Jak vyrobit větrnou turbínu vlastními rukama

V posledních letech se téma zelené energie stalo velmi populární. Někteří dokonce předpovídají, že taková energetika v blízké budoucnosti zcela nahradí uhelné, plynové a jaderné elektrárny. Větrná energie je jednou z oblastí zelené energie. Generátory, které přeměňují větrnou energii na elektřinu, jsou nejen průmyslové, jako součást větrných farem, ale také malé, sloužící soukromému sektoru.

Větrný generátor si můžete dokonce vyrobit vlastními rukama - o tom je tento materiál..

Co je to generátor

V širším slova smyslu je generátor zařízení, které produkuje jakékoli produkty nebo přeměňuje jeden druh energie na jiný. Může to být například parní generátor (produkuje páru), kyslíkový generátor, kvantový generátor (zdroj elektromagnetického záření).V rámci tohoto tématu nás však zajímají elektrické generátory. Tento název se vztahuje na zařízení, která přeměňují různé typy neelektrické energie na elektřinu..

Typy generátorů

Elektrické generátory jsou klasifikovány jako:

• elektromechanický - přeměňují mechanické práce na elektřinu-
• termoelektrický - přeměňte tepelnou energii na elektřinu-
• fotovoltaické (fotobuňky, solární panely) - přeměňuje světlo na elektřinu-
• magnetohydrodynamický (MHD generátory) - elektřina se vyrábí z plazmatické energie pohybující se magnetickým polem-
• chemikálie - přeměňte energii chemických reakcí na elektřinu.

Kromě toho jsou elektromechanické generátory klasifikovány podle typu motoru. Existují následující typy:

• generátory turbín jsou poháněny parní turbínou;
• hydrogenerátory používají jako motor hydraulickou turbínu;
• dieselové generátory nebo benzínové generátory jsou vyráběny na bázi dieselových nebo benzínových motorů;
• větrné generátory přeměňují energii vzdušných hmot na elektřinu pomocí větrné turbíny.

Větrné turbíny

Pojďme se soustředit na větrné turbíny (nazývají se také větrné turbíny). Nejjednodušší nízkoenergetická větrná turbína obvykle sestává z stožáru, obvykle vyztuženého vodícími dráty, na kterém je instalována větrná turbína.

Tato větrná turbína je spřádána šroubem, který pohání rotor elektrického generátoru. Zařízení kromě elektrického generátoru zahrnuje také baterii s regulátorem nabíjení a střídačem připojeným k síti.

Schéma činnosti tohoto zařízení je poměrně jednoduché: při působení větru se šroub otáčí, rotuje rotor, elektrický generátor generuje střídavý elektrický proud, který je přeměněn regulátorem náboje na stejnosměrný proud.Tento proud nabíjí baterii. Stejnosměrný proud z baterie převádí střídač na střídavý proud, jehož parametry odpovídají parametrům sítě.

Průmyslová zařízení jsou namontována na věžích. Jsou navíc vybaveny rotačním mechanismem, anemometrem (zařízení pro měření rychlosti a směru větru), zařízením pro změnu úhlu otáčení lopatek, brzdovým systémem, silovou skříní s ovládacími obvody, hasicími a bleskovými ochrannými systémy, systémem pro přenos údajů o provozu zařízení atd..

Druhy větrných turbín

Podle umístění osy otáčení vzhledem k zemskému povrchu se větrné turbíny dělí na vertikální a horizontální. Nejjednodušší vertikální model je s rotorem Savonius.

Má dvě nebo více lopatek, což jsou duté půlválce (válce svisle rozřezané na polovinu).Rotor Savonius Existují různé konfigurace a konstrukce těchto lopatek: symetricky pevné, vzájemně se překrývající, s aerodynamickým profilem.

Výhodou rotoru Savonius je jednoduchost a spolehlivost konstrukce, navíc její provoz nezávisí na směru větru, nevýhodou je nízká účinnost (ne více než 15%).

Další vertikální konstrukce je Darrieusův rotor. Jeho čepele jsou křídla křídla. Mohou být obloukovité, ve tvaru H, ve tvaru spirály. Mohou existovat dvě nebo více nožů.Rotor Darrieus Výhody takového generátoru větru jsou:

• jeho vysoká účinnost,
• snížený provozní hluk,
• relativně jednoduchý design.

Mezi nedostatky jsou zaznamenány:

• velké zatížení stožáru (vlivem Magnusova efektu);
• absence matematického modelu pro provoz tohoto rotoru, což ztěžuje jeho zdokonalení;
• rychlé opotřebení v důsledku odstředivého zatížení.

Dalším typem vertikální instalace je spirálový rotor. Je vybaven lopatkami, které jsou zkrouceny podél osy ložiska.Šroubovitý rotor Zajišťuje trvanlivost a vysokou účinnost. Nevýhodou jsou vysoké náklady v důsledku složitosti výroby.

Vítriskový typ větrné turbíny je konstrukcí se dvěma řadami vertikálních lopatek - vnější a vnitřní. Tento design poskytuje nejvyšší účinnost, ale má vysoké náklady..

Horizontální modely se liší:

• počet lopatek (jednostranných as velkým počtem);
• materiál, ze kterého jsou čepele vyrobeny (tuhá nebo pružná plachta);
• variabilní nebo pevná rozteč lopatek.

Strukturálně jsou všechny podobné. Obecně se větrné generátory tohoto typu vyznačují vysokou účinností, ale vyžadují neustálé přizpůsobení směru větru, což je řešeno použitím větrné lopatky v konstrukci nebo automatickým umístěním zařízení pomocí rotačního mechanismu podle odečtení senzorů..

DIY větrný generátor

Výběr modelů větrných generátorů na trhu je nejširší, jsou k dispozici zařízení různých provedení a různých výkonů. Jednoduchou instalaci však můžete provést sami.

Vyhledejte vhodné materiály

Jako generátor se doporučuje použít třífázový permanentní magnet, například traktor. Můžete to však vyrobit z elektromotoru, který bude podrobněji popsán níže. Otázka výběru lopatek je důležitá. Pokud je větrná turbína vertikální, obvykle se používají variace Savoniovho rotoru..Traktorový generátor Pro výrobu lopatek je zcela vhodný válcový kontejner, například starý var. Jak však bylo uvedeno výše, větrné generátory tohoto typu mají nízkou účinnost a je nepravděpodobné, že bude možné vyrobit lopatky složitějšího tvaru pro vertikální větrnou turbínu. Domácí výrobky obvykle používají čtyři půlválcové čepele..

Pokud jde o horizontální větrné turbíny, konstrukce s jednoduchým listem je optimální pro nízkoenergetickou instalaci, avšak se svou zdánlivou jednoduchostí bude mimořádně obtížné vyrobit vyváženou lopatku řemeslným způsobem, a bez toho by větrná turbína často selhala..

• V horizontálních větrných turbínách lze použít dva typy lopatek: plachtu a lopatku. Plachetnice jsou velmi jednoduché, jsou to jen široké pásy, navenek připomínající lopatky větrných mlýnů. Nevýhodou takových prvků je jejich velmi nízká účinnost. V tomto ohledu jsou lopatky mnohem slibnější. Doma se obvykle vyrábějí ze 160 mm PVC trubek podle vzoru..

Můžete také použít hliník, ale to bude stát podstatně více. Kromě toho má PVC trubkový produkt zpočátku ohyb, který mu dává další aerodynamické vlastnosti..Čepele z PVC trubek Délka listů se volí podle následujícího principu: čím výkonnější je výstupní výkon větrného mlýna, tím déle jsou - čím více jsou, tím jsou kratší. Například pro třílistý 10 W větrný mlýn je optimální délka 1,6 metru, pro čtyřlistý - 1,4 m.

Je-li příkon 20 W, pak se indikátor změní na 2,3 m u třílistých a 2 m u čtyřlistých.

Hlavní fáze výroby

Níže je uveden příklad vlastní výroby horizontální třílisté instalace se změnou indukčního motoru z pračky na generátor.

Změna motoru

Jedním z klíčových bodů při vytváření větrného generátoru vlastními rukama je přeměna elektrického motoru na elektrický generátor. Pro změnu se používá elektrický motor ze staré sovětské pračky.

1. Rotor je vyjmut z motoru a je na něm obrobena široká drážka.
2. Po celé délce drážky jsou obdélníkové neodymové magnety (rozměry 19x10x1 mm) slepeny v párech, jeden magnet z každé hrany drážky proti sobě, aniž by byla brána v úvahu jejich polarita. Lepené magnety můžete fixovat epoxidem.
3. Elektromotor je smontován.
4. Nabíječky mobilních telefonů 5V a 1A se používají ke sběru zařízení, které převádí střídavý proud na stejnosměrný proud (zařízení nelze použít na mikroobvodu, pouze na tranzistoru).
5. Napájecí zdroj je rozebrán.
6. Pájené USB a zástrčka.
7. Desky tří připravených napájecích zdrojů jsou zapojeny do série a sestaveny jako jedna sestava.
8. Vstup sestavené sestavy 220 V je připojen k generátoru, výstup k regulátoru nabíjení baterie.

Video: Jak předělat motor na větrný generátorChcete-li zvýšit proud, můžete použít několik sestav zapojených paralelně.

Vytváření těla a lopatek

Další fází výroby větrné turbíny je sestavení základny, na které jsou namontovány prvky generátoru větru..

1. Základna je svařena z ocelových trubek ve formě konstrukce, jejíž jeden konec je rozdvojený, vyztužený příčnými prvky, druhý je jednoduchý pro připevnění ocasu zařízení..
2. Na rozdvojeném konci jsou vyvrtány 4 otvory pro montáž elektrického generátoru.
3. Rotační část je namontována na základě ložiska.
4. K ložisku je připevněna příruba s montážními otvory.
5. Ocas je vyroben z kovového plechu.
6. Struktura je vyčištěna a natřena.
7. Ocas je obarven.
8. Ochranný kryt kapotáže je vyroben a natřen z tenkého plechu.
9. Po zaschnutí lakovaných prvků je na základnu nainstalován elektrický generátor, skříň a ocas jsou připojeny.
10. Listy jsou připevněny k oběžnému kolu z chladicího systému motoru traktoru.
11. K čepelím jsou přivařeny distanční vložky (v tomto případě jsou čepele kovové).

Jak vidíte, montáž větrné turbíny rukama není tak snadná. To vyžaduje určité dovednosti a znalosti v elektrotechnice a elektronice. Ale pro lidi s takovými znalostmi je tento úkol docela schopný. Kromě toho bude domácí větrná turbína stát výrazně méně než zakoupená konstrukce..