DIY Vindgenerator: Hur Man Gör En Hemlagad Vindgenerator Från En Tvättmaskin, Från Plastflaskor Och Från En Hjulmotor

2024 Författare: Beatrice Philips | [email protected]. Senast ändrad: 2023-12-16 05:21

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

Design egenskaper

Principen för en vindgenerators drift är omvandling av vindenergi till elektrisk energi.

I andra typer av elektriska generatorer används flödet av vatten i floden, tidvattnets och tidvattnets kraft som en källa till mekanisk (kinetisk) energi.

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

• en motor som körs på gas-, bensin- eller dieselbränsle;
• värmeutsläpp från plattor och block i en kärnreaktor, vars värme används för att omvandla vatten till ånga - i en ångturbin;
• olika typer av bränsle som bränns i en 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 driftsprincip är följande . 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 det på grund av en förändring i styrkan hos det magnetiska flödet som passerar genom spolarnas varv, varifrån lindningen är monterad. En växelströmsspänning 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 konstruktionens dimensioner desto större kommer rekylens effektivitet 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.

Vindgeneratorn installeras så högt som möjligt - på takryggen. Där når vindkraften de maxvärden som anges i väderprognosen.

Installationen liknar på distans en vädervinge med en propeller, på grund av vilken denna struktur vänder sig där vinden blåser. Detta är nödvändigt för att maximera användningen av hans styrka, hastighet.

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

För att ett vindkraftverk ska fungera med maximal verkningsgrad krävs en varvtal på 3000 varv / minut eller mer . För generatorer som producerar växelström motsvarar denna frekvens värdet 50 hertz, vilket är typiskt för inhemska industrikraftverk. Efter att ha roterat en motorgenerator som väger cirka 10 kg är det inga problem att få 2 kW varje timme.

Vad kan man göra av?

Huvudelementet i alla modeller av en vindkraftpark är en motorgenerator. Det fungerar som en motor - likström eller växelström gör att rotorn (och med axeln) snurrar. Att jobba tvärtom - som en generator - är också möjligt.

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

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

Användningen av borstmotorer som en generator med konstant aktiv belastning är opraktisk.

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 bara viktigt en gång per säsong eller var sjätte månad att smörja motorlagren, som är ansvariga för perfekt, roterande rotering av rotorn. Populära lösningar baserade på en borstlös motor - asynkron eller steg - är tillgängliga för nästan alla hem "DIYer".

En asynkron motor används i elverktyg - till exempel i en slipmaskin . Steppen kan hittas i en mängd olika enheter - från ett motorhjul på en cykel till en mekanisk drivning av en skrivare eller en hårddisk.

Den variabla borstmotorn som används i roterande hammare, 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 från de aktiva lindningarna - rotorlindningen är helt borttagen.

En vindkraftpropeller kan tillverkas av avloppsrör av plast, PET -flaskor och liknande material som kan återvinnas. Ju lättare och starkare den är, desto mindre vindkraft kommer att krävas för att varva ner den.

En vindgenerator tillverkad av en fläkt kommer att kräva en rotorhål för neodymmagneter . Hushållsfläktmotorn är inte konstruerad för att ta emot elektrisk ström genom att rotera rotorn. En datorkylare (chip -kylare) - en fläkt av systemenheten på en PC eller bärbar dator - faller under samma förändring.

En traktor eller bilgenerator använder en extra fältlindning, som drivs av batteriet i själva maskinen . För att generatorn t.ex. ska producera en växelström på 135 ampere med en spänning på 15 volt, förbrukar rotorns excitationslindning efter att tändningen slås på en likström på 3 ampere med en spänning på 12, 6-14 V Den huvudsakliga energikällan för generatorn är fortfarande vevaxeln på en förbränningsmotor som drivs med bensin, diesel eller metan / propan. En traktor eller bilgenerator kräver att fältlindningen tas bort och istället installeras neodymmagneter.

Vad är nödvändigt?

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

I grunden används tvättmaskiner en borstlös asynkron motor.

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

Material (redigera)

För att montera generatorn behöver du förutom motorn:

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

Magneter beställs online från Kina.

Verktyg

Följande verktyg kommer att påskynda tillverkningsprocessen:

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

I avsaknad av en svarv, kontakta en vän som vet hur man arbetar med en sådan svarv.

Scheman och ritningar

Generatorn som en enhet genererar växelström, som måste omvandlas till likström, bringas till önskat spänningsvärde. Om en motorgenerator producerar, säg, 40 volt, är det osannolikt att detta är ett lämpligt värde för de flesta konsumentelektronik som använder 5 eller 12 volt likström eller 127/220 volt växelström.

Schemat över hela installationen, bevisat av tid och miljoner användare, innehåller en likriktare, styrenhet, batteri och inverter . Ett bilbatteri med en kapacitet på 55-300 ampere timmar används som buffertlagring av lagrad energi. Dess driftspänning är 10, 9-14, 4 V med en cyklisk laddning (full laddningsurladdningscykel) 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-ampere varierar från 80-95%-exklusive förluster på likriktaren.

Trefasgeneratorn har störst effektivitet . -dess effekt är 50% mer än enfas, den vibrerar inte under drift (vibrationer lossar strukturen och gör den kortlivad).

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

Inverterarens uppgift är att omvandla en konstant spänning på cirka 12 volt från batteriet till en växelspänning på cirka 220.

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.

Tillverkningssteg

Gör följande för att ändra utformningen av en induktionsmotor

1. Demontera motorn och ta ut rotorn.
2. Ta bort plattorna från rotorarmaturen. Trimma 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 ha lika avstånd från varandra - detta förhindrar onödig förlust av kraft i installationen.
5. Fäst dem på denna tennremsa med superlim. Fixera remsan med magneter på ankaren.
6. Fyll utrymmet mellan magneterna med kallsvetsning eller epoxilim.
7. Ta bort grader och ojämnheter på rotorn med sandpapper.
8. Kontrollera - och byt vid behov - motorlager och bultar.

Montera motorgeneratorn. Enheten är redo för ytterligare installation. För att kontrollera enheten, kläm fast axeln i en borr- eller skruvmejselchuck och accelerera till 1000 varv / min.

En spänning i lindningens ändar från 110 volt kan anses lämplig.

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

Gör följande för att montera vindkraftverket

1. Klipp ut identiska bitar från ett PVC-rör med en diameter på 11-16 cm, motsvarande i längd till de framtida bladen.
2. Rita en godtycklig linje på varje segment 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. Anslut extrema punkter rakt på ena sidan av mittlinjen.
4. Rita konturerna på det framtida bladet på andra sidan.
5. Klipp ut det resulterande bladet och runda av dess fria ände genom att slipa. Upprepa ovanstående steg för resten av bladen.
6. Fäst knivarna på navet med en bussningsadapter. Bultar med muttrar och fjäderbrickor är lämpliga som fästelement. Bredden på varje blad längs hela dess längd sträcker sig från 44 till 88 mm.

Detta är tillräckligt för vinden att snurra pumphjulet med en hastighet av 3 m / s. Den resulterande strukturen måste balanseras - korrekt balansering förhindrar bildandet av blinda fläckar som saktar ner generatorn när propellern roterar.

En motorgenerator med ett installerat pumphjul kan placeras i en skyddshylsa som skyddar den mot atmosfärisk nederbörd. Om du håller dig torr under alla väderförhållanden, skyddad från regn och snö, kommer generatorn att hålla 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 snittröret i en 45 graders vinkel;
3. placera motorgeneratorn med propellern i detta rör och fäst den på den.

Fri rotation av motorn kommer att kräva en kullager svivel, liknande den som finns i en hushållsfläkt . Det kan vända oändligt till båda sidor.

Så att kabeln, med hjälp av vilken de strömmar som induceras i statorlindningen avlägsnas, inte slingrar eller vrider sig, måste anslutningen i gångjärnet glida, men ge en pålitlig, stabil elektrisk kontakt mellan motorgeneratorn och ytterligare lokaliserade funktionella enheter i kretsen.

Den bästa kontakten kommer att tillhandahållas av guldpläterade terminaler hämtade från någon gammal teknik.

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

Tillhandahåller en glidande kontakt och fri rotation av installationen i vindens riktning, en skaft, till exempel tillverkad av ett plastvattenrör och en bit plåt eller aluminium, fästs på motorns ytterligare ytterhölje.

Som ett stöd används ett runt eller profilrör, varav ena änden är betongad i marken - inte mindre än en meter. För att stödet inte ska rycka över tiden från orkanen, kompletteras det med tre eller sex sträckmärken som konvergerar i mitten i samma vinkel och riktas i olika riktningar.

Efter avslutad montering av motorgeneratordelen monteras vid behov en diodlikriktare bredvid motorn . Strömförlusterna i ledningarna kan minskas avsevärt genom att använda en trapptransformator som ligger nära generatoruppsättningen - som i ledningar som överför industriell el över långa avstånd.

Laddningsregulatorn, batteriet och växelriktaren ingår ytterligare enligt diagrammet. Vindkraftverket är färdigmonterat och klart.

Rekommendationer

En hemgjord väderkvarn för ett privat hus genererar en konstant eller växelspänning på flera tiotals volt, vilket är en ökad fara för en person. Spänningsförande kontakter och ledningar måste vara pålitligt isolerade - regnvatten är en försurad miljö som leder bra ström.

Arbetet med en svarv eller slipmaskin utförs i skyddsglasögon och handskar. Det är förbjudet att montera kretsen när vindkraftverket går.

Vindenergin är skiftande. Den bästa lösningen skulle vara en låghastighetsgenerator med mer än ett dussin magneter och spolar. Ju fler spolar, desto tjockare ska lindningstråden vara . För tunn sektion på grund av ett totalt motstånd på tiotals ohm kommer att minska generatorns användbara effekt flera gånger mer. 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 för elproduktion används - bör vara helt platt och symmetrisk . Innan spolar och magneter installeras måste själva "spinnaren" vara centrerad. Det spelar ingen roll vad som används - en kasserad CD eller en hemgjord miniatyrkopia av en väderkvarn, den minsta obalansen är redan oacceptabel.

Försök att uppnå minimalt ljud - helst ska det vara frånvarande . Om din installation, som inte smörjs på lagrenas plats, klagas på grund av ständiga pip och knackning vid rotering, kan ett sådant klagomål leda till problem med lagen, särskilt på natten. Resten av anledningarna att hävda dig som ägare till ett vindkraftverk är obetydliga - vindkraftverk är helt lagliga, eftersom ägaren till den här enheten inte producerar el med den i industriell skala, som man gör i Europa och Amerika.

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

Till exempel kräver ett 40-meters torn för en mobil basstation en rad tillstånd och granskningar från statliga tillsynsmyndigheter. Detsamma gäller vindkraftverk.

På ett korrekt och extremt ansvarsfullt sätt närmar sig lösningen av problemet med elektricitet med hjälp av en vindgenerator, kommer konsumenten att bli av med driftstopp i samband med strömavbrott. Det är alltid bättre att vara proaktiv - inom ramen för lagen - än att vänta i åratal på vad myndigheterna lovar.