În ultimii ani, tema energiei verzi a devenit extrem de populară. Unii chiar prezică că o astfel de energie în viitorul apropiat va înlocui complet cărbunele, gazele, centralele nucleare. Una dintre zonele de energie verde este energia eoliană. Generatoarele care transformă energia eoliană în electricitate nu sunt doar industriale, ci și ferme eoliene, dar și mici, care servesc unei ferme private.
Puteți chiar să faceți un generator de vânt cu propriile mâini - acest material este dedicat acestuia.
Ce este un generator
În sens larg, un generator este un dispozitiv care produce un fel de produs sau convertește un fel de energie într-altul. Aceasta ar putea fi, de exemplu, un generator de abur (produce abur), un generator de oxigen, un generator cuantic (o sursă de radiație electromagnetică). Dar în cadrul acestui subiect ne interesează generatoarele electrice. Acest nume se referă la dispozitivele care convertesc diferite tipuri de energie neelectrică în energie electrică.
Tipuri de generatoare
Generatoarele de electricitate sunt clasificate ca:
- electromecanice - transformă munca mecanică în electricitate;
- termoeletricheskie - transformarea energiei termice în energie electrică;
- fotovoltaice (celule fotovoltaice, panouri solare) - convertiți lumina în energie electrică;
- MHD (Generatoare MHD) - electricitatea este generată de energia plasmei care se deplasează printr-un câmp magnetic;
- chimic - transformarea energiei reacțiilor chimice în energie electrică.
În plus, generatoarele electromecanice sunt clasificate pe tipuri de motor. Există următoarele tipuri de ele:
- generatoarele de turbine sunt conduse de o turbină cu abur;
- hidrogeneratoarele utilizează o turbină hidraulică ca motor;
- generatoarele diesel sau generatoarele de benzină sunt fabricate pe baza motoarelor diesel sau pe benzină;
- generatoarele de energie eoliană convertesc energia masei de aer în electricitate utilizând o turbină eoliană.
Turbine eoliene
Mai multe detalii despre turbinele eoliene (ele sunt numite și turbine eoliene). Cea mai simplă turbină eoliană de joasă tensiune constă, de obicei, dintr-un catarg, de regulă, întărit de eșantioane, pe care este instalată turbina eoliană.
Această turbină eoliană este desfăcută cu un șurub care acționează rotorul generatorului electric. Dispozitivul, pe lângă generatorul electric, include de asemenea o baterie cu un controler de încărcare și un invertor conectat la rețea.
Știți? Până în 2016, capacitatea totală a tuturor centralelor eoliene din lume a fost de 432 GW. Astfel, puterea eoliană a depășit puterea nucleară la putere.
Schema de funcționare a acestui dispozitiv este destul de simplă: sub acțiunea vântului, șurubul se rotește, despicând rotorul, generatorul electric produce un curent electric alternativ, care este transformat de către controlerul de încărcare la curent continuu. Acest curent încarcă bateria. Curentul direct provenit de la baterie este transformat de invertor în curent alternativ, parametrii căruia corespund parametrilor rețelei electrice.
Dispozitivele industriale sunt montate pe turnuri. Acestea sunt echipate suplimentar cu un mecanism de rotație, un anemometru (un dispozitiv pentru măsurarea vitezei și direcției vântului), un dispozitiv de schimbare a unghiului de rotație al lamelor, un sistem de frânare, un cabinet de alimentare cu circuite de comandă, sisteme de stingere a incendiului și protecție împotriva trăsnetelor, un sistem de transmitere a datelor privind operațiunile de instalare etc.
Tipuri de generatoare eoliene
Localizarea axei de rotație față de turbinele eoliene de suprafață ale pământului este împărțită în verticale și orizontale. Cel mai simplu model vertical este un montant rotor Savonius..
Are două sau mai multe lame, care sunt semi-cilindri goi (cilindri tăiați pe jumătate vertical). Savonius rotor Există diferite opțiuni pentru dispunerea și proiectarea acestor lame: fixate simetric, stabilind marginile unii cu alții, cu un profil aerodinamic.
Avantajul rotorului Savonius este simplitatea și fiabilitatea designului; în plus, funcționarea acestuia nu depinde de direcția vântului, dezavantajul fiind eficiența scăzută (nu mai mult de 15%).
Știți? Mori de vânt au apărut în jurul anului 200 î.Hr. e. în Persia (Iran). Au fost folosite pentru a face făină din cereale. În Europa, astfel de morile apar doar în secolul al XIII-lea.
Un alt model vertical este rotorul Darier. Lamele sale sunt aripi cu profil aerodinamic. Ele pot fi arcuite, în formă de H, spirală. Lamele pot fi două sau mai multe. Rotorul Daria Avantajele unui astfel de generator eolian sunt:
- eficiența sa ridicată,
- zgomot redus la locul de muncă,
- design relativ simplu.
Dintre dezavantajele menționate:
- încărcare mare a pilonului (datorită efectului Magnus);
- lipsa unui model matematic al lucrării acestui rotor, ceea ce complică îmbunătățirea acestuia;
- uzură rapidă datorită sarcinilor centrifuge.
Un alt tip de instalare verticală este un rotor helicoidal.. Este echipat cu lame răsucite de-a lungul axului rulmentului. Helicoid rotor Aceasta asigură durabilitatea și eficiența ridicată. Dezavantajul este costul ridicat datorat complexității producției.
Tipul multi-lamă al unei moară de vânt este o structură cu două rânduri de lame verticale - exterioare și interioare. Acest design oferă cea mai mare eficiență, dar are un cost ridicat.
Modelele orizontale diferă:
- numărul de lame (cu o singură lamă și cu un număr mare);
- materialul din care sunt făcute lamele (navigație rigidă sau flexibilă);
- variabilă sau fixă a lamei.
Din punct de vedere structural, toate sunt similare. În general, turbinele eoliene de acest tip se disting printr-o eficiență ridicată, dar au nevoie de reglarea constantă a direcției vântului, care este rezolvată prin utilizarea unei palete pentru vremea coborâtă în proiectarea sau poziționarea automată a instalației utilizând un mecanism rotativ în conformitate cu citirile senzorului.
Generatoare de vânt DIY
Alegerea modelelor de generatoare eoliene de pe piață este cea mai largă, dispozitive de diferite modele și capacități diferite sunt disponibile. Dar o instalare simplă se poate face independent.
Vă recomandăm să citiți cum să construiți o piscină, o baie, un pivniță și o verandă, precum și cum să faceți un brazier, pergolă, foișor, pârâu uscat, cascadă și o cale de beton cu mâinile tale.
Căutați materiale potrivite
Ca generator, este recomandat să luați un magnet permanent trifazat, de exemplu un tractor. Dar puteți să o faceți dintr-un motor electric, așa cum se va discuta în detaliu mai jos. Problema selecției lamelor este importantă. Dacă turbina eoliană este de tip vertical, variațiile rotorului Savonius sunt de obicei utilizate. Generator de tractoare Pentru fabricarea lamelor, este adecvat un recipient în formă cilindrică, de exemplu, fierbere veche. Dar, așa cum s-a menționat mai sus, turbinele eoliene de acest tip au eficiență scăzută și este puțin probabil să se producă lame de o formă mai complexă pentru o moară de vânt verticală. În produsele de uz casnic se utilizează de obicei patru lame semi-cilindrice.
În ceea ce privește turbinele eoliene de tip orizontal, construcția cu o singură lamă este optimă pentru o instalație cu putere redusă, totuși, pentru toată simplitatea aparentă, va fi extrem de dificil să se producă o lamă echilibrată într-o manieră artizanală, iar fără ea, turbina eoliană va eșua adesea.
Este important! Nu trebuie să vă implicați într-un număr mare de lame, deoarece atunci când lucrează, ele pot forma un așa-numit "capac de aer", din cauza căruia aerul va merge în jurul morii de vânt și nu va trece prin el. Pentru dispozitivele de casă tip orizontale, trei lame de tip aripă sunt considerate optime.
- În morile de vânt orizontale puteți folosi două tipuri de lame: navigație și aripă. Navigarea este foarte simplă, sunt doar benzi largi care arată ca lamele de morile de vânt. Dezavantajul acestor elemente este eficiența foarte scăzută. În această privință, lamele mult mai promițătoare. La domiciliu, ele sunt de obicei realizate din țeavă din PVC de 160 mm conform modelului.
Aluminiu poate fi, de asemenea, utilizat, dar va fi mult mai scump. În plus, produsul din țeavă din PVC are inițial o îndoire, ceea ce îi conferă proprietăți aerodinamice suplimentare. Lamele din țeavă din PVC Lungimea lamelor este aleasă în conformitate cu următorul principiu: cu cât puterea de ieșire a morii de vânt este mai puternică, cu atât sunt mai lungi; cu cât există mai mult, cu atât sunt mai scurte. De exemplu, pentru o turbină eoliană cu trei brate la 10 W, lungimea optimă este de 1,6 metri, pentru o turbină eoliană cu patru brate - 1,4 m.
În cazul în care puterea este de 20 W, indicatorul se va schimba la 2,3 m pentru modelele cu trei bate și 2 m pentru cele cu patru bile.
Principalele etape ale producției
Mai jos este un exemplu de fabricare automată a unei instalații orizontale cu trei lățimi, cu modificarea într-un generator asincron de motor de la o mașină de spălat.
Repararea motoarelor
Unul dintre momentele cheie ale creării unui generator eolian cu propriile mâini este transformarea motorului electric într-un generator electric. Pentru modificări, se utilizează un motor electric de la o veche mașină de spălat, încă din fabrică sovietică.
- Rotorul este scos din motor și prin el este străpuns un canal gros.
- Pe întreaga lungime a canalului, magneții neodymi de formă dreptunghiulară (dimensiuni 19x10x1 mm) sunt lipiți în perechi, câte un magnet la fiecare margine a canelurii opus unul față de celălalt, fără a ține seama de polaritatea lor. Fixați magneții lipiți pot fi epoxizi.
- Motorul merge.
- Încărcătoarele pentru telefoane mobile de 5 V și 1 A sunt folosite pentru a colecta un dispozitiv care convertește curentul alternativ la curent continuu (nu puteți utiliza un dispozitiv pe un cip, doar un tranzistor).
- Alimentarea este dezasamblată.
- Soldered USB și fișă.
- Plăcile celor trei surse de alimentare pregătite sunt conectate în serie și asamblate ca un singur ansamblu.
- Intrarea ansamblului asamblat de 220 V este conectat la generator, ieșirea este conectată la controlerul de încărcare a bateriei.
Video: cum să remake un motor pentru un generator eolian Pentru a crește curentul, puteți utiliza mai multe ansambluri conectate în paralel.
Fiecare proprietar al unei case private sau al unei zone suburbane va fi util să învețe: cum se face un butoi din lemn, scări din lemn, cum se încălzește podeaua din lemn, cum se face o canapea de paleți, scaunul balansoar, se construiește o pivniță în garaj, un tandoor, un șemineu peisagistic și un cuptor olandez cu mâinile tale .
Crearea corpului și a lamelor
Următorul pas în fabricarea morii de vânt este asamblarea bazei pe care sunt montate elementele generatorului eolian.
- Baza este sudată din țevi din oțel sub forma unei structuri, un capăt al cărui capăt este bifurcat, fortificat cu elemente transversale, celălalt fiind unic pentru fixarea cozii dispozitivului.
- La capătul bifurcat, sunt forate 4 găuri pentru montarea generatorului.
- Pivotant montat pe baza rulmentului.
- Flanșa cu orificii de montare este atașată la rulment.
- Coada este realizată din tablă de metal.
- Designul este curățat și vopsit.
- Coada este colorată.
- Carcasa de protecție este executată și pictată dintr-o foaie subțire de metal.
- După uscarea elementelor vopsite, se instalează un generator electric pe bază, se fixează carcasa și coada.
- Lamele sunt montate pe rotor din sistemul de răcire al motorului tractorului.
- Distanțierii sunt sudați la lamele (în acest caz lamele de metal).
Este important! Înălțimea catargului unui generator eolian ar trebui să fie de cel puțin 6 metri. Fundația este betonată sub ea.
După cum vedeți, asamblarea unei turbine eoliene cu mâinile tale nu este atât de simplă. Acest lucru necesită anumite abilități și cunoștințe în inginerie electrică și electronică. Dar pentru oamenii cu astfel de cunoștințe, această sarcină este destul de capabilă. În plus, turbinele eoliene de uz casnic vor costa mult mai ieftin decât designul de achiziție.