몇 가지 결함이 있는 풍력 발전기로 간단한 풍력 발전기를 만들 수 있습니다. 하드 드라이브그리고 물 펌프에서 세탁기. 대체 에너지는 생각보다 가까이에 있습니다. 이제 필요한 장치를 만들기에는 쓰레기가 너무 많습니다. 물론 이 디자인은 집 전체에 전기를 공급하지는 않지만 모든 종류의 USB 장치를 충전하는 데 매우 적합합니다.

필요할 것이다

• 자동펌프 세탁기. 맨 아래에 서서 드럼에서 하수구로 물을 펌핑하는 역할을합니다.
• 서로 다른 제조업체의 하드 드라이브 4개.
• 기둥은 풍차를 높은 곳에 설치하기 위한 긴 파이프입니다.
• 볼트, 너트, 와셔.
• 전선.

워터 펌프에 대한 몇 마디

물 펌프는 전기를 생산하는 발전기로 사용됩니다. 영구자석이 있는 이동식 회전자와 U자형 자기 코어와 코일이 있는 이동식 고정자로 구성됩니다.

로터는 꺼내기가 매우 쉽습니다.

이용덕분에 영구 자석, 이러한 펌프는 최대 250V를 전달할 수 있는 발전기로 완벽하게 작동합니다. 물론 우리 풍차는 그러한 속도를 제공하지 않으며 출력 전압은 몇 배 더 낮아질 것입니다.

풍력발전기 제조

펌프를 시공으로 확보하기로 결정했습니다 강철 모서리, 필요에 따라 구부리고 자르십시오.

일종의 클램프로 밝혀졌습니다.

보다 안정적인 고정을 위해 펌프의 자기 회로에 구멍이 생겼습니다.

조립된 유닛입니다.

풍력 터빈 블레이드

블레이드는 PVC 파이프로 만들어집니다.

파이프를 세로로 세 개의 균등한 부분으로 자릅니다.

그런 다음 각 절반에서 자체 칼날을 잘라냅니다.

블레이드가 발전기에 부착되는 곳에 구멍을 만듭니다.

블레이드 부착

풍력 발전기 블레이드를 고정하기 위해 HDD의 디스크 2개가 사용되었습니다.

임펠러의 직경에 완벽하게 맞는 구멍입니다.

표시해 봅시다.

드릴하자.

디스크는 볼트, 와셔 및 너트를 사용하여 로터에 부착됩니다.

블레이드를 조이십시오.

스위블 유닛

풍차가 바람에 따라 다른 방향으로 회전하려면 턴테이블에 설치해야 하며, 그 역할은 엔진이 담당합니다. 하드 드라이브, 베어링이 아주 좋기 때문입니다.

앞으로는 발전기가 장착될 디스크가 그 위에 배치될 것입니다.

마운트용 구멍을 뚫고 불필요한 부분을 잘라냈습니다.

총회

HDD 엔진으로 사용될 회전 플랫폼모서리를 세 곳에 고정합니다.

바람 자체가 팬을 향하도록 판지 또는 플라스틱으로 꼬리날을 잘라냅니다.

이제 모든 것을 조립해 보겠습니다.

우리는 기둥을 잡고 전원선을 고정합니다.

회전 장치를 가져 가십시오.

파이프에 삽입하고 너트를 조이고 분리합니다.

기본적으로 잘 버티고 있어요.

자전거 과거 여름 별장, 나는 풍력 발전기가 작동하는 것을 보았습니다.

큰 날개는 느리지만 확실하게 회전했고 풍향계는 장치를 바람이 부는 방향으로 향하게 했습니다.
나는 "심각한" 소비자에게 공급할 만큼 충분한 전력을 생성할 수 없더라도 유사한 설계를 구현하고 싶었지만 여전히 작동하고 예를 들어 충전된 배터리나 전원 공급 LED를 사용했습니다.

스테퍼 모터

가장 많은 것 중 하나 효과적인 옵션작은 집에서 만든 풍력 발전기가 사용됩니다 스테퍼 모터 (SD) (영어) 스테핑(스테퍼, 스텝) 모터) - 이러한 모터에서 샤프트의 회전은 작은 단계로 구성됩니다. 스테퍼 모터의 권선은 여러 단계로 결합됩니다. 위상 중 하나에 전류가 공급되면 샤프트가 한 단계 이동합니다.
이들 엔진은 저속이러한 엔진을 갖춘 발전기는 기어박스 없이 풍력 터빈, 스털링 엔진 또는 기타 저속 전원에 연결될 수 있습니다. 기존(브러시형) DC 모터를 발전기로 사용하는 경우 동일한 결과를 얻으려면 10~15배 더 높은 회전 속도가 필요합니다.
스테퍼의 특징은 센티미터당 40g의 힘에 도달하는 상당히 높은 시작 순간(발전기에 전기 부하가 연결되지 않은 경우에도)입니다.
스테퍼 모터를 갖춘 발전기의 효율은 40%에 이릅니다.

스테퍼 모터의 작동을 확인하려면 예를 들어 빨간색 LED를 연결할 수 있습니다. 모터 샤프트를 회전시키면 LED의 빛을 관찰할 수 있습니다. 모터는 교류 전류를 생성하므로 LED 연결의 극성은 중요하지 않습니다.

5인치 플로피 드라이브와 오래된 프린터, 스캐너는 상당히 강력한 엔진의 보물창고입니다.

엔진 1

예를 들어, 아직까지 사용하던 오래된 5.25인치 플로피 드라이브의 SD가 있습니다. ZX 스펙트럼- 호환되는 컴퓨터 "바이트".
이러한 드라이브에는 끝과 중간에서 결론이 내려지는 두 개의 권선이 포함되어 있습니다. 육전선:

첫 번째 권선 코일 1) - 파란색(영어) 파란색) 및 노란색(eng. 노란색);
두 번째 권선 코일 2) - 빨간색(영어) 빨간색) 및 흰색(영어) 하얀색);
갈색 갈색) 전선 - 각 권선의 중간점에서 연결됩니다(eng. 센터 탭).

분해된 스테퍼 모터

왼쪽에는 "줄무늬"줄무늬가 보이는 엔진 로터가 있습니다. 자극- 북부와 남부. 오른쪽에는 8개의 코일로 구성된 고정자 권선이 보입니다.
권선 절반의 저항은 ~70옴입니다.

나는 풍력 터빈의 원래 설계에 이 모터를 사용했습니다.

엔진 2

내가 마음대로 사용할 수 있는 덜 강력한 스테퍼 모터 T1319635회사 에포크 일렉트로닉스(주)스캐너에서 HP 스캔젯 2400가지다 다섯출력(단극 모터):


첫 번째 권선 코일 1) - 주황색(영어) 주황색) 및 검정색(영어) 검은색);
두 번째 권선 코일 2) - 갈색(영어) 갈색) 및 노란색(eng. 노란색);
빨간색(영어) 빨간색) 와이어 - 각 권선의 중간점에서 서로 연결된 단자(eng. 센터 탭).

권선 절반의 저항은 58Ω이며 모터 하우징에 표시되어 있습니다.

엔진 3

풍력발전기의 개량 버전에서는 스테퍼 모터를 사용했습니다. 로봇트론 SPA 42/100-558, 동독에서 생산되고 12V용으로 설계됨:

풍력 터빈

풍력 발전기의 임펠러(터빈) 축 위치에는 수평 및 수직의 두 가지 가능한 옵션이 있습니다.

이점 수평의(가장 인기가 있음) 위치바람의 방향에 위치한 축이 더 많습니다. 효율적인 사용풍력 에너지의 단점은 설계가 복잡하다는 것입니다.

나는 선택했다 수직 배열축 - VAWT (수직축 풍력 터빈), 이는 디자인을 크게 단순화하고 바람 방향 방향이 필요하지 않습니다. . 이 옵션은 지붕에 장착하는 데 더 적합합니다. 풍향이 빠르고 자주 바뀌는 조건에서 훨씬 더 효과적입니다.

나는 Savonius 풍력 터빈이라는 일종의 풍력 터빈을 사용했습니다. Savonius 풍력 터빈). 1922년에 발명됐어요 시구르드 요하네스 사보니우스) 핀란드에서.

시구르드 요하네스 사보니우스

Savonius 풍력 터빈의 작동은 저항이 견인) 다가오는 공기 흐름 - 실린더 (블레이드)의 오목한 표면의 바람이 볼록한 것보다 큽니다.

공기역학적 항력계수(영어 항력계수) $C_D$

2차원 몸체:
원통의 오목한 절반(1) - 2.30
실린더의 볼록한 절반(2) - 1.20
평평한 사각형 플레이트 - 1.17
3D 본체:
오목 중공 반구 (3) - 1.42
볼록 중공 반구(4) - 0.38
구체 - 0.5
표시된 값은 레이놀즈 수에 대해 제공됩니다. 레이놀즈 수) 범위는 $10^4 - 10^6$입니다. 레이놀즈 수는 매질에서 신체의 거동을 특성화합니다.

공기 흐름에 대한 신체 저항력 $(F_D) = ((1 \over 2) (C_D) S \rho (v^2) ) $, 여기서 $\rho$는 공기 밀도, $v$는 공기 흐름 속도, $ S$는 몸체의 단면적이다.

이러한 풍력 터빈은 풍향에 관계없이 동일한 방향으로 회전합니다.

컵형 풍속계에도 유사한 작동 원리가 사용됩니다. 컵 풍속계)- 풍속을 측정하는 장치:

이러한 풍속계는 1846년 아일랜드 천문학자 존 토마스 롬니 로빈슨(John Thomas Romney Robinson)에 의해 발명되었습니다. 존 토머스 롬니 로빈슨):

로빈슨은 4컵 풍속계의 컵이 풍속의 1/3로 움직인다고 믿었습니다. 실제로 이 값의 범위는 2에서 3보다 약간 높습니다.

현재 캐나다 기상학자 존 패터슨(John Patterson)이 개발한 3컵 풍속계가 풍속을 측정하는 데 사용됩니다. 존 패터슨) 1926년:

수직 마이크로터빈이 있는 브러시형 DC 모터를 기반으로 한 발전기는 다음에서 판매됩니다. 이베이약 5달러:

이러한 터빈에는 임펠러 직경이 100mm, 블레이드 높이가 60mm, 코드 길이가 30mm, 세그먼트 높이가 11mm인 두 개의 수직 축을 따라 배열된 4개의 블레이드가 포함되어 있습니다. 임펠러는 표시가 있는 정류자 DC 마이크로모터의 샤프트에 장착됩니다. JQ24-125H670. 이러한 모터의 정격 공급 전압은 3 ... 12V입니다.
이러한 발전기에서 생성된 에너지는 "백색" LED를 켜기에 충분합니다.

Savonius 풍력 터빈 회전 속도 풍속을 초과할 수 없음 , 하지만 동시에 이 디자인의 특징은 높은 토크 (영어) 토크).

풍력 터빈의 효율성은 풍력 발전기에서 생성된 전력과 터빈을 가로질러 부는 바람에 포함된 전력을 비교하여 평가할 수 있습니다.
$P = (1\over 2) \rho S (v^3)$, 여기서 $\rho$는 공기 밀도(해수면에서 약 1.225kg/m 3)이고, $S$는 의 스윕 면적입니다. 터빈(eng. 스윕된 영역), $v$ - 풍속.

나의 풍력 터빈

옵션 1

처음에 제 발전기 임펠러는 원통 부분(절반) 형태로 4개의 블레이드를 사용했습니다. 플라스틱 파이프:


세그먼트 크기 -
세그먼트 길이 - 14cm;
세그먼트 높이 - 2cm;
세그먼트 코드 길이 - 4cm;

설치했습니다 조립된 구조상당히 높은(6m 70cm) 목재 마스트에 셀프 태핑 나사를 사용하여 금속 프레임에 부착:

옵션 2

발전기의 단점은 상당히 고속블레이드를 회전시키는 데 필요한 바람. 표면적을 늘리기 위해 잘라낸 칼날을 사용했습니다. 플라스틱 병:

세그먼트 크기 -
세그먼트 길이 - 18cm;
세그먼트 높이 - 5cm;
세그먼트 코드 길이 - 7cm;
세그먼트의 시작 부분에서 회전축 중심까지의 거리는 3cm입니다.

옵션 3

문제는 블레이드 홀더의 강도로 밝혀졌습니다. 처음에는 소련의 천공 알루미늄 스트립을 사용했습니다. 어린이 건설 세트두께 1mm. 며칠 간의 작동 후 강한 돌풍으로 인해 칸막이가 파손되었습니다(1). 이 실패 후에 저는 호일 PCB(2)에서 1.8mm 두께의 블레이드 홀더를 절단하기로 결정했습니다.

플레이트에 수직인 PCB의 굽힘 강도는 204MPa이며 알루미늄의 굽힘 강도인 275MPa와 비슷합니다. 그러나 알루미늄의 탄성 계수 $E$(70,000MPa)는 PCB(10,000MPa)의 탄성 계수보다 훨씬 큽니다. 텍솔라이트는 알루미늄보다 훨씬 더 탄력적입니다. 제 생각에는 텍스타일 홀더의 더 두꺼운 두께를 고려하면 풍력 발전기 블레이드를 고정하는 데 훨씬 더 큰 신뢰성을 제공할 것입니다.
풍력 발전기는 마스트에 장착됩니다.

새 버전의 풍력 발전기를 시험 작동한 결과, 강한 돌풍 속에서도 신뢰성이 입증되었습니다.

Savonius 터빈의 단점은 낮은 효율성 - 풍력 에너지의 약 15%만이 샤프트 회전 에너지로 변환됩니다(이는 풍력 에너지로 달성할 수 있는 것보다 훨씬 적습니다). 풍력 터빈 다리아(영어) 다리우스 풍력 터빈)), 양력을 사용하여 (eng. 승강기). 이 유형의 풍력 터빈은 프랑스 항공기 설계자 Georges Darrieux가 발명했습니다. (조르주 장 마리 다리우스) - 1931년 미국 특허 번호 1,835,018 .

조르쥬 다리외

Daria 터빈의 단점은 자체 시동이 매우 열악하다는 것입니다(바람으로부터 토크를 생성하려면 터빈이 이미 회전하고 있어야 합니다).

스테퍼 모터에서 생성된 전기를 변환

스테퍼 모터 리드를 쇼트키 다이오드로 만든 두 개의 브리지 정류기에 연결하여 다이오드 전체의 전압 강하를 줄일 수 있습니다.
널리 사용되는 쇼트키 다이오드를 사용할 수 있습니다. 1N5817최대 역전압 20V, 1N5819- 40V 및 최대 직접 평균 정류 전류 1A. 출력 전압을 높이기 위해 정류기의 출력을 직렬로 연결했습니다.
두 개의 중간점 정류기를 사용할 수도 있습니다. 이러한 정류기에는 다이오드 수가 절반으로 필요하지만 동시에 출력 전압은 절반으로 줄어듭니다.
그런 다음 용량 성 필터 (25V에서 1000μF 커패시터)를 사용하여 리플 전압을 평활화합니다. 생성 전압 증가로부터 보호하기 위해 25V 제너 다이오드가 커패시터와 병렬로 연결됩니다.


내 풍력 발전기 다이어그램


내 풍력 발전기의 전자 장치

풍력 발전기 응용

풍력 발전기에 의해 생성된 전압은 풍속의 크기와 불변성에 따라 달라집니다.

바람이 얇은 나뭇가지를 흔들면 전압은 2~3V에 도달합니다.

바람이 나무의 두꺼운 가지를 흔들면 전압은 4 ... 5V에 도달합니다 (강한 돌풍 - 최대 7V).

Joule Thief에 연결 중

풍력발전기 콘덴서에서 평활화된 전압은 다음과 같은 저전압에 공급될 수 있습니다. DC-DC변환기

저항값 아르 자형(트랜지스터 유형에 따라) 실험적으로 선택됩니다. 4.7kOhm 가변 저항을 사용하고 점차적으로 저항을 줄여 변환기의 안정적인 작동을 달성하는 것이 좋습니다.
게르마늄을 기반으로 이런 변환기를 조립했습니다 pnp-트랜지스터 GT308V( 버몬트) 및 펄스 변압기 MIT-4V (코일 L1- 결론 2-3, L2- 결론 5-6):

이온니스터(슈퍼캐패시터)의 충전

Ionistor(슈퍼커패시터, 영어) 슈퍼커패시터)는 커패시터와 화학적 전류 소스의 하이브리드입니다.
이오니스터 - 비극성단, 단자 중 하나에 제조업체에서 충전한 후 잔류 전압의 극성을 나타내는 "화살표"가 표시될 수 있습니다.
초기 연구에서는 이온니스터를 사용했습니다. 5.5V 전압에 대해 0.22F 용량(직경 11.5mm, 높이 3.5mm):

다이오드를 통해 출력에 연결했습니다. 게르마늄 다이오드 D310을 통해.

이온니스터의 최대 충전 전압을 제한하려면 제너 다이오드나 LED 체인을 사용할 수 있습니다. 저는 LED 체인을 사용합니다. 둘빨간색 LED:

LED 제한을 통해 이미 충전된 이오니스터의 방전을 방지합니다. HL1그리고 HL2다른 다이오드를 추가했습니다. VD2.

계속됩니다

이 기사에서는 모델을 고려할 것입니다. 강력한 발전기 300와트의 전력으로 전기를 생산할 수 있는 자석으로 만들어졌습니다. 프레임은 10mm 두께의 두랄루민 판으로 조립됩니다. 발전기는 하우징, 회전자, 고정자의 3가지 주요 부품으로 구성됩니다. 하우징의 주요 목적은 엄격하게 정의된 위치에 회전자와 고정자를 고정하는 것입니다. 회전하는 회전자는 자석으로 고정자 코일에 닿아서는 안 됩니다. 알루미늄 본체는 4개의 부품으로 조립됩니다. 코너 레이아웃심플하고 견고한 디자인을 제공합니다. 본체는 CNC 기계로 제작됩니다. 모델을 고품질로 반복하려면 전문가와 CNC 기계를 찾아야 하기 때문에 이는 개발의 장점이자 단점입니다. 디스크의 직경은 100mm입니다.

당신은 또한 걸릴 수 있습니다 기성 발전기온라인 상점에서.

발전기의 로터 I. Belitsky

축차철축이다. 네오디뮴 자석이 달린 철제 디스크 2개가 고정되어 있습니다. 차축의 디스크 사이에 철제 부싱이 눌려져 있습니다. 길이는 고정자의 두께에 따라 다릅니다. 그 목적은 제공하는 것입니다 최소 여유 공간회전하는 자석과 고정자 코일 사이. 각 디스크에는 직경 15, 두께 5mm의 네오디뮴 자석 12개가 포함되어 있습니다. 디스크에 좌석이 만들어집니다.

접착이 필요해요 에폭시 수지또는 다른 접착제. 이 경우 극성을 엄격히 관찰할 필요가 있다. 조립할 때 자석은 서로 반대편에 반대쪽 디스크에 다른 자석이 있도록 위치해야 합니다. 이 경우 극은 서로 달라야 합니다. 개발의 저자(Igor Beletsky)는 다음과 같이 썼습니다. "힘선이 하나에서 나와 다른 극으로 들어가도록 서로 다른 극을 갖는 것이 옳을 것입니다. 확실히 S = N입니다." 중국 온라인 상점에서 네오디뮴 자석을 구입할 수 있습니다.

고정자 장치

12m 두께의 텍스타일 시트가 베이스로 사용되었으며 시트에 코일과 로터 부싱용 구멍이 만들어졌습니다. 이 구멍에 설치된 철 코일의 외경은 25mm입니다. 내부 직경은 자석 직경(15mm)과 동일합니다. 코일은 두 가지 작업, 즉 자기 전도성 코어의 기능과 한 코일에서 다른 코일로 이동할 때 달라붙는 현상을 줄이는 작업을 수행합니다.

코일은 다음으로 만들어집니다. 절연 전선두께 0.5mm. 각 코일에는 130회전이 감겨 있습니다. 감기 방향은 모두 동일합니다.

강력한 발전기를 만들 때 제공할 수 있는 속도가 높을수록 자유 에너지에 대한 장치의 출력 전압과 전류가 높아진다는 점을 알아야 합니다.

우리는 계속해서 재활용을 하고 있습니다 플라스틱 병. 나는 수직 제조를 고려할 것을 제안합니다 회전식 풍력 터빈네 병에서. 사용되는 회전 장치는 약한 전류의 생성기가 될 수도 있고 집에서 만든 풍속계를 위한 우수한 풍속 센서가 될 수도 있습니다. 풍차의 사진과 비디오가 표시됩니다. 조립 다이어그램은 아래에 자세히 설명되어 있습니다.

자신의 손으로 페트병으로 풍차를 만드는 법

1. 필요한 도구: 히트건, 가위, 드릴, 칼, 드라이버. 사용된 재료: 각각 0.2~2리터의 뚜껑이 있는 동일한 PET 병 4개, 하드 드라이브 모터, 플라스틱 비타민 병, 오래된 싱크대 사이펀 및 필요한 길이의 나무 기둥.

2. 컴퓨터 하드 드라이브를 분해하는 것이 고려됩니다. 작동하려면 모터와 디스크 플레이트를 패스너로 고정하기 위한 오버헤드 플레이트가 필요합니다. 패스너는 십자 드라이버와 함께 사용할 수 있지만 별표가 있는 경우가 더 많습니다.

3. 가장 노동집약적이고 중요한 장치인 비타민 병 뚜껑에 회전 장치를 설치하는 작업부터 시작합니다. 이렇게하려면 엔진 끝 부분에서 자신의 손으로 엄격하게 대칭으로 캔의 플라스틱 뚜껑에 칼로 구멍을 뚫습니다.

전동기 캔 뚜껑 구멍

4. 오버헤드 스트립을 따라 장착 구멍을 표시하고 구멍을 뚫습니다.

5. 회전 장치를 덮개에 설치합니다.

구멍이 표시되어 있습니다. 회전 단위가 고정되어 있습니다.

6. 병을 네 부분으로 표시하고 잘 가열된 핫멜트 건을 사용하여 네 개의 뚜껑을 대칭으로 붙입니다. 뚜껑에 접착제를 듬뿍 바르고 뚜껑을 올바른 위치에 붙입니다. 병에는 라벨이 없어야 하며 접착된 부분을 사포로 청소하는 것이 좋습니다.

7. 페트병을 코르크에 끼우고 유성 마커를 사용하여 병의 컷팅 부분을 표시합니다. 컷아웃의 위치에 따라 풍차의 회전 방향이 결정됩니다. 컷 아웃은 사진과 같은쪽에 있어야합니다. 즉, 회전하면 풍차가 뚜껑을 조이려고합니다.

8. 병을 하나씩 잘라내고 즉시 제자리에 나사로 고정합니다. 항아리를 뚜껑에 나사로 고정하십시오 - 집에서 만든 풍차준비가 된. 바퀴를 확인하고 필요한 경우 플라스틱 조각으로 균형을 맞추는 것이 유용합니다.

뚜껑이 붙어있습니다

9. 풍력발전기 설치 문제는 당초 어려움을 겪었으나 예상외로 쉽게 해결됐다. 하드 드라이브의 인치 표준과 싱크대의 사이펀은 동일한 것으로 밝혀졌으며 모터는 사이펀의 유니온 너트로 완벽하게 고정되었으며 필요한 경우 고무 와셔를 추가할 수 있습니다. 설치 전에 엔진을 뚜껑에서 분리하고 캡 너트를 삽입한 다음 캔 뚜껑을 다시 고정했습니다. 모터의 발전 능력을 평가하기 위해 와이어가 모터 권선에 납땜됩니다.

10. 기둥의 끝부분을 사이펀에 단단히 삽입하고 전체 구조물을 설치하여 테스트합니다. 풍차는 매우 민감하며 잔잔한 바람 속에서 즉시 천천히 회전하기 시작했습니다.

회전 단위는 고정되어 있습니다.