihasilkan oleh turbin angin ditransfer ke unit yang mengonsumsinya dalam jumlah besar (misalnya, ke elemen pemanas untuk pemanas rumah)
- Untuk memastikan tegangan suplai 220 V, arus diumpankan dari baterai di inverter, dan kemudian sudah sampai ke titik konsumsi daya.
Untuk memastikan baling-baling selalu dalam posisi terbaik untuk berinteraksi dengan angin, ekor dipasang pada perangkat sayap, yang memungkinkan Anda memutar baling-baling ke arah angin. Model pabrik turbin angin memiliki perangkat pengereman atau sirkuit tambahan untuk melipat ekor atau untuk memindahkan bilah dari tiupan angin dalam cuaca buruk.
Ada beberapa jenis turbin angin, mengklasifikasikannya berdasarkan jumlah dan bahan bilah atau pitch baling-baling. Tetapi pembagian utama didasarkan pada letak sumbu atau poros utama:
- Tipe horizontal melibatkan lokasi poros sejajar dengan permukaan tanah. Generator semacam itu disebut generator bersayap.
- Turbin angin vertikal memiliki sumbu yang terletak tegak lurus dengan cakrawala, dan bidang-bidang diatur di sekitarnya. Generator vertikal dapat disebut generator ortogonal atau carousel.
Terlepas dari lokasi sumbu rotasi, prinsip pengoperasian unit tetap sama.
Model turbin angin dapat memiliki baling-baling atau roda angin dari 2, 3 atau lebih bilah. Diyakini bahwa perangkat multi-bilah mampu menghasilkan arus dalam angin kecil, sementara baling-baling dengan 2-3 sayap membutuhkan aliran udara yang lebih besar. Saat memilih model, perlu untuk mempertimbangkan aturan penting bahwa setiap bilah menciptakan resistensi terhadap aliran angin dan mengurangi kecepatan putaran, sehingga sulit untuk memutar roda multi-baling-baling ke kecepatan operasi.
Di antara varietas turbin angin yang berlayar dan kaku. Nama-nama ini menunjukkan bahan dari mana sayap dibuat. Dalam perakitan sendiri, jenis layar akan lebih mudah dan ekonomis, tetapi bilah yang terbuat dari bahan plastik (kain, film, dll.) tidak tahan lama dan tahan aus.
Versi vertikal
Membuat kincir angin tipe vertikal lebih mudah daripada turbin horizontal. Desainnya tidak memerlukan perangkat baling-baling, ditempatkan pada ketinggian rendah (hingga 2 m). Ulasan mereka yang menggunakan VEU vertikal (turbin angin), bersaksi tentang kebisingan yang tidak signifikan saat berputar dan kenyamanan servis unit kerja unit. Generator terletak di bagian bawah struktur dan pemeliharaan dapat dilakukan tanpa harus bekerja dari ketinggian atau menurunkan tiang ke tanah.
Ada bantalan di ujung atas gandar, yang juga berfungsi sebagai tiang. Bagian ini hampir bebas perawatan dan dapat bertahan selama beberapa tahun tanpa perbaikan.
Berbeda dengan turbin angin baling-baling, turbin angin vertikal tidak memerlukan tiang yang tinggi. Mereka bekerja secara independen dari arah angin, yang menyederhanakan desain bagian yang bergerak. Untuk bilah turbin angin kompak dapat menggunakan pipa PVC berdiameter besar (seperti pipa limbah), dan untuk turbin angin yang lebih kuat cocok baja galvanis tipis. Bahan-bahan ini tersedia untuk setiap tukang rumah dan relatif murah.
Desain kincir angin dapat dipilih secara independen dari banyak opsi yang tersedia:
- Desain dornier dengan 2 bilah datar;
- Sistem Savonius dengan 4 sayap setengah silinder;
- turbin angin multiblade ortogonal dengan 2 baris bidang;
- turbin angin helicoidal dengan profil sudu melengkung.
Semua turbin angin vertikal menggunakan prinsip agregat Savonius. Di rumah, bilahnya bisa dibuat dari baja atau tong plastik, dipotong memanjang menjadi dua.Keunikan desain adalah bahwa efisiensi unit mencapai maksimum pada kecepatan bilah dua kali lebih kecil dari kecepatan angin. Oleh karena itu, tidak ada gunanya mencoba meningkatkan kecepatan turbin angin vertikal.
Model horisontal
Tidak seperti generator vertikal, turbin angin buatan sendiri dengan baling-baling memiliki efisiensi yang lebih tinggi ketika kecepatan sudu ditingkatkan. Tetapi elemen baling-baling yang banyak dan sempit tidak berkontribusi pada pekerjaan terbaik: pada kepala angin yang kencang mereka tidak punya waktu untuk melepaskan poros karena bantalan udara yang terbentuk di depan baling-baling.
Turbin angin multiblade untuk rumah dengan tangan mereka sendiri lebih baik dilakukan di daerah dengan angin yang tidak terlalu kencang. Jika kekuatan angin di wilayah tersebut sering melebihi 10-15 m per detik, masuk akal untuk membangun turbin angin dengan 2-3 bilah. Kedua tipe tersebut mampu memulai operasi pada kecepatan aliran udara sekitar 2-3 m per detik.
Model horizontal membutuhkan pemasangan tiang tinggi (6-12 m). Untuk menghindari pekerjaan ketinggian tinggi selama pemeliharaan, pengrajin rakyat memasang mekanisme lipat sederhana - poros - di dasar tiang. Untuk stabilitas struktural di bawah beban angin yang kuat, diperlukan cable-stay untuk menahan tiang dalam posisi tegak.
Nacelle dengan generator dan baling-baling harus dipasang pada bantalan dan dilengkapi dengan baling-baling cuaca, sehingga baling-baling selalu menempati posisi yang menguntungkan relatif terhadap angin. Kabel-kabel yang akan membawa arus harus diatur sedemikian rupa sehingga tidak terpuntir saat nacelle berputar, mengganggu dan tidak sobek. Oleh karena itu, mereka dibawa ke dalam tiang tubular.
Bagaimana cara membuat generator turbin angin untuk 220 volt?
Anda harus memulai pekerjaan pembuatan turbin angin dengan menentukan kapasitas unit yang diperlukan:
- untuk penerangan beberapa ruangan, cukup memiliki generator dengan kapasitas kurang dari 1 kW; itu akan memberikan daya untuk lampu pijar atau hemat energi, dan selain itu Anda dapat mencolokkan laptop atau TV;
- generator angin buatan sendiri dengan kapasitas 5 kW akan menyediakan listrik untuk peralatan rumah tangga (kulkas, mesin cuci, kompor, dll);
- untuk sepenuhnya menerjemahkan rumah pada penyediaan listrik otonom, Anda memerlukan generator yang kuat dengan kapasitas lebih dari 20 kW.
Generator dapat membuat sendiri atau mengadaptasi unit yang sesuai yang dikeluarkan dari mobil tua. Dengan cara ini Anda dapat menyediakan produksi saat ini hingga 2-3 kW. Untuk membuat turbin angin yang lebih kuat dengan tangan mereka sendiri pada 220V, Anda perlu membuat perhitungan yang akurat tentang jumlah gulungan dan putaran kawat, ukuran dan jumlah magnet pada rotor dan parameter sayap bilah.
Desain sederhana
Untuk desain paling sederhana dengan kapasitas sekitar 1-1,5 kW, Anda akan membutuhkan:
- alternator mobil (12 V);
- baterai asam (12 V);
- Sakelar hidup-mati (12 V);
- konverter arus 700-1500 V dan 12-220 V;
- kapasitas besar logam;
- baut, ring, mur;
- klem untuk memasang alternator (2 pcs.).
Di katrol alternator mobil Anda perlu membuat lubang simetris untuk baut. Bagilah keliling bejana menjadi 4 bagian yang sama. Potong dayung:
- Di sisi kapal, tandai persegi panjang sesuai dengan tanda pembagian lingkaran;
- Temukan pusat vertikal setiap elemen;
- tandai tepi atas dan bawah bejana dengan lebar 3-5 cm;
- potong logam di antara persegi panjang individu ke garis pelek;
- buat potongan di sepanjang batas atas dan bawah tanda sehingga bagian tengah persegi panjang tetap utuh dan terhubung ke pelek;
- buka setiap bilah relatif terhadap sumbu tengah;
- tentukan bagian tengah alas bulat, tandai tempat lubang baut sesuai letaknya pada katrol generator.
Saat membuka sayap, ada baiknya menentukan arah putaran roda angin untuk mengeluarkan bagian pesawat yang diinginkan. Untuk memastikan beban yang sama pada semua bilah, Anda harus mengukur sudut pembukaannya.
Merakit struktur adalah dengan mengunci katrol generator dan bagian bawah kapal. Setelah itu, siapkan alas untuk pemasangan generator angin (tiang dari tabung tebal dengan ketinggian sekitar 2 m). Lebih mudah untuk memasang generator dengan klem dengan diameter yang sesuai. Untuk mengisi baterai, arus dari alternator harus melewati penyearah, dan sambungan harus dibuat menggunakan diagram pengkabelan mobil.
Generator buatan sendiri untuk turbin angin baling-baling
Unit untuk generator turbin angin horizontal dapat dirakit dari hub roda dari mobil atau menggunakan motor listrik dari mesin cuci. Untuk bekerja, Anda perlu membeli magnet yang terbuat dari neodymium (paduan niobium). Lebih baik mengambil elemen persegi panjang.
Anda dapat menentukan jumlahnya dengan jumlah kumparan, jika motor digunakan. Untuk generator tiga fase, jumlah magnet harus 2/3 dari jumlah kumparan, dan untuk satu fase - untuk mencocokkannya. Praktisi master menyarankan untuk memilih generator tiga fase.
Saat menggunakan motor dari mesin cuci, magnet harus direkatkan ke rotor motor. Jika hub roda digunakan, magnet ditempatkan pada lingkaran baja lembaran setebal 5 mm. Saat memasang rotor, aturannya diikuti:
- Jarak antara magnet harus sama. Elemen persegi panjang pada hub ditempatkan dengan sisi panjangnya pada jari-jari lingkaran, dan pada poros motor - pada sumbu longitudinalnya.
- Sebelum bekerja, perlu untuk menentukan dan menandai kutub magnet. Mereka dipasang sehingga elemen yang berlawanan memiliki polaritas yang berbeda.Saat menempatkan magnet, ganti kutub positif dan negatif pada bagian yang berdekatan.
- Disarankan untuk mengisi magnet dengan epoksi agar menempel kuat di permukaan rotor.
Saat menggunakan poros motor sebagai rotor, tempatkan bagian pada tempatnya di belitan dan periksa fungsionalitas desain dengan menempatkan stilus voltmeter pada kabel dan memutar poros dengan bor.
Jika hub digunakan, gulungan kawat tembaga berenamel dengan penampang 1 mm dililit secara independen. Setiap kumparan harus terdiri dari 60 lilitan dan memiliki tinggi 9 mm. Gulungan harus diikat ke bagian datar dari hub roda.
Untuk alternator tiga fase, sambungkan ujung kabel sebagai berikut:
- Biarkan kabel luar 1 dari koil bebas, dan sambungkan kabel dalam 4 ke kabel luar;
- sambungkan ujung dalam kumparan 4 ke ujung luar kumparan 7 dan lanjutkan ke ujung, sambungkan bagian belitan setiap 2 buah; yang terakhir harus memiliki ujung bagian dalam yang bebas, yang dapat dengan mudah dipelintir dengan ujung yang sudah ditinggalkan atau ditandai sebaliknya;
- ulangi proses dengan 2 gulungan, sambungkan kabel sesuai dengan prinsip yang sama setiap 2 buah;
- lakukan hal yang sama dengan koil ke-3 dan sisanya yang tidak terhubung.
Di akhir pekerjaan, master akan memiliki 6 lead terpisah. Gulungan harus diisi dengan epoksi dan dikeringkan.
Kemudian poros harus dijepit di bantalan hub, di mana cincin rotor dengan magnet harus dipasang. Jarak bebas antara bidang bagian adalah 1-1,5 mm. Periksa keberadaan arus pada kabel, pasang turbin angin dan pasang di tiang.
Servis peralatan
Saat mengoperasikan kincir angin sebulan sekali, inspeksi umum perlengkapan harus dilakukan, periksa sistem kelistrikan untuk ketidakseimbangan tegangan, kemudahan servis pengontrol, dan kerataan tegangan kabel. Untuk kelancaran pengoperasian setiap 3-4 bulan sekali untuk memeriksa koneksi terminal baterai, periksa level elektrolit dan oli di gearbox generator.
Inspeksi tahunan termasuk memeriksa permukaan bilah, menentukan fungsionalitas bantalan dan penggantiannya. Pada saat ini, level elektrolit juga ditambah dan oli ditambahkan ke gearbox. Pemeliharaan tahunan melibatkan pemeriksaan semua rakitan untuk kinerja.
Artikel terkait:
