V zadnjih letih je tema zelene energije postala izjemno priljubljena. Nekateri celo napovedujejo, da bo takšna energija v bližnji prihodnosti popolnoma nadomestila premog, plin, jedrske elektrarne. Eno od področij zelene energije je energija vetra. Generatorji, ki vetrno energijo pretvarjajo v električno energijo, niso samo industrijski kot del vetrnih elektrarn, ampak tudi majhni, ki služijo zasebni kmetiji.
Lahko izdelate tudi vetrni generator z lastnimi rokami - ta material je temu namenjen.
Kaj je generator
V širšem smislu je generator naprava, ki proizvaja nekakšen izdelek ali pretvarja eno vrsto energije v drugo. To je lahko npr. Parni generator (proizvaja paro), generator kisika, kvantni generator (vir elektromagnetnega sevanja). Toda v okviru te teme nas zanimajo električni generatorji. To ime se nanaša na naprave, ki pretvarjajo različne vrste neelektrične energije v elektriko.
Vrste generatorjev
Električni generatorji so razvrščeni kot:
- elektromehanski - mehansko delo pretvarjajo v elektriko;
- termoelektrični - pretvoriti toplotno energijo v elektriko;
- fotoelektrični (fotovoltaične celice, sončni kolektorji) - pretvorijo svetlobo v elektriko;
- magnetno hidrodinamično (MHD-generatorji) - električna energija se proizvaja iz energije plazme, ki se giblje skozi magnetno polje;
- kemikalije - pretvoriti energijo kemijskih reakcij v elektriko.
Poleg tega so elektromehanski generatorji razvrščeni po vrsti motorja. Obstajajo te vrste:
- turbinske generatorje poganja parna turbina;
- hidrogeneratorji uporabljajo hidravlično turbino kot motor;
- dizelski generatorji ali bencinski generatorji so narejeni na osnovi dizelskih ali bencinskih motorjev;
- vetrni generatorji pretvarjajo energijo zračnih mas v elektriko z vetrno turbino.
Vetrne turbine
Več podrobnosti o vetrnih turbinah (imenujemo jih tudi vetrne turbine). Najenostavnejša vetrna turbina z majhno močjo je običajno sestavljena iz jambora, praviloma okrepljen z strijami, na katerih je nameščena vetrna turbina.
Ta vetrna turbina se odvija z vijakom, ki poganja rotor električnega generatorja. Naprava, poleg električnega generatorja, vključuje tudi baterijo s krmilnikom polnjenja in pretvornikom, priključenim na električno omrežje.
Ali veste? Do leta 2016 je skupna zmogljivost vseh vetrnih elektrarn na svetu znašala 432 GW. Vetrna energija je tako presegla moč jedrske energije.
Shema delovanja te naprave je zelo preprosta: pod vplivom vetra se vijak vrti, odvije rotor, električni generator proizvaja izmenični električni tok, ki ga krmilnik polnjenja pretvori v enosmerni tok. Ta tok polni baterijo. Enosmerni tok, ki prihaja iz akumulatorja, se pretvornik pretvori v izmenični tok, katerega parametri ustrezajo parametrom električnega omrežja.
Industrijske naprave so nameščene na stolpih. Dodatno so opremljeni z rotacijskim mehanizmom, anemometrom (naprava za merjenje hitrosti in smeri vetra), napravo za spreminjanje kota vrtenja lopatic, zavorni sistem, omarico z regulacijskimi vezji, sistemi za gašenje požara in zaščito pred strelo, sistem za prenos podatkov o obratovanju inštalacije itd.
Vrste vetrnih generatorjev
Lokacija vrtilne osi glede na zemeljske vetrne turbine je razdeljena na vertikalne in horizontalne. Najenostavnejši vertikalni model je Savoniusov rotorski nosilec..
Ima dva ali več rezil, ki so votla pol valjaka (cilindri so navpično razrezani). Savonius rotor Obstajajo različne možnosti za postavitev in zasnovo teh rezil: simetrično fiksirane, nastavljanje robov drug drugega, z aerodinamičnim profilom.
Prednost rotorja Savonius je enostavnost in zanesljivost konstrukcije, poleg tega pa njegovo delovanje ni odvisno od smeri vetra, pomanjkljivost pa je nizka učinkovitost (ne več kot 15%).
Ali veste? Vetrnice so se pojavile okoli leta 200 pr. er v Perziji (Iran). Uporabili so jih za izdelavo moke iz zrn. V Evropi so se taki mlini pojavili šele v XIII stoletju.
Druga vertikalna zasnova je rotor Darier. Njena rezila so krila z aerodinamičnim profilom. Lahko so luknjaste, v obliki črke H, spirale. Rezila so lahko dva ali več. Rotor Daria Prednosti takega vetrnega generatorja so:
- njegova visoka učinkovitost,
- zmanjšan hrup pri delu,
- relativno preprosta zasnova.
Od ugotovljenih slabosti:
- velika obremenitev jambora (zaradi učinka Magnusa);
- pomanjkanje matematičnega modela dela tega rotorja, kar otežuje njegovo izboljšanje;
- hitra obraba zaradi centrifugalnih obremenitev.
Druga vrsta vertikalne instalacije je helikoidni rotor.. Opremljen je z lopaticami, ki so zavite vzdolž osi ležaja. Helicoidni rotor To zagotavlja trajnost in visoko učinkovitost. Pomanjkljivost so visoki stroški zaradi kompleksnosti proizvodnje.
Večnamenska vetrnica je struktura z dvema vrstama navpičnih rezil - zunanjimi in notranjimi. Ta zasnova daje največjo učinkovitost, vendar ima visoke stroške.
Horizontalni modeli se razlikujejo:
- število rezil (z enim rezilom in z velikim številom);
- material, iz katerega so izdelana rezila (togo ali fleksibilno jadranje);
- spremenljivo ali fiksno smer rezila.
Strukturno so vsi podobni. Na splošno se vetrne turbine te vrste odlikujejo po visoki učinkovitosti, vendar potrebujejo stalno prilagajanje smeri vetra, kar se rešuje z uporabo lopatice za vremenske vplive pri konstrukciji ali avtomatskem pozicioniranju naprave z rotacijskim mehanizmom v skladu z meritvami senzorjev.
Veter generator DIY
Izbira modelov vetrnih generatorjev na trgu je najširša, na voljo so naprave različnih oblik in različne zmogljivosti. Toda preprosto namestitev lahko opravite samostojno.
Priporočamo branje o tem, kako zgraditi bazen, kopel, klet in verando, pa tudi, kako narediti lastne roke žerjavico, pergolo, gazebo, suhi potok, slap in pot betona.
Poiščite ustrezne materiale
Kot generator priporočamo, da vzamete trifazni trajni magnet, npr. Traktor. Lahko pa ga naredite iz električnega motorja, kot bo podrobneje razloženo spodaj. Pomembno je vprašanje izbire rezil. Če je vetrna turbina vertikalnega tipa, se običajno uporabljajo različice Savoniusovega rotorja. Generator traktorjev Za izdelavo rezil je primerna valjasta posoda, na primer stara vrelišča. Toda, kot je navedeno zgoraj, imajo vetrne turbine te vrste nizko učinkovitost in ni verjetno, da bo mogoče izdelati rezila bolj kompleksne oblike za navpično vetrnico. V domačih izdelkih običajno uporabljamo štiri pol-valjasta rezila.
Pri vetrnih turbinah horizontalnega tipa je konstrukcija z eno lopatico optimalna za nizkoenergetsko napravo, vendar pa bo zaradi svoje navidezne preprostosti izjemno težko izdelati uravnotežen rezilo na ročni način in brez njega bo vetrna turbina pogosto propadla.
Pomembno je! Ne bi se smeli ukvarjati z velikim številom rezil, saj lahko pri delu tvorijo tako imenovano "zračno kapo", zaradi katere se bo zrak vrtel okoli vetrnice in ne bo mimo nje. Pri domačih napravah horizontalnega tipa so trije rezili tipa krila optimalni.
- Pri vodoravnih vetrnicah lahko uporabljate dve vrsti rezil: jadranje in krilo. Jadranje je zelo preprosto, samo široke steze, ki izgledajo kot rezila vetrnic. Pomanjkljivost teh elementov je zelo nizka učinkovitost. V zvezi s tem, veliko bolj obetavne krila rezila. Doma so po navadi izdelani iz 160 mm PVC cevi.
Lahko se uporablja tudi aluminij, vendar bo veliko dražji. Poleg tega ima izdelek iz PVC cevi najprej zavoj, ki mu daje dodatne aerodinamične lastnosti. Rezila PVC cevi Dolžina lopatic je izbrana po naslednjem načelu: čim močnejša je izhodna moč vetrnice, daljša so; bolj ko so, krajše so. Za vetrno turbino s tremi lopaticami na 10 W je na primer optimalna dolžina 1,6 metra, za vetrno turbino s štirimi lopaticami pa 1,4 m.
Če je moč 20 W, se bo indikator spremenil na 2,3 m za tri lopatice in 2 m za štiri lopatice.
Glavne faze proizvodnje
Spodaj je primer samoproizvodnje horizontalne tridelne instalacije s spremembo asinhronega motornega generatorja iz pralnega stroja.
Popravilo motorja
Eden od ključnih trenutkov ustvarjanja vetrnega generatorja z lastnimi rokami je pretvorba elektromotorja v električni generator. Za predelavo se uporablja električni motor iz starega pralnega stroja, ki je še vedno sovjetske proizvodnje.
- Rotor je odstranjen iz motorja in skozi njega je preboden širok utor.
- Po celotni dolžini utora so neodimovi magneti pravokotne oblike (dimenzije 19x10x1 mm) zlepljeni v parih, pri čemer je en magnet na vsakem robu utora nasproti drugemu brez upoštevanja njihove polarnosti. Fiksni zlepljeni magneti so lahko epoksi.
- Motor gre.
- Polnilniki za mobilne telefone 5 V in 1 A se uporabljajo za zbiranje naprave, ki pretvarja izmenični tok v enosmerni tok (naprave na čipu ne morete uporabljati, le tranzistor).
- Napajalnik je razstavljen.
- Priključen USB in vtič.
- Plošče treh pripravljenih napajalnikov so zaporedno priključene in sestavljene kot en sam sklop.
- Vhod sestavljenega sklopa 220 V je priključen na generator, izhod je priključen na regulator polnjenja baterije.
Video: kako predelati motor za vetrni generator Za povečanje toka lahko uporabite več sklopov, ki so povezani vzporedno.
Vsak lastnik zasebne hiše ali primestnega območja bo koristno izvedeti: kako narediti lesen sod, lestev iz lesa, kako se toplo lesena tla, kako narediti kavč palet, gugalni stol, zgraditi klet v garaži, tandor, kamin v krajinskem dizajnu in nizozemsko pečico z lastnimi rokami .
Ustvarjanje trupa in rezil
Naslednji korak v proizvodnji vetrnice je montaža podnožja, na katerem so nameščeni elementi vetrnega generatorja.
- Podnožje je varjeno iz jeklenih cevi v obliki konstrukcije, katere en konec je razcepljen, utrjen s prečnimi elementi, drugi pa je en sam za pritrditev repa naprave.
- Na razcepljenem koncu se izvrtajo 4 luknje za montažo generatorja.
- Montirani vrtljivi del na podlagi ležaja.
- Na ležaj je pritrjena prirobnica z montažnimi luknjami.
- Rep je izdelan iz pločevine.
- Oblika je očiščena in pobarvana.
- Rep je obarvan.
- Zaščitno ohišje-opaž je izdelan in pobarvan iz tanke pločevine.
- Po sušenju pobarvanih elementov je na dnu nameščen električni generator, pritrjena sta ohišje in rep.
- Rezila so nameščena na pogonsko kolo iz hladilnega sistema motorja traktorja.
- Distančniki so privarjeni na rezila (v tem primeru kovinska rezila).
Pomembno je! Višina stebra vetrnega generatorja mora biti vsaj 6 metrov. Pod njo je betoniran temelj.
Kot lahko vidite, sestavljanje vetrne turbine z lastnimi rokami ni tako preprosto. Za to so potrebna določena znanja in spretnosti v elektrotehniki in elektroniki. Toda za ljudi s takšnim znanjem je ta naloga zelo sposobna. Poleg tega bo domača vetrna turbina stala veliko ceneje kot načrtovanje nakupa.