Birkaç hatalı olandan basit bir rüzgar jeneratörü yapılabilir sabit sürücüler ve su pompası çamaşır makinesi. Alternatif enerji göründüğünden daha yakın; artık bu tür gerekli aletleri yapmaya yetecek kadar çöp var. Bu tasarım elbette tüm evinize elektrik sağlamayacaktır ancak her türlü USB cihazını şarj etmek için oldukça uygundur.

İhtiyacım olacak

• Otomatik pompa çamaşır makinesi. En altta durur ve suyu tamburdan kanalizasyona pompalamaya yarar.
• Farklı üreticilere ait dört sabit sürücü.
• Direk, bir yel değirmeninin yüksekliğe kurulması için kullanılan uzun bir borudur.
• Cıvatalar, somunlar, rondelalar.
• Teller.

Su pompası hakkında birkaç kelime

Elektrik üreten jeneratör olarak su pompası kullanılacak. Kalıcı mıknatıslara sahip hareketli bir rotor ve U şeklinde bir manyetik çekirdek ve üzerinde bir bobin bulunan hareketli bir statordan oluşur.

Rotorun çıkarılması oldukça kolaydır.

Kullanım sayesinde kalıcı mıknatıslar böyle bir pompa, 250 V'a kadar güç üretebilen bir jeneratör olarak mükemmel çalışır. Elbette yel değirmenimiz bu hızları vermeyecek ve çıkış voltajı birkaç kat daha düşük olacaktır.

Rüzgar jeneratörü imalatı

Pompanın inşaatla sabitlenmesine karar verildi çelik köşeler gerektiği gibi büküp kesiyoruz.

Bunun gibi ortaya çıktı, bir tür kelepçe.

Daha güvenilir sabitleme için pompanın manyetik devresinde bir delik açıldı.

Birleştirilmiş ünite.

Rüzgar türbini kanatları

Bıçaklar PVC borudan yapılmıştır.

Boruyu uzunlamasına üç eşit parçaya böldük.

Ve sonra her iki yarıdan da kendi bıçağımızı kesiyoruz.

Kanatların jeneratöre takıldığı yerlere delikler açıyoruz.

Bıçak eki

Rüzgar jeneratörü kanatlarını sabitlemek için HDD'den iki disk kullanıldı.

Pervanenin çapına mükemmel şekilde uyan delik.

İşaretleyelim.

Hadi delelim.

Diskler rotora cıvatalar, pullar ve somunlarla bağlanır.

Bıçakları vidalayın.

Döner ünite

Yel değirmeninin rüzgara bağlı olarak farklı yönlerde dönebilmesi için, bir motorun rolünde bir döner tabla üzerine monte edilmesi gerekir. sabit diskçünkü çok iyi rulmanlar var.

Gelecekte üzerine jeneratörün monte edileceği bir disk yerleştirilecektir.

Montaj için bir delik açtık ve gereksiz kısmı kestik.

Genel Kurul

Olarak kullanılacak HDD motoruna dönen platform Köşeleri üç yere sabitliyoruz.

Rüzgarın fanı yönlendirmesi için kuyruk bıçağını karton veya plastikten kesiyoruz.

Şimdi her şeyi birleştirmeye başlayalım.

Bir direk alıp güç kablosunu sabitliyoruz.

Döner üniteyi alın.

Borunun içine yerleştirip somunları sıkıp ayırıyoruz.

Temelde gayet iyi durumda.

Bisikletle geçmek yazlık evlerÇalışan bir rüzgar jeneratörü gördüm:

Büyük kanatlar yavaş ama emin adımlarla dönüyordu; rüzgar gülü, cihazı rüzgar yönüne yönlendiriyordu.
"Ciddi" tüketicilere yetecek kadar güç üretemese de benzer bir tasarımı uygulamak istedim, ancak yine de işe yaradı ve örneğin şarj edilmiş piller veya elektrikli LED'ler.

Step motorlar

En çok biri etkili seçenekler küçük bir ev yapımı rüzgar jeneratörü kullanım alanıdır step motor (SD) (İngilizce) adım (adım, adım) motoru) - böyle bir motorda milin dönüşü küçük adımlardan oluşur. Step motorun sargıları fazlar halinde birleştirilir. Fazlardan birine akım verildiğinde mil bir adım hareket eder.
Bu motorlar düşük hız ve böyle bir motora sahip bir jeneratör, dişli kutusu olmadan bir rüzgar türbinine, Stirling motoruna veya başka bir düşük hızlı güç kaynağına bağlanabilir. Jeneratör olarak geleneksel (fırçalı) bir DC motor kullanıldığında, aynı sonuçları elde etmek için 10-15 kat daha yüksek dönüş hızı gerekecektir.
Stepperin bir özelliği, santimetre başına 40 gram kuvvete ulaşan oldukça yüksek bir başlangıç ​​​​anıdır (jeneratöre bağlı bir elektrik yükü olmasa bile).
Step motorlu bir jeneratörün verimliliği% 40'a ulaşır.

Step motorun çalışmasını kontrol etmek için örneğin kırmızı bir LED bağlayabilirsiniz. Motor milini döndürerek LED'in parlaklığını gözlemleyebilirsiniz. Motor alternatif akım ürettiği için LED bağlantısının polaritesi önemli değildir.

Beş inçlik disket sürücülerin yanı sıra eski yazıcılar ve tarayıcılar da oldukça güçlü motorların hazinesidir.

Motor 1

Örneğin, hala bir parçası olan eski bir 5,25 inçlik disket sürücüsünden bir SD'ye sahibim. ZX Spektrumu- uyumlu bir bilgisayar "Byte".
Böyle bir tahrik, uçlardan ve ortasından sonuçların çıkarıldığı iki sargı içerir - toplam altı teller:

ilk sarma bobin 1) - mavi (İngilizce) mavi) ve sarı (eng. sarı);
ikinci sarma bobin 2) - kırmızı (İngilizce) kırmızı) ve beyaz (İngilizce) beyaz);
kahverengi kahverengi) teller - her sarımın orta noktalarından çıkan kablolar (eng. merkezi musluklar).

demonte step motor

Solda, üzerinde "çizgili" şeritlerin görülebildiği motor rotorunu görebilirsiniz. manyetik kutuplar- kuzey ve güney. Sağda sekiz bobinden oluşan stator sargısını görebilirsiniz.
Sargının yarısının direnci ~70 ohm'dur.

Bu motoru rüzgar türbinimin orijinal tasarımında kullandım.

Motor 2

Daha az güçlü bir step motor emrimde T1319635şirketler Epoch Elektronik Corp. tarayıcıdan HP Scanjet 2400 sahip olmak beşçıkışlar (tek kutuplu motor):


ilk sarma bobin 1) - turuncu (İngilizce) turuncu) ve siyah (İngilizce) siyah);
ikinci sarma bobin 2) - kahverengi (İngilizce) kahverengi) ve sarı (eng. sarı);
kırmızı (İngilizce) kırmızı) tel - her bir sarımın orta noktasından birbirine bağlanan terminaller (eng. merkezi musluklar).

Sargının yarısının direnci, motor mahfazasında belirtilen 58 ohm'dur.

Motor 3

Rüzgar jeneratörünün geliştirilmiş bir versiyonunda step motor kullandım Robotron SPA 42/100-558, Doğu Almanya'da üretilmiş ve 12 V için tasarlanmıştır:

Rüzgar türbini

Rüzgar jeneratörünün pervanesinin (türbin) ekseninin konumu için iki olası seçenek vardır - yatay ve dikey.

Avantaj yatay(en popüler) konum rüzgar yönünde bulunan eksen daha fazladır verimli kullanım Rüzgar enerjisinin dezavantajı tasarımın karmaşıklığıdır.

Seçtim dikey düzenleme eksenler - VAWT (dikey eksenli rüzgar türbini), tasarımı önemli ölçüde basitleştirir ve rüzgar yönünde yönlendirme gerektirmez . Bu seçenek çatıya montaj için daha uygundur; rüzgar yönünün hızlı ve sık değiştiği durumlarda çok daha etkilidir.

Savonius rüzgar türbini adı verilen bir tür rüzgar türbini kullandım. Savonius rüzgar türbini). 1922'de icat edildi Sigurd Johannes Savonius) Finlandiya'dan.

Sigurd Johannes Savonius

Savonius rüzgar türbininin çalışması, direncin sürüklemek) yaklaşan hava akışı - silindirin (bıçağın) içbükey yüzeyinin rüzgarı dışbükey olandan daha büyüktür.

Aerodinamik sürükleme katsayıları (İngilizce sürükleme katsayıları) $C_D$

iki boyutlu cisimler:
silindirin içbükey yarısı (1) - 2,30
silindirin dışbükey yarısı (2) - 1,20
düz kare plaka - 1,17
3 boyutlu gövdeler:
içbükey içi boş yarım küre (3) - 1,42
dışbükey içi boş yarım küre (4) - 0,38
küre - 0,5
Belirtilen değerler Reynolds sayıları için verilmiştir. Reynolds sayıları) $10^4 - 10^6$ aralığında. Reynolds sayısı bir cismin ortamdaki davranışını karakterize eder.

Hava akışına karşı vücut direnci kuvveti $(F_D) = ((1 \over 2) (C_D) S \rho (v^2) ) $, burada $\rho$ hava yoğunluğu, $v$ hava akış hızıdır, $ S $ vücudun kesit alanıdır.

Böyle bir rüzgar türbini, rüzgar yönünden bağımsız olarak aynı yönde döner:

Benzer bir çalışma prensibi kupa anemometresinde de kullanılmaktadır. fincan anemometresi)- Rüzgar hızını ölçen bir cihaz:

Böyle bir anemometre 1846'da İrlandalı gökbilimci John Thomas Romney Robinson tarafından icat edildi ( John Thomas Romney Robinson):

Robinson, dört fincanlık anemometresindeki fincanların rüzgarın üçte biri hızıyla hareket ettiğine inanıyordu. Gerçekte bu değer iki ila üçten biraz fazla arasında değişir.

Şu anda rüzgar hızını ölçmek için Kanadalı meteorolog John Patterson tarafından geliştirilen üç fincanlı anemometreler kullanılıyor. John Patterson 1926'da:

Dikey mikro türbinli fırçalanmış DC motorlara dayalı jeneratörler şu adreste satılmaktadır: eBay yaklaşık 5 dolar için:

Böyle bir türbin, iki dik eksen boyunca düzenlenmiş, pervane çapı 100 mm, kanat yüksekliği 60 mm, kiriş uzunluğu 30 mm ve segment yüksekliği 11 mm olan dört kanat içerir. Pervane, işaretli bir komütatör DC mikromotorun miline monte edilmiştir JQ24-125H670. Böyle bir motorun nominal besleme voltajı 3 ... 12 V'tur.
Böyle bir jeneratörün ürettiği enerji “beyaz” bir LED'i yakmak için yeterlidir.

Savonius rüzgar türbini dönüş hızı rüzgar hızını aşamaz , ancak aynı zamanda bu tasarım karakterize edilmiştir yüksek tork (İngilizce) tork).

Bir rüzgar türbininin verimliliği, rüzgar jeneratörü tarafından üretilen güç ile türbin boyunca esen rüzgarın içerdiği güç karşılaştırılarak değerlendirilebilir:
$P = (1\over 2) \rho S (v^3)$, burada $\rho$ hava yoğunluğudur (deniz seviyesinde yaklaşık 1,225 kg/m3), $S$ süpürülen alan türbin (eng. süpürülmüş alan), $v$ - rüzgar hızı.

Benim rüzgar türbinim

Seçenek 1

Başlangıçta jeneratör pervanem, silindirlerin bölümleri (yarımları) şeklinde dört kanat kullanıyordu. plastik borular:


Segment boyutları -
segment uzunluğu - 14 cm;
segment yüksekliği - 2 cm;
segment akor uzunluğu - 4 cm;

yükledim monte edilmiş yapı metal bir çerçeveye kendinden kılavuzlu vidalarla tutturulmuş, ahşaptan yapılmış oldukça yüksek (6 m 70 cm) ahşap bir direk üzerinde:

Seçenek 2

Jeneratörün dezavantajı oldukça yüksek hız Kanatları döndürmek için rüzgara ihtiyaç vardır. Yüzey alanını arttırmak için kestiğim bıçakları kullandım. plastik şişeler:

Segment boyutları -
segment uzunluğu - 18 cm;
segment yüksekliği - 5 cm;
segment akor uzunluğu - 7 cm;
Segmentin başlangıcından dönme ekseninin merkezine olan mesafe 3 cm'dir.

Seçenek 3

Sorunun bıçak tutucuların gücü olduğu ortaya çıktı. İlk başta Sovyet'ten delikli alüminyum şeritler kullandım çocuk inşaat seti 1 mm kalınlığında. Birkaç gün çalıştıktan sonra şiddetli rüzgar çıtaların (1) kırılmasına neden oldu. Bu başarısızlıktan sonra bıçak tutucularını 1,8 mm kalınlığındaki folyo PCB'den (2) kesmeye karar verdim:

PCB'nin plakaya dik bükülme mukavemeti 204 MPa'dır ve alüminyumun bükülme mukavemeti - 275 MPa ile karşılaştırılabilir. Ancak alüminyumun $E$ (70.000 MPa) elastik modülü PCB'ninkinden (10.000 MPa) çok daha büyüktür; Tekolit alüminyumdan çok daha elastiktir. Benim görüşüme göre bu, textolite tutucuların daha fazla kalınlığı dikkate alındığında, rüzgar jeneratörü kanatlarının sabitlenmesinde çok daha fazla güvenilirlik sağlayacaktır.
Rüzgar jeneratörü bir direğe monte edilir:

Rüzgar jeneratörünün yeni versiyonunun deneme çalışması, kuvvetli rüzgarlarda bile güvenilirliğini gösterdi.

Savonius türbininin dezavantajı düşük verimlilik - Rüzgar enerjisinin yalnızca yaklaşık %15'i şaft dönüş enerjisine dönüştürülür (bu, rüzgar türbini Daria(İngilizce) Darrieus rüzgar türbini)), kaldırma kuvveti kullanarak (İng. kaldırmak). Bu tip rüzgar türbini Fransız uçak tasarımcısı Georges Darrieux tarafından icat edildi. (Georges Jean Marie Darrieus) - 1931 ABD Patenti No. 1,835,018 .

Georges Darrieux

Daria türbininin dezavantajı, kendi kendine başlama özelliğinin çok zayıf olmasıdır (rüzgardan tork üretmek için türbinin zaten dönüyor olması gerekir).

Step Motor Tarafından Üretilen Elektriğin Dönüştürülmesi

Step motor uçları, diyotlar arasındaki voltaj düşüşünü azaltmak için Schottky diyotlardan yapılmış iki köprü doğrultucuya bağlanabilir.
Popüler Schottky diyotlarını kullanabilirsiniz 1N5817 maksimum 20 V ters voltajla, 1N5819- 40 V ve maksimum 1 A doğrudan ortalama doğrultulmuş akım. Çıkış voltajını artırmak için doğrultucuların çıkışlarını seri olarak bağladım.
Ayrıca iki orta nokta doğrultucuyu da kullanabilirsiniz. Böyle bir doğrultucu yarısı kadar diyot gerektirir, ancak aynı zamanda çıkış voltajı da yarı yarıya azalır.
Daha sonra dalgalanma voltajı, kapasitif bir filtre - 25 V'ta 1000 µF'lik bir kapasitör kullanılarak yumuşatılır. Artan üretilen voltaja karşı koruma sağlamak için, kapasitöre paralel olarak 25 V'luk bir zener diyot bağlanır.


rüzgar jeneratörü diyagramım


Rüzgar jeneratörümün elektronik ünitesi

Rüzgar jeneratörü uygulaması

Rüzgar jeneratörü tarafından üretilen voltaj, rüzgar hızının büyüklüğüne ve sabitliğine bağlıdır.

Rüzgar ince ağaç dallarını salladığında voltaj 2 ... 3 V'a ulaşır.

Rüzgar kalın ağaç dallarını salladığında voltaj 4 ... 5 V'a ulaşır (kuvvetli rüzgarlarla - 7 V'a kadar).

JOULE HIRSIZINA BAĞLANTI

Rüzgar jeneratörü kondansatöründen gelen yumuşatılmış voltaj aşağıdakilere sağlanabilir: düşük voltaj DC-DC dönüştürücü

Direnç değeri R deneysel olarak seçilir (transistörün türüne bağlı olarak) - 4,7 kOhm değişken direnç kullanılması ve direncini kademeli olarak azaltarak dönüştürücünün kararlı çalışmasını sağlamanız önerilir.
Böyle bir dönüştürücüyü germanyum bazlı bir araya getirdim pnp-transistör GT308V ( VT) ve darbe transformatörü MIT-4V (bobin L1- sonuçlar 2-3, L2- sonuçlar 5-6):

İYONİSTLERİN ŞARJI (SÜPER KAPASİTÖRLER)

İyonistör (süper kapasitör, İngilizce) süper kapasitör) bir kapasitör ve bir kimyasal akım kaynağının bir melezidir.
İyonistör - kutupsal olmayan ancak üreticide şarj edildikten sonra artık voltajın polaritesini belirtmek için terminallerden biri "ok" ile işaretlenebilir.
İlk araştırma için bir iyonistör kullandım 5,5 V voltaj için 0,22 F kapasiteli (çap 11,5 mm, yükseklik 3,5 mm):

Çıkışa bir diyot aracılığıyla bağladım bir germanyum diyot D310 aracılığıyla.

İyonistörün maksimum şarj voltajını sınırlamak için bir zener diyot veya bir LED zinciri kullanabilirsiniz - ben bir LED zinciri kullanıyorum iki kırmızı LED'ler:

Sınırlayıcı LED'ler aracılığıyla zaten şarj edilmiş bir iyonistörün deşarjını önlemek için HL1 Ve HL2 Başka bir diyot ekledim - VD2.

Devam edecek

Bu yazımızda modeli ele alacağız. güçlü jeneratör 300 watt gücünde elektrik üretebilen mıknatıslardan yapılmıştır. Çerçeve 10 mm kalınlığında duralumin plakalardan monte edilmiştir. Jeneratör 3 ana parçadan oluşur: gövde, rotor, stator. Muhafazanın asıl amacı, rotoru ve statoru kesin olarak tanımlanmış bir konumda sabitlemektir. Dönen rotor, mıknatıslı stator bobinlerine temas etmemelidir. Alüminyum gövde 4 parçadan oluşmaktadır. Köşe düzeni basit ve sağlam bir tasarım sağlar. Gövde CNC makinesinde yapılır. Bu, geliştirmenin hem avantajı hem de dezavantajıdır, çünkü modelin yüksek kalitede tekrarlanması için uzmanlar ve bir CNC makinesi bulmanız gerekir. Disklerin çapı 100 mm'dir.

Ayrıca alabilirsiniz hazır elektrik jeneratörüçevrimiçi mağazada.

Elektrik jeneratörünün rotoru I. Belitsky

Rotor demir bir akstır. Üzerine neodim mıknatıslı 2 adet demir disk sabitlenmiştir. Aks üzerindeki disklerin arasına demir bir burç bastırılır. Uzunluğu statorun kalınlığına bağlıdır. Amacı sağlamaktır minimum açıklık dönen mıknatıslar ve stator bobinleri arasında. Her disk, 15 çapında ve 5 mm kalınlığında 12 neodimyum mıknatıs içerir. Diskte onlar için koltuklar yapılmıştır.

Yapıştırılmaları gerekiyor epoksi reçine veya başka bir yapıştırıcı. Bu durumda kutupluluğa kesinlikle uymak gerekir. Monte edildiğinde mıknatıslar, her birinin karşısında karşı diskten bir tane daha olacak şekilde yerleştirilmelidir. Bu durumda kutupların birbirine göre farklı olması gerekir. Gelişmenin yazarının (Igor Beletsky) yazdığı gibi: "Kuvvet çizgilerinin birinden çıkıp diğerine girebilmesi için farklı kutuplara sahip olmak doğru olacaktır, kesinlikle S = N." Neodimyum mıknatısları Çin'deki bir çevrimiçi mağazadan satın alabilirsiniz.

Stator cihazı

Taban olarak 12 m kalınlığında bir textolite levha kullanıldı. Bobinler ve rotor burçları için levhada delikler açıldı. Bu deliklere takılan demir bobinlerin dış çapı 25 mm'dir. İç çap mıknatısların çapına (15 mm) eşittir. Bobinler 2 görevi yerine getirir: manyetik olarak iletken bir çekirdeğin işlevi ve bir bobinden diğerine geçerken yapışmayı azaltma görevi.

Bobinler yapılır yalıtımlı tel 0,5 mm kalınlığında. Her bobine 130 tur sarılmıştır. Sarma yönü herkes için aynıdır.

Güçlü bir jeneratör oluştururken, sağlanabilecek hız ne kadar yüksek olursa, cihazın çıkış voltajının ve akımının da serbest enerji için o kadar yüksek olacağını bilmeniz gerekir.

Geri dönüşüme devam ediyoruz plastik şişeler. Dikey imalatını düşünmeyi öneriyorum döner rüzgar türbini dört şişeden. Kullanılan dönme ünitesi, zayıf akım jeneratörü veya ev yapımı bir anemometre için mükemmel bir rüzgar hızı sensörü olabilir. Yel değirmeninin fotoğrafları ve videoları gösteriliyor. Montaj şeması aşağıda ayrıntılı olarak açıklanmıştır.

Kendi elinizle PET şişelerden yel değirmeni nasıl yapılır

1. Gerekli araç: ısı tabancası, makas, matkap, bıçak ve tornavida. Kullanılan malzemeler: her biri 0,2 ila 2 litre kapaklı dört özdeş PET şişe, bir sabit disk motoru, bir plastik vitamin kavanozu, eski bir lavabo sifonu ve gerekli uzunlukta bir tahta direk.

2. Bir bilgisayarın sabit sürücüsünün sökülmesi dikkate alınır. Çalıştırmak için, disk plakasını bağlantı elemanlarıyla sabitlemek için bir motora ve bir üst plakaya ihtiyacınız olacaktır. Bağlantı elemanları bir Phillips tornavidayla kullanılabilir, ancak daha çok yıldız işaretiyle kullanılabilir.

3. Çalışmaya en yoğun ve önemli üniteyle başlıyoruz - bir vitamin kavanozunun kapağına bir rotasyon ünitesi yerleştirerek. Bunu yapmak için, motorun ucunun altında, kesinlikle simetrik olarak, kendi ellerinizle kutunun plastik kapağında bir bıçakla bir delik açın.

Elektrik motoru Kutu kapağı Deliği

4. Üst şerit boyunca montaj deliklerini işaretleyip açıyoruz.

5. Döndürme ünitesini kapağa takın.

Delikler işaretlenmiştir. Döndürme ünitesi sabittir.

6. Kavanozu dört sektöre işaretliyoruz ve dört kapağı simetrik olarak yapıştırmak için iyi ısıtılmış sıcakta eriyen bir tabanca kullanıyoruz. Tutkal kapağa cömertçe uygulanır ve kapak doğru yere yapıştırılır. Kavanozun üzerinde etiket bulunmamalı, yapıştırılan alanların zımpara bezi ile temizlenmesi tavsiye edilir.

7. PET şişeleri mantarlara vidalayın ve kavanozdaki kesikleri kalıcı bir kalemle işaretleyin. Kesiklerin konumu, yel değirmeninin dönme yönünü belirler. Kesikler fotoğrafta gösterildiği gibi aynı tarafta olmalıdır, yani yel değirmeni dönerken kapağı sıkmaya çalışır.

8. Şişeleri tek tek kesin ve hemen yerine vidalayın. Kavanozu kapağa vidalayın - ev yapımı yel değirmeni hazır. Tekerleği kontrol etmek ve gerekirse bir parça hamuru ile dengelemek faydalıdır.

Kapaklar yapıştırılmıştır

9. Rüzgar türbini kurma sorunu başlangıçta zorluklara neden oldu, ancak beklenmedik bir şekilde kolayca çözüldü. Sabit sürücünün inç standartları ve lavabodan gelen sifonun aynı olduğu ortaya çıktı ve motor, sifonun üzerine bir rakor somunu ile mükemmel şekilde sabitlendi, gerekirse bir lastik rondela ekleyebilirsiniz; Kurulumdan önce motorun kapakla bağlantısı kesildi, başlık somunu takıldı ve kutu kapağı tekrar sabitlendi. Motorun üretim yeteneklerini değerlendirmek için teller motor sargılarına lehimlenir.

10. Direğin ucu sifonun içine sıkıca yerleştirilir ve test için tüm yapı kurulur. Yel değirmeni oldukça hassastır ve sakin bir rüzgarda hemen yavaşça dönmeye başlar.

Döndürme ünitesi sabittir