Kaip pasigaminti mini vėjo turbiną savo rankomis?

Elektros energijai gaminti vėjo turbinai nereikia kuro ar saulės energijos. Ši savybė verčia daugelį žmonių galvoti, kaip savo rankomis pasigaminti vėjo turbiną, nes pirkti ir montuoti paruoštą įrangą nėra pigu.

Vėjo turbinų generatorių principas ir tipai

Vėjo turbiną galite pasigaminti patys, jei suprantate jos konstrukciją. Šios mašinos prototipas - senas vėjo malūnas. Oro srauto slėgis jo sparnuose išjudina veleną, kuris sukimo momentą perduoda malūno įrangai.

Vėjo malūnuose elektros energijai gaminti naudojamas tas pats principas - vėjo energija naudojama rotoriui sukti:

1. Dėl vėjo judinamų menčių sukasi pirminis velenas su pavarų dėže. Sukimo momentas perduodamas antriniam generatoriaus velenui (rotoriui), kuriame yra 12 magnetų. Jam sukantis, statoriaus žiede susidaro kintamoji srovė.
2. Tokia elektra negalima įkrauti akumuliatorių be specialaus prietaiso - valdiklio (lygintuvo). Šis prietaisas keičia kintamąją srovę į nuolatinę ir leidžia ją kaupti, kad buitiniai prietaisai galėtų veikti be pertrūkių. Valdiklis taip pat atlieka kitą funkciją: laiku sustabdo akumuliatoriaus įkrovimą ir vėjo turbinos pagamintos energijos perteklių perduoda įrenginiams, kurie suvartoja daug energijos (pvz., namų šildymui skirtiems šildymo elementams).
3. 220 V įtampai tiekti srovė iš akumuliatorių tiekiama į keitiklį, o tada - į elektros energijos vartojimo taškus.

Siekiant užtikrinti, kad mentės visada būtų geriausioje padėtyje, kad galėtų sąveikauti su vėju, prie sparnų įtaisų pritvirtinta uodega, kuri leidžia propelerį pasukti prieš vėją. Gamykliniai vėjo turbinų modeliai turi stabdymo įtaisus arba papildomas grandines, skirtas uodegai atlenkti arba mentėms nukreipti nuo vėjo smūgių esant nepalankioms oro sąlygoms.

Yra keletas vėjo turbinų tipų, kurie skirstomi pagal menčių skaičių ir medžiagą arba sraigto žingsnį. Tačiau pagrindinis skirstymas pagrįstas ašies arba pirminio veleno vieta:

1. Horizontaliojo tipo velenai statomi lygiagrečiai žemei. Tokie generatoriai vadinami sparnuotaisiais generatoriais.
2. Vertikalių vėjo turbinų ašis yra statmena horizontui, o plokštumos išdėstytos aplink ją. Vertikalieji generatoriai gali būti vadinami ortogonaliaisiais arba apvaliaisiais.

Nepriklausomai nuo sukimosi ašies vietos, įrenginio veikimo principas išlieka toks pat.

Vėjo turbinų modeliai gali turėti sraigtą arba vėjo ratą su 2, 3 ar daugiau menčių. Manoma, kad daugialapiai įrenginiai gali generuoti srovę esant silpnam vėjui, o 2 ar 3 sparnų sraigtams reikia stipresnio oro srauto. Svarbi taisyklė, į kurią reikia atsižvelgti renkantis modelį, yra ta, kad kiekviena mentė sukuria pasipriešinimą vėjo srautui ir sumažina sukimosi greitį, todėl daugialapį ratą sunku pasukti iki darbinio greičio.

Vėjo turbinos yra burinės ir standžiosios. Šie pavadinimai reiškia medžiagą, iš kurios pagaminti sparnai. Savarankiškai surenkant burės tipą bus lengviau ir ekonomiškiau, tačiau iš plastikinės medžiagos (audinio, plėvelės ir pan.) pagamintos mentės nėra patvarios ir atsparios nusidėvėjimui.

Vertikali versija

Pastatyti vertikalią vėjo turbiną yra lengviau nei horizontalią. Šiai konstrukcijai nereikalingas menčių įtaisas, įrengtas nedideliame aukštyje (iki 2 m). Vertikalias vėjo turbinas (vėjo turbinas) naudojančių žmonių atsiliepimai liudija, kad jos mažai triukšmauja, kai sukasi, ir kad patogu prižiūrėti veikiančius agregatus. Generatorius yra konstrukcijos apačioje, todėl techninę priežiūrą galima atlikti nedirbant iš aukščio ir nenuleidžiant stiebo ant žemės.

Viršutiniame ašies gale yra guolis, kuris taip pat naudojamas kaip stiebas. Jo beveik nereikia prižiūrėti ir jis gali tarnauti daugelį metų be remonto.

Skirtingai nuo mentinių vėjo turbinų, vertikalioms vėjo turbinoms nereikia aukšto stiebo. Jie veikia nepriklausomai nuo vėjo krypties, todėl supaprastėja judančios dalies konstrukcija. Kompaktiško vėjo generatoriaus mentėms galima naudoti didelio skersmens PVC vamzdį (pvz., nuotekų vamzdį), o galingesnei vėjo turbinai tinka plonas cinkuotas plienas. Šių medžiagų gali įsigyti kiekvienas statybininkas ir jos yra palyginti pigios.

Vėjo rato dizainą galima pasirinkti iš daugybės galimų variantų:

• "Dornier" dizainas su 2 plokščiais peiliais;
• Savonijaus sistema su 4 pusiau cilindriniais sparnais;
• ortogonali kelių menčių vėjo turbina su 2 plokštumų eilėmis;
• Spiralinės vėjo turbinos su išlenktu menčių profiliu.

Visose vertikaliose vėjo turbinose naudojamas Savonijaus agregato principas. Namuose peilius galima pasigaminti iš plieninių arba plastikinių statinių, perpjautų išilgai pusiau. Šios konstrukcijos ypatybė yra ta, kad įrenginio efektyvumas yra didžiausias, kai mentės greitis yra dvigubai mažesnis už vėjo greitį. Todėl neverta bandyti didinti vertikalios vėjo turbinos greičio.

Horizontalūs modeliai

Skirtingai nuo vertikaliųjų generatorių, savadarbių propelerinių vėjo turbinų efektyvumas yra didesnis, kai padidinamas menčių greitis. Tačiau daugybė ir siaurų sraigto elementų nepadeda užtikrinti geriausio darbo: esant stipriam vėjui jie nespėja sukti veleno dėl priešais sraigtą susidariusios oro pagalvės.

Daugiapeiliai vėjo generatoriai namams savo rankomis geriausiai gaminami tose vietovėse, kur pučia ne per stiprūs vėjai. Jei vėjo stiprumas regione dažnai viršija 10-15 m per sekundę, tikslinga statyti vėjo turbiną su 2-3 mentėmis. Abiejų tipų orlaiviai gali startuoti maždaug 2-3 m per sekundę greičiu.

Horizontaliam modeliui reikia aukšto stiebo (6-12 m). Kad atliekant techninę priežiūrą nereikėtų dirbti dideliame aukštyje, liaudies meistrai stiebo apačioje sumontavo paprastą sulankstymo mechanizmą - ašį. Siekiant užtikrinti konstrukcijos stabilumą veikiant stipriam vėjui, reikia, kad stiebas laikytųsi vertikalioje padėtyje.

Gondola su generatoriumi ir sraigtu turi būti pritvirtinta prie guolio ir aprūpinta oro sraigtu, kad sraigtas visada užimtų palankią padėtį vėjo atžvilgiu. Laidai, kuriais teka srovė, turi būti išdėstyti taip, kad sukantis gondolai jie nesusisuktų ir nesukeltų trikdžių bei nenutrūktų. Todėl jie yra vamzdinio stiebo viduje.

Kaip pasigaminti 220 voltų vėjo turbinos generatorių?

Pirmasis žingsnis statant vėjo turbiną - nustatyti reikiamą įrenginio galią:

• Kelioms patalpoms apšviesti užtenka mažesnio nei 1 kW galios generatoriaus, kuris užtikrins elektros energiją kaitrinėms ar taupiosioms lemputėms, be to, prie jo galima prijungti nešiojamąjį kompiuterį ar televizorių;
• 5 kW galingumo namų gamybos vėjo generatorius aprūpins elektra buitinius prietaisus (šaldytuvą, skalbimo mašiną, viryklę ir kt.);
• Norint perjungti namą į autonominį elektros energijos tiekimą, reikalingas galingas daugiau kaip 20 kW galios generatorius.

Generatorių galima pasigaminti patiems arba pritaikyti iš seno automobilio. Tokiu būdu galima generuoti iki 2-3 kW galios. Norėdami savo rankomis pasigaminti galingesnę 220 V vėjo turbiną, turėsite atlikti tikslius ritės ir vielos vijų skaičiaus, rotoriaus magnetų dydžio ir skaičiaus bei menčių sparnų parametrų skaičiavimus.

Paprastas dizainas

Paprasčiausiai konstrukcijai, kurios galia yra maždaug 1-1,5 kW, reikia:

• automobilio generatorius (12 V);
• rūgštinis akumuliatorius (12 V);
• Įjungimo jungiklis (12 V);
• srovės keitiklis 700-1500 V ir 12-220 V;
• metalinė didelė talpa;
• varžtai, poveržlės, poveržlės, veržlės;
• generatoriaus tvirtinimo gnybtai (2 vnt.).

Automobilio generatoriaus skriemulyje padarykite simetriškas skyles varžtams. Padalykite indo perimetrą į 4 lygias dalis. Iškirpkite ašmenis:

• Pažymėkite stačiakampius ant rezervuaro šono, atitinkančius apskritimo padalijimus;
• Raskite kiekvieno elemento vertikalųjį centrą;
• Ant indo viršaus ir dugno pažymėkite 3-5 cm pločio vientisą apvadą;
• supjaustykite metalą tarp atskirų stačiakampių iki krašto linijos;
• padarykite pjūvius palei viršutinę ir apatinę žymėjimo ribas, kad stačiakampio vidurys liktų nepažeistas ir sujungtas su apvadais;
• kiekvieną mentę išskleiskite centrinės ašies atžvilgiu;
• Nustatykite apskrito dugno centrą, pažymėkite varžtų skylių vietas pagal jų vietą ant generatoriaus skriemulio.

Išskleidžiant sparnus verta nustatyti vėjo rato sukimosi kryptį, kad išryškėtų tinkamos lėktuvų dalys. Siekiant užtikrinti vienodą apkrovą, reikia išmatuoti visų menčių pasisukimo kampus.

Montavimas susideda iš generatoriaus skriemulio prisukimo varžtais prie rezervuaro dugno. Tada paruošiamas vėjo generatoriaus pagrindas (maždaug 2 metrų aukščio stiebas iš storo vamzdžio). Lengviausia generatorių prie šio stiebo pritvirtinti atitinkamo skersmens spaustukais. Norint įkrauti akumuliatorių, generatoriaus srovė turi būti perduodama per lygintuvą, o jungtis turi būti atliekama pagal transporto priemonės laidų schemas.

Naminis vėjo turbinos generatorius

Horizontalaus vėjo turbinos generatoriaus bloką galima sumontuoti iš automobilio ratų stebulės arba panaudoti elektros variklį iš skalbimo mašinos. Šiam darbui reikia įsigyti neodimio magnetų (niobio lydinio). Geriausia naudoti stačiakampius elementus.

Jei naudojamas variklis, skaičių galite nustatyti pagal ričių skaičių. Trijų fazių kintamosios srovės generatoriaus magnetų skaičius turėtų būti 2/3 ritės skaičiaus, o vienfazio kintamosios srovės generatoriaus - tiek pat. Meistrai praktikai pataria rinktis trifazį generatorių.

Naudojant skalbyklės variklį, magnetai turi būti priklijuoti prie variklio rotoriaus. Jei naudojama rato stebulė, magnetai dedami ant maždaug 5 mm storio plieno lakšto apskritimo. Montuodami rotorių laikykitės taisyklių:

1. Atstumas tarp magnetų turi būti vienodas. Stačiakampius elementus uždėkite ant stebulės ilgosiomis pusėmis išilgai rato spindulių, o ant variklio veleno - išilgai jo išilginės ašies.
2. Prieš darbą reikia nustatyti ir pažymėti magnetų polius. Sumontuokite juos taip, kad priešingų elementų poliariškumas būtų skirtingas. Dėdami magnetus, kaitaliokite gretimų dalių teigiamus ir neigiamus polius.
3. Magnetus patartina užpildyti epoksidiniu užpildu, kad jie tvirtai laikytųsi ant rotoriaus paviršiaus.

Kai variklio velenas naudojamas kaip rotorius, įdėkite detalę į jos vietą apvijoje ir patikrinkite veikimą uždėdami voltmetro antgalį ant laidų ir sukdami veleną grąžtu.

Jei naudojama stebulė, 1 mm emaliuotos varinės vielos ritės vyniojamos pačios. Kiekvieną ritę turi sudaryti 60 vijų ir ji turi būti 9 mm aukščio. Ritės turi būti pritvirtintos prie plokščios rato stebulės dalies.

Trijų fazių kintamosios srovės generatoriaus kabelio galai sujungiami taip:

• išorinį ritės laidą 1 palikite laisvą, o vidinį laidą 4 prijunkite prie išorinio laido;
• vidinį ritės 4 laidininką prijunkite prie išorinio ritės 7 laidininko ir tęskite iki galo, sujungdami apvijos dalis kas 2 vnt.; paskutinis vidinis galas turi būti laisvas, kurį galima lengvai susukti su jau likusiu laidu arba pažymėti kitaip;
• pakartokite procesą nuo 2 ritės, kas 2 vnt. sujungdami laidus tuo pačiu būdu;
• tą patį padarykite su 3 ir likusiomis neprijungtomis ritėmis.

Darbo pabaigoje meistras turės 6 atskirus laidus. Apvyniojimas turi būti užpildytas epoksidine medžiaga ir išdžiovintas.

Tuomet velenas turi būti užfiksuotas stebulės guolyje, ant kurio tvirtinamas rotoriaus žiedas su magnetais. Tarpas tarp dalių paviršių yra 1-1,5 mm. Patikrinkite, ar laiduose yra srovė, surinkite vėjo malūnėlį ir pritvirtinkite jį prie stiebo.

Techninė priežiūra

Eksploatuodami vėjo malūną kartą per mėnesį turėtumėte atlikti bendrą tvirtinimo detalių apžiūrą, patikrinti, ar elektros sistemoje nėra įtampos disbalanso, ar tinkamas naudoti valdiklis ir ar tolygiai įtempti kabeliai. Norint, kad agregatas veiktų be sutrikimų, kas 3-4 mėnesius verta patikrinti akumuliatoriaus gnybtus ir patikrinti elektrolito bei alyvos lygį generatoriaus pavarų dėžėje.

Kasmet tikrinami ašmenų paviršiai, tikrinami ir keičiami guoliai. Taip pat papildomas elektrolito lygis ir į pavarų dėžę įpilama alyvos. Atliekant metinę techninę priežiūrą tikrinama, ar visi mazgai tinkamai veikia.

Susiję straipsniai: