DIY-väderkvarn eller hur man blir lätt med vinden

Nu är det fullt möjligt att få gratis el från vinden. Det finns flera alternativ för vindkraftverk: med en vertikal och horisontell axel. Nästan alla kan montera en vertikal vindgenerator med sina egna händer, hur man gör det på rätt sätt, läs vår artikel.

Principen för drift av vindkraftverk

Funktionsprincipen vid alla modifieringar av vindkraftverk är densamma. I rotationsprocessen av bladen bildas tre typer av fysiska effekter: lyft-, impulsiv- och bromskrafter. Som ett resultat av verkan av dessa krafter börjar statorn att röra sig, och rotorn på den stationära delen av generatorn börjar skapa ett magnetfält och en elektrisk ström rör sig längs ledningarna.

Det finns ett stort antal versioner av vindgeneratorer, de skiljer sig inte bara i kraft, utan också i utseende. Strukturen för de flesta vindkraftverk inkluderar: generator, blad, växelriktare, multiplikator. En växelriktare används för att konvertera den mottagna laddningen till likström. En multiplikator är en växellåda utformad för att öka antalet axelvarv. Växellådor är inte installerade på alla vindkraftverk, främst bara på stora och kraftfulla vindkraftverk.

Tre-fas växelström alstras genom rotorns rotation. Den mottagna energin dirigeras via regulatorn till batteriet. Vidare konverterar växelriktaren strömmen och gör den stabil, det är i denna form som den kan levereras till hushållsapparater eller belysning.

Hur man gör en vindgenerator av vertikal typ själv

Du kan skapa en väderkvarn själv hemma. Först måste du bestämma vilken typ av vindgenerator. Beroende på deras design är vindkraftverk:

• med vertikal rotationsaxel: Darrieus rotor, Savonius vindgenerator;
• med en horisontell rotationsaxel: parallell eller vinkelrätt mot vindflödet.

Vissa modeller av vindkraftverk kombinerar flera typer av installationer. Överväg ett exempel på att skapa en hybrid vindkraftverk som kombinerar utformningen av vindkraftverk som Savonius och Darrieus.

Montering av rotorn

För att montera en rotor måste du köpa:

• 6 neodymmagneter D30xH10 mm;
• 6 ferritringmagneter D72xd32xh15 mm;
• 2 metallskivor D230xH5 mm;
• epoxi eller lim.

Sågblad av lämplig storlek kan användas istället för metallblad. 6 neodymmagneter placeras på en skiva, varvid deras polaritet växlas, vinkeln mellan dem bör vara 60 grader med en diameter på 165 mm.

Ferritringmagneter placeras på den andra skivan enligt samma princip..

För att förhindra att magneterna rör sig under väderkvarnens drift måste de hällas minst halvvägs med epoxilim..

Vi gör statorn

Först måste du linda 9 spolar på 60 varv, för detta använder du en emaljerad koppartråd med en diameter på 1 mm.

Därefter lödas spolarna samman: början av den första spolen med slutet av den fjärde, den fjärde med den sjunde. Den andra fasen är ansluten på samma sätt genom två spolar, bara de börjar löda från den andra spolen. Den tredje fasanslutningen startar från den tredje spolen.

En form är gjord av plywood, pergamentpapper placeras i den, på vilken en bit fiberglas och spolar placeras.

Allt detta är fyllt med epoxiharts. Efter 24 timmar avlägsnas den färdiga statorn från formen.

Generatorenhet

Alla delar av generatoren är redo, det återstår bara att montera dem.

Generatorn kommer att monteras på konsolen med navet med hjälp av tappar. Låt oss titta närmare på byggprocessen.

Generatormonteringssteg:

• Fyra gängade hål är gjorda i den övre rotorn för tappar. De är nödvändiga för att rotorn ska kunna ”sitta” i sitt säte;
• Fyra hål är gjorda i statorn för montering av konsolen;
• den nedre rotorn placeras på konsolen med magneter upp, 4 hål för gängan för tapparna borras också i den;
• en stator placeras på den nedre rotorn;
• den andra rotorn placeras ovanpå med magneter nedåt. Allt detta är fixerat till varandra och konsolen med navet med tappar och muttrar.

Navet (fläns med lager) måste köpas separat: navets botten måste vara 1,5 ” i diameter.

Sekvensen för att fästa alla delar presenteras mer detaljerat i diagrammet nedan:

1 – kopplingselement; 2 – stöd för bladen; 3 – rotorns övre del; 4 – magnet; 5 – bussning; 6 – stator; 7 – rotorns nedre del; 8 – mutter; 9 – hårnål; 10 – nav; 11 – axel; 12 – konsol för statorns fästning

Vi gör blad

Bladen kan tillverkas av trä, glasfiber och andra material. Det är snabbare och lättare att göra denna del av vindgeneratorn från ett PVC-avloppsrör. Det är bättre att använda orange rör, eftersom de har god täthet och inte är rädda för direkt solljus.

För en vertikal vindkraftverk behöver du 4 blad tillverkade av PVC-rör och 2 ortogonala (böjda) blad tillverkade av galvaniserat ark. Denna konstruktion gör att vindkraftverket kan rotera även under svaga vindförhållanden med en hastighet av 2-3 m per sekund. Vi tar meter långa bitar av PVC-rör och skär dem i längdriktningen i 2 lika delar. Vi skär ut halvcirklar från tennet beroende på det framtida bladets storlek och fäst dem med bultar längs rörets kanter.

För att göra ortogonala blad behöver du en standard 0,75 mm galvaniserad stålplåt. Först, med metall sax, skärs två bitar av 1×0,4 m i storlek och fyra stycken i form av en dropp. Sedan måste stålstyckena böjas och bitar av ”droppar” fästas vid kanterna.

Bladen är fästa i en cirkel mot ramen, det kan svetsas från ett 20×20-profilrör och 25×25 hörn. Ramens mått och avståndet mellan bladen kan ses i diagrammet nedan:

Montering av vindkraftverkets struktur

En mast är svetsad från vattenledningar med olika diametrar, dess höjd beror på det område där vindgeneratorn kommer att vara belägen och villkoren för dess drift, men i alla fall måste den ligga över husets tak.

Ett trepunktsförstärkt fundament måste förberedas i förväg för sektionsmasten. Generatorn skruvas fast på den färdiga masten på marken. Därefter bultas en ram med blad på generatorn. Vindkvarnmasten är fäst vid fundamentet med två ledade stöd och lyftes till ett vertikalt läge med hjälp av en vinsch. Efter lyftning av masten skruvas det tredje stödet fast vid vindkraftverkets botten med en bult. Dessutom måste masten säkras med en stag.

Elektrisk del

Vindkraftverket kommer att leverera 3-fas växelström. Med hjälp av en brygglikriktare bestående av 6 dioder konverterar vi den till DC.

Detta gör det möjligt att ladda batteriet vid 12 V. För att kontrollera batteriets laddning och förhindra att det överladdas används ett standard PP-380 billaddningsrelä..

En växelriktare är ansluten till batteriet, vilket gör att du kan konvertera den erhållna 12 V DC till 220 V AC med en frekvens på 50 Hz.

Vindturbinresultat: effektivitetsberäkning

Testtester av vindgeneratorn vid olika vindhastigheter visade följande resultat:

• vid en vindhastighet av 5 m / s får vi 60 rpm – 7 V och 2,3 A = 16 W;
• vid en vindhastighet på 10,6 m / s får vi cirka 120 rpm – 13 V och 3,4 A = 44 W;
• vid en hastighet av 15,3 m / s cirka 180 rpm – 15 V och 5,1 A = 76,5 W;
• vid en vindhastighet på 18 m / s får vi 240 varv / minut – 18 V och 9 A = 162 W.

I grund och botten producerar vindkraftverket 16–45 W, eftersom vinden över 15 m / s är sällsynt. Men om du sätter en höghastighetspropell, kan du bli högre resultat.