Hoe maak je een mini windturbine met hun eigen handen?

Om elektriciteit te produceren heeft een windturbine geen brandstof of zonne-energie nodig. Deze eigenschap zet veel mensen aan het denken over hoe zij zelf een windturbine kunnen bouwen, want het kopen en installeren van kant-en-klare apparatuur is niet goedkoop.

Principe en types van windturbinegenerator

Je kunt alleen zelf een windturbine maken als je de constructie begrijpt. Het prototype van deze machine is een oude windmolen. De druk van de luchtstroom op zijn wieken brengt een as in beweging, die het koppel overbrengt op de uitrusting van de molen.

In windmolens wordt hetzelfde principe, namelijk de windenergie gebruiken om de rotor te doen draaien, gebruikt om elektriciteit op te wekken:

1. De beweging van de wieken door de wind doet de primaire as met een tandwielkast draaien. Het koppel wordt overgebracht op de secundaire as (rotor) van de generator, die is voorzien van 12 magneten. De rotatie ervan wekt wisselstroom op in de statorring.
2. Dit soort elektriciteit kan geen batterijen opladen zonder een speciaal apparaat - een regelaar (gelijkrichter). Het apparaat zet wisselstroom om in gelijkstroom, waardoor deze kan worden opgeslagen, zodat huishoudelijke apparaten zonder onderbreking kunnen werken. De regelaar vervult nog een andere functie: hij stopt tijdig met het opladen van de accu en geeft de overtollige energie die door de windturbine wordt opgewekt, door aan eenheden die veel energie verbruiken (zoals verwarmingselementen voor de verwarming van woningen).
3. Om 220 V te leveren, wordt de stroom van de accu's naar de omvormer geleid, en vervolgens naar de stroomverbruikspunten.

Om ervoor te zorgen dat de bladen altijd in de beste positie staan om met de wind mee te werken, is aan de vleugelinrichtingen een staart bevestigd waarmee de propeller in de wind kan worden gedraaid. Fabrieksmodellen van windturbines zijn voorzien van reminrichtingen of extra circuits om de staart in te klappen of om de wieken bij ongunstig weer weg te sturen van windschokken.

Er zijn verschillende soorten windturbines, ingedeeld volgens het aantal en het materiaal van de wieken of de spoed van de propeller. Maar de hoofdindeling is gebaseerd op de plaats van de as of de primaire as:

1. Bij het horizontale type wordt de as parallel aan de grond geplaatst. Dergelijke generatoren worden gevleugelde generatoren genoemd.
2. Bij verticale windturbines staat de as loodrecht op de horizon en zijn de vlakken daaromheen gerangschikt. Verticale generatoren kunnen orthogonaal of rotonde worden genoemd.

Ongeacht de plaats van de rotatie-as blijft het werkingsprincipe van het toestel hetzelfde.

Windturbinemodellen kunnen een propeller of een windrad met 2, 3 of meer bladen hebben. Meerbladige toestellen worden in staat geacht om bij weinig wind stroom op te wekken, terwijl propellers met 2 of 3 vleugels een sterkere luchtstroom nodig hebben. Een belangrijke regel bij de keuze van een model is dat elk blad weerstand tegen de windstroming creëert en de rotatiesnelheid vermindert, zodat het moeilijk is een wiel met meerdere schoepen op bedrijfssnelheid te brengen.

Onder de soorten windturbines zijn er zeilende en stijve. Deze namen verwijzen naar het materiaal waarvan de vleugels zijn gemaakt. Bij zelfmontage zal het zeiltype gemakkelijker en economischer zijn, maar de bladen van kunststofmateriaal (stof, folie, enz.) zijn niet duurzaam en slijtvast.

Verticale versie

Het bouwen van een verticale windturbine is eenvoudiger dan het bouwen van een horizontale. Het ontwerp vereist geen vaan, geplaatst op een lage hoogte (tot 2 m). De feedback van degenen die verticale windturbines (windturbine) gebruiken, getuigt van het geringe lawaai bij het draaien en het onderhoudsgemak van de werkende eenheden. De generator bevindt zich onderaan de structuur en het onderhoud kan worden uitgevoerd zonder van hoogte te moeten werken of de mast op de grond te moeten laten zakken.

Aan het boveneinde van de as, die tevens dienst doet als mast, is een lager aangebracht. Het is vrijwel onderhoudsvrij en kan jaren meegaan zonder reparatie.

In tegenstelling tot een windturbine met wieken, hebben verticale windturbines geen hoge mast nodig. Ze werken onafhankelijk van de windrichting, wat het ontwerp van het bewegende deel vereenvoudigt. Voor de bladen van een compacte windgenerator kunt u PVC-pijp met een grote diameter gebruiken (b.v. rioolbuis), en voor een krachtigere windturbine is dun gegalvaniseerd staal geschikt. Deze materialen zijn beschikbaar voor elke doe-het-zelver en zijn relatief goedkoop.

Het ontwerp van het windrad kan worden gekozen uit de vele beschikbare opties:

• Dornier ontwerp met 2 vlakke bladen;
• Savonius systeem met 4 semi-cylindrische vleugels;
• orthogonale meerbladige windturbine met 2 rijen vlakken;
• spiraalvormige windturbines met een gebogen bladprofiel.

Alle verticale windturbines maken gebruik van het Savonius-aggregaatprincipe. Thuis kunnen de messen worden gemaakt van stalen of plastic vaten, die in de lengte doormidden zijn gesneden. De bijzonderheid van het ontwerp is dat het rendement van de eenheid het maximum bereikt bij een wieksnelheid van de helft van de windsnelheid. Daarom is het niet de moeite waard om te proberen de snelheid op te voeren voor een verticale windturbine.

Horizontale modellen

In tegenstelling tot verticale generatoren hebben zelfgemaakte propeller-windturbines een hoger rendement wanneer de snelheid van de bladen wordt verhoogd. Maar de talrijke en smalle elementen van de schroef dragen niet bij tot het beste werk: bij een sterke windkracht hebben zij geen tijd om de as rond te draaien vanwege het luchtkussen dat zich voor de schroef vormt.

Windgeneratoren met meerdere bladen voor thuis met hun eigen handen kunnen het best worden gemaakt in gebieden met niet al te harde wind. Als de windkracht in de regio vaak meer dan 10-15 m per seconde bedraagt, is het zinvol een windturbine met 2-3 wieken te bouwen. Beide types kunnen starten met een luchtsnelheid van ongeveer 2-3 m per seconde.

Een horizontaal model vereist een hoge mast (6-12 m). Om tijdens het onderhoud werkzaamheden op grote hoogte te vermijden, installeren de ambachtslieden een eenvoudig vouwmechanisme - een as - aan de voet van de mast. Om de stabiliteit van de constructie bij een sterke windbelasting te waarborgen, zijn kabelstutten nodig om de mast in een rechte positie te houden.

De gondel met de generator en de propeller moet op een lager worden gemonteerd en worden voorzien van een windvaan om ervoor te zorgen dat de propeller altijd in een gunstige stand ten opzichte van de wind staat. De kabels voor de stroomgeleiding moeten zo worden gelegd dat zij niet verdraaien wanneer de gondel draait en geen storingen en breuken veroorzaken. Daarom worden ze in de buisvormige mast gedragen.

Hoe maak je een 220 volt windturbine generator?

De eerste stap bij het bouwen van een windturbine is het bepalen van het vereiste vermogen van de machine:

• Voor de verlichting van enkele kamers volstaat een generator van minder dan 1 kW; deze levert stroom voor gloeilampen of spaarlampen en bovendien kan er een laptop of TV op worden aangesloten;
• een zelfgemaakte windgenerator met een vermogen van 5 kW zal elektriciteit leveren voor huishoudelijke apparaten (koelkast, wasmachine, fornuis, enz.);
• Om het huis op een autonome elektriciteitsvoorziening over te schakelen, is een krachtige generator met een vermogen van meer dan 20 kW nodig.

De generator kan zelf worden gemaakt of hij kan worden aangepast van een oude auto. Op deze manier is het mogelijk tot 2-3 kW vermogen op te wekken. Om met uw eigen handen een krachtiger 220V windturbine te maken, moet u nauwkeurige berekeningen maken voor het aantal spoelen en windingen van de draad, de grootte en het aantal magneten op de rotor en de parameters van de bladvleugels.

Een eenvoudig ontwerp

Voor de eenvoudigste constructie met een vermogen van ca. 1-1,5 kW heeft u nodig:

• auto dynamo (12 V);
• zuur accu (12 V);
• Aan/uit-schakelaar (12 V);
• stroomconvertor 700-1500 V en 12-220 V;
• metalen grote capaciteit;
• bouten, ringen, moeren;
• bevestigingsklemmen voor de dynamo (2 st.).

Maak symmetrische gaten in de poelie van de dynamo van de auto voor de bouten. Verdeel de omtrek van het vat in 4 gelijke delen. Snij de messen eruit:

• Teken de rechthoeken op de zijkant van de tank af die overeenkomen met de cirkelverdelingen;
• Zoek het verticale middelpunt van elk element;
• Markeer de boven- en onderkant van het vat met een stevige rand van 3-5 cm breed;
• snij het metaal tussen de individuele rechthoeken tot aan de randlijn;
• maak sneden langs de boven- en ondergrenzen van de markeringen, zodat het midden van de rechthoek intact blijft en verbonden blijft met de randen;
• ontvouw elk blad ten opzichte van de centrale as;
• bepaal het midden van de cirkelvormige bodem en markeer de plaatsen van de boutgaten overeenkomstig hun plaats op de alternatorpoelie.

Bij het uitvouwen van de vleugels is het de moeite waard de draairichting van het windrad te bepalen om de juiste delen van de vliegtuigen naar buiten te brengen. De draaihoeken van alle bladen moeten worden gemeten om ervoor te zorgen dat gelijke belasting wordt uitgeoefend.

De montage bestaat uit het vastschroeven van de generatorpoelie op de bodem van de tank. Vervolgens wordt de basis voor de windgenerator voorbereid (een mast gemaakt van een dikke pijp van ongeveer 2 meter hoog). Het is het gemakkelijkst om de generator aan deze mast vast te maken met klemmen van de juiste diameter. Om de accu op te laden moet de stroom van de dynamo door een gelijkrichter worden geleid, en de aansluiting moet worden gemaakt aan de hand van de bedradingsschema's van het voertuig.

Zelfgemaakte generator voor een windturbine

De eenheid voor de horizontale windturbinegenerator kan worden samengesteld uit wielnaven van auto's of een elektromotor uit een wasmachine gebruiken. Voor de werkzaamheden moeten neodymiummagneten (een niobiumlegering) worden aangeschaft. Rechthoekige elementen zijn het best.

U kunt het aantal bepalen aan de hand van het aantal spoelen als er een motor wordt gebruikt. Voor een driefasige wisselstroomdynamo moet het aantal magneten gelijk zijn aan 2/3 van het aantal spoelen, en voor een eenfasige wisselstroomdynamo moet het aantal magneten gelijk zijn. De meesters adviseren te kiezen voor een driefasige generator.

Bij gebruik van een wasmachinemotor moeten de magneten aan de motorrotor worden gelijmd. Indien een wielnaaf wordt gebruikt, worden de magneten geplaatst op een cirkel van plaatstaal van ongeveer 5 mm dik. Volg de regels bij het in elkaar zetten van de rotor:

1. De afstand tussen de magneten moet gelijk zijn. Plaats de rechthoekige elementen op de naaf met hun lange zijden langs de stralen van het wiel, en op de motoras langs zijn lengteas.
2. De polen van de magneten moeten vóór de werkzaamheden worden geïdentificeerd en gemarkeerd. Monteer ze zo dat de tegenover elkaar liggende elementen verschillende polariteiten hebben. Bij het plaatsen van de magneten moeten de positieve en negatieve polen op de aangrenzende delen worden afgewisseld.
3. Het is raadzaam de magneten met epoxy te vullen, zodat zij stevig op het oppervlak van de rotor worden gehouden.

Wanneer de motoras als rotor wordt gebruikt, plaatst u het onderdeel op zijn plaats in de wikkeling en controleert u de werking door de styli van een voltmeter op de aansluitdraden te plaatsen en de as met een boormachine rond te draaien.

Indien een naaf wordt gebruikt, wikkelt u zelf spoelen van 1 mm geëmailleerd koperdraad op. Elke spoel moet bestaan uit 60 windingen en 9 mm hoog zijn. De spoelen moeten op het vlakke gedeelte van de wielnaaf worden bevestigd.

Voor een driefasige wisselstroomdynamo sluit u de kabeluiteinden als volgt aan:

• laat de buitenader 1 van de spoel vrij en verbind de binnenader 4 met de buitenader;
• sluit de binnengeleider van spoel 4 aan op de buitengeleider van spoel 7 en ga zo door tot het einde, waarbij de wikkeldelen om de 2 st. worden samengevoegd; het laatste moet een los binnenuiteinde hebben, dat gemakkelijk kan worden getwist met het reeds overgebleven loodje of anderszins kan worden gemarkeerd;
• herhaal het proces vanaf spoel 2, en verbind de draden op dezelfde manier om de 2 stukken;
• doe hetzelfde met spoel 3 en de overige niet aangeslotenen.

Aan het einde van de klus, zal de meester 6 afzonderlijke afleidingen hebben. De wikkeling moet met epoxy worden gevuld en gedroogd.

Vervolgens moet de as worden vastgeklemd in het naaflager waarop de rotorring met magneten is gemonteerd. De ruimte tussen de oppervlakken van de onderdelen bedraagt 1-1,5 mm. Controleer de draden op stroom, zet de windmolen in elkaar en monteer hem op de mast.

Onderhoud

Wanneer de windmolen in bedrijf is, moet u eenmaal per maand een algemene inspectie van de bevestigingsmiddelen uitvoeren, het elektrische systeem controleren op onbalans in de spanning, de bruikbaarheid van de regelaar en de gelijkmatigheid van de spanning van de kabels. Voor een probleemloze werking is het de moeite waard om eens in de 3-4 maanden de accupolen te controleren en het elektrolyt- en oliepeil in de generatordrijfwerkkast te controleren.

De jaarlijkse inspectie omvat de inspectie van de bladoppervlakken, de bepaling van de functionaliteit van de lagers en de vervanging ervan. Het elektrolytpeil wordt ook bijgevuld en de olie in de versnellingsbak wordt op dit moment toegevoegd. Het jaarlijks onderhoud omvat een controle van alle onderdelen op hun goede werking.

Verwante artikelen: