Innehåll
Att ha en egen vindgenerator är mycket lönsamt. För det första får en person gratis el. För det andra kan elektricitet erhållas på platser långt från civilisationen, där det inte finns några kraftledningar. En väderkvarn är en anordning utformad för att generera kinetisk vindenergi. Många hantverkare har lärt sig att montera en vertikal vindgenerator med sina egna händer, och nu ska vi ta reda på hur detta görs.
Design och typer av vindkraftverk
Vindkraftverk har många namn, men det är mer korrekt att kalla dem ett vindkraftverk. En vindkraftspark består av elektrisk utrustning och en mekanisk struktur - en vindturbin, som är sammankopplade till ett enda system. En elinstallation hjälper till att förvandla vind till en energikälla.
Det finns många typer av vindgeneratorer, men enligt arbetsaxelns placering är de konventionellt indelade i två grupper:
- Väderkvarnar med horisontell rotationsaxel är de vanligaste. Elinstallationen kännetecknas av hög effektivitet. Dessutom klarar själva mekanismen bättre orkaner, och i lätta vindar startar rotorn snabbare. Horisontella vindgeneratorer har enklare effektkontroll.
- Väderkvarnar med en vertikal rotationsaxel kan fungera även vid låga vindhastigheter. Turbiner är tysta och lättare att tillverka, så oftast installeras de av hantverkare på deras gård.Men designfunktionen hos en vertikal väderkvarn gör att den bara kan installeras lågt från marken. På grund av detta reduceras effektiviteten av den elektriska installationen avsevärt.
Vindgeneratorer skiljer sig beroende på typ av pumphjul:
- Propeller- eller vingmodeller är utrustade med blad som är vinkelräta mot den fungerande horisontella axeln.
- Karusellmodeller kallas också roterande. De är typiska för vertikala vindkraftverk.
- Trummodeller har på liknande sätt en vertikal arbetsaxel.
För att generera kinetisk vindenergi i industriell skala används vanligtvis propellervindgeneratorer. Trumma och karusellmodeller är större i storlek och har en mindre effektiv mekanism.
Alla vindkraftverk kan utrustas med en multiplikator. Denna växellåda skapar mycket ljud under drift. Multiplikatorer används vanligtvis inte i hemvindkraftverk.
Vindkraftverks funktionsprincip
Det är värt att notera att principen för driften av en vindgenerator är densamma, oavsett dess design och utseende. Energiproduktionen börjar från det ögonblick som väderkvarnens blad roterar. Vid denna tidpunkt skapas ett magnetfält mellan generatorns rotor och stator. Det fungerar som en energikälla som genererar elektricitet.
Så, som vi fick reda på, består en vindgenerator av två huvuddelar: en roterande mekanism med blad och en generator. Nu om animatörens arbete. Denna växellåda är installerad på en väderkvarn för att öka hastigheten på arbetsaxeln.
När generatorrotorn roterar genereras växelström, det vill säga tre faser kommer ut. Den genererade energin når styrenheten och går från den till batteriet.I denna kedja finns en annan viktig enhet - en växelriktare. Den omvandlar strömmen till stabila parametrar och levererar den till konsumenten via nätverket.
Väderkvarn industrihantverk 2
Inom vindenergiområdet är den kinetiska vindgeneratorn för industrifarkost 2, som har en modifierad enhet för att generera vindenergi, mycket känd. För att beräkna kraften hos en elektrisk installation multipliceras summan av hastigheterna för dess arbetsdelar med 0,1. Storleken på arbetsområdet bestäms av rotorns dimensioner. Under rotation producerar den kinetisk energi kU snarare än elektrisk energi EU.
Bladens rotation beror på vindbyar. Den mest optimala hastigheten observeras på en höjd av 160–162 m. Ett åskväder ökar vindhastigheten med 50%, och enkelt regn - upp till 20%.
Rotorerna i vindgeneratorn för industrifarkost 2 skiljer sig åt i bladens dimensioner och material, såväl som de maximala vindkraftvärdena vid vilka de kan arbeta:
- trärotor med 5x5 blad är designad för ett vindhastighetsområde från 10 till 60 MCW;
en järnrotor med 7x7 blad är designad för ett hastighetsområde från 14 till 75 MCW; - stålrotor med 9x9 blad är designad för en rad luftflöden från 17 till 90 MCW;
- Kolfiberrotorn med 11x11 blad är designad för en rad luftflöden från 20 till 110 MCW.
Industrial Craft 2 kinetiska vindgeneratorer är inte placerade nära varandra på samma nivå med ryggen mot varandra.
Egenproduktion av en vertikal vindgenerator
En väderkvarn med vertikalt skaft är lättast att göra själv. Bladen är gjorda av vilket material som helst, det viktigaste är att det är motståndskraftigt mot fukt och sol, och är också lätt.För bladen på en vindgenerator i hemmet kan du använda PVC-rör, som används i avloppskonstruktion. Detta material uppfyller alla ovanstående krav. Fyra blad 70 cm höga är skurna i plast, plus två av samma är gjorda av galvaniserat stål. Tennelementen formas till en halvcirkel och fixeras sedan på båda sidor av röret. De återstående bladen är monterade på samma avstånd i en cirkel. Rotationsradien för en sådan väderkvarn kommer att vara 69 cm.
Nästa steg är rotormontering. Du behöver magneter här. Ta först två ferritskivor med en diameter på 23 cm. Med hjälp av lim fästs sex neodymmagneter på en skiva. Med en magnetdiameter på 165 cm bildas en vinkel på 60 mellan demO. Om dessa element är mindre, ökar deras antal. Magneterna limmas inte bara på måfå, utan polariteten ändras en efter en. Ferritmagneter fästs på den andra skivan på liknande sätt. Hela strukturen är generöst fylld med lim.
Det svåraste är att tillverka statorn. Du måste hitta en koppartråd 1 mm tjock och göra nio spolar av den. Varje element måste innehålla exakt 60 varv. Därefter monteras statorns elektriska krets från de färdiga spolarna. Alla nio av dem är utlagda i en cirkel. Anslut först ändarna av de första och fjärde spolarna. Anslut sedan den andra fria änden av den fjärde till utgången på den sjunde spolen. Resultatet blev ett enfaselement med tre spolar. Den andra faskretsen sätts ihop från de nästa tre spolarna i ordning, med början med det andra elementet. Den sista fasen som ska monteras på samma sätt är den tredje fasen, med start från den tredje spolen.
För att fästa kretsen skärs en form av plywood. Glasfiber placeras ovanpå den, och en krets med nio spolar läggs ut på den. Allt detta hälls med lim, varefter det lämnas tills det är helt härdat.Inte tidigare än ett dygn senare kan rotorn och statorn kopplas ihop. Först placeras rotorn med magneterna uppåt, statorn placeras på den och den andra skivan placeras ovanpå med magneterna nedåt. Anslutningsprincipen kan ses på bilden.
Nu är det dags att montera vindgeneratorn. Hela dess krets kommer att bestå av ett pumphjul med blad, ett batteri och en växelriktare. För att öka vridmomentet är det lämpligt att installera en växellåda. Installationsarbetet har följande ordning:
- En hållbar mast svetsas från stålvinkel, rör eller profil. På höjden ska den höja pumphjulet med blad över taknocken.
- Grunden hälls under masten. Förstärkning krävs och ankare som sticker ut från betongen tillhandahålls.
- Därefter fixeras pumphjulet med generatorn på masten.
- Efter installation av masten på fundamentet fästs den på ankare, varefter den förstärks med stålstag. För dessa ändamål är en kabel eller stålstång 10–12 mm tjock lämplig.
När den mekaniska delen av vindgeneratorn är klar börjar de montera den elektriska kretsen. Generatorutgången kommer att ge trefasström. För att få en konstant spänning installeras en likriktare gjord av dioder i kretsen. Batteriladdningen styrs via ett bilrelä. Kretsen slutar med en växelriktare, från vilken de erforderliga 220 volt tillförs hemnätverket.
Uteffekten från en sådan vindgenerator beror på vindhastigheten. Till exempel, vid 5 m/s kommer elinstallationen att producera cirka 15 W, och vid 18 m/s kan du få en effekt på upp till 163 W. För att öka produktiviteten förlängs väderkvarnsmasten till 26 m. På denna höjd är vindhastigheten 30 % högre, vilket innebär att den genererade elen är ungefär en och en halv gånger mer.
Videon visar monteringen av en generator för en väderkvarn:
Att montera en vindgenerator är en komplicerad fråga. Du behöver känna till grunderna i elektroteknik, kunna läsa scheman och använda en lödkolv.
