Kako sastaviti vjetrogenerator od tri tvrda diska i jedne pumpe iz perilice rublja. Generator vjetra iz HDD-a i pumpa perilice Generator od magneta s tvrdog diska

Vozeći se biciklom pokraj vikendica, vidio sam vjetrogenerator koji radi:

Velike lopatice okretale su se polako ali sigurno, vjetrokaz je usmjeravao uređaj u smjeru vjetra.
Htio sam implementirati sličan dizajn, iako nesposoban za generiranje dovoljno energije za "ozbiljne" potrošače, ali još uvijek radi i, na primjer, puni baterije ili napaja LED diode.

Koračni motori

Jedan od naj učinkovite opcije koristi se mala domaća vjetroturbina koračni motor(SHD) (engleski) koračni (koračni, koračni) motor) - kod takvog motora rotacija osovine sastoji se od malih koraka. Namoti koračnog motora kombiniraju se u faze. Kada se struja primijeni na jednu od faza, osovina se pomiče za jedan korak.
Ovi motori su malobrzinski a može se spojiti i generator s takvim motorom vjetroturbina, Stirlingov motor ili drugi izvor energije male brzine. Kada se koristi kao generator konvencionalnog (kolektorskog) motora istosmjerna struja za postizanje istih rezultata bila bi potrebna 10-15 puta veća brzina.
Značajka stepera je prilično visok početni moment (čak i bez električnog opterećenja spojenog na generator), koji doseže 40 grama sile po centimetru.
Učinkovitost generatora s koračnim motorom doseže 40%.

Da biste provjerili performanse koračnog motora, možete spojiti, na primjer, crvenu LED. Okretanjem osovine motora možete promatrati sjaj LED diode. Polaritet LED veze nije bitan, jer motor stvara izmjeničnu struju.

Ovakvih ima dosta snažni motori su disketne jedinice od pet inča, kao i stari printeri i skeneri.

Motor 1

Na primjer, imam SD sa starog disketnog pogona od 5,25 inča koji je radio kao dio ZX Spectrum- kompatibilno računalo "Byte".
Takav pogon sadrži dva namota, s krajeva i sredine od kojih se izvode zaključci - ukupno, šestžice:

prvo namotavanje zavojnica 1) - plava (engleski) plava) i žuti (eng. žuta boja);
drugi namot zavojnica 2) - crvena (eng. Crvena) i bijela (eng. bijela);
smeđa (engleski) smeđa) žice - zaključci iz središta svakog namota (eng. središnje slavine).

rastavljen koračni motor

S lijeve strane vidljiv je rotor motora na kojem su vidljivi "prugasti" magnetski polovi - sjeverni i južni. Desno je namot statora, koji se sastoji od osam zavojnica.
Otpor polovice namota je ~ 70 ohma.

Koristio sam ovaj motor u svom izvornom dizajnu vjetroturbine.

Motor 2

Moj manje snažni koračni motor T1319635 poduzeća Epoch Electronics Corp. sa skenera HP Scanjet 2400 Ima pet izlazi (unipolarni motor):

prvo namotavanje zavojnica 1) - narančasta (engleski) naranča) i crni (eng. crno);
drugi namot zavojnica 2) - smeđa (eng. smeđa) i žuti (eng. žuta boja);
crvena (engleski) Crvena) žica - vodi spojeni zajedno od sredine svakog namota (eng. središnje slavine).

Otpor polovice namota je 58 ohma, što je naznačeno na kućištu motora.

Motor 3

U poboljšanoj verziji vjetrogeneratora koristio sam koračni motor Robotron SPA 42/100-558, proizveden u DDR-u i dizajniran za napon od 12 V:

vjetroturbina

Postoje dvije mogućnosti za položaj osi rotora (turbine) vjetrogeneratora - vodoravno i okomito.

prednost horizontalna(Najpopularniji) mjesto osi, koja se nalazi u smjeru vjetra, učinkovitije je korištenje energije vjetra, nedostatak je složenost dizajna.

izabrao sam vertikalni raspored sjekire - VAWT (vjetroturbina s vertikalnom osi), što uvelike pojednostavljuje dizajn i ne zahtijeva orijentaciju prema vjetru . Ova je opcija prikladnija za montažu na krov, mnogo je učinkovitija u uvjetima brzih i čestih promjena smjera vjetra.

Koristio sam vrstu vjetroturbine koja se zove Savonius vjetroturbina. Savonius vjetroturbina). Izumljen je 1922 Sigurd Johannes Savonius) iz Finske.

Sigurd Johannes Savonius

Rad Savoniusove vjetroturbine temelji se na činjenici da otpor (eng. opterećenje) na nadolazeću struju zraka - vjetar konkavne površine cilindra (lopatice) je veći od konveksne.

Koeficijenti aerodinamičkog otpora ( Engleski koeficijenti otpora) $C_D$

dvodimenzionalna tijela:
konkavni polucilindar (1) - 2,30
konveksna polovica cilindra (2) - 1,20
ravna četvrtasta ploča - 1,17
3D tijela:
konkavna šuplja hemisfera (3) - 1,42
konveksna šuplja hemisfera (4) - 0,38
sfera - 0,5
Navedene vrijednosti date su za Reynoldsove brojeve (eng. Reynoldsovi brojevi) u rasponu $10^4 - 10^6$. Reynoldsov broj karakterizira ponašanje tijela u mediju.

Otpor tijela strujanju zraka $(F_D) = ((1 \preko 2) (C_D) S \rho (v^2) ) $, gdje je $\rho$ gustoća zraka, $v$ brzina strujanja zraka, $S $ - površina presjeka tijela.

Takva vjetroturbina se okreće u istom smjeru, bez obzira na smjer vjetra:

Sličan princip rada koristi se i u šalastom anemometru (eng. šalični anemometar)- instrument za mjerenje brzine vjetra:

Takav anemometar izumio je 1846. irski astronom John Thomas Romney Robinson ( John Thomas Romney Robinson):

Robinson je vjerovao da se šalice u njegovom anemometru s četiri šalice kreću brzinom jednakom jednoj trećini brzine vjetra. U stvarnosti se ta vrijednost kreće od dva do nešto više od tri.

Trenutno se za mjerenje brzine vjetra koriste anemometri s tri šalice, koje je razvio kanadski meteorolog John Patterson ( John Patterson) 1926. godine:

Istosmjerni brušeni motorni generatori s vertikalnom mikroturbinom prodaju se na eBay za oko 5 dolara:

Takva turbina sadrži četiri lopatice smještene duž dvije okomite osi, s promjerom rotora od 100 mm, visinom lopatice od 60 mm, duljinom tetive od 30 mm i visinom segmenta od 11 mm. Rotor je postavljen na osovinu mikromotora DC komutatora s oznakom JQ24-125H670. Nazivni napon napajanja takvog motora je 3 ... 12 V.
Energija koju stvara takav generator dovoljna je da zasvijetli "bijela" LED dioda.

Brzina rotacije vjetroturbine Savonius ne može premašiti brzinu vjetra , ali ovaj dizajn karakterizira veliki okretni moment (Engleski) okretni moment).

Učinkovitost vjetroturbine može se procijeniti usporedbom snage koju generira vjetrogenerator sa snagom sadržanom u vjetru koji puše oko turbine:
$P = (1\preko 2) \rho S (v^3)$ , gdje je $\rho$ gustoća zraka (oko 1,225 kg/m 3 na razini mora), $S$ je prekrivena površina turbina (eng. pometeno područje), $v$ - brzina vjetra.

Moja vjetroturbina

opcija 1

U početku je rotor mog generatora koristio četiri lopatice u obliku segmenata (polovica) cilindara izrezanih od plastične cijevi:

Veličine segmenata -
duljina segmenta - 14 cm;
visina segmenta - 2 cm;
duljina akorda segmenta - 4 cm;

Montirao sam sastavljenu konstrukciju na prilično visok (6 m 70 cm) drveni jarbol od šipke, pričvršćen samoreznim vijcima na metalni okvir:

opcija 2

Nedostatak generatora bila je prilično velika brzina vjetra potrebna za okretanje lopatica. Kako bih povećao površinu, koristio sam oštrice izrezane iz plastične boce:

Veličine segmenata -
duljina segmenta - 18 cm;
visina segmenta - 5 cm;
duljina akorda segmenta - 7 cm;
udaljenost od početka segmenta do središta osi rotacije je 3 cm.

Opcija 3

Ispostavilo se da je problem čvrstoća držača oštrice. Isprva sam koristio perforirane aluminijske trake iz Sovjetskog Saveza dječji konstruktor debljine 1 mm. Nakon nekoliko dana rada, jaki udari vjetra doveli su do loma letvica (1). Nakon ovog neuspjeha, odlučio sam izrezati držače oštrica od folijskog tekstolita (2) debljine 1,8 mm:

Čvrstoća savijanja tekstolita okomito na ploču je 204 MPa i usporediva je sa čvrstoćom na savijanje aluminija - 275 MPa. Ali modul elastičnosti aluminija $E$ (70000 MPa) mnogo je veći nego kod tekstolita (10000 MPa), tj. Teksolit je mnogo elastičniji od aluminija. To će, po mom mišljenju, uzimajući u obzir veću debljinu držača tekstolita, osigurati mnogo veću pouzdanost pričvršćivanja lopatica vjetroturbine.
Vjetrogenerator je montiran na jarbol:

Probni rad nove verzije vjetrogeneratora pokazao je njegovu pouzdanost čak i pri jakim udarima vjetra.

Nedostatak Savoniusove turbine je niska učinkovitost - samo oko 15% energije vjetra pretvara se u energiju rotacije osovine (ovo je puno manje nego što se može postići s vjetroturbina Darya(Engleski) Darrieus vjetroturbina)), koristeći silu dizanja (eng. lift). Ovu vrstu vjetroturbine izumio je francuski dizajner zrakoplova Georges Darier. (Georges Jean Marie Darrieus) - 1931. američki patent #1,835,018 .

Georges Darier

Nedostatak Darrieusove turbine je što ima vrlo slabo samopokretanje (turbina se već mora okretati da bi stvorila okretni moment iz vjetra).

Pretvaranje električne energije koju stvara koračni motor

Izvodi koračnog motora mogu se spojiti na dva Schottky mostna ispravljača kako bi se smanjio pad napona na diodama.
Možete koristiti popularne Schottky diode 1N5817 s najvećim povratnim naponom od 20 V, 1N5819- 40 V i najveća istosmjerna prosječna ispravljena struja od 1 A. Izlaze ispravljača spojio sam u seriju kako bih povećao izlazni napon.
Također možete koristiti dva ispravljača srednje točke. Takav ispravljač zahtijeva upola manje dioda, ali je u isto vrijeme i izlazni napon smanjen za polovicu.
Zatim se valovitost napona izravnava pomoću kapacitivnog filtra - kondenzatora od 1000 uF na 25 V. Za zaštitu od povećanog generiranog napona, zener dioda od 25 V spojena je paralelno s kondenzatorom.

moj dijagram vjetroturbine

elektronička jedinica mog vjetrogeneratora

Primjena vjetroturbine

Napon koji stvara vjetrogenerator ovisi o veličini i postojanosti brzine vjetra.

Uz vjetar koji njiše tanke grane drveća, napon doseže 2 ... 3 V.

Uz vjetar koji njiše debele grane drveća, napon doseže 4 ... 5 V (s jakim naletima - do 7 V).

POVEZIVANJE S JOULE THIEFOM

Izglađeni napon iz kondenzatora vjetrogeneratora može se dovesti do - niskog napona DC-DC konverter

Vrijednost otpora otpornika R odabire se eksperimentalno (ovisno o vrsti tranzistora) - preporučljivo je koristiti promjenjivi otpornik od 4,7 kΩ i postupno smanjivati njegov otpor, postižući stabilan rad pretvarača.
Sastavio sam takav pretvarač na bazi germanija pnp- tranzistor GT308V ( VT) i impulsni transformator MIT-4V (zavojnica L1- zaključci 2-3, L2- zaključci 5-6):

NABOJ IONISTORA (SUPERKONDENZATORA)

Ionistor (superkondenzator, eng. superkondenzator) je hibrid kondenzatora i kemijski izvor Trenutno.
Ionistor - nepolarni element, ali jedan od izvoda može biti označen "strelicom" - za označavanje polariteta zaostalog napona nakon što je tvornički napunjen.
Za početno istraživanje koristio sam ionistor s kapacitetom od 0,22 F za napon od 5,5 V (promjer 11,5 mm, visina 3,5 mm):

Spojio sam ga preko diode na izlaz preko germanijske diode D310.

Za ograničenje maksimalni napon punjenje ionistora, možete koristiti zener diodu ili lanac LED dioda - ja koristim lanac dva crvene LED diode:

Za sprječavanje pražnjenja već napunjenog ionistora kroz granične LED diode HL1 I HL2 Dodao sam još jednu diodu - VD2.

Nastavit će se

Ovaj materijal će vam se sigurno svidjeti, jer ćemo u njemu pogledati kako dobiti jednostavan generator iz starog računalnog CD / DVD pogona.

Prije svega, nudimo vam da se upoznate s autorovim videozapisom

Razmotrimo što nam treba:
- stari CD/DVD uređaj;
- rezači žice;
- lemilica;
- bilo koja plastična kutija;
- žice;
- šesterokut;
- perilica.

Prema riječima autora domaći generator, ideja je prilično učinkovita, budući da je omjer prijenosnog omjera prema motoru koji pokreće zupčanik koji gura ladicu diska prilično velik. Dakle, moguće je da se pri niskim okretajima istog zupčanika dobiju dobri okretaji na elektromotoru, te ćemo moći dobiti generator. Hoće li se plan ostvariti ili ne, saznat ćemo na kraju recenzije, a sada krenimo na posao.

Prvo morate odlemiti ploču na kojoj je motor montiran.

Zatim odrežemo dio plastičnog kućišta pogona na kojem leži motor, kao i zupčanik koji nam je potreban. Kasnije ćemo ukloniti ručku s ovog zupčanika kako bismo ga mogli okretati i proizvoditi električnu energiju.

Uzimamo prvu žicu i lemimo je na jedan od kontakata motora.

Lemite drugu žicu na drugi kontakt.

Za testiranje generatora, autor ideje koristi UBS ulaze, koji su ugrađeni u plastično kućište. Tako on lijepi komad pogona s motorom i zupčanikom u ovo kućište pomoću pištolja za ljepilo.

Da biste napravili ručku, trebat će vam šesterokut i podloška. Ovi dijelovi moraju biti pričvršćeni jedan za drugi. Autor to čini lemljenjem.

Zalemite žice na USB konektore.

Na drugoj polovici plastičnog kućišta morate napraviti rupu za rub zupčanika.

Na kraju zalijepite domaću ručku na rub zupčanika. Naš generator je spreman.

Postoji način da dobijete električnu energiju potpuno besplatno. Dovoljno je napraviti i instalirati vjetrogenerator na svoje mjesto. Danas to ne može zamijeniti tradicionalne izvore električne energije, ali će kućanstvu dodati nekoliko ugodnih postotaka ponosne neovisnosti. Najvažnije je da možete doslovno "izmisliti" punopravni generator od bilo kojeg starog smeća i smeća.

Trebat će nam

Prije svega, morate dobiti pumpu iz automatike perilica za rublje. Služi za pumpanje vode iz bačve u kanalizaciju i stoji na samom dnu. Trebat će vam i četiri neispravna tvrda diska, dugačak stup za ugradnju strukture, brojni vijci, matice, podloške. Na kraju, potrebne su žice.

Čemu služi pumpa?

Pumpa će se koristiti kao generator koji će proizvoditi električnu energiju. Crpka se sastoji od pomičnog rotora s permanentnim magnetima i pomičnog statora s magnetskim krugom u obliku slova U, kao i zavojnice koja je pričvršćena na ovu strukturu. Rotor se lako izvlači. Zahvaljujući spomenutim permanentnim magnetima, iz takve pumpe se dobiva izvrstan generator koji može isporučiti napon do 250 V.

proces proizvodnje generatora

Pumpu je najbolje pričvrstiti stezaljkom koju je najlakše izraditi od čeličnih uglova. Najvjerojatnije će ih morati rezati u skladu s tim. U magnetskom krugu pumpe možete sigurno napraviti dodatnu rupu za sigurniju fiksaciju. To je zapravo sve što treba učiniti u ovoj fazi.

Proces izrade lopatica i njihovo pričvršćivanje

Lopatice vjetroturbina mogu se izraditi od pvc cijevi. Da biste to učinili, izrežite ga na tri identična dijela. Od takvih praznina možete napraviti "elegantnije" elemente. Na mjestima gdje su oštrice pričvršćene, ne zaboravite napraviti odgovarajuće rupe za naknadno pričvršćivanje. Također je potrebno izraditi repnu lopaticu od sličnog materijala, koja će voditi generator.

Popravit ćemo oštrice na dva diska s HDD-a. Cijela poteškoća ove faze rada leži u izradi rupa u diskovima na prikladnim mjestima, a zatim pričvršćivanju noževa pomoću pripremljenih vijaka i podloški.

Okretni

Mali, ali vrlo bitan detalj. Za izradu kuta okretanja možete koristiti motor iz tvrdi disk. Ima vrlo dobri ležajevi, i stoga će se ovaj element idealno nositi sa zadatkom. Na ovaj element će se staviti disk s generatorom.

Glavna skupština

Sada ostaje samo prikupiti generator vjetra, pričvrstite žice na naš stup, ugradite rotirajući element na njega, a također podignite i postavite "mlin" na prikladno mjesto. Nakon završetka rada, bit će ispravno provesti male testove. Naravno, generator vjetra neće dati maksimalnih 250 V, ali rezultat rada će i dalje biti ugodan! Detaljan proces montažu možete vidjeti u videu ispod.

Želim zanimljivije korisni savjeti Za prigradsko područje za sljedeću sezonu? Kako bi bilo da saznamo više i pretvorimo to u korisnu stvar za kućanstvo.

U ovom ćemo članku razmotriti model snažnog magnetskog generatora koji može generirati električnu energiju snage 300 vata. Okvir je sastavljen od duralnih ploča debljine 10 mm. Generator se sastoji od 3 glavna dijela: kućište, rotor, stator. Glavna svrha kućišta je fiksiranje rotora i statora u strogo određenom položaju. Rotirajući rotor ne smije magnetima dodirivati zavojnice statora. Kućište od duralumina sastavljeno je od 4 dijela. Kutni raspored osigurava jednostavnu i krutu strukturu. Tijelo se izrađuje na CNC stroju. Ovo je i plus i nedostatak razvoja, jer za kvalitetno ponavljanje modela morate pronaći stručnjake i CNC stroj. Promjer diskova je 100 mm.

Također možete uzeti gotov električni generator u online trgovini.

Rotor električnog generatora I. Belitsky

Rotor je željezna osovina. Na njemu su pričvršćena 2 željezna diska s neodimijskim magnetima koji se nalaze na njima. Između diskova na osovini utisnuta je željezna čahura. Njegova duljina ovisi o debljini statora. Njegova je svrha osigurati minimalni razmak između rotirajućih magneta i zavojnica statora. Svaki disk sadrži 12 neodimskih magneta promjera 15 mm i debljine 5 mm. Za njih su sjedala izrađena na disku.

Treba ih zalijepiti epoksi smola ili drugo ljepilo. U ovom slučaju potrebno je strogo poštivati polaritet. U sastavljenom stanju, magneti bi trebali biti smješteni tako da nasuprot svakog bude drugi sa suprotnog diska. U ovom slučaju, polovi moraju biti različiti jedan prema drugom. Kao što sam autor razvoja piše (Igor Beletsky): "Bit će ispravno imati različite polove, tako da linije sile izlaze iz jednog i ulaze u drugi, definitivno S = N." Neodimijske magnete možete kupiti u kineskoj internetskoj trgovini.

Uređaj statora

Kao podloga korišten je limeni tekstolit debljine 12 m. U limu su napravljene rupe za zavojnice i čahure rotora. Vanjski promjer željeznih zavojnica koje se ugrađuju u ove rupe je 25 mm. Unutarnji promjer jednak je promjeru magneta (15 mm). Zavojnice obavljaju 2 zadaće: funkciju magnetski vodljive jezgre i zadaću smanjenja zapinjanja pri prelasku s jedne zavojnice na drugu.

Zavojnice su izrađene od izolirana žica 0,5 mm debljine. Na svakoj je zavojnici namotano 130 zavoja. Smjer namotavanja je za sve isti.

Kada stvarate snažan generator iz, morate znati da što je veća brzina koja se može osigurati, to će veći izlazni napon i struja uređaja biti za besplatnu energiju.

Jednostavan generator vjetra može se napraviti od nekoliko neispravnih tvrdi diskovi i pumpa za vodu iz perilice rublja. Alternativna energija bliže nego što se čini, sada ima više nego dovoljno smeća za proizvodnju tako potrebnih gizmosa. Takav dizajn, naravno, neće napajati cijelu vašu kuću strujom, ali će sasvim dobro poslužiti za punjenje svih vrsta USB gadgeta.

Trebat će

pumpa iz automatske perilica za rublje. Stoji na samom dnu i služi za pumpanje vode iz bačve u kanalizaciju.
Četiri tvrda diska, mogu biti različitih proizvođača.
Stub je dugačka cijev za postavljanje vjetrenjače na visinu.
Vijci, matice, podloške.
Žice.

Nekoliko riječi o pumpi za vodu

Vodena pumpa koristit će se kao generator koji proizvodi električnu energiju. Sastoji se od pomičnog rotora s permanentnim magnetima i pomičnog statora s magnetskim krugom u obliku slova U i svitkom na njemu.

Rotor se prilično lako izvlači.

Kroz korištenje stalni magneti, takva pumpa savršeno radi kao generator koji može isporučiti do 250 V. Naravno, naša vjetrenjača neće dati takvu brzinu, a izlazni napon će biti nekoliko puta manji.

Proizvodnja vjetroturbina

Odlučeno je da se crpka učvrsti čeličnim uglovima konstrukcije, savijanjem i rezanjem po potrebi.

Ispalo je ovako, neka vrsta ovratnika.

U magnetskom krugu pumpe napravljena je rupa za sigurniju fiksaciju.

Montažni sklop.

Lopatice vjetroturbina

Noževi su izrađeni od PVC cijevi.

Cijev smo izrezali na tri jednaka dijela.

A onda smo iz svake polovice izrezali vlastitu oštricu.

Izrađujemo rupe na mjestima gdje su lopatice pričvršćene na generator.

Dodatak oštrice

Za pričvršćivanje lopatica generatora vjetra korištena su dva diska s HDD-a.

Rupa u kojoj savršeno odgovara promjeru impelera.

Mi označavamo.

Bušenje.

Diskovi su pričvršćeni na rotor vijcima, podloškama i maticama.

Pričvrstite oštrice.

Okretni

Kako bi se vjetrenjača mogla okretati u različitim smjerovima ovisno o vjetru, mora se postaviti na okretnu ploču, u čijoj ulozi će se koristiti motor s tvrdog diska, jer ima vrlo dobre ležajeve.