En simpel vindgenerator kan laves af flere defekte harddiske og vandpumpe fra vaskemaskine. Alternativ energi er tættere på, end det ser ud til; der er nu mere end nok skrammel til at lave sådanne nødvendige dimser. Dette design vil selvfølgelig ikke forsyne hele dit hus med elektricitet, men det er ganske velegnet til at oplade alle slags USB-gadgets.

Vil behøve

• Automatisk pumpe vaskemaskine. Den står helt i bunden og tjener til at pumpe vand fra tromlen ned i kloakken.
• Fire harddiske, fra forskellige producenter.
• En stang er et langt rør til installation af en vindmølle i højden.
• Bolte, møtrikker, spændeskiver.
• Ledninger.

Et par ord om vandpumpen

En vandpumpe vil blive brugt som en generator, der genererer elektricitet. Den består af en bevægelig rotor med permanente magneter og en bevægelig stator med en U-formet magnetisk kerne og en spole på den.

Rotoren er ret nem at trække ud.

Takket være brugen permanente magneter, en sådan pumpe fungerer perfekt som en generator, der er i stand til at levere op til 250 V. Selvfølgelig vil vores vindmølle ikke give sådanne hastigheder, og udgangsspændingen vil være flere gange lavere.

Fremstilling af vindgeneratorer

Det blev besluttet at sikre pumpen med konstruktion stål hjørner, bøj ​​og skær dem efter behov.

Det blev sådan her, en slags klemme.

Der blev lavet et hul i pumpens magnetiske kredsløb for mere pålidelig fiksering.

Samlet enhed.

Vindmøllevinger

Bladene er lavet af PVC-rør.

Vi skærer røret i tre lige dele på langs.

Og så skærer vi vores eget blad ud af hver halvdel.

Vi laver huller på de steder, hvor knivene er fastgjort til generatoren.

Klingefastgørelse

For at fastgøre vindgeneratorbladene blev der brugt to diske fra HDD'en.

Hullet, hvori passer perfekt til løbehjulets diameter.

Lad os markere det.

Lad os bore.

Skiverne er fastgjort til rotoren med bolte, skiver og møtrikker.

Skru knivene på.

Drejelig enhed

For at vindmøllen kan rotere i forskellige retninger afhængig af vinden, skal den installeres på en drejeskive, i hvis rolle en motor fra harddisk, fordi der er meget gode lejer.

I fremtiden vil der blive placeret en disk på den, hvorpå generatoren skal monteres.

Vi borede et hul til beslaget og savede den unødvendige del af.

Generalforsamling

Til HDD-motoren, der skal bruges som roterende platform Vi fastgør hjørnerne tre steder.

Vi skærer halebladet ud af pap eller plastik, så vinden selv styrer blæseren.

Lad os nu begynde at samle alt.

Vi tager en stang og fikser strømledningen.

Tag den drejelige enhed.

Vi indsætter det i røret og spænder møtrikkerne og flytter dem fra hinanden.

Som udgangspunkt holder det fint.

Cykle forbi sommerhuse, jeg så en fungerende vindgenerator:

De store vinger roterede langsomt, men sikkert, vejrhanen orienterede enheden i vindens retning.
Jeg ønskede at implementere et lignende design, selvom det ikke var i stand til at generere strøm nok til at forsyne "seriøse" forbrugere, men stadig arbejde og for eksempel oplade batterier eller forsyne lysdioder.

Stepmotorer

En af de mest effektive muligheder en lille hjemmelavet vindgenerator er brugen stepmotor (SD) (engelsk) step- (stepper, step) motor) - i en sådan motor består rotationen af ​​akslen af ​​små trin. Stepmotorens viklinger kombineres i faser. Når der tilføres strøm til en af ​​faserne, bevæger akslen sig et trin.
Disse motorer er lav hastighed og en generator med en sådan motor kan tilsluttes uden gearkasse til en vindmølle, Stirling-motor eller anden lavhastighedsstrømkilde. Når man bruger en konventionel (børstet) jævnstrømsmotor som generator, vil det være nødvendigt med 10-15 gange højere rotationshastighed for at opnå de samme resultater.
Et træk ved stepperen er et ret højt startmoment (selv uden en elektrisk belastning forbundet til generatoren), der når 40 gram kraft per centimeter.
Effektiviteten af ​​en generator med stepmotor når 40%.

For at kontrollere stepmotorens funktion kan du for eksempel tilslutte en rød LED. Ved at dreje motorakslen kan du observere lysdioden. LED-forbindelsens polaritet har ingen betydning, da motoren producerer vekselstrøm.

Fem-tommer diskettedrev, såvel som gamle printere og scannere, er en skattekiste af sådanne ret kraftige motorer.

Motor 1

For eksempel har jeg en SD fra et gammelt 5,25" diskettedrev, som stadig var en del af ZX Spectrum- en kompatibel computer "Byte".
Et sådant diskdrev indeholder to viklinger, fra enderne og midten af ​​hvilke konklusioner er lavet - i alt seks ledninger:

første vikling spole 1) - blå (engelsk) blå) og gul (eng. gul);
anden vikling spole 2) - rød (engelsk) rød) og hvid (engelsk) hvid);
Brun Brun) ledninger - ledninger fra midtpunkterne af hver vikling (eng. midterhaner).

adskilt stepmotor

Til venstre ses motorrotoren, hvorpå der ses "stribede" striber. magnetiske poler- nordlige og sydlige. Til højre kan du se statorviklingen, der består af otte spoler.
Modstanden af ​​halvdelen af ​​viklingen er ~70 ohm.

Jeg brugte denne motor i det originale design af min vindmølle.

Motor 2

En mindre kraftig stepmotor til min rådighed T1319635 virksomheder Epoch Electronics Corp. fra scanneren HP Scanjet 2400 Det har fem udgange (unipolær motor):


første vikling spole 1) - orange (engelsk) orange) og sort (engelsk) sort);
anden vikling spole 2) - brun (engelsk) Brun) og gul (eng. gul);
rød (engelsk) rød) ledning - terminaler forbundet fra midten af ​​hver vikling (eng. midterhaner).

Modstanden af ​​halvdelen af ​​viklingen er 58 ohm, hvilket er angivet på motorhuset.

Motor 3

I en forbedret version af vindgeneratoren brugte jeg en stepmotor Robotron SPA 42/100-558, produceret i DDR og designet til 12 V:

Vindmølle

Der er to mulige muligheder for placeringen af ​​aksen for pumpehjulet (turbinen) af en vindgenerator - vandret og lodret.

Fordel vandret(mest populære) Beliggenhed akse placeret i vindens retning er mere effektiv brug vindenergi, er ulempen kompleksiteten af ​​designet.

jeg vælger lodret arrangement akser - VAWT (lodret akse vindmølle), hvilket væsentligt forenkler designet og kræver ikke orientering mod vinden . Denne mulighed er mere egnet til montering på taget; den er meget mere effektiv under forhold med hurtige og hyppige ændringer i vindretningen.

Jeg brugte en type vindmølle kaldet en Savonius vindmølle. Savonius vindmølle). Det blev opfundet i 1922 Sigurd Johannes Savonius) fra Finland.

Sigurd Johannes Savonius

Driften af ​​Savonius vindmøllen er baseret på, at modstand trække) den modkørende luftstrøm - vinden af ​​den konkave overflade af cylinderen (bladet) er større end den konvekse.

Aerodynamiske modstandskoefficienter ( engelsk trækkoefficienter) $C_D$

todimensionelle legemer:
konkave halvdel af cylinderen (1) - 2,30
konveks halvdel af cylinderen (2) - 1,20
flad firkantet plade - 1,17
3D-kroppe:
konkav hul halvkugle (3) - 1,42
konveks hul halvkugle (4) - 0,38
kugle - 0,5
De angivne værdier er givet for Reynolds-tal. Reynolds numre) i intervallet $10^4 - 10^6$. Reynolds-tallet karakteriserer en krops adfærd i et medie.

Kropsmodstandskraft til luftstrøm $(F_D) = ((1 \over 2) (C_D) S \rho (v^2) ) $, hvor $\rho$ er luftdensitet, $v$ er luftstrømshastighed, $ S $ er kroppens tværsnitsareal.

Sådan en vindmølle roterer i samme retning, uanset vindretningen:

Et lignende driftsprincip anvendes i kopvindmåleren. kop vindmåler)- en anordning til måling af vindhastighed:

Sådan et vindmåler blev opfundet i 1846 af den irske astronom John Thomas Romney Robinson ( John Thomas Romney Robinson):

Robinson mente, at kopperne i hans vindmåler med fire kopper bevægede sig med en tredjedel af vindens hastighed. I virkeligheden varierer denne værdi fra to til lidt mere end tre.

I øjeblikket bruges tre-kopps vindmålere udviklet af den canadiske meteorolog John Patterson til at måle vindhastigheden. John Patterson) i 1926:

Generatorer baseret på børstede DC-motorer med vertikal mikroturbine sælges pr eBay for omkring $5:

En sådan turbine indeholder fire vinger anbragt langs to vinkelrette akser med en pumpehjulsdiameter på 100 mm, en vingehøjde på 60 mm, en kordelængde på 30 mm og en segmenthøjde på 11 mm. Løbehjulet er monteret på akslen af ​​en kommutator DC-mikromotor med markeringer JQ24-125H670. Den nominelle forsyningsspænding for en sådan motor er 3 ... 12 V.
Den energi, der genereres af en sådan generator, er nok til at tænde en "hvid" LED.

Savonius vindmøllens rotationshastighed kan ikke overstige vindhastigheden , men samtidig er dette design karakteriseret højt drejningsmoment (Engelsk) drejningsmoment).

Effektiviteten af ​​en vindmølle kan vurderes ved at sammenligne den strøm, der genereres af vindgeneratoren, med den effekt, der er indeholdt i vinden, der blæser gennem møllen:
$P = (1\over 2) \rho S (v^3)$, hvor $\rho$ er luftdensiteten (ca. 1,225 kg/m 3 ved havoverfladen), $S$ er det fejede område af turbinen (eng. fejet område), $v$ - vindhastighed.

Min vindmølle

Mulighed 1

Til at begynde med brugte mit generatorhjul fire blade i form af segmenter (halvdele) af cylindre skåret fra plastik rør:


Segmentstørrelser -
segmentlængde - 14 cm;
segmenthøjde - 2 cm;
segment akkord længde - 4 cm;

jeg har installeret samlet struktur på en ret høj (6 m 70 cm) træmast lavet af tømmer, fastgjort med selvskærende skruer til en metalramme:

Mulighed 2

Ulempen ved generatoren var ganske høj hastighed vind, der kræves for at dreje knivene. For at øge overfladearealet brugte jeg knive skåret fra plastik flasker:

Segmentstørrelser -
segmentlængde - 18 cm;
segmenthøjde - 5 cm;
segment akkord længde - 7 cm;
afstanden fra begyndelsen af ​​segmentet til centrum af rotationsaksen er 3 cm.

Mulighed 3

Problemet viste sig at være klingeholdernes styrke. Først brugte jeg perforerede aluminiumslister fra Sovjet børnebyggesæt 1 mm tyk. Efter flere dages drift førte kraftige vindstød til, at lamellerne knækkede (1). Efter denne fejl besluttede jeg at skære klingeholderne fra folie PCB (2) 1,8 mm tyk:

Bøjningsstyrken af ​​PCB vinkelret på pladen er 204 MPa og kan sammenlignes med bøjningsstyrken af ​​aluminium - 275 MPa. Men elasticitetsmodulet for aluminium $E$ (70.000 MPa) er meget større end for PCB (10.000 MPa), dvs. texolit er meget mere elastisk end aluminium. Dette vil efter min mening, under hensyntagen til den større tykkelse af tekstolitholderne, give meget større pålidelighed ved fastgørelse af vindgeneratorbladene.
Vindgeneratoren er monteret på en mast:

Prøvedrift af den nye version af vindgeneratoren viste dens pålidelighed selv i kraftige vindstød.

Ulempen ved Savonius-turbinen er lav effektivitet - kun omkring 15 % af vindenergien omdannes til akselrotationsenergi (dette er meget mindre, end der kan opnås med vindmølle Daria(Engelsk) Darrieus vindmølle)), ved hjælp af løftekraft (eng. løfte op). Denne type vindmølle blev opfundet af den franske flydesigner Georges Darrieux. (Georges Jean Marie Darrieus) - 1931 US patent nr. 1.835.018 .

Georges Darrieux

Ulempen ved Daria-møllen er, at den har meget dårlig selvstart (for at generere drejningsmoment fra vinden skal møllen allerede dreje op).

Konvertering af elektricitet genereret af stepmotor

Steppermotorkablerne kan forbindes til to broensrettere lavet af Schottky-dioder for at reducere spændingsfaldet over dioderne.
Du kan bruge populære Schottky dioder 1N5817 med en maksimal omvendt spænding på 20 V, 1N5819- 40 V og en maksimal direkte gennemsnitlig ensrettet strøm på 1 A. Jeg tilsluttede ensretternes udgange i serie for at øge udgangsspændingen.
Du kan også bruge to midtpunktsensrettere. En sådan ensretter kræver halvt så mange dioder, men samtidig halveres udgangsspændingen.
Derefter udjævnes rippelspændingen ved hjælp af et kapacitivt filter - en 1000 µF kondensator ved 25 V. For at beskytte mod den øgede genererede spænding er en 25 V zenerdiode forbundet parallelt med kondensatoren.


mit vindgeneratordiagram


elektronisk enhed i min vindgenerator

Anvendelse af vindgenerator

Spændingen genereret af en vindgenerator afhænger af vindhastighedens størrelse og konstanthed.

Når vinden svajer tynde trægrene, når spændingen 2 ... 3 V.

Når vinden svajer de tykke grene af træer, når spændingen 4 ... 5 V (med kraftige vindstød - op til 7 V).

FORBINDELSE TIL JOULE-TYV

Den udjævnede spænding fra vindgeneratorens kondensator kan tilføres - lavspænding DC-DC konverter

Modstandsværdi R vælges eksperimentelt (afhængigt af typen af ​​transistor) - det er tilrådeligt at bruge en 4,7 kOhm variabel modstand og gradvist reducere dens modstand for at opnå stabil drift af konverteren.
Jeg samlede sådan en konverter baseret på germanium pnp-transistor GT308V ( VT) og pulstransformator MIT-4V (spole L1- konklusion 2-3, L2- konklusion 5-6):

OPLADNING AF IONISTERE (SUPERKAPACITORER)

Ionistor (superkondensator, engelsk) superkondensator) er en hybrid af en kondensator og en kemisk strømkilde.
Ionistor - ikke-polær element, men en af ​​terminalerne kan være markeret med en "pil" for at angive polariteten af ​​restspændingen, efter at den er opladet hos producenten.
Til indledende forskning brugte jeg en ionistor med en kapacitet på 0,22 F for en spænding på 5,5 V (diameter 11,5 mm, højde 3,5 mm):

Jeg tilsluttede den via en diode til udgangen gennem en germanium diode D310.

For at begrænse ionistorens maksimale ladespænding kan du bruge en zenerdiode eller en kæde af lysdioder - jeg bruger en kæde af to røde lysdioder:

For at forhindre udledning af en allerede opladet ionistor gennem begrænsende lysdioder HL1 Og HL2 Jeg tilføjede en anden diode - VD2.

Fortsættes

I denne artikel vil vi overveje modellen kraftig generator lavet af magneter, som er i stand til at generere elektricitet med en effekt på 300 watt. Rammen er samlet af 10 mm tykke duralumin plader. Generatoren består af 3 hoveddele: hus, rotor, stator. Hovedformålet med huset er at fastgøre rotoren og statoren i en strengt defineret position. Den roterende rotor bør ikke røre statorspolerne med magneter. Aluminiumshuset er samlet af 4 dele. Hjørne layout giver et enkelt og stift design. Kroppen er lavet på en CNC-maskine. Dette er både en fordel og en ulempe ved udviklingen, da for en højkvalitets gentagelse af modellen skal du finde specialister og en CNC-maskine. Skivernes diameter er 100 mm.

Du kan også tage færdiglavet elektrisk generator i netbutikken.

Rotor af den elektriske generator I. Belitsky

Rotor er en jernaksel. Der er 2 jernskiver med neodymmagneter placeret på dem. En jernbøsning presses mellem skiverne på akslen. Dens længde afhænger af tykkelsen af ​​statoren. Dens formål er at yde mindste frigang mellem roterende magneter og statorspoler. Hver skive indeholder 12 neodymmagneter med en diameter på 15 og en tykkelse på 5 mm. Sæder er lavet til dem på disken.

De skal limes epoxyharpiks eller anden lim. I dette tilfælde er det nødvendigt at nøje observere polariteten. Når de er samlet, skal magneterne placeres således, at der modsat hver af dem er en anden fra den modsatte skive. I dette tilfælde skal polerne være forskellige mod hinanden. Som forfatteren til udviklingen selv (Igor Beletsky) skriver: "Det ville være korrekt at have forskellige poler, så kraftlinjerne ville komme ud af den ene og gå ind i den anden, bestemt S = N." Du kan købe neodymmagneter i en kinesisk onlinebutik.

Stator enhed

Som underlag blev der brugt en 12 m tyk plade af tekstolit, i pladen blev der lavet huller til spoler og rotorbøsninger. Den ydre diameter af jernspolerne, der er installeret i disse huller, er 25 mm. Den indvendige diameter er lig med diameteren af ​​magneterne (15 mm). Spolerne udfører 2 opgaver: funktionen af ​​en magnetisk ledende kerne og opgaven med at reducere klæbning ved flytning fra en spole til en anden.

Spoler er lavet af isoleret ledning 0,5 mm tyk. 130 vindinger er viklet på hver spole. Snoningsretningen er den samme for alle.

Når du opretter en kraftfuld generator fra, skal du vide, at jo højere hastighed, der kan leveres, jo højere udgangsspænding og strøm af enheden vil være for fri energi.

Vi fortsætter med at genbruge plastik flasker. Jeg foreslår at overveje fremstillingen af ​​en vertikal roterende vindmølle fra fire flasker. Den anvendte rotationsenhed kan blive en generator af svage strømme eller en fremragende vindhastighedssensor til et hjemmelavet vindmåler. Der vises billeder og videoer af vindmøllen. Samlingsdiagrammet er detaljeret nedenfor.

Sådan laver du en vindmølle fra PET-flasker med dine egne hænder

1. Nødvendigt værktøj: varmepistol, saks, boremaskine, kniv og skruetrækker. Anvendte materialer: fire identiske PET-flasker med hætter fra 0,2 til 2 liter hver, en harddiskmotor, en plastik-vitaminkrukke, en gammel vask sifon og en træstang i den nødvendige længde.

2. Det overvejes at skille en computers harddisk ad. For at betjene har du brug for en motor og en overliggende plade til fastgørelse af diskpladen med fastgørelseselementer. Fastgørelseselementer kan bruges med en stjerneskruetrækker, men oftere med en stjerne.

3. Vi begynder arbejdet med den mest arbejdskrævende og vigtige enhed - at installere en rotationsenhed i låget på en vitaminkrukke. For at gøre dette skal du under enden af ​​motoren, strengt symmetrisk, med dine egne hænder skære et hul i dåsens plastiklåg med en kniv.

Elmotor Dåse låg Hul

4. Vi markerer monteringshuller langs overheadlisten og borer dem.

5. Installer rotationsenheden i dækslet.

Hullerne er markeret Rotationsenheden er fast.

6. Vi markerer krukken i fire sektorer og bruger en godt opvarmet hot-melt pistol til symmetrisk at lime de fire låg. Der påføres generøst lim på låget og låget limes på det rigtige sted. Der bør ikke være etiketter på krukken, og det er tilrådeligt at rense de limede områder med smergelklud.

7. Skru PET-flaskerne ind i propperne og brug en permanent markør til at markere udskæringerne i glasset. Placeringen af ​​udskæringerne bestemmer vindmøllens rotationsretning. Udskæringerne skal være på samme side som vist på billedet, det vil sige, når den roterer, forsøger vindmøllen at stramme låget.

8. Klip flaskerne ud én efter én og skru dem straks på plads. Skru krukken i låget - hjemmelavet vindmølle parat. Det er nyttigt at kontrollere og om nødvendigt afbalancere hjulet med et stykke plasticine.

Låg limes

9. Spørgsmålet om at installere en vindmølle voldte i første omgang vanskeligheder, men blev uventet let løst. Tommerstandarderne for harddisken og sifonen fra vasken viste sig at være de samme, og motoren var perfekt fastgjort med en omløbermøtrik på sifonen; om nødvendigt kan du tilføje en gummiskive. Før installationen blev motoren koblet fra låget, hættemøtrikken blev sat i, og dåselåget blev sikret tilbage. For at evaluere motorens genereringsevne loddes ledninger til motorviklingerne.

10. Enden af ​​stangen er tæt indsat i sifonen, og hele strukturen er installeret til test. Vindmøllen er ret følsom og i en vindstille begyndte den straks at rotere langsomt.

Rotationsenheden er fast