Hoe maak je een windgenerator met je eigen handen?

Een windgenerator voor het opwekken van elektriciteit is een onvervangbare bron van elektriciteit waar niet veel zonlicht is, er geen rivieren in de buurt zijn en er geen gecentraliseerde elektriciteitsnetten zijn.

Het werkingsprincipe van een windgenerator is de omzetting van windenergie in elektrische energie.

In systemen waar warmte-energie nodig is om elektriciteit op te wekken, gebruiken ze:

• een motor die op gas, benzine of diesel loopt;
• warmteafgifte van platen en blokken van een kernreactor, waarvan de warmte wordt gebruikt om water om te zetten in stoom - in een stoomturbine;
• verschillende soorten brandstof verbrand in een WKK-installatie, ter vervanging van warmte, warmte van een kernreactor.

Zonnepanelen staan ​​apart, waar licht wordt gebruikt als energiebron en niet als warmte of mechanische energie.

Maar terug naar de "windturbines", waarvan het werkingsprincipe als volgt is. Door de kracht van de wind draait de propeller, die de as van de motorgenerator aandrijft. Samen met de as roteert de rotor van de motor, waarop permanente magneten zijn geïnstalleerd, synchroon. Het magnetische veld, dat door de statorwikkeling gaat, induceert een wisselstroom daarin als gevolg van een verandering in de sterkte van de magnetische flux die door de windingen van de spoelen gaat, waaruit de wikkeling is samengesteld. Een elektrische wisselspanning wordt toegevoerd aan een elektronische schakeling, waar deze wordt omgezet in gelijkspanning. Talloze apparaten en apparaten die het nodig hebben, werken op gelijkstroom.

Iedereen kan een generator maken voor zomerhuisjes of veldomstandigheden die wisselstroom genereert met een spanning van 220 V. Hoe indrukwekkender de afmetingen van de constructie, hoe groter de efficiëntie van de terugslag door een bepaalde gebruiker. Het is geen probleem om een ​​generator te maken die één of meerdere kilowatts elektriciteit per uur opwekt. De elektriciteit die van een dergelijke installatie wordt ontvangen, kan bijna alle elektrische apparaten in huis van stroom voorzien, inclusief tuingereedschap.

De installatie lijkt op afstand op een windwijzer met een propeller, waardoor deze structuur draait waar de wind waait. Dit is nodig om het gebruik van zijn kracht, snelheid te maximaliseren.

De horizontale propeller wordt gedraaid door een schacht aan de achterkant van de unit. De verticale schacht is niet nodig - de bladen zijn zo geplaatst dat de propeller zelf bijna een halve slag zal starten, ongeacht van welke kant de wind waait.

Om een ​​windturbine met maximale efficiëntie te laten werken, is een toerental van 3000 tpm of meer vereist. Voor generatoren die wisselstroom produceren, komt deze frequentie overeen met de waarde van 50 hertz, wat typisch is voor huishoudelijke industriële elektriciteitscentrales. Na het draaien van een motor-generator met een gewicht van ongeveer 10 kg, is het geen probleem om elk uur 2 kW te krijgen.

Het belangrijkste element van elk model van een windpark is een motorgenerator. Het werkt als een motor - gelijk- of wisselstroom laat de rotor (en daarmee de as) draaien. Omgekeerd werken - als generator - is ook mogelijk.

Onder de motoren die als generatoren worden gebruikt, zijn er geborstelde, borstelloze asynchrone en stappenmotoren. Het zijn deze drie soorten motoren die populair zijn bij amateurs die windturbines met hun eigen handen assembleren.

In een collectormotor bevinden de rotorwikkelingen (ankers) zich in een constant magnetisch veld van statormagneten. De constante spanning die van de klemmen van een dergelijke motor wordt verwijderd wanneer de as met het anker wordt losgedraaid, wordt overgedragen van de stroomvoerende contacten van het anker via de borstels. De borstels zelf zijn het zwakke punt van zo'n motor - ze putten hun hulpbron snel uit. In de regel wordt zo'n generator constant belast; als het anker beweegt, vonken de borstels. Meerdere dagen continu bedrijf van een dergelijke installatie kunnen de borstels volledig verslijten, waardoor deze moeten worden vervangen.

De beste optie is de borstelloze motor. Daarin draait een rotor met magneten in de ruimte tussen de statorwikkelingen. De wikkelingen zelf blijven stationair, ze hebben geen sleepcontacten nodig. Dankzij zo'n eenvoudige oplossing kan de installatie tientallen jaren werken - het is slechts één keer per seizoen of om de zes maanden belangrijk om de motorlagers te smeren, die verantwoordelijk zijn voor een perfecte, spelingvrije rotatie van de rotor. Populaire oplossingen op basis van een borstelloze motor - asynchroon of stappenmotor - zijn beschikbaar voor bijna elke "doe-het-zelf" thuis.

Een asynchrone motor wordt gebruikt in elektrisch gereedschap - bijvoorbeeld in een slijpmachine. De stepper is te vinden in een grote verscheidenheid aan apparaten - van een motorwiel van een fiets tot een mechanische aandrijving van een printer of een schijfstation.

De variabele borstelmotor die wordt gebruikt in boorhamers, slijpmachines, schroevendraaiers, decoupeerzagen en elektrische schaafmachines onderscheidt zich. Hun nadeel is de noodzaak om de borstels en de rotorboring voor neodymiummagneten te verwijderen. Als gevolg hiervan blijft alleen de statorwikkeling over van de actieve wikkelingen - de rotorwikkeling wordt volledig verwijderd.

Een windgenerator gemaakt van een ventilator heeft een rotorboring nodig voor neodymiummagneten. Het ontwerp van de huishoudelijke ventilatormotor is niet ontworpen om elektrische stroom te ontvangen door de rotor te laten draaien. Een computerkoeler (chipkoeler) - een ventilator van de systeemeenheid van een pc of laptop - valt onder dezelfde wijziging.

Een tractor- of autogenerator maakt gebruik van een extra veldwikkeling, die wordt aangedreven door de accu van de machine zelf. Om ervoor te zorgen dat de generator bijvoorbeeld een wisselstroom van 135 ampère met een spanning van 15 volt produceert, verbruikt de rotorbekrachtigingswikkeling na het inschakelen van het contact een gelijkstroom van 3 ampère met een spanning van 12,6-14 V. belangrijkste energiebron voor de generator is nog steeds de krukas van een verbrandingsmotor die werkt op benzine, diesel of methaan/propaan. Een tractor- of autogenerator vereist in plaats daarvan de verwijdering van de veldwikkeling en de installatie van neodymiummagneten.

De meest gebruikelijke optie is om een ​​wasmachinemotor te gebruiken voor een zelfgemaakte generator. Als de oude "wasmachine" niet beschikbaar is, kunt u een dergelijke motor vinden bij de rommelwinkels op de huishoudelijke markt, in het dichtstbijzijnde servicecentrum voor huishoudelijke apparaten of een speciaalzaak. Het is geen probleem om zo'n motor uit China te bestellen.

Zowel nieuwe als gebruikte zullen lang werken. 200 watt vermogen kan eenvoudig worden omgezet in kilowatt of meer.

Om de generator te monteren, hebt u naast de motor nodig:

• neodymium magneten in de maten 20, 10 en 5 mm (32 in totaal);
• gelijkrichtdiodes of een diodebrug met een stroomsterkte van tientallen ampères (houd rekening met de regel van een tweevoudige gangreserve);
• epoxy lijm;
• koud lassen;
• schuurpapier;
• blik vanaf de zijkant van een blik.

Magneten worden online besteld vanuit China.

De volgende tools versnellen het productieproces:

• draaibank;
• schaar;
• schroevendraaier met sproeiers;
• tang.

De generator genereert als apparaat wisselstroom, die moet worden omgezet in gelijkstroom, op de gewenste spanningswaarde gebracht. Als een motor-generator bijvoorbeeld 40 volt produceert, is het onwaarschijnlijk dat dit een geschikte waarde is voor de meeste consumentenelektronica die 5 of 12 volt DC of 127/220 volt AC verbruikt.

Het schema van de gehele installatie, bewezen door de tijd en miljoenen gebruikers, omvat een gelijkrichter, controller, batterij en omvormer. Een auto-accu met een capaciteit van 55-300 ampère-uur wordt gebruikt als bufferopslag van opgeslagen energie. De bedrijfsspanning is 10,9-14,4 V met een cyclische lading (volledige laad-ontlaadcyclus) en 12,6-13,65 met een buffer (geportioneerd, gedoseerd, wanneer u een gedeeltelijk ontladen batterij moet opladen).

De controller zet bijvoorbeeld dezelfde 40 volt om in 15. Het rendement in volt-stroomsterkte varieert van 80-95% - exclusief verliezen op de gelijkrichter.

De driefasige generator heeft het grootste rendement. - zijn output is 50% meer dan die van een enkelfasige, hij trilt niet tijdens bedrijf (vibratie maakt de structuur los, waardoor deze van korte duur is).

De spoelen in de wikkeling van elk van de fasen wisselen elkaar af en zijn in serie geschakeld - zoals de polen van de magneten, een van de zijden die naar de spoelen zijn gericht.

Moderne huishoudelijke apparaten en elektronica kunnen werken vanaf 110 volt (Amerikaanse standaard voor huishoudelijke netwerken) tot 250 - het wordt niet aanbevolen om meer te geven aan netwerkapparaten en -apparaten. Alle omvormers zijn impulsief, in vergelijking met lineaire, zijn hun warmteverliezen veel minder.

Ga als volgt te werk om het ontwerp van een inductiemotor te wijzigen.

1. Demonteer de motor en verwijder de rotor.
2. Verwijder de platen van het rotoranker. Knip ze af tot een diepte van 2 mm.
3. Maak groeven tot 5 mm diep - voor magneten.
4. Markeer een strook blik voor de magneten. Ze moeten op gelijke afstand van elkaar staan ​​- dit voorkomt onnodig stroomverlies van de installatie.
5. Bevestig ze met secondelijm aan deze strook blik. Bevestig de strip met magneten aan het anker.
6. Vul de ruimte tussen de magneten op met koudlassen of epoxylijm.
7. Verwijder bramen en oneffenheden op de rotor met schuurpapier.
8. Controleer - en vervang indien nodig - motorlagers en bouten.

Monteer de motorgenerator. Het apparaat is klaar voor verdere installatie. Om het apparaat te controleren, klemt u de as in een boor- of schroevendraaierhouder en accelereert u tot 1000 tpm.

Bij een lagere waarde ligt de fout in de ongelijkmatige afwisseling van magneten op elk punt van de ankerrotatiecirkel.

Ga als volgt te werk om de windturbine te monteren.

1. Knip identieke stukken uit een PVC-buis met een diameter van 11-16 cm, in lengte overeenkomend met de toekomstige bladen.
2. Trek op elk segment een willekeurige lijn en trek er aan beide zijden 22 mm vanaf. Dienovereenkomstig zal de breedte van één blad 44 mm bereiken. Herhaal deze actie voor het andere uiteinde van de lijn.
3. Verbind de uiterste punten aan één kant van de middellijn recht.
4. Teken aan de andere kant de contouren van het toekomstige mes.
5. Knip het resulterende mes uit en rond het vrije uiteinde af door het te slijpen. Herhaal de bovenstaande stappen voor de rest van de messen.
6. Bevestig de bladen aan de naaf met behulp van een busadapter. Bouten met moeren en veerringen zijn geschikt als bevestigingsmiddel. De breedte van elk blad over de gehele lengte varieert van 44 tot 88 mm.

Dit is voldoende voor de wind om de waaier met een snelheid van 3 m / s te laten draaien. De resulterende structuur moet in balans zijn - een juiste uitbalancering voorkomt de vorming van blinde vlekken die de generator vertragen wanneer de propeller draait.

Een motorgenerator met een geïnstalleerde waaier kan in een beschermende hoes worden geplaatst die hem beschermt tegen atmosferische neerslag. Door droog te blijven in alle weersomstandigheden, beschermd tegen regen en sneeuw, gaat de generator jaren mee. Ga als volgt te werk om de beschermkap te monteren:

1. snijd in een buis met een diameter van 7,5 cm een ​​lengtegroef van 2 cm breed;
2. snijd het achterste uiteinde van de afgesneden pijp in een hoek van 45 graden;
3. plaats de motorgenerator met de propeller in deze buis en bevestig deze eraan.

Vrije rotatie van de motor vereist een kogelgelagerde draaikoppeling, vergelijkbaar met die van een huishoudelijke ventilator. Het kan eindeloos naar beide kanten draaien.

Om ervoor te zorgen dat de kabel, met behulp waarvan de in de statorwikkeling geïnduceerde stromen worden verwijderd, niet opwindt of draait, moet de verbinding in het scharnier schuivend zijn, maar moet een betrouwbaar, stabiel elektrisch contact van de motor-generator met verder gelegen functionele eenheden van het circuit.

Het gebruik van een borstel-grafietcontact is ongerechtvaardigd - grafiet heeft een elektrische weerstand die een orde van grootte hoger is dan die van aluminium en staal, en het vermogen van de installatie zal merkbaar afnemen. Het scharnier is geïnstalleerd op een basis gemaakt van een stuk van een gevormde buis. Na montage controleren ze of het resulterende zwenkmechanisme niet blokkeert, niet verdraait en of de kabel gerafeld is.

Aan de extra buitenmantel van de motor wordt een schacht, bijvoorbeeld gemaakt van een kunststof waterleiding en een stuk kunststof of aluminium plaat, voor een glijdend contact en vrije draaiing van de installatie in de windrichting bevestigd.

Als ondersteuning wordt een ronde of profielbuis gebruikt, waarvan het ene uiteinde in de grond is gebetonneerd - niet minder dan een meter. Zodat de ondersteuning na verloop van tijd niet uit de orkaan slingert, wordt deze aangevuld met drie of zes striae, die in het midden onder dezelfde hoek convergeren en in verschillende richtingen worden gericht.

Nadat de montage van het motor-generatordeel is voltooid, wordt indien nodig een diodegelijkrichter naast de motor gemonteerd. De stroomverliezen in de draden kunnen aanzienlijk worden verminderd door een step-up transformator te gebruiken die zich in de buurt van de generatorset bevindt - zoals in leidingen die industriële elektriciteit over lange afstanden transporteren.

De laadregelaar, accu en omvormer worden volgens schema verder meegeleverd. De windturbine is volledig gemonteerd en klaar voor gebruik.

Een zelfgemaakte windturbine voor een privéwoning genereert een constante of wisselspanning van enkele tientallen volts, wat een verhoogd gevaar voor een persoon is. Stroomvoerende contacten en draden moeten betrouwbaar worden geïsoleerd - regenwater is een verzuurde omgeving die elektrische stroom goed geleidt.

Windenergie is grillig. De beste oplossing zou een generator met lage snelheid zijn met meer dan een dozijn magneten en spoelen. Hoe meer spoelen, hoe dikker de wikkeldraad moet zijn. Een te dunne sectie vanwege een totale weerstand van tientallen ohms zal het bruikbare vermogen van de generator meerdere keren verminderen. Voor een serieuze belasting - bijvoorbeeld van een elektrisch fornuis of een wasmachine - bij 220 volt, een stroomsterkte tot 10 A.

Het ontwerp van een zelfgemaakte generator - tenzij een omgebouwde motor voor het opwekken van elektriciteit wordt gebruikt - moet perfect vlak en symmetrisch zijn. Voordat de spoelen en magneten worden geïnstalleerd, moet de "spinner" zelf worden gecentreerd. Het maakt niet uit wat er wordt gebruikt - een weggegooide cd of een zelfgemaakte miniatuurkopie van een windmolen, de geringste onbalans is al onaanvaardbaar.

Probeer minimale ruis te bereiken - idealiter zou deze afwezig moeten zijn. Als uw installatie, die niet gesmeerd is op de plaats van de lagers, wordt geklaagd vanwege het constante piepen en kloppen bij het draaien, kan een dergelijke klacht leiden tot problemen met de wet, vooral 's nachts. De overige redenen om u als eigenaar van een windturbine te claimen zijn onbeduidend - windturbines zijn volkomen legaal, aangezien de eigenaar van dit apparaat er op industriële schaal geen elektriciteit mee produceert, zoals in Europa en Amerika wordt gedaan.

De installatie mag niet te hoog zijn - boven de pilaren waarlangs hoogspanningsleidingen passeren. In elke stad, zomerhuisje of landelijke nederzetting is er een beperking op de hoogte van de constructies die worden gebouwd.

Door op een correcte en uiterst verantwoorde manier de oplossing van het probleem met elektriciteit aan te pakken met behulp van een windgenerator, zal de consument de downtime in verband met stroomuitval kwijtraken. Het is altijd beter om voorop te lopen - binnen de kaders van de wet - dan jaren te wachten op wat de overheid belooft.

Hoe u een windgenerator met uw eigen handen kunt maken, zie hieronder.