Cum de a face o mini turbină eoliană cu propriile lor mâini?

Pentru a produce energie electrică, turbina eoliană nu are nevoie de combustibil sau de energie solară. Această caracteristică îi face pe mulți oameni să se gândească cum să construiască o turbină eoliană cu propriile mâini, deoarece cumpărarea și instalarea echipamentelor gata făcute nu este ieftină.

Principiul și tipurile de generatoare de turbine eoliene

Puteți face singur o turbină eoliană numai dacă înțelegeți construcția acesteia. Prototipul acestei mașini este o veche moară de vânt. Presiunea fluxului de aer de pe aripile sale pune în mișcare un arbore care transmite cuplul către echipamentul morii.

În cazul morilor de vânt, același principiu de utilizare a energiei eoliene pentru a roti rotorul este folosit pentru a genera electricitate:

1. Mișcarea paletelor de către vânt determină rotirea arborelui principal cu o cutie de viteze. Cuplul este transmis la arborele secundar (rotor) al generatorului, care este echipat cu 12 magneți. Rotația sa generează curent alternativ în inelul statoric.
2. Acest tip de electricitate nu poate încărca bateriile fără un dispozitiv special - un regulator (redresor). Dispozitivul convertește curentul alternativ în curent continuu, permițând stocarea acestuia pentru ca aparatele electrocasnice să funcționeze fără întrerupere. Controlerul îndeplinește și o altă funcție: oprește la timp încărcarea bateriei și transferă surplusul de energie generat de turbina eoliană către unități care consumă cantități mari de energie (cum ar fi elementele de încălzire pentru încălzirea locuinței).
3. Pentru a furniza 220 V, curentul este alimentat de la baterii la invertor și apoi la punctele de consum.

Pentru a se asigura că paletele sunt întotdeauna în cea mai bună poziție pentru a interacționa cu vântul, pe dispozitivele de aripă este montată o coadă care permite ca elicea să fie rotită împotriva vântului. Modelele de fabrică ale turbinelor eoliene au dispozitive de frânare sau circuite suplimentare pentru a plia coada sau pentru a îndepărta palele de șocurile vântului în condiții meteorologice nefavorabile.

Există mai multe tipuri de turbine eoliene, clasificate în funcție de numărul și materialul paletelor sau de pasul elicei. Dar diviziunea principală se bazează pe amplasarea axei sau a arborelui principal:

1. Tipul orizontal presupune poziționarea arborelui paralel cu solul. Astfel de generatoare se numesc generatoare înaripate.
2. În cazul turbinelor eoliene verticale, axa este perpendiculară pe orizont, iar planurile sunt dispuse în jurul acesteia. Generatoarele verticale pot fi numite ortogonale sau rotunde.

Indiferent de locația axei de rotație, principiul de funcționare a unității rămâne același.

Modelele de turbine eoliene pot avea o elice sau o roată eoliană cu 2, 3 sau mai multe palete. Se consideră că dispozitivele cu mai multe palete sunt capabile să genereze curent în condiții de vânt slab, în timp ce elicele cu 2 sau 3 aripi necesită un flux de aer mai puternic. O regulă importantă de care trebuie să se țină cont atunci când se alege un model este aceea că fiecare paletă creează rezistență la fluxul de vânt și reduce viteza de rotație, astfel încât este dificil să se învârtă o roată cu mai multe palete până la viteza de funcționare.

Printre varietățile de turbine eoliene se numără cele cu vele și cele rigide. Aceste denumiri se referă la materialul din care sunt confecționate aripile. În cazul autoasamblării, tipul de pânze va fi mai ușor și mai economic, dar lamele din material plastic (țesătură, film etc.) nu sunt durabile și rezistente la uzură.

Versiunea verticală

Construirea unei turbine eoliene verticale este mai ușoară decât a uneia orizontale. Proiectul nu necesită un dispozitiv cu palete, plasat la o înălțime mică (până la 2 m). Feedback-ul celor care folosesc turbine eoliene verticale (turbine eoliene), atestă zgomotul mic în timpul rotirii și confortul de întreținere a unităților de lucru. Generatorul este amplasat în partea inferioară a structurii, iar întreținerea poate fi efectuată fără a fi nevoie să se lucreze de la înălțime sau să se coboare catargul la sol.

La capătul superior al axei este montat un rulment, care servește, de asemenea, drept catarg. Practic, nu necesită întreținere și poate dura ani de zile fără reparații.

Spre deosebire de o turbină eoliană cu palete, turbinele eoliene verticale nu necesită un catarg înalt. Acestea funcționează independent de direcția vântului, ceea ce simplifică proiectarea părții mobile. Pentru lamele unui generator eolian compact, puteți utiliza țevi din PVC cu diametru mare (de exemplu, țevi de canalizare), iar pentru o turbină eoliană mai puternică este potrivit oțelul galvanizat subțire. Aceste materiale sunt la îndemâna oricărui meșter și sunt relativ ieftine.

Designul roții de vânt poate fi ales dintre numeroasele opțiuni disponibile:

• Model Dornier cu 2 lame plate;
• Sistemul Savonius cu 4 aripi semicilindrice;
• turbină eoliană ortogonală cu mai multe pale cu 2 rânduri de planuri;
• Turbine eoliene elicoidale cu profil curbat al palei.

Toate turbinele eoliene verticale utilizează principiul agregatului Savonius. La domiciliu, lamele pot fi confecționate din butoaie de oțel sau de plastic, tăiate în două pe lungime. Particularitatea construcției constă în faptul că randamentul unității atinge maximul la o viteză a palei de jumătate din viteza vântului. Prin urmare, nu merită să încercați să măriți viteza pentru o turbină eoliană verticală.

Modele orizontale

Spre deosebire de generatoarele verticale, turbinele eoliene cu elice artizanale au un randament mai mare atunci când viteza paletelor este mărită. Dar elementele numeroase și înguste ale elicei nu contribuie la cea mai bună lucrare: la un vânt puternic, ele nu au timp să învârtă arborele din cauza pernei de aer formate în fața elicei.

Generatoarele eoliene cu mai multe lame pentru acasă cu propriile mâini sunt cel mai bine realizate în zone cu vânturi nu prea puternice. În cazul în care puterea vântului în regiune depășește adesea 10-15 m pe secundă, este logic să se construiască o turbină eoliană cu 2-3 palete. Ambele tipuri sunt capabile să pornească cu o viteză aeriană de aproximativ 2-3 m pe secundă.

Un model orizontal necesită un catarg înalt (6-12 m). Pentru a evita lucrările la mare altitudine în timpul întreținerii, meșterii populari instalează un mecanism simplu de pliere - o axă - la baza catargului. Pentru a asigura stabilitatea structurii sub o sarcină puternică a vântului, sunt necesare cabluri de susținere pentru a menține catargul în poziție verticală.

Nacela cu generatorul și elicea trebuie să fie montată pe un rulment și prevăzută cu o giruetă pentru a se asigura că elicea se află întotdeauna într-o poziție avantajoasă în raport cu vântul. Cablurile care transportă curentul trebuie să fie aranjate astfel încât să nu se răsucească atunci când nacela se rotește și să nu provoace interferențe și rupturi. Acesta este motivul pentru care acestea sunt transportate în interiorul catargului tubular.

Cum se face un generator de turbine eoliene de 220 de volți?

Primul pas în construirea unei turbine eoliene este determinarea puterii necesare a mașinii:

• Pentru iluminarea câtorva încăperi, un generator de mai puțin de 1 kW este suficient; acesta va furniza energie pentru becuri cu incandescență sau cu consum redus de energie și, în plus, poate fi conectat un laptop sau un televizor;
• un generator eolian artizanal cu o capacitate de 5 kW va furniza energie electrică pentru aparatele de uz casnic (frigider, mașină de spălat, aragaz etc.);
• Pentru a comuta casa la o sursă autonomă de energie electrică, este necesar un generator puternic, cu o capacitate de peste 20 kW.

Generatorul poate fi făcut de unul singur sau poate fi adaptat de la o mașină veche. În acest fel, este posibilă generarea unei puteri de până la 2-3 kW. Pentru a face o turbină eoliană mai puternică de 220V cu propriile mâini, va trebui să faceți calcule precise pentru numărul de bobine și de spire de sârmă, dimensiunea și numărul de magneți de pe rotor și parametrii aripilor palei.

Un design simplu

Pentru cea mai simplă construcție cu o putere de aproximativ 1-1,5 kW aveți nevoie de:

• alternator auto (12 V);
• baterie cu acid (12 V);
• Întrerupător de pornire și oprire (12 V);
• convertor de curent 700-1500 V și 12-220 V;
• capacitate mare de metal;
• șuruburi, șaibe, piulițe;
• cleme de fixare pentru alternator (2 buc.).

Faceți găuri simetrice în polița alternatorului mașinii pentru șuruburi. Se împarte circumferința vasului în 4 părți egale. Tăiați lamele:

• Se marchează dreptunghiurile de pe partea rezervorului care corespund diviziunilor cercului;
• Găsiți centrul vertical al fiecărui element;
• Marcați partea superioară și inferioară a vasului cu o margine solidă de 3-5 cm lățime;
• tăiați metalul dintre dreptunghiurile individuale până la linia jantei;
• faceți tăieturi de-a lungul limitelor superioare și inferioare ale marcajelor, astfel încât mijlocul dreptunghiului să rămână intact și să fie legat de jante;
• se desfășoară fiecare lamă în raport cu axa centrală;
• Determinați centrul fundului circular, marcați locațiile găurilor de găurire a șuruburilor în funcție de poziția lor pe polița alternatorului.

Atunci când desfășurați aripile, merită să determinați direcția de rotație a roții de vânt pentru a scoate în evidență părțile corecte ale avioanelor. Trebuie măsurate unghiurile de rotație ale tuturor lamelor pentru a se asigura că se aplică o sarcină egală.

Asamblarea constă în fixarea cu șuruburi a scripetelui generatorului pe fundul rezervorului. Se pregătește apoi baza pentru generatorul eolian (un catarg realizat dintr-o țeavă groasă de aproximativ 2 metri înălțime). Cel mai simplu este să atașați generatorul la acest catarg folosind cleme cu diametrul corespunzător. Pentru a încărca bateria, curentul de la alternator trebuie să treacă printr-un redresor, iar conexiunea trebuie realizată cu ajutorul schemelor de cablare ale vehiculului.

Generator de casă pentru o turbină eoliană

Unitatea pentru generatorul eolian orizontal poate fi asamblată din butuci de roți de mașină sau poate folosi un motor electric de la o mașină de spălat. Lucrarea necesită achiziționarea de magneți de neodim (un aliaj de niobiu). Elementele dreptunghiulare sunt cele mai bune.

Puteți determina numărul prin numărul de bobine dacă se utilizează un motor. Pentru un alternator trifazat, numărul de magneți ar trebui să fie 2/3 din numărul de bobine, iar pentru un alternator monofazat, ar trebui să fie același. Maeștrii practicieni recomandă să se opteze pentru un generator trifazat.

Atunci când se utilizează un motor de mașină de spălat, magneții trebuie să fie lipiți de rotorul motorului. În cazul în care se utilizează un butuc de roată, magneții sunt plasați pe un cerc de tablă de oțel cu o grosime de aproximativ 5 mm. Respectați regulile atunci când asamblați rotorul:

1. Distanța dintre magneți trebuie să fie egală. Așezați elementele dreptunghiulare pe butuc cu laturile lor lungi de-a lungul razei roții și pe arborele motorului de-a lungul axei longitudinale a acestuia.
2. Polii magneților trebuie să fie identificați și marcați înainte de lucru. Montați-le în așa fel încât elementele opuse să aibă polarități diferite. Atunci când plasați magneții, alternați polii pozitivi și negativi ai pieselor învecinate.
3. Se recomandă umplerea magneților cu epoxidic, astfel încât aceștia să fie ținuți ferm pe suprafața rotorului.

Atunci când se utilizează arborele motorului ca rotor, se plasează piesa la locul ei în înfășurare și se verifică funcționarea prin plasarea stilourilor unui voltmetru pe cabluri și prin rotirea arborelui cu un burghiu.

În cazul în care se utilizează un butuc, se înfășoară singure bobine de sârmă de cupru emailată de 1 mm. Fiecare bobină trebuie să fie formată din 60 de spire și să aibă o înălțime de 9 mm. Bobinele trebuie fixate pe partea plată a butucului roții.

Pentru un alternator trifazat, conectați capetele cablurilor după cum urmează:

• lăsați liber cablul exterior 1 al bobinei și conectați cablul interior 4 la cablul exterior;
• se conectează conductorul interior al bobinei 4 la conductorul exterior al bobinei 7 și se continuă până la capăt, îmbinând piesele de înfășurare la fiecare 2 buc.; ultima trebuie să aibă un capăt interior liber, care poate fi ușor răsucit cu conductorul deja rămas sau marcat altfel;
• se repetă procesul de la bobina 2, unind firele în același mod la fiecare 2 bucăți;
• procedați la fel cu bobina 3 și cu celelalte bobine neconectate.

La sfârșitul lucrării, comandantul va avea 6 cabluri separate. Înfășurarea trebuie să fie umplută cu epoxidic și uscată.

Apoi, arborele trebuie fixat în rulmentul de butuc pe care este montat inelul rotorului cu magneți. Spațiul dintre suprafețele pieselor este de 1-1,5 mm. Verificați dacă există curent pe cabluri, asamblați moara de vânt și montați-o pe catarg.

Întreținere

Atunci când operați moara de vânt, o dată pe lună trebuie să efectuați o inspecție generală a elementelor de fixare, să verificați sistemul electric pentru dezechilibru de tensiune, capacitatea de funcționare a controlerului și uniformitatea tensiunii cablurilor. Pentru a asigura o funcționare fără probleme, o dată la 3-4 luni merită să verificați bornele bateriei și să verificați nivelul electrolitului și al uleiului din cutia de viteze a generatorului.

Inspecția anuală include inspecția suprafețelor lamei, determinarea funcționalității rulmenților și înlocuirea acestora. De asemenea, se completează nivelul electrolitului și se adaugă uleiul din cutia de viteze în acest moment. Întreținerea anuală presupune verificarea funcționării corecte a tuturor ansamblurilor.

Articole conexe: