Paprastas vėjo generatorius gali būti pagamintas iš kelių sugedusių kietieji diskai ir vandens siurblys iš skalbimo mašina. Alternatyvi energija yra arčiau, nei atrodo, dabar yra daugiau nei pakankamai šlamšto, kad būtų galima sukurti tokius reikalingus dalykus. Šis dizainas, žinoma, nepamaitins elektra viso jūsų namo, tačiau jis yra gana tinkamas visų rūšių USB įtaisams įkrauti.

Reiks

• Automatinis siurblys skalbimo mašina. Jis stovi pačiame apačioje ir skirtas pumpuoti vandenį iš būgno į kanalizaciją.
• Keturi kietieji diskai, skirtingų gamintojų.
• Stulpas yra ilgas vamzdis, skirtas vėjo malūnui įrengti aukštyje.
• Varžtai, veržlės, poveržlės.
• Laidai.

Keletas žodžių apie vandens siurblį

Vandens siurblys bus naudojamas kaip generatorius, gaminantis elektrą. Jį sudaro judantis rotorius su nuolatiniais magnetais ir kilnojamas statorius su U formos magnetine šerdimi ir ant jo esančia ritė.

Rotorių gana lengva ištraukti.

Naudojimo dėka nuolatiniai magnetai, toks siurblys puikiai veikia kaip generatorius, galintis tiekti iki 250 V. Žinoma, mūsų vėjo malūnas tokių greičių neduos ir išėjimo įtampa bus kelis kartus mažesnė.

Vėjo generatorių gamyba

Siurblį nuspręsta tvirtinti konstrukcija plieniniai kampai, lenkdami ir pjaustydami juos pagal poreikį.

Išėjo taip, savotiškas spaustukas.

Siurblio magnetinėje grandinėje buvo padaryta skylė patikimesniam fiksavimui.

Surinktas blokas.

Vėjo turbinos mentės

Ašmenys pagaminti iš PVC vamzdžio.

Vamzdį išilgai perpjauname į tris lygias dalis.

Ir tada iš kiekvienos pusės išpjauname savo ašmenis.

Tose vietose, kur peiliai pritvirtinami prie generatoriaus, padarome skyles.

Ašmenų tvirtinimas

Vėjo generatoriaus menčių tvirtinimui buvo naudojami du diskai iš HDD.

Skylė, kurioje puikiai tinka sparnuotės skersmeniui.

Pažymėkime.

Gręšime.

Diskai prie rotoriaus tvirtinami varžtais, poveržlėmis ir veržlėmis.

Prisukite ašmenis.

Sukamasis blokas

Kad vėjo malūnas, priklausomai nuo vėjo, suktųsi įvairiomis kryptimis, jis turi būti sumontuotas ant sukamojo stalo, kurio vaidmenį atlieka variklis iš kietasis diskas, nes yra labai geri guoliai.

Ateityje ant jo bus dedamas diskas, ant kurio bus montuojamas generatorius.

Išgręžėme skylę tvirtinimui ir nupjovėme nereikalingą dalį.

Visuotinis susirinkimas

Į HDD variklį, kuris bus naudojamas kaip besisukanti platforma Kampus tvirtiname trijose vietose.

Iš kartono ar plastiko išpjauname uodegos mentę, kad vėjas pats nukreiptų ventiliatorių.

Dabar pradėkime viską surinkti.

Paimame stulpą ir pritvirtiname maitinimo laidą.

Paimkite pasukamąjį bloką.

Įkišame į vamzdį ir priveržiame veržles ir jas atskiriame.

Iš esmės laikosi gerai.

Važiavimas dviračiu pro šalį vasarnamiai, mačiau veikiantį vėjo generatorių:

Didelės geležtės sukasi lėtai, bet užtikrintai, vėtrungė nukreipė įrenginį vėjo kryptimi.
Norėjau įgyvendinti panašų dizainą, net jei jis negalėjo generuoti pakankamai energijos, kad aprūpintų „rimtus“ vartotojus, bet jis vis tiek veikė ir, pavyzdžiui, įkraunamos baterijos ar maitinami šviesos diodai.

Žingsniniai varikliai

Vienas iš labiausiai veiksmingi variantai naudojamas mažas naminis vėjo generatorius žingsninis variklis (SD) (anglų k.) žingsninis (žingsnis, žingsninis) variklis) - tokiame variklyje veleno sukimasis susideda iš nedidelių žingsnelių. Žingsninio variklio apvijos sujungiamos į fazes. Kai vienai iš fazių tiekiama srovė, velenas pasislenka vienu žingsniu.
Šie varikliai yra mažas greitis o generatorių su tokiu varikliu galima be pavarų dėžės prijungti prie vėjo turbinos, Stirlingo variklio ar kito mažo greičio maitinimo šaltinio. Naudojant įprastą (šepečiu) nuolatinės srovės variklį kaip generatorių, norint pasiekti tokius pat rezultatus reikėtų 10-15 kartų didesnio sukimosi greičio.
Stepperio ypatybė – gana didelis paleidimo momentas (net ir be elektros apkrovos, prijungtos prie generatoriaus), siekiantis 40 gramų jėgos vienam centimetrui.
Generatoriaus su žingsniniu varikliu efektyvumas siekia 40%.

Norėdami patikrinti žingsninio variklio veikimą, galite prijungti, pavyzdžiui, raudoną šviesos diodą. Sukdami variklio veleną galite stebėti šviesos diodo švytėjimą. LED jungties poliškumas neturi reikšmės, nes variklis gamina kintamąją srovę.

Penkių colių diskelių įrenginiai, taip pat seni spausdintuvai ir skaitytuvai yra tokių gana galingų variklių lobis.

Variklis 1

Pavyzdžiui, turiu SD iš seno 5,25 colio diskelių įrenginio, kuris vis dar buvo dalis ZX spektras- suderinamas kompiuteris "Byte".
Tokioje pavaroje yra dvi apvijos, iš kurių galų ir vidurio daromos išvados - iš viso šeši laidai:

pirmoji apvija ritė 1) – mėlyna (anglų k.) mėlyna) ir geltona (angl. geltona);
antroji apvija ritė 2) - raudona (anglų k.) raudona) ir balta (anglų k.) baltas);
ruda (anglų kalba) rudas) laidai - laidai iš kiekvienos apvijos vidurio taškų (angl. centriniai čiaupai).

išardytas žingsninis variklis

Kairėje matosi variklio rotorius, ant kurio matosi „dryžuotos“ juostelės. magnetiniai poliai- šiaurinė ir pietinė. Dešinėje galite pamatyti statoriaus apviją, kurią sudaro aštuonios ritės.
Pusės apvijos varža ~70 omų.

Šį variklį naudojau originalioje savo vėjo turbinos konstrukcijoje.

2 variklis

Mano dispozicijoje ne toks galingas žingsninis variklis T1319635įmonių Epoch Electronics Corp. iš skaitytuvo HP Scanjet 2400 turi penkios išėjimai (vienpolis variklis):


pirmoji apvija ritė 1) - oranžinė (anglų k.) oranžinė) ir juoda (anglų k.) juodas);
antroji apvija ritė 2) - ruda (anglų k.) rudas) ir geltona (angl. geltona);
raudona (anglų kalba) raudona) laidas - gnybtai, sujungti kartu nuo kiekvienos apvijos vidurio (angl. centriniai čiaupai).

Pusės apvijos varža yra 58 omai, nurodyta ant variklio korpuso.

Variklis 3

Patobulintoje vėjo generatoriaus versijoje naudojau žingsninį variklį Robotron SPA 42/100-558, pagamintas VDR ir skirtas 12 V įtampai:

Vėjo turbina

Yra du galimi vėjo generatoriaus sparnuotės (turbinos) ašies išdėstymo variantai - horizontali ir vertikali.

Privalumas horizontaliai(populiariausias) vieta ašis, esanti vėjo kryptimi, yra daugiau efektyvus naudojimas vėjo energija, trūkumas yra dizaino sudėtingumas.

aš pasirinkau vertikalus išdėstymas kirviai - VAWT (vertikalios ašies vėjo turbina), o tai žymiai supaprastina dizainą ir nereikalauja orientacijos pavėjui . Ši parinktis labiau tinka montuoti ant stogo, ji yra daug efektyvesnė, kai greitai ir dažnai keičiasi vėjo kryptis.

Aš naudojau vėjo turbinos tipą, vadinamą Savonius vėjo turbina. Savonius vėjo turbina). Jis buvo išrastas 1922 m Sigurdas Johanesas Savonius) iš Suomijos.

Sigurdas Johanesas Savonius

Savonius vėjo turbinos veikimas pagrįstas tuo, kad pasipriešinimas vilkite) artėjantis oro srautas - cilindro (menčių) įgaubto paviršiaus vėjas didesnis nei išgaubto.

Aerodinaminiai pasipriešinimo koeficientai ( anglų kalba pasipriešinimo koeficientai) $C_D$

dvimačiai kūnai:
įgaubta cilindro pusė (1) - 2,30
išgaubta cilindro pusė (2) - 1,20
plokščia kvadratinė plokštė - 1,17
3D kūnai:
įgaubtas tuščiaviduris pusrutulis (3) - 1,42
išgaubtas tuščiaviduris pusrutulis (4) - 0,38
sfera - 0,5
Nurodytos vertės pateiktos Reinoldso skaičiams. Reinoldso skaičiai) 10^4–10^6 $. Reinoldso skaičius apibūdina kūno elgesį terpėje.

Kūno pasipriešinimo jėga oro srautui $(F_D) = ((1 \over 2) (C_D) S \rho (v^2) ) $, kur $\rho$ – oro tankis, $v$ – oro srauto greitis, $ S $ yra kūno skerspjūvio plotas.

Tokia vėjo jėgainė sukasi ta pačia kryptimi, nepriklausomai nuo vėjo krypties:

Panašus veikimo principas naudojamas ir puodelio anemometre. puodelio anemometras)- prietaisas vėjo greičiui matuoti:

Tokį anemometrą 1846 m. ​​išrado airių astronomas Johnas Thomas Romney Robinsonas ( Johnas Thomas Romney Robinsonas):

Robinsonas manė, kad jo keturių puodelių anemometro puodeliai juda trečdaliu vėjo greičio. Iš tikrųjų ši vertė svyruoja nuo dviejų iki šiek tiek daugiau nei trijų.

Šiuo metu vėjo greičiui matuoti naudojami trijų puodelių anemometrai, sukurti Kanados meteorologo Johno Pattersono. Džonas Patersonas) 1926 m.:

Generatoriai, kurių pagrindą sudaro šlifuoti nuolatinės srovės varikliai su vertikalia mikroturbina, parduodami eBay apie 5 USD:

Tokioje turbinoje yra keturios mentės, išdėstytos išilgai dviejų statmenų ašių, kurių sparnuotės skersmuo 100 mm, mentės aukštis 60 mm, stygos ilgis 30 mm ir segmento aukštis 11 mm. Darbaratis sumontuotas ant kolektorinio nuolatinės srovės mikrovariklio veleno su žymėjimais JQ24-125H670. Tokio variklio vardinė maitinimo įtampa yra 3 ... 12 V.
Tokio generatoriaus generuojamos energijos pakanka „baltam“ šviesos diodui apšviesti.

Savonius vėjo turbinos sukimosi greitis negali viršyti vėjo greičio , tačiau tuo pačiu šis dizainas pasižymi didelis sukimo momentas (anglų kalba) sukimo momentas).

Vėjo turbinos efektyvumą galima įvertinti lyginant vėjo generatoriaus generuojamą galią su vėjo, pučiančio per turbiną, galia:
$P = (1\daugiau nei 2) \rho S (v^3)$, kur $\rho$ yra oro tankis (apie 1,225 kg/m 3 jūros lygyje), $S$ yra oro tankis turbina (angl. nušluotas plotas), $v$ – vėjo greitis.

Mano vėjo turbina

1 variantas

Iš pradžių mano generatoriaus sparnuotė naudojo keturias ašmenis cilindrų segmentų (pusių) pavidalu. plastikiniai vamzdžiai:


Segmentų dydžiai -
segmento ilgis - 14 cm;
segmento aukštis - 2 cm;
segmento stygos ilgis - 4 cm;

Aš įdiegiau surinkta konstrukcija ant gana aukšto (6 m 70 cm) medinio stiebo, pagaminto iš medienos, pritvirtinto savisriegiais varžtais prie metalinio rėmo:

2 variantas

Generatoriaus trūkumas buvo gana didelis didelis greitis vėjas, reikalingas ašmenims sukti. Paviršiaus plotui padidinti naudojau iškirptus peilius plastikiniai buteliai:

Segmentų dydžiai -
segmento ilgis - 18 cm;
segmento aukštis - 5 cm;
segmento stygos ilgis - 7 cm;
atstumas nuo atkarpos pradžios iki sukimosi ašies centro yra 3 cm.

3 variantas

Paaiškėjo, kad problema yra ašmenų laikiklių tvirtumas. Iš pradžių naudojau perforuotas aliuminio juosteles iš sovietinių laikų vaikiškas konstravimo rinkinys 1 mm storio. Po kelių dienų eksploatacijos dėl stipraus vėjo gūsių lūžta lentjuostės (1). Po šio gedimo nusprendžiau nupjauti ašmenų laikiklius iš 1,8 mm storio folijos PCB (2):

PCB lenkimo stipris statmenai plokštei yra 204 MPa ir yra panašus į aliuminio stiprumą lenkiant - 275 MPa. Bet aliuminio $E$ (70 000 MPa) tamprumo modulis yra daug didesnis nei PCB (10 000 MPa), t.y. teksolitas yra daug elastingesnis nei aliuminis. Tai, mano nuomone, atsižvelgiant į didesnį tekstolito laikiklių storį, suteiks daug didesnį vėjo generatoriaus menčių tvirtinimo patikimumą.
Vėjo generatorius montuojamas ant stiebo:

Bandomasis naujos versijos vėjo generatoriaus veikimas parodė jo patikimumą net esant stipriam vėjo gūsiui.

Savonius turbinos trūkumas yra mažas efektyvumas - tik apie 15% vėjo energijos paverčiama veleno sukimosi energija (tai daug mažiau, nei galima pasiekti naudojant vėjo turbina Daria(anglų kalba) Darrieus vėjo turbina)), naudojant kėlimo jėgą (angl. pakelti). Šio tipo vėjo turbinas išrado prancūzų lėktuvų konstruktorius Georgesas Darrieusas. (Georges Jean Marie Darrieus) – 1931 m. JAV patentas Nr. 1 835 018 .

Georgesas Darrieux

Daria turbinos trūkumas yra tai, kad ji labai prastai užsiveda (norint generuoti sukimo momentą nuo vėjo, turbina jau turi būti sukama).

Žingsninio variklio generuojamos elektros energijos konvertavimas

Žingsninio variklio laidus galima prijungti prie dviejų tiltinių lygintuvų, pagamintų iš Schottky diodų, kad būtų sumažintas įtampos kritimas dioduose.
Galite naudoti populiarius Schottky diodus 1N5817 kurių didžiausia atvirkštinė įtampa yra 20 V, 1N5819- 40 V ir maksimali tiesioginė vidutinė išlyginamoji srovė 1 A. Lygintuvų išėjimus jungiau nuosekliai, kad padidinčiau išėjimo įtampą.
Taip pat galite naudoti du vidurio taško lygintuvus. Tokiam lygintuvui reikia perpus mažiau diodų, tačiau tuo pačiu metu išėjimo įtampa sumažėja perpus.
Tada pulsavimo įtampa išlyginama naudojant talpinį filtrą - 1000 µF kondensatorių prie 25 V. Siekiant apsaugoti nuo padidėjusios generuojamos įtampos, lygiagrečiai su kondensatoriumi prijungiamas 25 V zenerio diodas.


mano vėjo generatoriaus schema


mano vėjo generatoriaus elektroninis blokas

Vėjo generatoriaus taikymas

Vėjo generatoriaus generuojama įtampa priklauso nuo vėjo greičio dydžio ir pastovumo.

Kai vėjas siūbuoja plonas medžių šakas, įtampa siekia 2 ... 3 V.

Vėjui siūbuojant storas medžių šakas, įtampa siekia 4 ... 5 V (smarkiais gūsiais - iki 7 V).

PRISIJUNGIMAS PRIE DŽAULIŲ VAGIŲ

Išlyginta įtampa iš vėjo generatoriaus kondensatoriaus gali būti tiekiama į - žemą įtampą DC-DC keitiklis

Rezistoriaus vertė R parenkamas eksperimentiškai (priklausomai nuo tranzistoriaus tipo) - patartina naudoti 4,7 kOhm kintamąjį rezistorių ir palaipsniui mažinti jo varžą, siekiant stabilaus keitiklio veikimo.
Aš surinkau tokį keitiklį germanio pagrindu pnp- tranzistorius GT308V ( VT) ir impulsų transformatorių MIT-4V (ritė L1- 2-3 išvados, L2- 5-6 išvados):

IONISTERIŲ (SUPERKONDENSITORIŲ) Įkrovimas

Ionistorius (superkondensatorius, anglų k.) superkondensatorius) yra kondensatoriaus ir cheminės srovės šaltinio hibridas.
Jonistorius - nepoliarinis elementas, tačiau vienas iš gnybtų gali būti pažymėtas „rodyklėle“, rodančia likutinės įtampos poliškumą po jo įkrovimo gamintojo.
Pradiniams tyrimams naudojau jonistorių 0,22 F talpa, esant 5,5 V įtampai (skersmuo 11,5 mm, aukštis 3,5 mm):

Prijungiau per diodą prie išvesties per germanio diodą D310.

Norėdami apriboti maksimalią jonistoriaus įkrovimo įtampą, galite naudoti zenerio diodą arba šviesos diodų grandinę - aš naudoju grandinę du raudoni šviesos diodai:

Kad būtų išvengta jau įkrauto jonistoriaus išsikrovimo per ribojančius šviesos diodus HL1 Ir HL2 Pridėjau dar vieną diodą - VD2.

Tęsinys

Šiame straipsnyje mes apsvarstysime modelį galingas generatorius pagamintas iš magnetų, galintis generuoti 300 vatų elektros energiją. Rėmas surenkamas iš 10 mm storio duraliuminio plokščių. Generatorius susideda iš 3 pagrindinių dalių: korpuso, rotoriaus, statoriaus. Pagrindinis korpuso tikslas yra pritvirtinti rotorių ir statorių griežtai apibrėžtoje padėtyje. Besisukantis rotorius neturi liesti statoriaus ritės su magnetais. Aliuminio korpusas surenkamas iš 4 dalių. Kampinis išdėstymas suteikia paprastą ir tvirtą dizainą. Korpusas pagamintas CNC staklėmis. Tai yra ir kūrimo privalumas, ir trūkumas, nes norint kokybiškai pakartoti modelį reikia susirasti specialistų ir CNC staklių. Diskų skersmuo 100 mm.

Taip pat galite pasiimti paruoštas elektros generatorius internetinėje parduotuvėje.

Elektros generatoriaus rotorius I. Belitskis

Rotorius yra geležinė ašis. Ant jų yra 2 geležiniai diskai su neodimio magnetais. Tarp ašies diskų įspaudžiama geležinė įvorė. Jo ilgis priklauso nuo statoriaus storio. Jos tikslas – suteikti minimalus tarpas tarp besisukančių magnetų ir statoriaus ritių. Kiekviename diske yra 12 neodimio magnetų, kurių skersmuo yra 15, o storis - 5 mm. Sėdynės jiems padarytos diske.

Juos reikia klijuoti epoksidinė derva ar kitų klijų. Tokiu atveju būtina griežtai laikytis poliškumo. Sumontuoti magnetai turi būti išdėstyti taip, kad priešais kiekvieną būtų kitas iš priešingo disko. Šiuo atveju poliai turi būti skirtingi vienas kito atžvilgiu. Kaip rašo pats kūrimo autorius (Igoris Beletskis): „Būtų teisinga turėti skirtingus polius, kad jėgos linijos išeitų iš vieno ir įeitų į kitą, būtinai S = N“. Neodimio magnetus galite įsigyti Kinijos internetinėje parduotuvėje.

Statoriaus įtaisas

Kaip pagrindas buvo panaudotas 12 m storio tekstolito lakštas. Šiose skylėse sumontuotų geležies ritinių išorinis skersmuo yra 25 mm. Vidinis skersmuo lygus magnetų skersmeniui (15 mm). Ritės atlieka 2 užduotis: magnetiškai laidžios šerdies funkciją ir užduotį sumažinti lipnumą pereinant nuo vienos ritės prie kitos.

Ritės yra pagamintos iš izoliuotas laidas 0,5 mm storio. Ant kiekvienos ritės suvyniojama 130 apsisukimų. Apvijos kryptis visiems vienoda.

Kurdami galingą generatorių, turite žinoti, kad kuo didesnis greitis gali būti užtikrintas, tuo didesnė įrenginio išėjimo įtampa ir srovė bus skirta nemokama energijai.

Mes ir toliau perdirbame plastikiniai buteliai. Siūlau apsvarstyti vertikalės gamybą rotacinė vėjo turbina iš keturių butelių. Naudojamas sukimosi blokas gali tapti silpnų srovių generatoriumi arba puikiu vėjo greičio jutikliu naminiam anemometrui. Rodomos vėjo malūno nuotraukos ir vaizdo įrašai. Surinkimo schema išsamiai aprašyta žemiau.

Kaip savo rankomis pasidaryti vėjo malūną iš PET butelių

1. Reikalingas įrankis: šilumos pistoletas, žirklės, grąžtas, peilis ir atsuktuvas. Naudojamos medžiagos: keturi identiški PET buteliai su kamšteliais nuo 0,2 iki 2 litrų, kietojo disko variklis, plastikinis vitaminų indelis, senas kriauklės sifonas ir reikiamo ilgio medinis stulpas.

2. Svarstomas kompiuterio kietojo disko išardymas. Norėdami dirbti, jums reikės variklio ir viršutinės plokštės, skirtos disko plokštei pritvirtinti su tvirtinimo detalėmis. Tvirtinimo detalės gali būti naudojamos su Phillips atsuktuvu, bet dažniau su žvaigždute.

3. Darbą pradedame nuo daugiausiai darbo reikalaujančio ir svarbiausio mazgo – sukamojo bloko įrengimo vitaminų indelio dangtelyje. Norėdami tai padaryti, po variklio galu, griežtai simetriškai, savo rankomis, peiliu išpjaukite skylę plastikiniame skardinės dangtelyje.

Elektrinis variklis Skardinės dangčio anga

4. Išilgai viršutinės juostos pažymime tvirtinimo angas ir jas išgręžiame.

5. Įstatykite sukimo bloką į dangtį.

Skylės yra pažymėtos.

6. Stiklainį pažymime į keturis sektorius ir gerai įkaitintu karšto lydalo pistoletu simetriškai suklijuojame keturis dangtelius. Ant dangtelio gausiai užtepami klijai ir dangtelis priklijuojamas reikiamoje vietoje. Ant stiklainio neturi būti jokių etikečių, o priklijuotas vietas patartina nuvalyti švitriniu skudurėliu.

7. Įsukite PET butelius į kamščius ir nuolatiniu žymekliu pažymėkite stiklainio išpjovas. Išpjovų padėtis lemia vėjo malūno sukimosi kryptį. Išpjovos turi būti toje pačioje pusėje, kaip parodyta nuotraukoje, tai yra, sukdamasis vėjo malūnas bando priveržti dangtį.

8. Iškirpkite butelius po vieną ir iš karto įsukite į vietą. Užsukite stiklainį į dangtelį - naminis vėjo malūnas pasiruošę. Naudinga patikrinti ir, jei reikia, subalansuoti ratą plastilino gabalėliu.

Dangteliai klijuoti

9. Vėjo turbinos įrengimo klausimas iš pradžių kėlė keblumų, bet netikėtai lengvai buvo išspręstas. Kietojo disko ir sifono iš kriauklės colių standartai pasirodė vienodi, o variklis buvo puikiai pritvirtintas jungiamąja veržle ant sifono, jei reikia, galite pridėti guminę poveržlę. Prieš montavimą variklis buvo atjungtas nuo dangčio, įkišta dangtelio veržlė ir pritvirtintas skardinės dangtis atgal. Norint įvertinti variklio generavimo galimybes, prie variklio apvijų prilituojami laidai.

10. Stulpo galas sandariai įkišamas į sifoną ir sumontuojama visa konstrukcija bandymui. Vėjo malūnas gana jautrus ir esant ramiam vėjui iškart pradėjo lėtai suktis.

Sukimosi blokas yra fiksuotas