Làm thế nào để làm cho một máy phát điện gió bằng tay của riêng bạn?

Máy phát điện gió để sản xuất điện là nguồn điện không thể thay thế ở những nơi không có nhiều ánh sáng mặt trời, không có sông ngòi gần đó và không có lưới điện tập trung.

Nguyên lý hoạt động của máy phát điện gió là biến đổi năng lượng gió thành năng lượng điện.

Trong các hệ thống cần nhiệt năng để tạo ra điện, chúng sử dụng:

• động cơ chạy bằng nhiên liệu khí, xăng hoặc dầu diesel;
• sự giải phóng nhiệt từ các tấm và khối của lò phản ứng hạt nhân, nhiệt lượng được sử dụng để chuyển nước thành hơi - trong tuabin hơi nước;
• các loại nhiên liệu đốt trong nhà máy CHP, thay thế nhiệt lượng, nhiệt từ lò phản ứng hạt nhân.

Các tấm pin mặt trời được đặt riêng biệt, nơi ánh sáng được sử dụng làm nguồn năng lượng chứ không phải nhiệt năng hoặc năng lượng cơ học.

Nhưng trở lại với "tuabin gió", nguyên lý hoạt động của nó như sau. Lực của gió làm quay cánh quạt, làm quay trục của động cơ máy phát điện. Cùng với trục, rôto của động cơ, trên đó có lắp nam châm vĩnh cửu, quay đồng bộ. Từ trường, đi qua cuộn dây stato, tạo ra dòng điện xoay chiều trong nó do sự thay đổi cường độ của từ thông đi qua các vòng của cuộn dây, từ đó cuộn dây được lắp ráp. Một điện áp xoay chiều được đưa vào một mạch điện tử, nơi nó được biến đổi thành điện áp một chiều. Nhiều thiết bị và thiết bị cần nó hoạt động từ dòng điện một chiều.

Bất kỳ ai cũng có thể chế tạo máy phát điện cho các ngôi nhà nông thôn mùa hè hoặc các điều kiện đồng ruộng tạo ra dòng điện xoay chiều có điện áp 220 V. Kích thước của cấu trúc càng ấn tượng thì hiệu quả độ giật càng lớn đối với một người dùng cụ thể. Không thành vấn đề khi chế tạo một máy phát điện tạo ra một hoặc vài kilowatt điện mỗi giờ. Điện năng nhận được từ việc lắp đặt như vậy có khả năng cung cấp năng lượng cho hầu hết các thiết bị điện trong nhà, bao gồm cả thiết bị làm vườn.

Việc lắp đặt trông giống như một cánh quạt thời tiết với một cánh quạt, nhờ đó cấu trúc này quay theo nơi gió thổi. Điều này là cần thiết để có thể sử dụng tối đa sức mạnh, tốc độ của anh ta.

Cánh quạt nằm ngang được quay bằng một trục nằm ở phía sau của thiết bị. Không cần trục thẳng đứng - các cánh của nó được đặt ở vị trí sao cho bản thân cánh quạt sẽ khởi động gần nửa vòng, bất kể gió thổi từ phía nào.

Để tuabin gió hoạt động với hiệu suất tối đa, cần có tốc độ từ 3000 vòng / phút trở lên. Đối với máy phát điện tạo ra dòng điện xoay chiều, tần số này tương ứng với giá trị 50 hertz, đặc trưng cho các nhà máy điện công nghiệp trong nước. Sau khi quay một động cơ-máy phát điện nặng khoảng 10 kg, việc thu được 2 kW mỗi giờ không thành vấn đề.

Yếu tố chính của bất kỳ mô hình trang trại điện gió nào là động cơ máy phát điện. Nó hoạt động giống như một động cơ - dòng điện một chiều hoặc xoay chiều làm cho rôto (và cùng với nó là trục) quay. Làm việc theo cách khác - như một máy phát điện - cũng có thể.

Trong số các động cơ được sử dụng làm máy phát điện, có động cơ không đồng bộ có chổi than, không chổi than và động cơ bước. Đó là ba loại động cơ phổ biến với những người nghiệp dư tự tay lắp ráp tuabin gió.

Trong động cơ cực thu, các cuộn dây rôto (phần ứng) được đặt trong từ trường không đổi của nam châm stato. Điện áp không đổi lấy ra khỏi các đầu cực của động cơ như vậy khi trục của nó với phần ứng không được quấn được truyền từ các tiếp điểm mang dòng của phần ứng qua các chổi than. Bản thân các bàn chải là điểm yếu của một động cơ như vậy - chúng nhanh chóng làm cạn kiệt tài nguyên của chúng. Theo quy luật, một máy phát điện như vậy đang chịu tải không đổi; khi phần ứng chuyển động, chổi than phát tia lửa. Việc lắp đặt như vậy hoạt động liên tục trong vài ngày có thể làm mòn hoàn toàn chổi, do đó chổi sau sẽ cần được thay thế.

Lựa chọn tốt nhất là động cơ không chổi than. Trong đó, một rôto có nam châm quay trong không gian giữa các cuộn dây của stato. Bản thân các cuộn dây vẫn đứng yên, chúng không cần tiếp điểm trượt. Nhờ một giải pháp đơn giản như vậy, việc lắp đặt có thể hoạt động trong nhiều thập kỷ - điều quan trọng là chỉ cần bôi trơn một lần một mùa hoặc sáu tháng một lần để bôi trơn các ổ trục động cơ, chịu trách nhiệm cho việc quay rôto hoàn hảo, không có phản ứng dữ dội. Các giải pháp phổ biến dựa trên động cơ không chổi than - không đồng bộ hoặc bước - có sẵn cho hầu hết mọi "DIYer" gia đình.

Động cơ không đồng bộ được sử dụng trong các công cụ điện - ví dụ, trong máy mài. Bước này có thể được tìm thấy trong nhiều loại thiết bị - từ bánh xe động cơ của xe đạp đến bộ truyền động cơ học của máy in hoặc ổ đĩa.

Động cơ bàn chải biến đổi được sử dụng trong búa quay, máy mài, tua vít, máy ghép hình và máy bào chạy điện được đặt riêng biệt. Nhược điểm của chúng là cần phải loại bỏ chổi than và lỗ khoan rôto cho nam châm neodymium. Kết quả là, chỉ còn lại cuộn dây stato khỏi các cuộn dây hoạt động - cuộn dây rôto bị loại bỏ hoàn toàn.

Máy phát điện gió được làm từ quạt sẽ yêu cầu một lỗ khoan rôto cho nam châm neodymium. Thiết kế của động cơ quạt gia dụng không được thiết kế để nhận dòng điện bằng cách quay cánh quạt. Bộ làm mát máy tính (bộ làm mát chip) - quạt của đơn vị hệ thống của PC hoặc máy tính xách tay - cũng bị thay đổi tương tự.

Máy kéo hoặc máy phát ô tô sử dụng một cuộn dây trường bổ sung, được cung cấp năng lượng bằng pin của chính máy. Để máy phát điện sinh ra dòng điện xoay chiều 135 ampe với hiệu điện thế 15 vôn thì dây quấn kích từ rôto sau khi bật lửa tiêu thụ dòng điện một chiều 3 ampe có hiệu điện thế 12,6-14 V. nguồn cung cấp năng lượng chính cho máy phát điện vẫn là trục khuỷu của động cơ đốt trong hoạt động bằng xăng, dầu diesel hoặc khí mêtan / propan. Máy kéo hoặc máy phát ô tô sẽ yêu cầu loại bỏ cuộn dây trường và thay vào đó lắp nam châm neodymium.

Lựa chọn phổ biến nhất là sử dụng động cơ máy giặt cho máy phát điện tự chế. Nếu không có sẵn "máy giặt" cũ, bạn có thể tìm mua động cơ như vậy tại các cửa hàng tạp hóa trong chợ gia dụng, tại trung tâm bảo hành thiết bị gia dụng hoặc cửa hàng chuyên dụng gần nhất. Nó không phải là một vấn đề để đặt hàng một động cơ như vậy từ Trung Quốc.

Cả cái mới và cái đã qua sử dụng sẽ dùng được lâu dài. Công suất 200 watt có thể dễ dàng chuyển đổi sang kilowatt hoặc hơn.

Để lắp ráp máy phát điện, ngoài động cơ, bạn cần:

• nam châm neodymium kích thước 20, 10 và 5 mm (tổng cộng là 32);
• điốt chỉnh lưu hoặc cầu điốt có dòng điện hàng chục ampe (tuân thủ quy tắc dự trữ điện hai lần);
• chất kết dính epoxy;
• Hàn lạnh;
• giấy nhám;
• thiếc từ mặt bên của một lon thiếc.

Nam châm được đặt hàng trực tuyến từ Trung Quốc.

Các công cụ sau sẽ đẩy nhanh quá trình sản xuất:

• máy tiện;
• cây kéo;
• tuốc nơ vít có đầu phun;
• kìm.

Máy phát điện với tư cách là thiết bị tạo ra dòng điện xoay chiều, dòng điện này phải được biến đổi thành dòng điện một chiều, đưa đến giá trị điện áp cần thiết. Ví dụ, nếu một động cơ-máy phát điện tạo ra 40 vôn, thì đây không phải là giá trị phù hợp cho hầu hết các thiết bị điện tử tiêu dùng sử dụng 5 hoặc 12 vôn DC hoặc 127/220 vôn AC.

Sơ đồ của toàn bộ cài đặt, đã được chứng minh bởi thời gian và hàng triệu người dùng, bao gồm một bộ chỉnh lưu, bộ điều khiển, pin và biến tần. Pin ô tô có công suất 55-300 ampe-giờ được sử dụng như một bộ đệm lưu trữ năng lượng dự trữ. Điện áp hoạt động của nó là 10,9-14,4 V với mức sạc theo chu kỳ (chu kỳ sạc-xả đầy đủ) và 12,6-13,65 với bộ đệm (chia nhỏ, định lượng, khi bạn cần sạc lại pin đã xả một phần).

Bộ điều khiển chuyển đổi, ví dụ, cùng 40 vôn thành 15. Hiệu suất của nó trong vôn-ampe dao động từ 80-95% - không bao gồm tổn thất trên bộ chỉnh lưu.

Máy phát điện ba pha có hiệu suất lớn nhất. - đầu ra của nó nhiều hơn 50% so với loại một pha, nó không bị rung trong quá trình hoạt động (rung động làm lỏng kết cấu, làm cho nó bị ngắn).

Các cuộn dây trong cuộn của mỗi pha xen kẽ với nhau và được nối nối tiếp - giống như các cực của nam châm, một trong các mặt đối diện với các cuộn dây.

Các thiết bị gia dụng và điện tử hiện đại có khả năng hoạt động từ 110 vôn (Tiêu chuẩn Hoa Kỳ cho mạng gia dụng) lên đến 250 - không nên cho nhiều hơn đối với các thiết bị và thiết bị mạng. Tất cả các bộ chuyển đổi đều là xung, so với bộ chuyển đổi tuyến tính, tổn thất nhiệt của chúng ít hơn nhiều.

Để sửa đổi thiết kế của động cơ cảm ứng, hãy làm như sau.

1. Tháo rời động cơ và lấy cánh quạt ra.
2. Tháo các tấm ra khỏi phần ứng rôto. Cắt chúng đến độ sâu 2 mm.
3. Tạo rãnh sâu đến 5 mm - đối với nam châm.
4. Đánh dấu một dải sắt tây cho nam châm. Chúng nên được đặt cách đều nhau - điều này sẽ ngăn chặn việc mất điện không cần thiết khi cài đặt.
5. Đính chúng vào dải thiếc này bằng keo siêu dính. Cố định dải bằng nam châm trên neo.
6. Lấp đầy khoảng trống giữa các nam châm bằng keo hàn lạnh hoặc epoxy.
7. Loại bỏ các gờ và độ không bằng phẳng trên rôto bằng giấy nhám.
8. Kiểm tra - và thay thế nếu cần - vòng bi và bu lông của động cơ.

Lắp ráp động cơ máy phát điện. Thiết bị đã sẵn sàng để cài đặt thêm. Để kiểm tra thiết bị, hãy kẹp trục của thiết bị vào mâm cặp của máy khoan hoặc tuốc nơ vít và tăng tốc lên 1000 vòng / phút.

Ở giá trị thấp hơn, sai số nằm ở sự luân phiên không đều của các nam châm tại bất kỳ điểm nào của vòng quay phần ứng.

Để lắp ráp tuabin gió, hãy làm như sau.

1. Cắt ra các mảnh giống hệt nhau từ ống PVC có đường kính 11-16 cm, tương ứng với chiều dài của các lưỡi dao trong tương lai.
2. Trên mỗi đoạn, vẽ một đường tùy ý và lùi về hai bên 22 mm. Theo đó, chiều rộng của một lưỡi dao sẽ đạt 44 mm. Lặp lại hành động này cho đầu đối diện của đoạn thẳng.
3. Nối thẳng các điểm cực trị về một phía của đường trung trực.
4. Vẽ ở phía bên kia đường viền của lưỡi dao tương lai.
5. Cắt bỏ phần lưỡi tạo thành và làm tròn phần đầu tự do của nó bằng cách mài sắc. Lặp lại các bước trên cho phần còn lại của các lưỡi dao.
6. Gắn các cánh vào trung tâm bằng bộ chuyển đổi ống lót. Bu lông có đai ốc và vòng đệm lò xo thích hợp làm ốc vít. Chiều rộng của mỗi lưỡi dọc theo toàn bộ chiều dài của nó dao động từ 44 đến 88 mm.

Điều này đủ để gió làm quay cánh quạt với tốc độ 3 m / s. Kết cấu tạo ra phải được cân bằng - việc cân bằng chính xác sẽ ngăn ngừa sự hình thành các điểm mù làm chậm máy phát điện khi cánh quạt quay.

Một máy phát động cơ có một cánh quạt đã lắp đặt có thể được đặt trong một ống bảo vệ để bảo vệ nó khỏi lượng mưa trong khí quyển. Luôn khô ráo trong mọi điều kiện thời tiết, tránh mưa và tuyết, máy phát điện sẽ tồn tại trong nhiều năm. Để lắp ráp bộ phận bảo vệ, hãy làm như sau:

1. trong ống có đường kính 7,5 cm, khoét rãnh dọc rộng 2 cm;
2. cắt đầu sau của đường ống đã cắt một góc 45 độ;
3. đặt máy phát động cơ với cánh quạt vào ống này và cố định nó vào nó.

Động cơ quay tự do sẽ yêu cầu khớp xoay ổ bi, tương tự như khớp nối được tìm thấy trong quạt trong nước. Nó có thể quay vô tận sang hai bên.

Để cáp, với sự trợ giúp của dòng điện gây ra trong cuộn dây stato, không cuộn lại hoặc xoắn, kết nối trong bản lề phải trượt, nhưng cung cấp tiếp điểm điện ổn định, đáng tin cậy của động cơ-máy phát với hơn nữa các đơn vị chức năng của mạch.

Việc sử dụng tiếp điểm bằng chổi than chì là không hợp lý - than chì có điện trở cao hơn nhôm và thép một bậc, và công suất của việc lắp đặt sẽ giảm đáng kể. Bản lề được lắp đặt trên một đế làm bằng một đoạn ống định hình. Sau khi lắp ráp, họ kiểm tra xem cơ cấu xoay kết quả có bị kẹt, không quay và dây cáp có bị sờn hay không.

Cung cấp một tiếp điểm trượt và quay tự do của việc lắp đặt theo hướng gió, một trục, ví dụ, được làm bằng ống nước nhựa và một miếng nhựa tấm hoặc nhôm, được gắn vào vỏ ngoài bổ sung của động cơ.

Một ống tròn hoặc ống định hình được sử dụng làm giá đỡ, một đầu của chúng được đổ bê tông trong đất - không nhỏ hơn một mét. Để hỗ trợ không bị lung lay theo thời gian từ cơn bão, nó được bổ sung thêm ba hoặc sáu vết rạn, hội tụ ở trung tâm ở cùng một góc và hướng theo các hướng khác nhau.

Sau khi hoàn thành việc lắp ráp bộ phận động cơ-máy phát, một bộ chỉnh lưu điốt được gắn bên cạnh động cơ, nếu cần. Tổn thất dòng điện trong dây dẫn có thể được giảm đáng kể bằng cách sử dụng một máy biến áp bậc đặt gần tổ máy phát điện - như trong các đường dây truyền tải điện công nghiệp trên một khoảng cách xa.

Bộ điều khiển sạc, pin và biến tần được bao gồm thêm theo sơ đồ. Tua bin gió đã được lắp ráp hoàn chỉnh và sẵn sàng hoạt động.

Cối xay gió tự chế cho nhà riêng tạo ra điện áp không đổi hoặc xoay chiều khoảng vài chục vôn, điều này làm tăng nguy hiểm cho con người. Các tiếp điểm trực tiếp và dây dẫn phải được cách điện chắc chắn - nước mưa là môi trường axit hóa dẫn điện tốt.

Năng lượng gió hay thay đổi. Giải pháp tốt nhất sẽ là một máy phát tốc độ thấp với hơn một tá nam châm và cuộn dây. Càng nhiều cuộn dây, dây quấn càng phải dày. Tiết diện quá mỏng do tổng trở hàng chục ôm sẽ làm giảm công suất hữu ích của máy phát đi vài lần. Đối với tải nghiêm trọng - ví dụ, từ bếp điện hoặc máy giặt - ở 220 vôn, dòng điện lên đến 10 A.

Thiết kế của một máy phát điện tự chế - trừ khi một động cơ chuyển đổi được sử dụng để tạo ra điện - phải hoàn toàn phẳng và đối xứng. Trước khi lắp đặt các cuộn dây và nam châm, bản thân "con quay" phải được căn giữa. Không quan trọng những gì được sử dụng - một đĩa CD bị loại bỏ hoặc một bản sao thu nhỏ tự chế của cối xay gió, sự mất cân bằng nhỏ nhất đã là không thể chấp nhận được.

Cố gắng đạt được tiếng ồn tối thiểu - lý tưởng nhất là tiếng ồn không có. Nếu việc lắp đặt của bạn, không được bôi trơn ở vị trí của vòng bi, bị phàn nàn vì tiếng kêu và tiếng gõ liên tục khi quay, khiếu nại như vậy có thể dẫn đến các vấn đề với pháp luật, đặc biệt là vào ban đêm. Các lý do còn lại để khẳng định bạn là chủ sở hữu tuabin gió là không đáng kể - tuabin gió là hoàn toàn hợp pháp, vì chủ sở hữu của thiết bị này không sản xuất điện với nó ở quy mô công nghiệp, như được thực hiện ở Châu Âu và Mỹ.

Việc lắp đặt không nên quá cao - phía trên các cột trụ mà đường dây điện đi qua. Ở mọi thành phố, ngôi nhà nhỏ kiểu nông thôn hay khu định cư ở nông thôn, có một giới hạn về chiều cao của các công trình được xây dựng.

Tiếp cận chính xác và cực kỳ nhạy bén giải pháp cho vấn đề về điện với sự trợ giúp của máy phát điện gió, người tiêu dùng sẽ thoát khỏi thời gian chết liên quan đến mất điện. Luôn luôn tốt hơn nếu làm việc đi trước đường cong - trong khuôn khổ luật pháp - hơn là chờ đợi hàng năm trời về những gì chính quyền hứa hẹn.

Làm thế nào để làm cho một máy phát điện gió bằng tay của riêng bạn, hãy xem bên dưới.