Crearea unui generator eolian nu înseamnă neapărat fabricarea unui complex mare și puternic capabil să furnizeze energie electrică unei case întregi sau unui grup de consumatori. Poate fi realizat, care este, de fapt, un model de lucru al unei instalații serioase. Scopul unui astfel de eveniment poate fi:
- Familiarizarea cu elementele de bază ale energiei eoliene.
- Activități educaționale comune cu copiii.
- Un prototip experimental înainte de construirea unei instalații mari.
Crearea unei astfel de mori de vânt nu necesită utilizarea unui număr mare de materiale sau instrumente; puteți face cu mijloace improvizate. Nu este necesar să vă bazați pe generarea unor cantități serioase de energie, dar poate fi suficient pentru a alimenta o lampă LED mică. Principala problemă cu creația este generatorul. Este dificil să-l creați singur, deoarece dimensiunile dispozitivului sunt mici. Cel mai ușor de utilizat, permițându-vă să-l utilizați în modul generator.
Moară de vânt de casă bazată pe un motor pas cu pas
Cel mai adesea, cu fabricarea de turbine eoliene de mică putere folosiți motoare pas cu pas. Particularitatea designului lor constă în prezența mai multor înfășurări. De obicei, în funcție de dimensiune și scop, motoarele sunt fabricate cu 2, 4 sau 8 înfășurări (faze). Când li se aplică tensiune, la rândul său, arborele se rotește corespunzător cu un anumit unghi (treaptă).
Avantajul motoarelor pas cu pas este capacitatea de a produce un curent destul de mare la viteze mici. Un rotor poate fi instalat pe un generator de la un motor pas cu pas fără dispozitive intermediare - angrenaje, cutii de viteze etc. Generarea de energie electrică va fi produsă cu aceeași eficiență ca și în cazul dispozitivelor de altă construcție care utilizează unelte de transmisie overdrive.
Diferența de viteză este destul de semnificativă - pentru a obține același rezultat, de exemplu, pe un motor periat, este necesară o viteză de rotație de 10 sau 15 ori.
Se crede că, cu un generator de motor pas cu pas, este posibil să se încarce bateriile sau bateriile telefonului mobil, dar în practică, rezultatele pozitive sunt extrem de rare. Practic, se obțin surse de alimentare pentru corpurile de iluminat mici.
Dezavantajele motoarelor pas cu pas includ efortul semnificativ necesar pentru a începe rotirea. Această circumstanță reduce sensibilitatea întregului, care poate fi oarecum corectată prin creșterea zonei și întinderii lamelor.
Puteți găsi aceste motoare în discuri vechi, scanere sau imprimante. Alternativ, puteți achiziționa un nou motor dacă dispozitivul necesar nu este în stoc. Pentru un efect mai mare, ar trebui alese motoare mai mari, acestea fiind capabile să furnizeze o tensiune suficient de mare, astfel încât să poată fi folosită cumva.
Generator eolian din piese de la imprimantă
O opțiune adecvată este utilizarea unui motor pas cu pas de la o imprimantă. Poate fi îndepărtat de pe un dispozitiv vechi spart; există cel puțin două astfel de motoare în fiecare imprimantă. Alternativ, puteți achiziționa unul nou, neutilizat. Este capabil să genereze o putere de aproximativ 3 wați chiar și în vânturi ușoare, care sunt tipice pentru majoritatea regiunilor din Rusia. Tensiunea care poate fi atinsă este de 12 V sau mai mult, ceea ce face posibilă considerarea dispozitivului ca fiind capacitatea de a încărca bateriile.
Motor pas cu pas emite tensiune alternativă. Pentru utilizator, în primul rând, este necesar să îl îndreptați. Va trebui să creați un redresor cu diode, care va necesita 2 diode pe bobină. De asemenea, puteți conecta direct LED-ul la bornele bobinei, dacă viteza de rotație este suficientă, aceasta va fi suficientă.
Rotorul rotor este cel mai ușor de instalat direct pe arborele motorului. Pentru a face acest lucru, este necesar să realizați o piesă centrală care să se potrivească strâns pe arbore. Pentru a întări fixarea rotorului, este necesar să găuriți o gaură și să tăiați un fir în ea. Ulterior, un șurub de blocare va fi înșurubat în el.
Pentru fabricarea lamelor, se folosesc de obicei țevi de canalizare din polipropilenă sau alte materiale adecvate. Condiția principală este greutatea redusă și rezistența suficientă, deoarece lamele cuprind uneori o viteză destul de decentă. Folosirea materialelor nesigure poate crea situația nedorită a rotorului de pe rotor.
Lame
De obicei se fac 2 lame, dar se pot face mai multe. Trebuie amintit că o suprafață mare a palelor mărește KIEV-ul turbinei eoliene, dar în paralel cu aceasta, crește sarcina frontală pe rotor, care este transferată pe arborele motorului. De asemenea, nu se recomandă realizarea lamelor mici, deoarece acestea nu vor putea depăși lipirea arborelui la pornirea rotației.
Pentru a putea roti moara de vânt în jurul axei verticale, trebuie să faceți un nod special. Dificultatea în aceasta constă în necesitatea de a asigura imobilitatea cablului care vine de la generator. Deoarece dispozitivul are, mai degrabă, un scop decorativ, de obicei abordează problema mai simplu - instalează consumatorul direct pe carcasa generatorului, excluzând prezența unui cablu lung. În caz contrar, va trebui să montați sistemul ca un colector de perii, care este irațional și consumă mult timp.
Catarg
Moara de vânt asamblată trebuie instalată la o înălțime de cel puțin 3 metri. Curenții de vânt de lângă suprafața pământului sunt instabili din cauza turbulențelor. Urcarea la o anumită înălțime va ajuta la obținerea unor debituri mai uniforme. Pentru auto-instalare la vânt, un stabilizator de coadă este instalat de-a lungul axei de rotație, care joacă rolul unei palete. Este fabricat din orice bucată de plastic, placă de aluminiu sau alt material disponibil.
Listat pe site, un generator eolian bazat pe un motor de curent continuu (24v / 0,7A) cu magneți permanenți a fost fabricat și este în prezent în uz. Generatorul de vânt, în condiții meteorologice medii, în funcție de viteza vântului, furnizează o tensiune de ieșire de la 0,8 la 6,0 volți și un curent de până la 200 mA. Ulterior, un convertor de tensiune stabilizat convertește această tensiune de ieșire DC de la generatorul eolian în tensiunea continuă necesară pentru a încărca bateria sau pentru a furniza sarcina necesară.
Generatorul eolian propus este ușor de fabricat, nu necesită calcule precise și fabricarea pieselor complexe, achiziționarea de componente scumpe. Un astfel de generator eolian, pe lângă opțiunea luată în considerare în articolul de mai sus, poate fi utilizat în alte moduri. O folosim acolo unde poate fi necesară o cantitate mică de energie electrică pentru a alimenta un dispozitiv cu consum redus de energie. De exemplu, pentru funcționarea unei stații meteo compacte, controlul nivelului apei din rezervor, pentru iluminatul de urgență și controlul automatizării serelor. În timpul zilei, în prezența vântului, bateria dispozitivului cu rezervă primește energia gratuită a vântului și, la momentul potrivit, o dă consumatorului după cum este necesar. Desigur, energia eoliană care ne ajunge nu este grozavă, dar ne vine aproape constant. Și dacă creați un dispozitiv pentru acumulare și utilizare cu propriile mâini, din materiale improvizate, atunci această energie este gratuită, iar dispozitivul, în plus, va fi economic, compact, mobil și non-volatil.
Acest articol sugerează realizarea unui generator de vânt dintr-un motor de curent continuu.
Fabricarea unui generator eolian.
1. Alegerea unui generator electric.
Pentru a fi utilizat ca generator de putere redusă pentru dispozitiv, puteți utiliza un motor pas cu pas gata, fără modificări. Pentru o eficiență maximă, dacă este posibil, se recomandă utilizarea unui motor cu cea mai mică lipire posibilă a arborelui și cu cel mai mare număr de trepte pe rotație. Este posibilă conversia motorului electric sau a demarorului într-un generator. Diverse modificări sunt descrise pe Internet.
În cazul nostru, a fost aleasă cea mai simplă opțiune. Ca generator electric folosim un motor de curent continuu (24v / 0,7A) cu magneți permanenți, care nu necesită modificări. Are proprietatea de reversibilitate - când arborele său se rotește, apare tensiune pe contactele motorului. Acest motor electric a fost scos dintr-o mașină de calcul învechită.
2. Alegerea designului elicei.
În prima versiune a proiectării generatorului eolian, pentru a simplifica fabricarea, a fost luată ca bază a elicei o elice din plastic cu un diametru adecvat de aterizare de la un ventilator industrial. Pentru a crește cuplul pe arborele generatorului, lungimea lamelor sale a fost adăugată cu plăci metalice cu pereți subțiri, cu un profil apropiat de original.
Cu toate acestea, acest design al elicei a eșuat. În vânturi puternice, datorită rigidității reduse a elicei din plastic, lamele metalice ale lamelor s-au deviat înapoi și au lovit raftul structurii, care s-a încheiat în cele din urmă prin ruperea.
Când am dezvoltat prima opțiune, am decis proiectarea profilului tehnologic al lamelor și lungimea acestora. Acești parametri ai elicei afectează sensibilitatea sa la vânt slab și predomină. Este necesar ca într-un vânt ușor, elicea să poată depăși lipirea arborelui (atracția magneților statorului) și să înceapă să se rotească.
3. Fabricarea elicei. Selectăm sau fabricăm un butuc pentru instalarea și atașarea palelor elicei.
În cazul nostru, este o flanșă de aluminiu (4 mm grosime, diametru exterior 50 mm) cu o gaură axială de-a lungul diametrului arborelui de ieșire al motorului (8 mm - un angrenaj dințat este presat pe arbore, lung de 10 mm) și patru găuri M4 distanțate uniform pentru fixarea lamelor. Pentru a fixa butucul pe arbore, instalați unul sau două șuruburi M4 în el (a se vedea fotografia).
4. Fabricarea palelor elicei.
Am tăiat 4 semifabricate în formă de trapez isoscel dintr-o foaie zincată cu grosimea de 0,4-0,5 mm: înălțime 250 mm, bază 50 mm, partea superioară 20 mm. De-a lungul înălțimii trapezului, îndoim lamele în jumătate (creând un rigidizator) la un unghi de 45 de grade (vezi foto). Ameliorăm muchiile ascuțite și colțurile (pentru siguranța noastră).
5. Instalarea și fixarea palelor elicei.
Așezați lama pe butuc astfel încât punctul de îndoire de pe bază să fie deasupra axului butucului, iar jumătatea adiacentă a bazei să fie deasupra găurii de montare a butucului (a se vedea fotografia). Marcăm și forăm o gaură în lamă pentru șurubul de fixare adiacent, cu diametrul de 4,2 mm. Fixăm lamele elicei unul câte unul cu șuruburile.
6. Echilibrarea elicei.
Efectuăm echilibrarea statică a elicei. Pentru aceasta instalăm și fixăm elicele pe o bară calibrată (lustruită) cu un diametru egal cu diametrul arborelui de ieșire al motorului. Punem bara cu elicea pe două rigle aliniate orizontal (suprafețe curbate) situate la capetele barei. Acest lucru va roti elicea și una dintre lame va coborî. Întoarcem elicea cu un sfert de rând și, dacă aceeași lamă a căzut din nou, aceasta trebuie ușurată tăind o bandă îngustă de metal din partea laterală a lamei. Repetăm aceeași operație până când bara cu elice încetează să se mai rotească după ce a fost instalată în orice poziție arbitrară.
7. Fabricarea piesei cu palete eoliene.
Tăiați un pătrat de aluminiu de 20 x 20 mm la o lungime de 250 mm. Pe o parte a pătratului, pe unul sau două șuruburi (nituri), instalăm un stabilizator vertical pentru direcția către vânt.
Pe cealaltă parte a pătratului, instalăm și fixăm clema pentru fixarea motorului-generator la două șuruburi. Clema și stabilizatorul sunt, de asemenea, realizate din tablă zincată cu grosimea de 0,4-0,5 mm (sunt posibile variante ale materialului anticoroziv folosit). Lungimea clemei este egală cu lungimea motorului. Lungimea stabilizatorului este de aproximativ 200 mm, forma este conform gustului producătorului.
Pe raftul inferior al pătratului, în mijlocul locașului clemei, fixați rigid tija (este de dorit să asigurați protecția anticorozivă) pentru a instala structura în conducta suportului turbinei eoliene. Cea mai bună opțiune pentru determinarea locației acestei tije este de a determina centrul de greutate al unei structuri pre-asamblate și complet asamblate, urmată de găurirea unei găuri acolo pentru fixarea tijei.
8. Asamblarea turbinei eoliene.
Instalăm motorul - generator în poziție și îl fixăm cu o clemă. Fixăm elicea pe arborele de ieșire al motorului. Pentru a proteja generatorul de precipitațiile atmosferice, decupăm un gard de protecție dintr-o sticlă de plastic de dimensiuni adecvate și îl instalăm la locul său. Îl fixăm cu un șurub.
M-am uitat la proiectarea unor astfel de mori de vânt pe un singur site de peste mări și am decis să o repet, și acest copil s-a născut. Ca generator, am folosit un motor pas cu pas de la o imprimantă cu jet de cerneală care a fost inoperantă și prăfuită mult timp. După ce l-am dezasamblat, am deșurubat matorchikul. Apoi s-a uitat, s-a întors, și-a răsucit mâinile, a măsurat cât a dat, a dat foarte puțin, dar volții s-au ridicat peste 12, ceea ce înseamnă că teoretic ar putea încărca bateria.
Apoi, am făcut o montură pentru lamele de la tranzistor. Tranzistorul găurit de-a lungul diametrului arborelui pe care a fost topită duza dințată, în general, pentru dimensiunile sale. Am pus un tranzistor pe arbore, am picurat adeziv și l-am răsucit asigurându-mă că totul este neted. Apoi a fost în cele din urmă fixat cu epoxidic. Am întins-o puțin și am umplut orificiul tranzistorului, am protejat suplimentar motorul de intemperii acoperind găurile din motor. Mai jos este o fotografie a acestui generator.
>
Apoi, dintr-o bucată de țeavă din PVC cu diametrul de 110 mm, am decupat lame, pe țeavă am desenat un martor, pe care l-am decupat cu o mașină de tăiat. Dimensiunile au luat lățimea aproximativă, s-a dovedit a fi de 9cm, iar întinderea elicei a fost de 48cm. Am făcut găuri și am înșurubat șurubul la motor-generator folosind șuruburi mici.
>
Zo a folosit o bucată de țeavă din PVC 55 pentru bază, apoi a decupat coada din placaj și a adăugat o bucată din cea de-a 110-a. După asamblare, am obținut un astfel de parc eolian. Am asamblat imediat un redresor, deoarece acest motor nu a vrut să dea o mulțime de volți la viteze mici, l-am asamblat conform schemei de dublare și l-am pornit în serie.
Diodele au luat HER307, condensatori - 3300μF
A înfășurat circuitul în polietilenă și a introdus un redresor în țeavă, apoi motorul și l-a legat cu un fir prin găurile găurite, a acoperit spațiul cu silicon. De asemenea, am acoperit toate găurile cu silicon de sus și am forat o gaură de jos, pentru orice eventualitate, astfel încât dacă ar exista ceva apa ar fi sticlă și condensul s-ar evapora.
Coada a fost fixată cu un șurub, coada semicirculară a fost introdusă și legată cu un fir, ea ține deja ferm. Am găsit centrul de greutate, forat (diam. 9mm.) Diam. Forat încă. 6mm două șuruburi M10, prin și prin, sub ax. (Șuruburile M10 de aici servesc drept „rulment” al axei) Am înșurubat șuruburile M10 în țeavă de sus și de jos, am lubrifiat șurubul lung M6 cu grăsime și am răsucit totul, s-a dovedit destul de greu. Șurubul axului (M6) a fost înșurubat la colț, iar acesta la stick. Deasupra șurubului M10, am pus un dop pe silicon, acum axa apei nu se teme. Toată turbina eoliană este fabricată.
>
>
>
>
Am luat câteva blocuri pentru catarg. pe care le-a răsucit cu șuruburi autofiletante, a fixat moara de vânt și a ridicat-o pe verer. Conectat la baterie, încărcarea este în desfășurare, dar foarte slabă, menține bateria de descărcare naturală. Din moment ce vântul se rotește, am fost mulțumit, cel puțin voi ști unde bate vântul. Această opțiune - așa cum se spune pe acel site - este un mic proiect de weekend, adică un proiect mic pentru weekend, pentru distracție ceva pentru a alege un fir, mai ales că nu am cheltuit nici un ban ... lipiciul nu contează. Deci, în teorie, se pot aprinde câteva LED-uri mici sau un telefon mobil poate fi încărcat în câteva zile, dar cel mai probabil telefonul va lua un curent atât de slab pentru un contact rău și îl va opri scriind un mesaj rău conexiune pe ecran.
În viitor, dacă există timp și dorință, o pot face pentru a ilumina curtea, dar o voi colecta doar pe a doua și voi pune o baterie mică sau mai multe baterii reîncărcabile. Pentru aceasta, mai există încă un pas cu pas, doar că acesta dă sub 2x20 volți de la derularea manuală, dar curentul este mic. Și al doilea - pe pensule, imediat constant. De mână 10 volți, scurtcircuit - 0,5 ampere. Și totuși voi chinui autogeneratorul, dar pot aștepta magneții.
În timp ce mergeam cu bicicleta pe lângă căsuțele de vară, am văzut un generator eolian funcțional. Lamele mari s-au rotit încet, dar sigur, paleta a orientat dispozitivul în direcția vântului.
Am vrut să implementez un design similar, deși nu este capabil să genereze suficientă energie pentru a oferi consumatorilor „serioși”, dar funcționează în continuare și, de exemplu, se încarcă baterii sau alimentează LED-uri.
Una dintre cele mai eficiente opțiuni pentru o mică turbină eoliană de casă este utilizarea motor pas cu pas(ШД) (eng. motor pas cu pas (pas cu pas, pas)) - într-un astfel de motor, rotația arborelui constă în trepte mici. Înfășurările motorului pas cu pas sunt în fază. Când curentul este aplicat uneia dintre faze, arborele se deplasează cu un pas.
Aceste motoare sunt viteza micași un generator cu un astfel de motor poate fi conectat fără angrenaje la o turbină eoliană, un motor Stirling sau altă sursă de energie de viteză redusă. Dacă s-ar folosi un motor convențional (colector) de curent continuu ca generator, ar fi necesară o viteză de 10-15 ori mai mare pentru a obține aceleași rezultate.
O caracteristică a shagik-ului este un cuplu de pornire suficient de mare (chiar și fără o sarcină electrică conectată la generator), atingând 40 de grame de forță pe centimetru.
Eficiența generatorului cu motor pas cu pas ajunge la 40%.
Pentru a verifica funcționalitatea motorului pas cu pas, de exemplu, se poate conecta un LED roșu. Rotind arborele motorului, puteți observa strălucirea LED-ului. Polaritatea conexiunii LED nu contează, deoarece motorul generează curent alternativ.
Unitățile floppy de cinci inci, precum și imprimantele și scanerele vechi sunt o comoară a unor motoare atât de puternice.
De exemplu, am un motor pas cu pas de la o unitate veche de 5,25 ″, care era încă în funcțiune ZX Spectrum- computer „Byte” compatibil.
O astfel de unitate conține două înfășurări, de la capete și din mijlocul cărora se trag concluzii - totalul este eliminat de la motor şase fire:
prima înfășurare (eng. bobina 1) - albastru (eng. albastru) și galben (ing. galben);
a doua înfășurare (eng. bobina 2) - roșu (eng. roșu) și alb (ing. alb);
maro (rus. maro) fire - cabluri din punctele medii ale fiecărei înfășurări (eng. robinete centrale).
motor pas cu pas demontat
În stânga puteți vedea rotorul motorului, pe care puteți vedea polii magnetici „în dungi” - nord și sud. În dreapta este înfășurarea statorului, care constă din opt colaci.
Rezistența la jumătate de înfășurare este
Am folosit acest motor în designul original al turbinei mele eoliene.
Motor pas cu pas mai puțin puternic în posesia mea T1319635 firme Epoch Electronics Corp. de la scaner HP Scanjet 2400 Are cinci concluzii (motor unipolar):
prima înfășurare (eng. bobina 1) - portocaliu (eng. portocale) și negru (eng. negru);
a doua înfășurare (eng. bobina 2) - maro (ing. maro) și galben (ing. galben);
roșu (rus. roșu) fir - pini conectați între ei din punctul de mijloc al fiecărei înfășurări (eng. robinete centrale).
Rezistența înfășurării este de 58 ohmi, care este indicată pe carcasa motorului.
În versiunea îmbunătățită a turbinei eoliene, am folosit un motor pas cu pas Robotron SPA 42 / 100-558 produs în Republica Democrată Germană și proiectat pentru o tensiune de 12 V:
Există două opțiuni pentru amplasarea axei rotorului (turbinei) a generatorului eolian - orizontală și verticală.
Avantajul orizontală(cel mai popular) Locație axa, situată în direcția vântului, este o utilizare mai eficientă a energiei eoliene, dezavantajul este complexitatea proiectării.
am ales aranjament vertical axe - VAWT (turbină eoliană cu ax vertical), care simplifică foarte mult proiectarea și nu necesită orientarea vântului ... Această opțiune este mai potrivită pentru montarea pe acoperiș, este mult mai eficientă în condiții de schimbări rapide și frecvente ale direcției vântului.
Am folosit un tip de turbină eoliană numită turbina eoliană Savonius. Turbina eoliana Savonius). A fost inventat în 1922 Sigurd Johannes Savonius) din Finlanda.
Sigurd Johannes Savonius
Funcționarea turbinei eoliene Savonius se bazează pe faptul că rezistența (eng. trage) la fluxul de aer incident - vântul suprafeței concave a cilindrului (lamei) este mai mare decât cel convex.
Coeficienți aerodinamici de rezistență ( Engleză coeficienți de tragere) $ C_D $
jumătate concavă a cilindrului (1) - 2,30
jumătate convexă a cilindrului (2) - 1,20
placă pătrată plat - 1,17
emisferă goală concavă (3) - 1,42
emisfera goală convexă (4) - 0,38
Aceste valori sunt pentru numerele Reynolds (eng. Reynolds numere) în intervalul $ 10 ^ 4 - 10 ^ 6 $. Numărul Reynolds caracterizează comportamentul unui corp într-un mediu.
Forța de rezistență a corpului la fluxul de aer $ =<<1 \over 2>S \ rho
O astfel de turbină eoliană se rotește în aceeași direcție, indiferent de direcția vântului:
Un principiu de funcționare similar este utilizat în anemometrul de cupă (eng. anemometru de cupă)- un dispozitiv de măsurare a vitezei vântului:
Un astfel de anemometru a fost inventat în 1846 de astronomul irlandez John Thomas Romney Robinson ( John Thomas Romney Robinson):
Robinson credea că cupele din anemometrul său cu patru cupe se mișcau la o viteză egală cu o treime din viteza vântului. În realitate, această valoare variază de la două la puțin mai mult de trei.
În prezent, anemometrele cu trei cupe sunt utilizate pentru a măsura viteza vântului, dezvoltate de meteorologul canadian John Patterson ( John Patterson) în 1926:
Generatoarele de pe motoarele cu curent continuu cu microturbină verticală sunt vândute la eBay pentru aproximativ 5 USD:
O astfel de turbină conține patru pale situate de-a lungul a două axe perpendiculare, cu un diametru rotor de 100 mm, o înălțime a lamei de 60 mm, o lungime a coardei de 30 mm și o înălțime a segmentului de 11 mm. Rotorul este montat pe arborele unui micromotor DC colector cu marcajul JQ24-125p70... Tensiunea nominală de alimentare a unui astfel de motor este de 3. 12 B.
Energia generată de un astfel de generator este suficientă pentru strălucirea LED-ului „alb”.
Viteza de rotație a turbinei eoliene Savonius nu poate depăși viteza vântului , dar în același timp o astfel de construcție se caracterizează prin cuplu mare (eng. cuplu).
Eficiența unei turbine eoliene poate fi estimată prin compararea puterii generate de turbina eoliană cu puterea conținută de vântul care suflă turbina:
$ P =<1\over 2>\ rho S
Inițial, rotorul generatorului meu a folosit patru pale sub formă de segmente (jumătăți) de cilindri tăiați din conducte din plastic:
lungimea segmentului - 14 cm;
înălțimea segmentului - 2 cm;
lungimea coardei segmentului - 4 cm;
Am instalat structura asamblată pe un catarg de lemn destul de înalt (6 m 70 cm) dintr-o bară, atașat cu șuruburi autofiletante la un cadru metalic:
Dezavantajul generatorului a fost viteza destul de mare a vântului necesară rotirii lamelor. Pentru a crește suprafața, am folosit lame decupate din sticle de plastic:
lungimea segmentului - 18 cm;
înălțimea segmentului - 5 cm;
lungimea coardei segmentului - 7 cm;
distanța de la începutul segmentului până la centrul axei de rotație este de 3 cm.
Rezistența suporturilor lamei s-a dovedit a fi o problemă. La început am folosit benzi de aluminiu perforate de 1 mm de la un designer sovietic pentru copii. După câteva zile de funcționare, rafale puternice de vânt au dus la ruperea scândurilor (1). După această defecțiune, am decis să decupez suporturile lamei din PCB acoperit cu folie (2) grosime 1,8 mm:
Rezistența la flexiune a textolitului perpendicular pe placă este de 204 MPa și este comparabilă cu rezistența la flexiune a aluminiului - 275 MPa. Dar modulul de elasticitate al aluminiului $ E $ (70.000 MPa) este mult mai mare decât cel al textolitului (10.000 MPa), adică texolitul este mult mai elastic decât aluminiul. Acest lucru, în opinia mea, ținând seama de grosimea mai mare a suporturilor de textolit, va oferi o fiabilitate mult mai mare a fixării lamelor generatorului eolian.
Turbina eoliană este montată pe un catarg:
Funcționarea de încercare a noii versiuni a turbinei eoliene și-a demonstrat fiabilitatea chiar și sub rafale puternice de vânt.
Dezavantajul turbinei Savonius este eficiență scăzută - doar aproximativ 15% din energia eoliană este convertită în energie de rotație a arborelui (aceasta este mult mai mică decât se poate realiza cu turbină eoliană Daria(eng. Turbina eoliana Darrieus)), folosind lift (eng. lift). Acest tip de turbină eoliană a fost inventat de designerul francez de avioane Georges Darier. (Georges Jean Marie Darrieus) - Brevetul SUA din 1931 nr. 1.835.018 .
Dezavantajul turbinei Darrieus este că are o pornire automată foarte slabă (pentru a genera cuplu de la vânt, turbina trebuie să fie deja rotită).
Conversia energiei electrice generate de un motor pas cu pas
Conductoarele motorului pas cu pas pot fi conectate la două redresoare de punte, asamblate din diode Schottky pentru a reduce căderea de tensiune în diode.
Pot fi utilizate diode Schottky populare 1N5817 cu o tensiune inversă maximă de 20 V, 1N5819- 40 V și un curent rectificat mediu maxim de 1 A. Am conectat ieșirile redresoarelor în serie pentru a crește tensiunea de ieșire.
De asemenea, este posibil să utilizați două redresoare de punct mediu. Un astfel de redresor necesită jumătate din diode, dar în același timp tensiunea de ieșire este redusă la jumătate.
Apoi, tensiunea de ondulare este netezită folosind un filtru capacitiv - un condensator de 1000 μF la 25 V. Pentru a proteja împotriva unei tensiuni generate crescute, o diodă zener de 25 V este conectată în paralel cu condensatorul.
schema turbinei mele eoliene
unitate electronică a generatorului meu eolian
În vremea cu vânt, tensiunea în circuit deschis la ieșirea unității electronice a generatorului eolian ajunge la 10 V, iar curentul de scurtcircuit - 10 mA.
LEGĂTURĂ CU VOIUL JULIEI
Apoi, tensiunea netezită de la condensator poate fi aplicată Hoț Joule- Voltaj scazut DC-DC convertor. Am asamblat un astfel de convertor pe bază de germaniu pnp-transistor GT308V ( VT) și un transformator de impuls MIT-4V (bobină L1- concluzii 2-3, L2- concluziile 5-6):
Valoarea rezistorului R este selectat experimental (în funcție de tipul tranzistorului) - se recomandă utilizarea unui rezistor variabil de 4,7 kOhm și reducerea treptată a rezistenței acestuia, realizând o funcționare stabilă a convertorului.
convertorul meu Hoț Joule
Sarcina ionistilor (supracondensatori)
Supercondensator (supercondensator) supercondensator) este un hibrid de condensator și sursă de curent chimic.
Supercondensator - nepolare celulă, dar unul dintre terminale poate fi marcat cu o „săgeată” pentru a indica polaritatea tensiunii reziduale după ce a fost încărcată din fabrică.
Pentru cercetarea inițială, am folosit un supercondensator 5R5D11F22H cu o capacitate de 0,22 F pentru o tensiune de 5,5 V (diametru 11,5 mm, înălțime 3,5 mm):
L-am conectat printr-o diodă la ieșire Hoț Joule prin dioda de germaniu D310.
Pentru a limita tensiunea maximă de încărcare a supercapacitorului, puteți utiliza o diodă zener sau un lanț de LED-uri - eu folosesc un lanț de Două LED-uri roșii:
Pentru a preveni descărcarea unui supercondensator deja încărcat prin LED-urile de limitare HL1și HL2 Am adăugat o altă diodă - VD2.
Turbina mea eoliană de casă cu motor pas cu pas, experimentele mele fascinante și periculoase
Turbina mea eoliană de casă pe un motor pas cu pas În timp ce treceam pe lângă căsuțe de vară, am văzut un generator eolian funcțional. Lamele mari se învârteau încet, dar sigur, cu paleta
Un motor pas cu pas ca generator?
Aveam un motor pas cu pas întins și am decis să încerc să-l folosesc ca generator. Motorul a fost îndepărtat de pe o imprimantă matricială de puncte veche, inscripțiile de pe acesta sunt după cum urmează: EPM-142 EPM-4260 7410. Motorul era unipolar, ceea ce înseamnă că acest motor are 2 înfășurări cu un robinet din mijloc, rezistența înfășurările au fost de 2x6 ohmi.
Testul necesită un alt motor pentru a roti pasul. Proiectarea și montarea motoarelor sunt prezentate în figurile de mai jos:
Pornim ușor motorul, astfel încât banda de cauciuc să nu zboare. Trebuie să spun că la viteze mari încă zboară, deci nu a ridicat tensiunea peste 6 volți.
Conectăm un voltmetru și începem testarea, mai întâi măsurăm tensiunea. 
Cred că nu este nevoie să explic nimic și totul este clar din fotografia de mai jos. Tensiunea a fost de 16 volți, viteza motorului care se rotește nu este mare, cred că dacă o rotiți mai tare, puteți stoarce toate cele 20 de volți.
Am setat tensiunea la puțin mai puțin de 5 volți, astfel încât motorul pas cu pas după punte să dea aproximativ 12 volți.
Străluceste! În același timp, tensiunea a scăzut de la 12 volți la 8 și motorul a început să se rotească puțin mai încet. Curentul de scurtcircuit fără banda LED a fost 0,08A - permiteți-mi să vă reamintesc că motorul rotativ NU a funcționat la putere maximă și nu uitați de a doua înfășurare a motorului pas cu pas, pur și simplu nu le puteți paralela, iar eu nu vreau să asamblați circuitul.
Cred că puteți face un generator bun dintr-un motor pas cu pas, îl puteți atașa la o bicicletă sau puteți face un generator de vânt pe baza acestuia.
Un motor pas cu pas ca generator? Meander - electronice distractive
Un motor pas cu pas ca generator? Aveam un motor pas cu pas întins și am decis să încerc să-l folosesc ca generator. Motorul a fost îndepărtat de pe o imprimantă matricială de puncte veche, cu litere
Un motor pas cu pas (SM) pentru o imprimantă este potrivit ca generator pentru o turbină eoliană. Chiar și la viteze de rotație reduse, generează o putere de aproximativ 3 wați. Tensiunea poate crește peste 12 V, ceea ce face posibilă încărcarea unei baterii mici.
Principii de utilizare
Turbulența vântului în straturile de suprafață caracteristice climatului rus duce la schimbări constante în direcția și intensitatea acestuia. Generatoarele eoliene mari, a căror putere depășește 1 kW, vor fi inerțiale. Ca urmare, nu vor avea timp să se relaxeze complet atunci când vântul își schimbă direcția. Acest lucru este, de asemenea, împiedicat de momentul de inerție din planul de rotație. Atunci când un vânt lateral acționează asupra unei turbine eoliene în funcțiune, se confruntă cu sarcini enorme care pot duce la eșecul său rapid.
Este recomandabil să utilizați un generator eolian de mică putere, realizat manual, care are o ușoară inerție. Cu ajutorul lor, puteți încărca baterii de telefonie mobilă de mică consum sau puteți utiliza LED-uri pentru a ilumina cabana.
În viitor, este mai bine să ne concentrăm asupra consumatorilor care nu necesită conversia energiei generate, de exemplu, pentru încălzirea apei. Câteva zeci de wați de energie pot fi suficient pentru a menține temperatura apei calde sau pentru încălzirea suplimentară a sistemului de încălzire, astfel încât să nu înghețe iarna.
Piesă electrică
Un motor pas cu pas (SM) pentru o imprimantă poate fi instalat cu un generator într-o turbină eoliană.
Chiar și la viteze de rotație reduse, generează o putere de aproximativ 3 wați. Tensiunea poate crește peste 12 V, ceea ce face posibilă încărcarea unei baterii mici. Restul generatoarelor funcționează eficient la o viteză de rotație mai mare de 1000 rpm, dar nu vor funcționa, deoarece turbina eoliană se rotește cu o viteză de 200-300 rpm. Aici este nevoie de un reductor, dar creează rezistență suplimentară și, în plus, are un cost ridicat.
În modul generator, motorul pas cu pas produce un curent alternativ care poate fi convertit cu ușurință în curent continuu utilizând o pereche de punți diode și condensatori. Circuitul este ușor de asamblat cu propriile mâini.
După ce am instalat un stabilizator în spatele podurilor, obținem o tensiune de ieșire constantă. De asemenea, poate fi conectat un LED pentru control vizual. Pentru a reduce pierderile de tensiune, diodele Schottky sunt folosite pentru a o corecta.
În viitor, va fi posibilă crearea unei turbine eoliene cu un motor pas cu pas mai puternic. O astfel de turbină eoliană va avea un cuplu mare de pornire. Problema poate fi eliminată prin deconectarea sarcinii în timpul pornirii și la viteze mici.
Cum se face un generator eolian
Lamele pot fi realizate cu propriile mâini dintr-o țeavă din PVC. Curbura necesară este selectată dacă o luați cu un anumit diametru. Semifabricatul lamei este tras pe țeavă și apoi decupat cu un disc de tăiere. Intervalul elicei este de aproximativ 50 cm, iar lățimea lamelor este de 10 cm. După aceea, o bucșă cu flanșă ar trebui să fie rotită pentru a se potrivi cu dimensiunea arborelui SM.
Este montat pe arborele motorului și este atașat suplimentar cu șuruburi, iar lamele de plastic sunt atașate la flanșe. Fotografia prezintă două lame, dar puteți face patru prin înșurubarea altor două similare la un unghi de 90 °. Pentru o rigiditate mai mare, ar trebui instalată o placă comună sub capetele șuruburilor. Acesta va apăsa lamele mai strâns de flanșă.
Produsele din plastic nu durează mult. Astfel de lame nu vor rezista vântului prelungit la o viteză mai mare de 20 m / s.
Generatorul este introdus într-o bucată de țeavă la care este șurubată.
De la capăt, țeava este atașată unei palete, care este o structură ușoară și ușoară din duraluminiu. Turbina eoliană este susținută pe o axă verticală sudată, care este introdusă rotativ în tubul catargului. Sub flanșă se poate monta un șaibă cu polimer sau cu șaibă de reducere a fricțiunii.
În majoritatea structurilor, turbina eoliană conține un redresor care este atașat la partea mobilă. Nu este practic să faceți acest lucru din cauza creșterii inerției. Tabloul electric poate fi așezat în partea de jos, iar firele de la generator pot fi aduse în jos. De obicei, până la 6 fire ies dintr-un motor pas cu pas, corespunzător a două bobine. Ei au nevoie de inele de alunecare pentru a transfera electricitatea din partea în mișcare. Este destul de dificil să instalați perii pe ele. Mecanismul de colectare a curentului poate fi mai complicat decât generatorul eolian în sine. De asemenea, ar fi mai bine să plasați moara de vânt astfel încât arborele generatorului să fie vertical. Acest lucru va împiedica împletirea firelor în jurul catargului. Astfel de generatoare eoliene sunt mai complicate, dar inerția scade. Angrenajul conic va fi chiar aici. În acest caz, puteți crește viteza arborelui generatorului ridicând treptele necesare cu propriile mâini.
După ce ați fixat turbina eoliană la o înălțime de 5-8 m, puteți începe să efectuați teste și să colectați date despre capacitățile sale, pentru a stabili o structură mai perfectă în viitor.
În prezent, turbinele eoliene cu axă verticală devin populare.
Unele structuri chiar rezistă bine la uragane. Designurile combinate care funcționează în orice vânt s-au dovedit a fi bune.
Concluzie
Un generator eolian de putere redusă funcționează fiabil datorită inerției reduse. Se fabrică cu ușurință acasă și este utilizat în primul rând pentru reîncărcarea bateriilor mici. Poate fi util într-o casă de țară, la țară, în drumeție, atunci când există probleme cu electricitatea.