Вятърната мелница не се нуждае от гориво или слънчева енергия, за да генерира електричество. Тази функция кара много хора да мислят как да изградят вятърна турбина със собствените си ръце, тъй като закупуването и инсталирането на готово оборудване е скъпо.
Съдържание
Принципът на работа и видовете вятърни генератори
Можете сами да направите вятърна мелница само с разбиране на нейното устройство. Прототипът на това устройство е стара вятърна мелница. С натиска на въздушните потоци върху крилата му се движи вал, който предава въртящия момент към оборудването на мелницата.
При вятърните турбини за производство на електроенергия се прилага същият принцип на използване на вятърната енергия за въртене на ротора:
- Движението на лопатките, когато са изложени на вятър, кара входящия вал със скоростната кутия да се върти. Въртящият момент се предава на вторичния вал (ротор) на генератора, оборудван с 12 магнита.В резултат на въртенето му в пръстена на статора възниква променлив ток.
- Този вид електричество не може да зарежда батериите без специално устройство - контролер (изправител). Устройството преобразува променливия ток в постоянен, позволявайки му да се съхранява, така че домакинските уреди да работят без прекъсване. Контролерът изпълнява и друга функция: спира да зарежда батерията навреме и излишната енергия, генерирана от вятърната мелница, се прехвърля към единици, които консумират голямо количество от нея (например към нагревателни елементи за отопление на къща)
- За да се осигури захранване с напрежение от 220 V, токът се подава от батериите към инвертора и след това отива в точките на консумация на електроенергия.
За да се гарантира, че лопатките винаги са в най-добрата позиция за взаимодействие с вятъра, на устройствата на работното колело е монтирана опашка, която ви позволява да завъртите витлото към вятъра. Фабричните модели вятърни мелници имат спирачни устройства или допълнителни вериги за сгъване на опашката или отстраняване на лопатките от вятърни удари при неблагоприятно време.
Има няколко вида вятърни турбини, като ги класифицираме по броя и материала на лопатките или стъпката на витлото. Но основното разделение се извършва според местоположението на оста или входящия вал:
- Хоризонталният тип предполага разположението на шахтата успоредно на земята. Такива генератори се наричат лопаткови генератори.
- При вертикалните вятърни мелници оста е разположена перпендикулярно на хоризонта, а равнините са разположени около нея. Вертикалните генератори могат да бъдат наречени ортогонални или въртележка.
Независимо от местоположението на оста на въртене, принципът на работа на устройството остава същият.
Моделите на вятърни мелници могат да имат витло или вятърно колело с 2, 3 или няколко перки.Смята се, че многолопатковите устройства са способни да генерират ток при малък вятър, а витлата с 2-3 крила изискват по-голям въздушен поток. При избора на модел е необходимо да се вземе предвид важното правило, че всяко острие създава устойчивост на ветровия поток и намалява скоростта на въртене, така че е доста трудно да се завърти колело с много лопатки до работна скорост.
Сред разновидностите на вятърни мелници има ветроходни и твърди. Тези имена се отнасят до материала, от който са направени крилата. При самостоятелно сглобяване типът платно ще бъде по-прост и по-икономичен, но остриетата, изработени от пластмасов материал (плат, филми и др.), не са издръжливи и устойчиви на износване.
Вертикална опция
По-лесно е да се направи вятърен генератор от вертикален тип, отколкото хоризонтален. Дизайнът не изисква устройство за лопатка, той е разположен на ниска височина (до 2 m). Прегледите на тези, които използват вертикални вятърни турбини (вятърни електроцентрали), показват лек шум по време на въртене и лекота на поддръжка на работните единици на агрегатите. Генераторът е разположен в долната част на конструкцията и поддръжката може да се извършва, без да се налага да се работи на височина или да се спуска мачтата на земята.
В горния край на оста е монтиран лагер, който едновременно действа като мачта. Тази част на практика не изисква поддръжка и е в състояние да служи няколко години без ремонт.
За разлика от вятърната мелница с лопатки, вертикалните вятърни турбини не изискват инсталиране на висока мачта. Те работят независимо от посоката на вятъра, което опростява дизайна на подвижната част.За лопатките на компактна вятърна турбина можете да използвате PVC тръба с голям диаметър (например канализационна тръба), а тънката поцинкована стомана е подходяща за по-мощна вятърна турбина. Тези материали са достъпни за всеки домашен майстор и са сравнително евтини.
Дизайнът на вятърното колело може да бъде избран независимо от многото налични опции:
- Дизайн на Dornier с 2 плоски остриета;
- Система Savonius с 4 полуцилиндрични крила;
- ортогонална вятърна мелница с много остриета с 2 реда равнини;
- хеликоидни вятърни турбини с извити профили на лопатките.
Всички вертикални вятърни мелници използват принципа на агрегата Savonius. У дома остриетата могат да бъдат направени от стоманени или пластмасови бъчви, нарязани наполовина по дължина. Характеристиката на дизайна е, че ефективността на уреда достига максимум при скорост на острието 2 пъти по-малка от скоростта на вятъра. Следователно не трябва да се опитвате да увеличите скоростта за вертикална вятърна турбина.
Хоризонтални модели
За разлика от вертикалните генератори, домашно направените вятърни турбини с витло имат по-висок КПД с увеличаване на скоростта на лопатките. Но многобройните и тесни елементи на винта не допринасят за по-добра работа: при силен натиск на вятъра те нямат време да завъртят вала поради въздушната възглавница, образувана пред винта.
Вятърните турбини с няколко лопатки, направени сами за дома, се правят най-добре в райони с не твърде силни ветрове. Ако силата на вятъра в региона често надвишава 10-15 m в секунда, има смисъл да се изгради вятърна мелница с 2-3 остриета. И двата вида са в състояние да започнат работа при скорост на въздушния поток от около 2-3 m в секунда.
Хоризонталния модел изисква монтаж на висока мачта (6-12 м).За да избегнат работа на голяма надморска височина по време на поддръжката, майсторите инсталират най-простия сгъваем механизъм - оста - в основата на мачтата. За стабилността на конструкцията при силно натоварване от вятъра са необходими кабелни скоби, които да държат стелажа във вертикално положение.
Гондолата с генератора и витлото трябва да бъде монтирана върху лагер и снабдена с лопатково оперение, така че витлото винаги да заема изгодна позиция спрямо вятъра. Кабелите, пренасящи ток, трябва да бъдат разположени така, че да не се усукват, когато гондолата се върти, да пречат или да се счупят. Следователно те се извършват вътре в тръбна мачта.
Как да си направим 220V вятърен генератор?
Работата по създаването на вятърна турбина трябва да започне с определяне на необходимата мощност на блока:
- за осветяване на няколко стаи е достатъчно да имате генератор с мощност по-малка от 1 kW; ще осигури захранване на лампи с нажежаема жичка или енергоспестяващи лампи, а освен това ще бъде възможно да включите лаптоп или телевизор към мрежата;
- домашен вятърен генератор с мощност 5 kW ще осигури електричество за домакински уреди (хладилник, пералня, печка и др.);
- за да прехвърлите напълно къщата на автономно захранване с електричество, имате нужда от мощен генератор с мощност над 20 kW.
Можете да направите генератора сами или да адаптирате съответния монтаж, свален от старата кола. По този начин е възможно да се осигури производството на ток до 2-3 kW. За да направите по-мощен 220V собствен вятърен генератор, ще трябва точно да изчислите броя на намотките и завоите на проводника, размера и броя на магнитите на ротора и параметрите на крилата на лопатките.
Прост дизайн
За най-простия дизайн с мощност около 1-1,5 kW ще ви трябва:
- автомобилен генератор (12 V);
- киселинна батерия (12 V);
- бутон за превключване (12 V);
- преобразувател на ток 700-1500 V и 12-220 V;
- метал с голям капацитет;
- болтове, шайби, гайки;
- скоби за закрепване на генератора (2 бр.).
В шайбата на автомобилния генератор трябва да направите симетрични отвори за болтовете. Разделете обиколката на съда на 4 равни части. Нарязани остриета:
- отстрани на контейнера маркирайте правоъгълниците според маркировките за разделяне на кръга;
- намерете вертикалната среда на всеки елемент;
- маркирайте горната и долната част на контейнера с плътни джанти с ширина 3-5 см;
- изрежете метала между отделните правоъгълници до линията на джантите;
- направете разрези по горната и долната граница на маркировката, така че средата на правоъгълника да остане непокътната и свързана с джантите;
- разгръщайте всяко острие спрямо централната ос;
- определете центъра на кръглото дъно, маркирайте местата на отворите за болтове в съответствие с тяхното местоположение върху шайбата на генератора.
При разгръщане на крилата си струва да се определи посоката на въртене на вятърното колело, за да се изведат необходимите части от самолетите. За да се осигури еднакво натоварване на всички остриета, трябва да се измерват ъглите им на въртене.
Монтажът на конструкцията се състои в завинтване на шайбата на генератора и дъното на резервоара. След това се подготвя основа за монтаж на вятърен генератор (мачта, изработена от дебела тръба с височина около 2 m). Най-лесно е да прикрепите генератора към него със скоби с подходящ диаметър. За зареждане на акумулатора токът от генератора трябва да премине през токоизправителя, връзката трябва да се осъществи с помощта на електрическите вериги на автомобила.
Самоделен генератор за вятърна турбина с лопатки
Агрегатът за хоризонтален вятърен генератор може да бъде сглобен от главини на колелата от автомобил или да се използва електродвигател от перална машина. За да работите, ще трябва да закупите магнити, изработени от неодим (ниобиева сплав). По-добре е да вземете правоъгълни елементи.
Можете да определите броя им по броя на намотките, ако се използва двигател. За трифазен генератор броят на магнитите трябва да бъде 2/3 от броя на намотките, а за еднофазен генератор трябва да му съответства. Майсторите съветват да изберете трифазен генератор.
Когато използвате двигател от перална машина, магнитите трябва да бъдат залепени към ротора на двигателя. Ако се използва главина на колелото, магнитите се поставят върху кръг от стоманена ламарина с дебелина около 5 мм. Когато сглобявате ротора, следвайте правилата:
- Разстоянието между магнитите трябва да е същото. Правоъгълните елементи на главината имат дълги страни по радиусите на окръжността, а на вала на двигателя - по надлъжната му ос.
- Преди работа трябва да определите и маркирате полюсите на магнитите. Те са инсталирани така, че противоположните елементи да имат различни полярности. Когато поставяте магнити, редувайте положителните и отрицателните полюси на съседните части.
- За да държите магнитите здраво върху повърхността на ротора, се препоръчва да ги напълните с епоксидна смола.
При използване на вала на двигателя като ротор, частта се монтира на мястото си в намотката и работоспособността на конструкцията се проверява чрез прилагане на волтметърни сонди към проводниците и завъртане на вала с бормашина.
Ако се използва главина, тогава намотките се навиват независимо от емайлиран меден проводник с напречно сечение 1 mm.Всяка намотка трябва да се състои от 60 оборота и да има височина 9 мм. Намотките трябва да се монтират върху плоската част на главината на колелото.
За трифазен генератор свържете краищата на проводниците по следния начин:
- оставете външния извод 1 на бобината свободен и свържете вътрешния извод към външния чрез 4;
- свържете вътрешното окабеляване на 4 намотки с външното на 7 и продължете до края, като свързвате частите на намотката на всеки 2 броя; на последния трябва да остане свободен вътрешен край, който лесно се усуква с вече оставен изход или маркиран по различен начин;
- повторете процеса с 2 намотки, свързвайки проводниците по същия принцип на всеки 2 елемента;
- направете същото с 3 намотки и останалите несвързани.
В края на работата майсторът ще има 6 отделни щифта. Намотката трябва да се напълни с епоксидна смола и да се изсуши.
След това в лагера на главината трябва да затегнете вала, върху който да поставите пръстена на ротора с магнити. Разстоянието между равнините на частите е 1-1,5 мм. Проверете наличието на ток на клемите, сглобете вятърната мелница и я монтирайте на мачтата.
Обслужване на оборудване
По време на работа на вятърната мелница веднъж месечно е необходимо да се извършва общ преглед на крепежните елементи, да се проверява електрическата система за дисбаланс на напрежението, контролерът е в добро състояние и кабелите са равномерно опънати. За непрекъсната работа, веднъж на всеки 3-4 месеца, си струва да проверявате връзките на клемите на акумулатора, да проверявате нивата на електролита и маслото в скоростната кутия на генератора.
Годишният преглед включва проверка на повърхностите на лопатките, определяне на работата на лагерите и тяхната смяна. През тези периоди нивото на електролита също се попълва, маслото се добавя към скоростната кутия. Годишната поддръжка включва проверка на работоспособността на всички възли.
Подобни статии:
