Hur man gör en vindgenerator med egna händer?

En vindgenerator för att generera elektricitet är en oersättlig elkälla där det inte finns mycket solljus, det finns inga floder i närheten och det finns inga centraliserade elnät.

Principen för driften av en vindgenerator är omvandlingen av vindenergi till elektrisk energi.

I system där värmeenergi behövs för att generera el använder de:

• en motor som körs på gas, bensin eller diesel;
• värmeavgivning från plattor och block i en kärnreaktor, vars värme används för att omvandla vatten till ånga - i en ångturbin;
• olika typer av bränsle som förbränns i ett kraftvärmeverk, ersätter värme, värme från en kärnreaktor.

Solpaneler står isär, där ljus används som energikälla och inte värme eller mekanisk energi.

Men tillbaka till "vindkraftverken", vars funktionsprincip är som följer. Vindkraften roterar propellern, som driver motorgeneratorns axel. Tillsammans med axeln roterar motorns rotor, på vilken permanentmagneter är installerade, synkront. Magnetfältet, som passerar genom statorlindningen, inducerar en växelström i den på grund av en förändring i styrkan hos det magnetiska flödet som passerar genom spolarnas varv, från vilka lindningen är sammansatt. En elektrisk växelspänning matas till en elektronisk krets, där den omvandlas till likspänning. Många enheter och enheter som behöver det fungerar från likström.

Vem som helst kan göra en generator för sommarstugor eller fältförhållanden som genererar växelström med en spänning på 220 V. Ju mer imponerande dimensionerna på strukturen är, desto större effektivitet kommer rekylen att tas emot av en viss användare. Det är inga problem att göra en generator som genererar en eller flera kilowatt el per timme. Elen som tas emot från en sådan installation kan driva nästan alla elektriska apparater i huset, inklusive trädgårdsutrustning.

Installationen liknar på avstånd en väderflöjel med en propeller, tack vare vilken denna struktur vänder sig där vinden blåser. Detta är nödvändigt för att maximera dess styrka och hastighet.

Den horisontella propellern roteras av ett skaft placerat på baksidan av enheten. Det vertikala skaftet behövs inte - dess blad är placerade på ett sådant sätt att själva propellern kommer att starta nästan ett halvt varv, oavsett vilken sida vinden blåser från.

För att ett vindturbin ska fungera med maximal effektivitet krävs ett varvtal på 3000 rpm eller mer. För generatorer som producerar växelström motsvarar denna frekvens värdet på 50 hertz, vilket är typiskt för inhemska industriella kraftverk. Efter att ha snurrat en motor-generator som väger ca 10 kg är det inga problem att få 2 kW varje timme.

Huvudelementet i varje modell av en vindkraftpark är en motorgenerator. Den fungerar som en motor – lik- eller växelström får rotorn (och med den axeln) att snurra. Att arbeta tvärtom - som generator - är också möjligt.

Bland de motorer som används som generatorer finns borstade, borstlösa asynkron- och stegmotorer. Det är dessa tre typer av motorer som är populära bland amatörer som monterar vindkraftverk med sina egna händer.

I en kollektormotor är rotorlindningarna (armaturerna) belägna i ett konstant magnetfält av statormagneter. Den konstanta spänningen som avlägsnas från terminalerna på en sådan motor när dess axel med ankaret är otvinnad överförs från ankarets strömförande kontakter genom borstarna. Borstarna själva är den svaga punkten för en sådan motor - de tömmer snabbt sin resurs. Som regel är en sådan generator under konstant belastning; när ankaret rör sig gnistrar borstarna. Flera dagars kontinuerlig drift av en sådan installation kan helt slita ut borstarna, vilket resulterar i att de senare måste bytas ut.

Det bästa alternativet är den borstlösa motorn. I den roterar en rotor med magneter i utrymmet mellan statorlindningarna. Själva lindningarna förblir stationära, de behöver inte glidkontakter. Tack vare en så enkel lösning kan installationen fungera i årtionden - det är viktigt endast en gång per säsong eller var sjätte månad att smörja motorlagren, som är ansvariga för perfekt, glappfri rotation av rotorn. Populära lösningar baserade på en borstlös motor - asynkron eller stepper - är tillgängliga för nästan alla hem "DIYer".

En asynkronmotor används i elverktyg - till exempel i en slipmaskin. En stepper kan hittas i en mängd olika enheter - från ett motorhjul på en cykel till en mekanisk enhet för en skrivare eller en diskenhet.

Den variabla borstmotorn som används i borrhammare, slipmaskiner, skruvmejslar, sticksågar och elektriska hyvlar skiljer sig åt. Deras nackdel är behovet av att ta bort borstarna och rotorhålet för neodymmagneter. Som ett resultat återstår bara statorlindningen av de aktiva lindningarna - rotorlindningen är helt borttagen.

En vindgenerator gjord av en fläkt kommer att kräva ett rotorhål för neodymmagneter. Utformningen av hushållsfläktmotorn är inte utformad för att ta emot elektrisk ström genom att rotorn snurrar. En datorkylare (chipkylare) - en fläkt av systemenheten på en PC eller bärbar dator - faller under samma ändring.

En traktor- eller bilgenerator använder en extra fältlindning, som drivs av själva maskinens batteri. För att generatorn ska producera till exempel en växelström på 135 ampere med en spänning på 15 volt, förbrukar rotorns exciteringslindning efter att tändningen slagits på en likström på 3 ampere med en spänning på 12,6-14 V. Den huvudsakliga energikällan för generatorn är fortfarande vevaxeln till en förbränningsmotor som drivs på bensin, diesel eller metan/propan. En traktor- eller bilgenerator kommer att kräva borttagning av fältlindningen och installation av neodymmagneter istället.

Det vanligaste alternativet är att använda en tvättmaskinsmotor för en hemmagjord generator. Om den gamla "tvättmaskinen" inte är tillgänglig kan du hitta en sådan motor i skräpbutikerna på hushållsmarknaden, i närmaste servicecenter för hushållsapparater eller en specialiserad butik. Det är inga problem att beställa en sådan motor från Kina.

Både nya och begagnade kommer att fungera länge. 200 watt effekt kan enkelt omvandlas till kilowatt eller mer.

För att montera generatorn behöver du förutom motorn:

• neodymmagneter i storlekarna 20, 10 och 5 mm (totalt 32);
• likriktardioder eller en diodbrygga med en ström på tiotals ampere (observera regeln om en dubbel effektreserv);
• epoxilim;
• kallsvetsning;
• sandpapper;
• plåt från sidan av en plåtburk.

Magneter beställs online från Kina.

Följande verktyg kommer att påskynda tillverkningsprocessen:

• svarv;
• sax;
• skruvmejsel med munstycken;
• tång.

Generatorn som en enhet genererar växelström, som måste omvandlas till likström, bringas till erforderligt spänningsvärde. Om en motorgenerator producerar t.ex. 40 volt, är det osannolikt att detta är ett lämpligt värde för de flesta hemelektronik, som förbrukar 5 eller 12 volt DC eller 127/220 volt AC.

Schemat för hela installationen, bevisat av tid och miljontals användare, inkluderar en likriktare, styrenhet, batteri och växelriktare. Ett bilbatteri med en kapacitet på 55-300 amperetimmar används som buffertlagring av lagrad energi. Dess driftspänning är 10,9-14,4 V med en cyklisk laddning (full laddning-urladdningscykel) och 12,6-13,65 med en buffert (portionerad, doserad, när du behöver ladda ett delvis urladdat batteri).

Regulatorn omvandlar till exempel samma 40 volt till 15. Dess effektivitet i volt-ström sträcker sig från 80-95% - exklusive förluster på likriktaren.

Trefasgeneratorn har störst verkningsgrad. - dess uteffekt är 50 % mer än en enfas, den vibrerar inte under drift (vibrationer lossar strukturen, vilket gör den kortlivad).

Spolarna i lindningen av var och en av faserna växlar med varandra och är seriekopplade - som magneternas poler, en av sidorna som är vända mot spolarna.

Moderna hushållsapparater och elektronik kan fungera från 110 volt (Amerikansk standard för hushållsnätverk) upp till 250 - det rekommenderas inte att ge mer till nätverksapparater och -enheter. Alla omvandlare är impulser, i jämförelse med linjära är deras värmeförluster mycket mindre.

För att ändra designen av en induktionsmotor, gör följande.

1. Demontera motorn och ta ut rotorn.
2. Ta bort plattorna från rotorankaret. Klipp dem till ett djup av 2 mm.
3. Gör spår upp till 5 mm djupa - för magneter.
4. Markera en remsa av plåt för magneterna. De bör vara lika åtskilda från varandra - detta kommer att förhindra onödig förlust av kraft i installationen.
5. Fäst dem på denna plåtremsa med superlim. Fäst remsan med magneter vid ankaret.
6. Fyll utrymmet mellan magneterna med kallsvetsning eller epoxilim.
7. Ta bort grader och ojämnheter på rotorn med sandpapper.
8. Kontrollera - och byt ut vid behov - motorlager och bultar.

Montera motorgeneratorn. Enheten är redo för vidare installation. För att kontrollera enheten, klämma fast dess axel i en borr- eller skruvmejselchuck och accelerera till 1000 rpm.

Vid ett lägre värde ligger felet i den ojämna växlingen av magneter vid vilken punkt som helst av ankarrotationscirkeln.

För att montera vindkraftverket, gör följande.

1. Klipp ut identiska bitar från ett PVC-rör med en diameter på 11-16 cm, motsvarande längden på de framtida bladen.
2. På varje segment, rita en godtycklig linje och dra dig tillbaka från den på båda sidor med 22 mm. Följaktligen kommer bredden på ett blad att nå 44 mm. Upprepa denna åtgärd för den motsatta änden av linjesegmentet.
3. Rakt anslut de yttersta punkterna på ena sidan av mittlinjen.
4. Rita på andra sidan konturerna av det framtida bladet.
5. Klipp ut det resulterande bladet och runda av dess fria ände genom att slipa. Upprepa ovanstående steg för resten av bladen.
6. Fäst bladen på navet med en bussningsadapter. Bultar med muttrar och fjäderbrickor är lämpliga som fästelement. Bredden på varje blad längs hela dess längd varierar från 44 till 88 mm.

Detta räcker för att vinden ska snurra pumphjulet med en hastighet av 3 m/s. Den resulterande strukturen måste balanseras - korrekt balansering kommer att förhindra bildandet av döda vinklar som saktar ner generatorn när propellern roterar.

En motorgenerator med ett installerat pumphjul kan placeras i en skyddshylsa som skyddar den från atmosfärisk nederbörd. Generatorn håller sig torr i alla väderförhållanden, skyddad från regn och snö, och håller i flera år. Gör följande för att montera skyddet:

1. i ett rör med en diameter på 7,5 cm, skär ett längsgående spår 2 cm brett;
2. skär den bakre änden av det avskurna röret i en 45 graders vinkel;
3. placera motorgeneratorn med propellern i detta rör och fäst den på den.

Fri rotation av motorn kräver en kullagrad vridled, liknande den som finns i en hushållsfläkt. Den kan vända oändligt åt vardera sidan.

För att kabeln, med hjälp av vilken de strömmar som induceras i statorlindningen avlägsnas, inte lindas upp eller vrids, måste anslutningen i gångjärnet vara glidande, men ge en pålitlig, stabil elektrisk kontakt mellan motorgeneratorn och ytterligare placerade funktionella enheter i kretsen.

Användningen av en borst-grafitkontakt är omotiverad - grafit har ett elektriskt motstånd som är en storleksordning högre än det för aluminium och stål, och kraften i installationen kommer att minska märkbart. Gångjärnet är installerat på en bas gjord av en bit av ett format rör. Efter montering kontrollerar de om den resulterande vridmekanismen har fastnat, inte snurrar och om kabeln är sliten.

För att ge en glidkontakt och fri rotation av installationen i vindens riktning, är ett skaft, till exempel tillverkat av ett vattenrör av plast och en bit av plast eller aluminium, fastsatt på motorns extra ytterhölje.

Ett runt eller profilrör används som stöd, vars ena ände är betongjord i marken - inte mindre än en meter. För att stödet inte ska slingra sig över tiden från orkanen, kompletteras det med tre eller sex bristningar, konvergerande i mitten i samma vinkel och riktade i olika riktningar.

Efter avslutad montering av motorgeneratordelen monteras en diodlikriktare vid behov vid behov. Strömförlusterna i ledningarna kan minskas avsevärt genom att använda en step-up transformator som är placerad nära generatoraggregatet - som i ledningar som överför industriell el över långa avstånd.

Laddningsregulator, batteri och växelriktare ingår vidare enligt diagrammet. Vindkraftverket är färdigmonterat och redo att köras.

En hemmagjord vindturbin för ett privat hus genererar en konstant eller växelspänning på flera tiotals volt, vilket är en ökad fara för en person. Strömförande kontakter och ledningar måste vara tillförlitligt isolerade - regnvatten är en försurad miljö som leder elektrisk ström väl.

Vindenergi är ombytlig. Den bästa lösningen skulle vara en låghastighetsgenerator med mer än ett dussin magneter och spolar. Ju fler spolar, desto tjockare ska lindningstråden vara. En för tunn sektion på grund av ett totalt motstånd på tiotals ohm kommer att minska generatorns användbara effekt med flera gånger. För en allvarlig belastning - till exempel från en elektrisk spis eller en tvättmaskin - vid 220 volt, en ström på upp till 10 A.

Utformningen av en hemmagjord generator - om inte en konverterad motor används för att generera elektricitet - måste vara perfekt platt och symmetrisk. Innan du installerar spolarna och magneterna måste själva "spinnaren" centreras. Det spelar ingen roll vad som används - en kasserad CD eller en hemmagjord miniatyrkopia av en väderkvarn, den minsta obalansen är redan oacceptabel.

Försök att uppnå minimalt brus - helst bör det vara frånvarande. Om din installation, som inte är smord i stället för lagren, klagas över på grund av det konstanta gnisslet och knackandet vid rotation, kan ett sådant klagomål leda till problem med lagen, särskilt på natten. Resten av skälen till att hävda dig som ägare till ett vindkraftverk är obetydliga - vindkraftverk är helt lagliga, eftersom ägaren av denna enhet inte producerar el med den i industriell skala, som man gör i Europa och Amerika.

Installationen bör inte vara för hög - ovanför pelarna längs vilka kraftledningar passerar. I varje stad, sommarstuga eller lantlig bebyggelse finns det en begränsning av höjden på de strukturer som byggs.

Korrekt och extremt ansvarsfullt närmar sig lösningen av problemet med el med hjälp av en vindgenerator, kommer konsumenten att bli av med stillestånd i samband med strömavbrott. Det är alltid bättre att arbeta före kurvan – inom lagens ramar – än att vänta i åratal på vad myndigheterna lovar.

Hur man gör en vindgenerator med egna händer, se nedan.