Kā izveidot mini vēja turbīnu ar savām rokām?

Lai ražotu elektroenerģiju, vēja turbīnai nav nepieciešama degviela vai saules enerģija. Šī īpašība daudziem cilvēkiem liek domāt par to, kā pašu spēkiem uzbūvēt vēja turbīnu, jo gatavas iekārtas iegāde un uzstādīšana nav lēta.

Vēja turbīnas ģeneratora darbības princips un veidi

Vēja turbīnu varat izgatavot paši tikai tad, ja pārzināt tās konstrukciju. Šīs mašīnas prototips ir vecas vējdzirnavas. Gaisa plūsmas spiediens uz tās spārniem iekustina vārpstu, kas griezes momentu pārnes uz dzirnavu iekārtu.

Vēja dzirnavās elektrības ražošanai izmanto to pašu principu, proti, rotora griešanai izmanto vēja enerģiju:

1. Vēja radītā lāpstiņu kustība liek griezties primārajai vārpstai ar pārnesumkārbu. Griezes moments tiek pārnests uz ģeneratora sekundāro vārpstu (rotoru), kas ir aprīkots ar 12 magnētiem. Tā rotācija rada maiņstrāvu statora gredzenā.
2. Šāda veida elektrība nevar uzlādēt akumulatorus bez īpašas ierīces - regulatora (taisngrieža). Ierīce pārveido maiņstrāvu līdzstrāvā, ļaujot to uzglabāt, lai sadzīves ierīces varētu darboties bez pārtraukumiem. Kontrolieris pilda arī citu funkciju: tas laikus pārtrauc akumulatora uzlādi un nodod vēja turbīnas saražotās enerģijas pārpalikumu iekārtām, kas patērē lielu enerģijas daudzumu (piemēram, apkures elementiem mājas apkurei).
3. Lai nodrošinātu 220 V strāvu, strāva no akumulatoriem tiek padota invertoram un pēc tam strāva tiek padota uz elektroenerģijas patēriņa punktiem.

Lai nodrošinātu, ka lāpstiņas vienmēr ir vislabākajā pozīcijā mijiedarbībai ar vēju, spārnu ierīcēm ir pievienota astīte, kas ļauj propelleri pagriezt pret vēju. Vēja turbīnu rūpnīcas modeļos ir bremžu ierīces vai papildu shēmas, lai saliektu asti vai lai nelabvēlīgos laika apstākļos novirzītu lāpstiņas no vēja triecieniem.

Pastāv vairāki vēja turbīnu veidi, kas tiek klasificēti pēc lāpstiņu skaita un materiāla vai dzenskrūves soļa. Taču galvenais dalījums ir balstīts uz ass vai galvenās vārpstas atrašanās vietu:

1. Horizontālā tipa vārpsta ir novietota paralēli zemei. Šādus ģeneratorus sauc par spārnotajiem ģeneratoriem.
2. Vertikālās vēja turbīnās ass ir perpendikulāra horizontam, un plaknes ir izvietotas ap to. Vertikālos ģeneratorus var saukt par ortogonāliem vai apaļiem.

Neatkarīgi no rotācijas ass novietojuma ierīces darbības princips ir nemainīgs.

Vēja turbīnu modeļiem var būt propellers vai vēja ritenis ar 2, 3 vai vairāk lāpstiņām. Tiek uzskatīts, ka daudzlāpstiņu ierīces spēj radīt straumi vājā vējā, savukārt propelleriem ar 2 vai 3 spārniem nepieciešama spēcīgāka gaisa plūsma. Izvēloties modeli, svarīgi ņemt vērā, ka katra lāpstiņa rada pretestību vēja plūsmai un samazina rotācijas ātrumu, tāpēc ir grūti griezt daudzlāpstiņu riteni līdz darba ātrumam.

Vēja turbīnas ir buru turbīnas un cietās turbīnas. Šie nosaukumi norāda uz materiālu, no kura izgatavoti spārni. Pašmontāžas gadījumā buru tips būs vienkāršāks un ekonomiskāks, taču no plastmasas materiāla (auduma, plēves utt.) izgatavotās lāpstiņas nav izturīgas un nodilumizturīgas.

Vertikālā versija

Uzbūvēt vertikālu vēja turbīnu ir vieglāk nekā horizontālu. Konstrukcijai nav nepieciešama lāpstiņu ierīce, kas novietota nelielā augstumā (līdz 2 m). Atsauksmes no tiem, kas izmanto vertikālās vēja turbīnas (vēja turbīnas), liecina par nelielo troksni rotācijas laikā un darba vienību apkopes ērtumu. Ģenerators atrodas konstrukcijas apakšdaļā, un apkopi var veikt, neveicot darbus no augstuma vai nenolaižot mastu uz zemes.

Uz ass augšējā gala ir piestiprināts gultnis, kas kalpo arī kā masts. Tā praktiski neprasa apkopi un var kalpot gadiem ilgi bez remonta.

Atšķirībā no vēja turbīnas ar lāpstiņām vertikālajām vēja turbīnām nav nepieciešams augsts masts. Tie darbojas neatkarīgi no vēja virziena, kas vienkāršo kustīgās daļas konstrukciju. Kompakta vēja ģeneratora lāpstiņām var izmantot liela diametra PVC caurules (piemēram, kanalizācijas caurules), bet jaudīgākai vēja turbīnai ir piemērots plāns cinkots tērauds. Šie materiāli ir pieejami jebkuram mājražotājam un ir salīdzinoši lēti.

Vēja riteņa dizainu var izvēlēties no daudzām pieejamām iespējām:

• Dornier konstrukcija ar 2 plakaniem asmeņiem;
• Savoniusa sistēma ar 4 puscilindriskiem spārniem;
• ortogonāla daudzlāpstiņu vēja turbīna ar 2 plakņu rindām;
• Spirālveida vēja turbīnas ar izliektu lāpstiņu profilu.

Visās vertikālajās vēja turbīnās izmanto Savoniusa agregāta principu. Mājās asmeņus var izgatavot no tērauda vai plastmasas mucām, kas gareniski pārgrieztas uz pusēm. Konstrukcijas īpatnība ir tāda, ka iekārtas efektivitāte sasniedz maksimumu, ja lāpstiņas ātrums ir puse no vēja ātruma. Tāpēc vertikālai vēja turbīnai nav vērts mēģināt palielināt ātrumu.

Horizontālie modeļi

Atšķirībā no vertikālajiem ģeneratoriem paštaisītām propelleru vēja turbīnām ir augstāka efektivitāte, kad tiek palielināts lāpstiņu ātrums. Taču daudzie un šaurie dzenskrūves elementi neveicina vislabāko darbu: pie spēcīga vēja spiediena tiem nav laika griezt vārpstu, jo dzenskrūves priekšā veidojas gaisa spilvens.

Multiblade vēja ģeneratori mājām ar savām rokām ir vislabāk izgatavoti vietās ar ne pārāk spēcīgiem vējiem. Ja vēja stiprums reģionā bieži pārsniedz 10-15 m sekundē, ir lietderīgi būvēt vēja turbīnu ar 2-3 lāpstiņām. Abi tipi spēj pacelties ar gaisa ātrumu aptuveni 2-3 m sekundē.

Horizontālajam modelim nepieciešams augsts masts (6-12 m). Lai apkopes laikā nebūtu jāstrādā lielā augstumā, tautas meistari masta pamatnē uzstāda vienkāršu saliekamo mehānismu - asi. Lai nodrošinātu konstrukcijas stabilitāti spēcīgas vēja slodzes apstākļos, ir nepieciešami troses balsti, kas notur mastu vertikālā stāvoklī.

Gondola ar ģeneratoru un propelleri jāuzstāda uz gultņa un jāaprīko ar meteoroloģisko lāpstiņu, lai propellers vienmēr būtu izdevīgā stāvoklī attiecībā pret vēju. Strāvas pārvades kabeļiem jābūt izvietotiem tā, lai, gondolei rotējot, tie nesavītos un neradītu traucējumus un pārrāvumus. Tāpēc tie ir iebūvēti cauruļveida mastā.

Kā izveidot 220 voltu vēja turbīnas ģeneratoru?

Pirmais solis vēja turbīnas būvniecībā ir noteikt nepieciešamo iekārtas jaudu:

• Dažu telpu apgaismošanai pietiek ar ģeneratoru, kura jauda ir mazāka par 1 kW; tas nodrošinās strāvas padevi kvēlspuldzēm vai energotaupīgām spuldzēm, un papildus tam var pieslēgt klēpjdatoru vai televizoru;
• paštaisīts vēja ģenerators ar jaudu 5 kW nodrošinās elektroenerģiju mājsaimniecības ierīcēm (ledusskapim, veļas mašīnai, plītis utt.);
• Lai māju pārslēgtu uz autonomu elektroenerģijas padevi, ir nepieciešams jaudīgs ģenerators ar jaudu virs 20 kW.

Ģeneratoru var izgatavot pašrocīgi vai pielāgot no veca automobiļa. Šādā veidā ir iespējams ģenerēt līdz 2-3 kW jaudas. Lai ar savām rokām izgatavotu jaudīgāku 220 V vēja turbīnu, jums būs jāveic precīzi aprēķini par spoļu un vadu vijumu skaitu, rotora magnētu izmēru un skaitu, kā arī lāpstiņu spārnu parametriem.

Vienkāršs dizains

Vienkāršākai konstrukcijai ar jaudu aptuveni 1-1,5 kW ir nepieciešams:

• automašīnas ģenerators (12 V);
• skābes akumulators (12 V);
• Izslēgšanas slēdzis (12 V);
• strāvas pārveidotājs 700-1500 V un 12-220 V;
• metāla liela ietilpība;
• skrūves, paplāksnes, uzgriežņi;
• alternatora stiprinājuma skavas (2 gab.).

Izveidojiet simetriskus caurumus automašīnas alternatora skriemeļa skrūvēm. Sadaliet trauka apkārtmēru 4 vienādās daļās. Izgrieziet asmeņus:

• Uz tvertnes sāniem atzīmējiet taisnstūrus, kas atbilst apļa dalījumiem;
• Atrodiet katra elementa vertikālo centru;
• Uz trauka augšdaļas un apakšdaļas iezīmējiet 3-5 cm platu apmali;
• sagrieziet metālu starp atsevišķiem taisnstūriem līdz malas līnijai;
• veiciet iegriezumus gar marķējuma augšējo un apakšējo robežu tā, lai taisnstūra vidus paliktu neskarts un savienots ar apmalēm;
• izlocīt katru asmeni attiecībā pret centrālo asi;
• noteikt apaļā dibena centru, atzīmēt skrūvju atveru vietas atbilstoši to atrašanās vietai uz ģeneratora trīša.

Izvēršot spārnus, ir vērts noteikt vēja riteņa rotācijas virzienu, lai izceltu pareizās lidmašīnu daļas. Jāizmēra visu lāpstiņu pagrieziena leņķi, lai nodrošinātu vienādu slodzi.

Montāža sastāv no ģeneratora skriemeļa pieskrūvēšanas pie tvertnes dibena. Pēc tam tiek sagatavota vēja ģeneratora bāze (aptuveni 2 metrus augsts masts, kas izgatavots no biezas caurules). Ģeneratoru pie šī masta visvieglāk piestiprināt, izmantojot atbilstoša diametra skavas. Lai uzlādētu akumulatoru, strāva no ģeneratora jālaiž caur taisngriezi, un savienojums jāveic, izmantojot transportlīdzekļa elektroinstalācijas shēmas.

Vēja turbīnas paštaisīts ģenerators

Horizontālās vēja turbīnas ģeneratora bloku var samontēt no automobiļu riteņu riteņu rumbām vai izmantot elektromotoru no veļas mazgājamās mašīnas. Šim darbam būs nepieciešams iegādāties neodīma magnētus (niobija sakausējumu). Vislabāk ir izmantot taisnstūrveida elementus.

Ja tiek izmantots motors, skaitu var noteikt pēc spoļu skaita. Trīsfāzu ģeneratoram magnētu skaitam jābūt 2/3 no spoļu skaita, bet vienfāzu ģeneratoram - tādam pašam skaitam. Meistari iesaka izvēlēties trīsfāzu ģeneratoru.

Izmantojot veļas mazgājamās mašīnas motoru, magnētiem jābūt pielīmētiem pie motora rotora. Ja izmanto riteņa rumbu, magnēti tiek novietoti uz aptuveni 5 mm bieza tērauda loksnes apļa. Montējot rotoru, ievērojiet noteikumus:

1. Attālumam starp magnētiem jābūt vienādam. Novietojiet taisnstūra elementus uz rumbas ar garajām malām gar riteņa rādiusiem un uz motora vārpstas gar tās garenisko asi.
2. Pirms darba ir jānosaka un jāmarķē magnētu poli. Uzstādiet tos tā, lai pretējiem elementiem būtu dažādas polaritātes. Novietojot magnētus, nomainiet blakus esošo daļu pozitīvos un negatīvos polus.
3. Ieteicams magnētus aizpildīt ar epoksīdu, lai tie stingri turētos uz rotora virsmas.

Izmantojot motora vārpstu kā rotoru, ievietojiet detaļu tās vietā tinumā un pārbaudiet darbību, uzliekot voltmetra stiliņus uz vadiem un griežot vārpstu ar urbjmašīnu.

Ja tiek izmantots rumba, 1 mm emaljētas vara stieples vijumi tiek uztīti atsevišķi. Katrai spolei jābūt 60 vijumiem un 9 mm augstai. Spoles jāpiestiprina pie riteņa rumbas plakanās daļas.

Trīsfāzu ģeneratoram kabeļu galus savienojiet šādi:

• atstājiet spoles ārējo vadu 1 brīvu un savienojiet iekšējo vadu 4 ar ārējo vadu;
• savienojiet spoles 4 iekšējo vadītāju ar spoles 7 ārējo vadītāju un turpiniet līdz galam, savienojot tinuma daļas ik pēc 2 gabaliem; pēdējam jābūt brīvam iekšējam galam, ko var viegli savilkt ar jau atstāto vadu vai apzīmēt citādi;
• atkārtojiet procesu no 2. spoles, savienojot vadus tādā pašā veidā ik pēc 2 gabaliem;
• tāpat rīkojieties ar 3. un pārējām nesavienotajām spolēm.

Darba beigās kapteinim būs 6 atsevišķi vadi. Vītne jāaizpilda ar epoksīdsveķi un jāizžāvē.

Pēc tam vārpsta jānostiprina rumbas gultnī, uz kura ir uzstādīts rotora gredzens ar magnētiem. Attālums starp detaļu virsmām ir 1-1,5 mm. Pārbaudiet strāvas padevi, samontējiet vējdzirnaviņas un uzstādiet tās uz masta.

Uzturēšana

Ekspluatējot vējdzirnavas, reizi mēnesī jāveic vispārēja stiprinājumu pārbaude, jāpārbauda elektriskā sistēma, lai konstatētu sprieguma nelīdzsvarotību, kontroliera darbspēju un kabeļu spriegojuma vienmērīgumu. Lai nodrošinātu bezrūpīgu ekspluatāciju, ik pēc 3-4 mēnešiem ir vērts pārbaudīt akumulatora spailes un elektrolīta un eļļas līmeni ģeneratora pārnesumkārbā.

Ikgadējā pārbaude ietver asmeņu virsmu pārbaudi, gultņu pārbaudi un to nomaiņu. Šajā laikā tiek papildināts arī elektrolīta līmenis un pārnesumkārbai tiek pievienota eļļa. Ikgadējā tehniskā apkope ietver visu mezglu pareizu darbību pārbaudi.

Saistītie raksti: