Ako vyrobiť mini veternú turbínu vlastnými rukami?

Veterná turbína nepotrebuje na výrobu elektriny palivo ani slnečnú energiu. Táto vlastnosť núti mnohých ľudí premýšľať o tom, ako postaviť veternú turbínu vlastnými rukami, pretože kúpa a inštalácia hotového zariadenia nie je lacná.

Princíp a typy generátorov veterných turbín

Veternú turbínu si môžete vyrobiť sami, len ak rozumiete jej konštrukcii. Prototypom tohto stroja je starý veterný mlyn. Tlak prúdiaceho vzduchu na jeho krídlach uvádza do pohybu hriadeľ, ktorý prenáša krútiaci moment na mlynské zariadenie.

Vo veterných mlynoch sa na výrobu elektriny využíva rovnaký princíp využívania energie vetra na otáčanie rotora:

1. Pohyb lopatiek vplyvom vetra spôsobuje otáčanie primárneho hriadeľa s prevodovkou. Krútiaci moment sa prenáša na sekundárny hriadeľ (rotor) generátora, ktorý je vybavený 12 magnetmi. Jeho otáčanie generuje striedavý prúd v statorovom krúžku.
2. Tento druh elektriny nemôže nabíjať batérie bez špeciálneho zariadenia - regulátora (usmerňovača). Zariadenie premieňa striedavý prúd na jednosmerný a umožňuje jeho uskladnenie, aby domáce spotrebiče mohli pracovať bez prerušenia. Regulátor plní aj ďalšiu funkciu: včas zastaví nabíjanie batérie a prebytočnú energiu vyrobenú veternou turbínou prenesie do zariadení, ktoré spotrebúvajú veľké množstvo energie (napríklad vykurovacie telesá na vykurovanie domu).
3. Na napájanie 220 V sa prúd privádza z batérií do meniča a potom do miest spotreby.

Aby boli listy vždy v najlepšej polohe na interakciu s vetrom, na zariadeniach krídla je namontovaný chvost, ktorý umožňuje natočenie vrtule proti vetru. Továrenské modely veterných turbín majú brzdové zariadenia alebo prídavné obvody na sklopenie chvosta alebo na usmernenie lopatiek mimo nárazov vetra v nepriaznivom počasí.

Existuje niekoľko typov veterných turbín, ktoré sa delia podľa počtu a materiálu lopatiek alebo stúpania vrtule. Hlavné rozdelenie je však založené na umiestnení osi alebo primárneho hriadeľa:

1. Horizontálny typ zahŕňa umiestnenie hriadeľa rovnobežne so zemou. Takéto generátory sa nazývajú okrídlené generátory.
2. Pri vertikálnych veterných turbínach je os kolmá na horizont a roviny sú usporiadané okolo nej. Vertikálne generátory sa môžu nazývať ortogonálne alebo kruhové.

Bez ohľadu na umiestnenie osi otáčania zostáva princíp činnosti jednotky rovnaký.

Modely veterných turbín môžu mať vrtuľu alebo veterné koleso s 2, 3 alebo viacerými lopatkami. Zariadenia s viacerými listami sa považujú za schopné vytvárať prúd pri slabom vetre, zatiaľ čo vrtule s 2 alebo 3 krídlami vyžadujú silnejšie prúdenie vzduchu. Dôležitým pravidlom pri výbere modelu je, že každá lopatka kladie odpor prúdeniu vetra a znižuje rýchlosť otáčania, takže je ťažké roztočiť viaclopatkové koleso na prevádzkovú rýchlosť.

Medzi druhmi veterných turbín sú plachtové a pevné. Tieto názvy sa vzťahujú na materiál, z ktorého sú krídla vyrobené. Pri vlastnej montáži bude typ plachty jednoduchší a ekonomickejší, ale lopatky z plastového materiálu (látka, fólia atď.) nie sú trvanlivé a odolné voči opotrebovaniu.

Vertikálna verzia

Stavba vertikálnej veternej turbíny je jednoduchšia ako stavba horizontálnej. Konštrukcia nevyžaduje lopatkové zariadenie umiestnené v malej výške (do 2 m). Spätná väzba od tých, ktorí používajú vertikálne veterné turbíny (veterné turbíny), svedčí o malej hlučnosti pri otáčaní a pohodlnej údržbe pracovných jednotiek. Generátor je umiestnený v spodnej časti konštrukcie a údržbu možno vykonávať bez toho, aby ste museli pracovať z výšky alebo spúšťať stožiar na zem.

Na hornom konci nápravy je namontované ložisko, ktoré slúži aj ako stožiar. Je prakticky bezúdržbový a vydrží roky bez opravy.

Na rozdiel od veternej turbíny s lopatkami si vertikálne veterné turbíny nevyžadujú vysoký stožiar. Pracujú nezávisle od smeru vetra, čo zjednodušuje konštrukciu pohyblivej časti. Na lopatky kompaktného veterného generátora môžete použiť PVC rúrky s veľkým priemerom (napr. kanalizačné potrubie) a na výkonnejšie veterné turbíny je vhodná tenká pozinkovaná oceľ. Tieto materiály sú dostupné pre každého domáceho majstra a sú pomerne lacné.

Dizajn veterného kolesa si môžete vybrať z mnohých dostupných možností:

• Konštrukcia Dornier s 2 plochými lopatkami;
• Savoniov systém so 4 polvalcovými krídlami;
• ortogonálna viaclopatková veterná turbína s 2 radmi rovín;
• Špirálové veterné turbíny so zakriveným profilom lopatiek.

Všetky vertikálne veterné turbíny využívajú princíp Savoniovho agregátu. V domácnosti sa dajú čepele vyrobiť z oceľových alebo plastových sudov, ktoré sa pozdĺžne rozrežú na polovicu. Zvláštnosťou konštrukcie je, že účinnosť jednotky dosahuje maximum pri rýchlosti lopatiek rovnej polovici rýchlosti vetra. Preto sa pri vertikálnej veternej turbíne neoplatí zvyšovať rýchlosť.

Horizontálne modely

Na rozdiel od vertikálnych generátorov majú domáce vrtuľové veterné turbíny vyššiu účinnosť, keď sa zvýšia otáčky lopatiek. Početné a úzke prvky vrtule však neprispievajú k najlepšej práci: pri silnom nápore vetra nemajú čas otáčať hriadeľom kvôli vzduchovému vankúšu vytvorenému pred vrtuľou.

Viacčepeľové veterné generátory pre domácnosť s vlastnými rukami sú najlepšie vyrobené v oblastiach s nie príliš silným vetrom. Ak sila vetra v regióne často presahuje 10 až 15 m za sekundu, má zmysel postaviť veternú turbínu s 2 až 3 lopatkami. Oba typy sú schopné štartovať rýchlosťou vzduchu približne 2 - 3 m za sekundu.

Horizontálny model si vyžaduje vysoký stožiar (6-12 m). Aby sa zabránilo výškovým prácam počas údržby, ľudoví majstri inštalujú na základňu stožiara jednoduchý skladací mechanizmus - os. Na zabezpečenie stability konštrukcie pri silnom zaťažení vetrom sú potrebné lanové vzpery, ktoré udržiavajú stožiar vo vzpriamenej polohe.

Gondola s generátorom a vrtuľou musí byť namontovaná na ložisku a vybavená vetrolamom, aby bola vrtuľa vždy vo výhodnej polohe vzhľadom na vietor. Káble na vedenie prúdu musia byť usporiadané tak, aby sa pri otáčaní gondoly nekrútili a nespôsobovali rušenie a poškodenie. Preto sú umiestnené vo vnútri rúrkového stožiara.

Ako vyrobiť 220 V generátor veternej turbíny?

Prvým krokom pri stavbe veternej turbíny je určenie požadovaného výkonu stroja:

• Na osvetlenie niekoľkých miestností postačí generátor s výkonom menším ako 1 kW, ktorý zabezpečí napájanie žiaroviek alebo úsporných žiaroviek a okrem toho sa do neho dá zapojiť notebook alebo televízor;
• domáci veterný generátor s výkonom 5 kW zabezpečí elektrinu pre domáce spotrebiče (chladnička, práčka, sporák atď.);
• Na prechod domu na autonómne zásobovanie elektrickou energiou je potrebný výkonný generátor s výkonom viac ako 20 kW.

Generátor môže byť vlastnoručne vyrobený alebo môže byť upravený zo starého auta. Týmto spôsobom je možné generovať až 2-3 kW výkonu. Ak chcete vlastnými rukami vyrobiť výkonnejšiu 220V veternú turbínu, budete musieť vykonať presné výpočty počtu cievok a závitov drôtu, veľkosti a počtu magnetov na rotore a parametrov krídel lopatiek.

Jednoduchý dizajn

Pre najjednoduchšiu konštrukciu s výkonom približne 1-1,5 kW potrebujete:

• automobilový alternátor (12 V);
• kyslý akumulátor (12 V);
• Vypínač (12 V);
• menič prúdu 700-1500 V a 12-220 V;
• kovová veľká kapacita;
• skrutky, podložky, matice;
• upevňovacie svorky pre alternátor (2 ks).

Do remenice alternátora vozidla urobte symetrické otvory pre skrutky. Obvod nádoby rozdeľte na 4 rovnaké časti. Vystrihnite čepele:

• Na strane nádrže vyznačte obdĺžniky zodpovedajúce deleniu kruhu;
• Nájdite vertikálny stred každého prvku;
• Označte hornú a dolnú časť nádoby pevným okrajom širokým 3-5 cm;
• odrežte kov medzi jednotlivými obdĺžnikmi až po líniu okraja;
• urobte rezy pozdĺž hornej a dolnej hranice značiek tak, aby stred obdĺžnika zostal neporušený a spojený s okrajmi;
• rozvinúť každú čepeľ vzhľadom na stredovú os;
• určte stred kruhového dna, označte miesta otvorov pre skrutky podľa ich umiestnenia na remenici alternátora.

Pri rozkladaní krídel je vhodné určiť smer otáčania veterného kolesa, aby sa vynorili správne časti lietadiel. Mali by sa zmerať uhly natočenia všetkých lopatiek, aby sa zabezpečilo rovnaké zaťaženie.

Montáž pozostáva z priskrutkovania remenice generátora na dno nádrže. Potom sa pripraví základňa pre veterný generátor (stožiar z hrubej rúry vysoký asi 2 metre). Najjednoduchšie je pripevniť generátor k tomuto stožiaru pomocou svoriek vhodného priemeru. Na nabíjanie batérie musí prúd z alternátora prejsť cez usmerňovač a pripojenie sa musí vykonať podľa schémy zapojenia vozidla.

Domáci generátor pre veternú turbínu

Jednotku pre horizontálny generátor veternej turbíny možno zostaviť z nábojov kolies automobilov alebo použiť elektromotor z práčky. Práca si vyžaduje nákup neodymových magnetov (zliatina nióbu). Najlepšie sú obdĺžnikové prvky.

V prípade použitia motora môžete počet určiť podľa počtu cievok. Pri trojfázovom alternátore by mal byť počet magnetov 2/3 počtu cievok a pri jednofázovom alternátore by mal byť rovnaký. Odborníci z praxe odporúčajú zvoliť si trojfázový generátor.

Pri použití motora práčky musia byť magnety prilepené k rotoru motora. Ak sa použije náboj kolesa, magnety sa umiestnia na kruh z oceľového plechu s hrúbkou približne 5 mm. Pri montáži rotora postupujte podľa týchto pravidiel:

1. Vzdialenosť medzi magnetmi musí byť rovnaká. Umiestnite obdĺžnikové prvky na náboj ich dlhými stranami pozdĺž polomerov kolesa a na hriadeľ motora pozdĺž jeho pozdĺžnej osi.
2. Póly magnetov sa musia pred prácou identifikovať a označiť. Namontujte ich tak, aby protiľahlé prvky mali rôznu polaritu. Pri umiestňovaní magnetov striedajte kladné a záporné póly susedných častí.
3. Magnety je vhodné vyplniť epoxidom, aby pevne držali na povrchu rotora.

Ak použijete hriadeľ motora ako rotor, umiestnite diel na jeho miesto vo vinutí a skontrolujte funkčnosť tak, že na vodiče umiestnite hroty voltmetra a hriadeľ otáčajte vŕtačkou.

Ak sa použije náboj, navinú sa cievky z 1 mm smaltovaného medeného drôtu. Každá cievka musí mať 60 závitov a výšku 9 mm. Cievky musia byť upevnené na plochej časti náboja kolesa.

V prípade trojfázového alternátora pripojte konce kábla takto:

• nechajte vonkajší vodič 1 cievky voľný a vnútorný vodič 4 pripojte k vonkajšiemu vodiču;
• vnútorný vodič cievky 4 pripojte k vonkajšiemu vodiču cievky 7 a pokračujte až do konca, pričom spojte časti vinutia každé 2 ks; posledný by mal mať voľný vnútorný koniec, ktorý sa dá ľahko skrútiť s už ponechaným vodičom alebo inak označiť;
• Zopakujte postup od cievky 2, pričom každé 2 kusy spojte rovnakým spôsobom;
• to isté urobte s cievkou 3 a zvyšnými nezapojenými cievkami.

Na konci práce bude mať hlavný majster 6 samostatných vodičov. Vinutie sa musí vyplniť epoxidom a vysušiť.

Potom sa musí hriadeľ upnúť do ložiska náboja, na ktorom je nasadený krúžok rotora s magnetmi. Vôľa medzi povrchmi dielov je 1-1,5 mm. Skontrolujte, či sú vodiče pod prúdom, zostavte veterný mlyn a namontujte ho na stožiar.

Údržba

Pri prevádzke veterného mlyna by ste mali raz za mesiac vykonať všeobecnú kontrolu upevňovacích prvkov, skontrolovať elektrický systém na nerovnováhu napätia, prevádzkyschopnosť regulátora a rovnomernosť napnutia káblov. Pre bezproblémovú prevádzku sa každé 3 - 4 mesiace oplatí skontrolovať svorky batérie a skontrolovať hladinu elektrolytu a oleja v prevodovke generátora.

Každoročná kontrola zahŕňa kontrolu povrchu nožov, kontrolu ložísk a ich výmenu. V tomto čase sa doplní aj hladina elektrolytu a olej v prevodovke. Každoročná údržba zahŕňa kontrolu správneho fungovania všetkých zostáv.

Súvisiace články: