Hur gör man ett minivindkraftverk med sina egna händer?

För att producera el behöver vindkraftverk varken bränsle eller solenergi. Den här funktionen får många att fundera på hur de ska bygga ett vindkraftverk med sina egna händer, eftersom det inte är billigt att köpa och installera färdig utrustning.

Principer och typer av vindkraftverk

Du kan bygga ett vindkraftverk själv bara om du förstår hur det är uppbyggt. Prototypen för denna maskin är en gammal väderkvarn. Luftflödets tryck på vingarna sätter en axel i rörelse som överför vridmomentet till kvarnutrustningen.

I väderkvarnar används samma princip som i vindkraftverk för att använda vindkraft för att vrida rotorn för att generera elektricitet:

1. Vindens rörelse av bladen får den primära axeln med en växellåda att rotera. Vridmomentet överförs till generatorns sekundära axel (rotor), som är försedd med 12 magneter. Dess rotation genererar växelström i statorringen.
2. Denna typ av elektricitet kan inte ladda batterier utan en särskild anordning - en regulator (likriktare). Apparaten omvandlar växelström till likström och gör det möjligt att lagra den så att hushållsapparater kan fungera utan avbrott. Styrenheten har också en annan funktion: den slutar ladda batteriet i tid och överför den överskottsenergi som vindkraftverket producerar till enheter som förbrukar stora mängder energi (t.ex. värmeelement för uppvärmning av bostäder).
3. För att leverera 220 V matas strömmen från batterierna till växelriktaren, som sedan matas till elförbrukningsställena.

För att se till att bladen alltid är i det bästa läget för att interagera med vinden, monteras en svans på vinganordningarna som gör att propellern kan vridas mot vinden. Fabriksmodeller av vindkraftverk har bromsanordningar eller extra kretsar för att fälla in stjärten eller för att styra vingarna bort från vindstötar vid ogynnsamt väder.

Det finns flera olika typer av vindkraftverk, som klassificeras efter bladens antal och material eller propellerns stigning. Men den huvudsakliga indelningen baseras på axelns eller huvudaxelns placering:

1. Den horisontella typen innebär att axeln placeras parallellt med marken. Sådana generatorer kallas vinggeneratorer.
2. I vertikala vindkraftverk är axeln vinkelrät mot horisonten och planen är placerade runt den. Vertikala generatorer kan kallas ortogonala eller rundavkastande.

Oavsett var rotationsaxeln är placerad förblir enhetens funktionsprincip densamma.

Vindkraftverk kan ha en propeller eller ett vindhjul med 2, 3 eller fler blad. Enheter med flera blad anses kunna generera ström i svaga vindar, medan propellrar med två eller tre vingar kräver ett starkare luftflöde. En viktig regel att tänka på när du väljer modell är att varje blad skapar motstånd mot vindflödet och minskar rotationshastigheten, så det är svårt att snurra ett hjul med flera vingar till driftshastighet.

Bland de olika typerna av vindkraftverk finns seglande vindkraftverk och styva vindkraftverk. Dessa namn hänvisar till det material som vingarna är tillverkade av. Vid självmontering blir segeltypen enklare och mer ekonomisk, men blad av plastmaterial (tyg, film etc.) är inte hållbara och slitstarka.

Vertikal version

Det är lättare att bygga ett vertikalt vindkraftverk än ett horisontellt. Konstruktionen kräver ingen lamellanordning som placeras på låg höjd (upp till 2 m). Feedback från dem som använder vertikala vindkraftverk (vindkraftverk) vittnar om det lilla ljudet när de roterar och att det är lätt att underhålla de fungerande enheterna. Generatorn är placerad i botten av konstruktionen och underhåll kan utföras utan att man behöver arbeta från hög höjd eller sänka masten till marken.

Ett lager är monterat i axelns övre ände, som också fungerar som mast. Den är praktiskt taget underhållsfri och kan hålla i flera år utan reparation.

Till skillnad från ett bladvindkraftverk kräver vertikala vindkraftverk ingen hög mast. De fungerar oberoende av vindriktningen, vilket förenklar utformningen av den rörliga delen. För bladen i en kompakt vindkraftsgenerator kan du använda ett PVC-rör med stor diameter (t.ex. avloppsrör), och för ett kraftigare vindkraftverk är tunt galvaniserat stål lämpligt. Dessa material är tillgängliga för alla hemmafixare och är relativt billiga.

Vindhjulets utformning kan väljas bland de många alternativ som finns tillgängliga:

• Dornier-design med två platta blad;
• Savonius-system med fyra halvcylindriska vingar;
• ortogonalt flerbladigt vindkraftverk med två rader av plan;
• Spiralformade vindkraftverk med en böjd bladprofil.

Alla vertikala vindkraftverk använder Savonius aggregatprincipen. I hemmet kan man tillverka blad av stål- eller plasttrummor som skärs på mitten på längden. Det speciella med konstruktionen är att enhetens effektivitet är maximal vid en bladhastighet som är halva vindhastigheten. Därför är det inte värt att försöka öka hastigheten för ett vertikalt vindkraftverk.

Horisontella modeller

Till skillnad från vertikala generatorer har hemmagjorda propellervindkraftverk högre effektivitet när bladens hastighet ökar. Men de många och smala elementen i propellern bidrar inte till ett optimalt arbete: vid stark vind har de inte tid att snurra axeln på grund av den luftkudde som bildas framför propellern.

Vindgeneratorer med flera blad för hemmet med egna händer tillverkas bäst i områden med inte alltför starka vindar. Om vindstyrkan i området ofta överstiger 10-15 m per sekund är det meningsfullt att bygga ett vindkraftverk med 2-3 blad. Båda typerna kan starta med en lufthastighet på cirka 2-3 meter per sekund.

En horisontell modell kräver en hög mast (6-12 m). För att undvika arbeten på hög höjd vid underhåll installerar folkhantverkare en enkel fällmekanism - en axel - vid mastens bas. För att säkerställa konstruktionens stabilitet vid stark vindbelastning krävs kabelstänger som håller masten upprätt.

Gondolen med generatorn och propellern ska vara monterad på ett lager och försedd med en vädervinkel så att propellern alltid intar ett fördelaktigt läge i förhållande till vinden. De kablar som leder strömmen måste vara placerade så att de inte vrider sig när nacellen roterar och orsakar störningar och brott. Det är därför de bärs inuti den rörformade masten.

Hur gör man en 220 volts vindkraftsgenerator?

Det första steget i byggandet av ett vindkraftverk är att bestämma maskinens effekt:

• För att belysa några rum räcker det med en generator på mindre än 1 kW, som ger ström till glödlampor eller energisparlampor, och dessutom kan en bärbar dator eller TV anslutas;
• En egentillverkad vindkraftsgenerator med en kapacitet på 5 kW ger el till hushållsapparater (kylskåp, tvättmaskin, spis osv.);
• För att huset ska kunna byta till en autonom elförsörjning behövs en kraftfull generator med en kapacitet på mer än 20 kW.

Generatorn kan vara egentillverkad eller anpassas från en gammal bil. På detta sätt är det möjligt att generera upp till 2-3 kW effekt. Om du vill bygga ett kraftfullare 220 V vindkraftverk på egen hand måste du göra exakta beräkningar av antalet spolar och vändningar av tråd, storleken och antalet magneter på rotorn och parametrarna för bladvingarna.

En enkel konstruktion

För den enklaste konstruktionen med en effekt på ca 1-1,5 kW behöver du:

• bilens generator (12 V);
• syrabatteri (12 V);
• Avbrytare (12 V);
• strömomvandlare 700-1500 V och 12-220 V;
• stor kapacitet i metall;
• bultar, brickor, brickor, muttrar;
• fästklämmor för generatorn (2 st.).

Gör symmetriska hål i bilens generatorns remskiva för skruvarna. Dela kärlets omkrets i 4 lika stora delar. Skär ut bladen:

• Markera rektanglarna på sidan av tanken som motsvarar cirkelindelningarna;
• Hitta det vertikala centrumet för varje element;
• Märk upp kärlets topp och botten med en 3-5 cm bred kant;
• Skär metallen mellan de enskilda rektanglarna till kantlinjen;
• Skär längs de övre och nedre gränserna för markeringarna så att mitten av rektangeln förblir intakt och ansluten till fälgarna;
• veckla ut varje blad i förhållande till den centrala axeln;
• Bestäm mitten av den cirkulära botten och markera skruvhålens placering i enlighet med deras placering på generatorskivan.

När du vecklar ut vingarna är det värt att bestämma vindhjulets rotationsriktning för att få fram rätt delar av planen. Alla bladens svängningsvinklar ska mätas för att säkerställa att lika stor belastning tillämpas.

Monteringen består av att skruva fast generatorskivan i botten av tanken. Därefter förbereds basen för vindkraftverket (en mast av ett tjockt rör som är cirka 2 meter hög). Det är enklast att fästa generatorn på denna mast med hjälp av klämmor med lämplig diameter. För att ladda batteriet måste strömmen från generatorn passera genom en likriktare, och anslutningen måste göras med hjälp av fordonets kopplingsscheman.

Hemmagjord generator för ett vindkraftverk

Aggregatet för den horisontella vindkraftsgeneratorn kan monteras från hjulnav i bilar eller med hjälp av en elmotor från en tvättmaskin. Arbetet kommer att kräva inköp av neodymmagneter (en niobiumlegering). Rektangulära element är bäst.

Du kan bestämma antalet genom antalet spolar om en motor används. För en trefasgenerator ska antalet magneter vara 2/3 av antalet spolar, och för en enfasgenerator ska det vara detsamma. Experter rekommenderar att man väljer en trefasgenerator.

När du använder en tvättmaskinmotor måste magneterna limmas fast på motorns rotor. Om ett hjulnav används placeras magneterna på en cirkel av ca 5 mm tjock stålplåt. Följ reglerna när du monterar rotorn:

1. Avståndet mellan magneterna måste vara lika stort. Placera de rektangulära elementen på navet med långsidorna längs hjulets radier och på motoraxeln längs dess längdaxel.
2. Magneternas poler måste identifieras och markeras innan arbetet påbörjas. Montera dem så att de motsatta elementen har olika polaritet. När du placerar magneterna ska du alternera de positiva och negativa polerna i de närliggande delarna.
3. Det är lämpligt att fylla magneterna med epoxi så att de sitter fast på rotorns yta.

När motoraxeln används som rotor, placera delen på sin plats i lindningen och kontrollera funktionen genom att placera en voltmeters stiletter på ledningarna och rotera axeln med en borrmaskin.

Om ett nav används, lindas spolar av 1 mm emaljerad koppartråd av sig själv. Varje spole ska bestå av 60 varv och vara 9 mm hög. Spolarna ska fästas på den platta delen av hjulnavet.

För en trefasgenerator ansluts kabeländarna på följande sätt:

• Låt spolens yttre ledning 1 vara fri och anslut den inre ledningen 4 till den yttre ledningen;
• Anslut den inre ledaren i spole 4 till den yttre ledaren i spole 7 och fortsätt ända till slutet, och sammanfoga lindningsdelarna vartannat stycke; den sista ska ha en lös inre ände, som lätt kan vridas med den redan överblivna ledningen eller markeras på annat sätt;
• Upprepa processen från spole 2, och sammanfoga trådarna på samma sätt varannan bit;
• Gör samma sak med spole 3 och de återstående oanslutna spolarna.

I slutet av arbetet kommer huvudmannen att ha 6 separata ledningar. Lindningen måste fyllas med epoxi och torkas.

Därefter måste axeln klämmas fast i navlagret på vilket rotorns ring med magneter är monterad. Avståndet mellan delarnas ytor är 1-1,5 mm. Kontrollera att ledningarna är strömförande, montera vindkraftverket och montera det på masten.

Underhåll

När du använder vindkraftverket en gång i månaden bör du göra en allmän inspektion av fästelement, kontrollera elsystemet för spänningsobalans, styrenhetens funktionsduglighet och kablarnas jämna spänning. För att säkerställa en problemfri drift är det värt att kontrollera batteripolerna var 3-4:e månad och kontrollera elektrolyt- och oljenivåerna i generatorns växellåda.

Den årliga inspektionen omfattar inspektion av bladytorna, fastställande av lagrens funktion och utbyte av dem. Elektrolytnivån fylls också på och oljan i växellådan tillsätts vid detta tillfälle. Det årliga underhållet innebär att man kontrollerar att alla enheter fungerar korrekt.

Relaterade artiklar: