Veterný mlyn na výrobu elektriny nepotrebuje palivo ani slnečnú energiu. Táto funkcia núti mnohých ľudí premýšľať o tom, ako postaviť veternú turbínu vlastnými rukami, pretože nákup a inštalácia hotového zariadenia je drahá.
Obsah
Princíp činnosti a typy veterného generátora
Veterný mlyn si môžete vyrobiť svojpomocne len s pochopením jeho zariadenia. Prototypom tejto jednotky je starý veterný mlyn. Tlakom prúdov vzduchu na jeho krídla sa dostal do pohybu hriadeľ, ktorý prenášal krútiaci moment na mlynské zariadenie.
Vo veterných turbínach na výrobu elektriny sa uplatňuje rovnaký princíp využitia veternej energie na otáčanie rotora:
- Pohyb lopatiek pri pôsobení vetra spôsobuje otáčanie vstupného hriadeľa s prevodovkou. Krútiaci moment sa prenáša na sekundárny hriadeľ (rotor) generátora, vybavený 12 magnetmi.V dôsledku jeho otáčania vzniká v prstenci statora striedavý prúd.
- Tento druh elektriny nemôže nabíjať batérie bez špeciálneho zariadenia - regulátora (usmerňovača). Zariadenie premieňa striedavý prúd na jednosmerný, čo umožňuje jeho uloženie, aby domáce spotrebiče mohli pracovať bez prerušenia. Regulátor plní aj ďalšiu funkciu: včas zastaví nabíjanie batérie a prebytočná energia generovaná veterným mlynom sa prenáša do jednotiek, ktoré jej spotrebúvajú veľké množstvo (napríklad do vykurovacích telies na vykurovanie domu)
- Na zabezpečenie napájania 220 V sa prúd privádza z batérií do meniča a potom ide do miest spotreby elektriny.
Aby sa zabezpečilo, že lopatky budú vždy v najlepšej polohe na interakciu s vetrom, na zariadeniach obežného kolesa je nainštalovaný chvost, ktorý vám umožňuje otáčať vrtuľu smerom k vetru. Továrenské modely veterných mlynov majú brzdové zariadenia alebo prídavné obvody na skladanie chvosta alebo vyberanie lopatiek z nárazov vetra v nepriaznivom počasí.
Existuje niekoľko typov veterných turbín, ktoré sa delia podľa počtu a materiálu lopatiek alebo stúpania vrtule. Hlavné rozdelenie sa však vyskytuje podľa umiestnenia osi alebo vstupného hriadeľa:
- Horizontálny typ znamená umiestnenie hriadeľa rovnobežne so zemou. Takéto generátory sa nazývajú lopatkové generátory.
- Vo vertikálnych veterných mlynoch je os umiestnená kolmo na horizont a roviny sú umiestnené okolo nej. Vertikálne generátory možno nazvať ortogonálne alebo karuselové.
Bez ohľadu na umiestnenie osi otáčania zostáva princíp činnosti jednotky rovnaký.
Modely veterných mlynov môžu mať vrtuľu alebo veterné koleso s 2, 3 alebo niekoľkými lopatkami.Predpokladá sa, že zariadenia s viacerými lopatkami sú schopné generovať prúd pri malom vetre a vrtule s 2-3 krídlami vyžadujú väčší prietok vzduchu. Pri výbere modelu je potrebné brať do úvahy dôležité pravidlo, že každá lopatka vytvára odpor proti prúdeniu vetra a znižuje rýchlosť otáčania, preto je pomerne náročné roztočiť viaclopatkové koleso na prevádzkové otáčky.
Medzi odrodami veterných mlynov sú plachtové a tuhé. Tieto názvy označujú materiál, z ktorého sú krídla vyrobené. Pri vlastnej montáži bude typ plachty jednoduchší a ekonomickejší, ale listy vyrobené z plastu (látka, fólie atď.) nie sú trvanlivé a odolné voči opotrebovaniu.
Vertikálna možnosť
Je jednoduchšie vyrobiť veterný generátor vertikálneho typu ako horizontálny. Konštrukcia nevyžaduje lopatkové zariadenie, je umiestnená v nízkej výške (do 2 m). Recenzie tých, ktorí používajú vertikálne veterné turbíny (veterná elektráreň), naznačujú mierny hluk počas otáčania a jednoduchosť údržby pracovných jednotiek jednotiek. Generátor je umiestnený v spodnej časti konštrukcie a údržbu je možné vykonávať bez toho, aby ste museli pracovať vo výške alebo spúšťať stožiar na zem.
Na hornom konci osi je nainštalované ložisko, ktoré súčasne funguje ako stožiar. Táto časť nevyžaduje prakticky žiadnu údržbu a je schopná slúžiť niekoľko rokov bez opravy.
Na rozdiel od lopatkového veterného mlyna, vertikálne veterné turbíny nevyžadujú inštaláciu vysokého stožiara. Fungujú bez ohľadu na smer vetra, čo zjednodušuje konštrukciu pohyblivej časti.Pre lopatky kompaktnej veternej turbíny môžete použiť PVC rúrku s veľkým priemerom (napríklad kanalizačnú rúrku) a tenká pozinkovaná oceľ je vhodná pre výkonnejšiu veternú turbínu. Tieto materiály sú dostupné pre každého domáceho majstra a sú relatívne lacné.
Dizajn veterného kolesa je možné zvoliť nezávisle z mnohých dostupných možností:
- Dornier dizajn s 2 plochými čepeľami;
- Systém Savonius so 4 polvalcovými krídlami;
- ortogonálny viaclopatkový veterný mlyn s 2 radmi rovin;
- špirálové veterné turbíny so zakrivenými profilmi lopatiek.
Všetky vertikálne veterné mlyny využívajú princíp kameniva Savonius. Doma môžu byť čepele vyrobené z oceľových alebo plastových sudov, pozdĺžne rozrezaných na polovicu. Konštrukčným znakom je, že účinnosť jednotky dosahuje maximum pri rýchlosti lopatky 2-krát nižšej ako je rýchlosť vetra. Preto by ste sa nemali pokúšať zvýšiť rýchlosť vertikálnej veternej turbíny.
Horizontálne modely
Na rozdiel od vertikálnych generátorov majú podomácky vyrobené veterné turbíny s vrtuľou vyššiu účinnosť so zvýšením rýchlosti lopatiek. Početné a úzke prvky skrutky však neprispievajú k lepšej práci: pri silnom tlaku vetra nemajú čas na otáčanie hriadeľa kvôli vzduchovému vankúšu vytvorenému pred skrutkou.
Viaclopatkové veterné turbíny pre dom, ktoré urobte sami, sa najlepšie vykonávajú v oblastiach s nie príliš silným vetrom. Ak sila vetra v regióne často presahuje 10-15 m za sekundu, má zmysel postaviť veterný mlyn s 2-3 lopatkami. Oba typy sú schopné začať pracovať pri rýchlosti prúdenia vzduchu asi 2-3 m za sekundu.
Horizontálny model vyžaduje inštaláciu vysokého stožiara (6-12 m).Aby sa pri údržbe vyhli výškovým prácam, remeselníci inštalujú na základňu stožiara najjednoduchší skladací mechanizmus - os. Pre stabilitu konštrukcie pri silnom zaťažení vetrom sú potrebné káblové výstuhy, ktoré držia regál vo zvislej polohe.
Gondola s generátorom a vrtuľou musí byť uložená na ložisku a opatrená lopatkovým perím tak, aby vrtuľa zaujala vždy výhodnú polohu voči vetru. Prúdové káble by mali byť umiestnené tak, aby sa pri otáčaní gondoly nekrútili, neprekážali alebo nezlomili. Preto sa vykonávajú vo vnútri rúrkového stožiara.
Ako vyrobiť 220V veterný generátor?
Práce na vytvorení veternej turbíny by sa mali začať určením požadovaného výkonu jednotky:
- na osvetlenie niekoľkých miestností stačí mať generátor s výkonom menším ako 1 kW; bude napájať žiarovky alebo energeticky úsporné žiarovky a navyše bude možné zapnúť notebook alebo televízor do siete;
- domáci veterný generátor s výkonom 5 kW poskytne elektrinu domácim spotrebičom (chladnička, práčka, sporák atď.);
- aby ste úplne preniesli dom na autonómne zásobovanie elektrickou energiou, potrebujete výkonný generátor s výkonom viac ako 20 kW.
Generátor si môžete vyrobiť sami alebo prispôsobiť príslušnú zostavu odstránenú zo starého auta. Týmto spôsobom je možné zabezpečiť výrobu prúdu do 2-3 kW. Na výrobu výkonnejšieho 220V veterného generátora pre domácich majstrov budete musieť presne vypočítať počet cievok a závitov drôtu, veľkosť a počet magnetov na rotore a parametre krídel lopatiek.
Jednoduchý dizajn
Pre najjednoduchší dizajn s výkonom asi 1-1,5 kW budete potrebovať:
- automobilový generátor (12 V);
- kyselinová batéria (12 V);
- spínacie tlačidlo (12 V);
- prúdový menič 700-1500 V a 12-220 V;
- kov veľká kapacita;
- skrutky, podložky, matice;
- svorky na upevnenie generátora (2 ks).
V kladke automobilového generátora musíte urobiť symetrické otvory pre skrutky. Rozdeľte obvod nádoby na 4 rovnaké časti. Rezané čepele:
- na boku nádoby označte obdĺžniky podľa značiek na rozdelenie kruhu;
- nájsť vertikálny stred každého prvku;
- označte hornú a spodnú časť nádoby pevnými okrajmi širokými 3-5 cm;
- odrežte kov medzi jednotlivými obdĺžnikmi na líniu ráfikov;
- urobte rezy pozdĺž horného a spodného okraja značky tak, aby stred obdĺžnika zostal neporušený a spojený s okrajmi;
- rozvinúť každú čepeľ vzhľadom na stredovú os;
- určite stred okrúhleho dna, označte umiestnenie otvorov pre skrutky v súlade s ich umiestnením na kladke generátora.
Pri rozmiestňovaní krídel sa oplatí určiť smer otáčania veterného kolesa, aby sa vyniesli potrebné časti lietadiel. Aby sa zabezpečilo rovnaké zaťaženie všetkých lopatiek, mali by sa merať ich uhly natočenia.
Montáž konštrukcie spočíva v zoskrutkovaní kladky generátora a dna nádrže. Potom je pripravený základ pre inštaláciu veterného generátora (stožiar vyrobený z hrubej rúry vysokej asi 2 m). Najjednoduchšie je k nemu pripevniť generátor pomocou svoriek príslušného priemeru. Na nabíjanie batérie musí prúd z generátora prejsť cez usmerňovač, zapojenie musí byť vykonané pomocou elektrických obvodov automobilu.
Podomácky vyrobený generátor pre lopatkovú veternú turbínu
Jednotku pre horizontálny veterný generátor je možné zostaviť z nábojov kolies z auta alebo použiť elektromotor z práčky. Ak chcete pracovať, budete si musieť kúpiť magnety vyrobené z neodýmu (zliatina nióbu). Je lepšie vziať obdĺžnikové prvky.
Ich počet môžete určiť počtom cievok, ak sa používa motor. Pre trojfázový generátor by mal byť počet magnetov 2/3 počtu cievok a pre jednofázový generátor by mu mal zodpovedať. Praktickí majstri odporúčajú zvoliť si trojfázový generátor.
Pri použití motora z práčky musia byť magnety nalepené na rotor motora. Ak je použitý náboj kolesa, magnety sú umiestnené na kruhu z oceľového plechu s hrúbkou asi 5 mm. Pri montáži rotora dodržujte pravidlá:
- Vzdialenosť medzi magnetmi musí byť rovnaká. Obdĺžnikové prvky na náboji majú dlhé strany pozdĺž polomerov kruhu a na hriadeli motora - pozdĺž jeho pozdĺžnej osi.
- Pred prácou musíte určiť a označiť póly magnetov. Sú inštalované tak, že protiľahlé prvky majú rôznu polaritu. Pri umiestňovaní magnetov striedajte kladné a záporné póly susedných častí.
- Aby magnety pevne držali na povrchu rotora, odporúča sa ich vyplniť epoxidom.
Pri použití hriadeľa motora ako rotora je časť inštalovaná na svojom mieste vo vinutí a funkčnosť konštrukcie sa kontroluje aplikáciou voltmetrových sond na vodiče drôtu a otáčaním hriadeľa pomocou vŕtačky.
Ak sa použije náboj, cievky sa navinú nezávisle od smaltovaného medeného drôtu s prierezom 1 mm.Každá cievka by mala pozostávať zo 60 závitov a mala by mať výšku 9 mm. Cievky by mali byť namontované na plochej časti náboja kolesa.
Pre trojfázový generátor pripojte konce vodičov takto:
- ponechajte vonkajšiu svorku 1 cievky voľnú a vnútornú svorku pripojte k vonkajšej svorke 4;
- spojte vnútorné vedenie 4 cievok s vonkajším na 7 a pokračujte až do konca, pričom spojte časti vinutia každé 2 kusy; na druhom by mal zostať voľný vnútorný koniec, ktorý sa dá ľahko skrútiť s výstupom už ponechaným alebo označeným inak;
- zopakujte proces s 2 cievkami, pričom vodiče spojte podľa rovnakého princípu každé 2 prvky;
- urobte to isté s 3 cievkami a zvyšnými nezapojenými.
Na konci práce bude mať majster 6 samostatných kolíkov. Vinutie musí byť naplnené epoxidom a vysušené.
Potom v ložisku náboja musíte upnúť hriadeľ, na ktorý nasadíte prstenec rotora s magnetmi. Medzera medzi rovinami dielov je 1-1,5 mm. Skontrolujte prítomnosť prúdu na svorkách, zostavte veterný mlyn a nainštalujte ho na stožiar.
Servis zariadení
Počas prevádzky veterného mlyna je potrebné raz za mesiac vykonať celkovú kontrolu upevňovacích prvkov, skontrolovať elektrickú sústavu na nerovnováhu napätia, regulátor je v dobrom stave a káble sú rovnomerne napnuté. Pre nepretržitú prevádzku sa raz za 3-4 mesiace oplatí skontrolovať spoje svoriek batérie, skontrolovať hladinu elektrolytu a oleja v prevodovke generátora.
Ročná kontrola zahŕňa kontrolu povrchov lopatiek, určenie výkonu ložísk a ich výmenu. V týchto obdobiach sa dopĺňa aj hladina elektrolytu, do prevodovky sa pridáva olej. Ročná údržba zahŕňa kontrolu prevádzkyschopnosti všetkých uzlov.
Podobné články:
