Таван
Вятърен генератор от HDD и помпа за пералня. Моят домашен вятърен генератор с помощта на стъпков двигател Генератор от стар твърд диск

Вятърен генератор от HDD и помпа за пералня. Моят домашен вятърен генератор с помощта на стъпков двигател Генератор от стар твърд диск

Велосипедно минало летни вили, видях работещ вятърен генератор:

Големите перки се въртяха бавно, но сигурно, ветропоказателят ориентираше устройството по посока на вятъра.
Исках да осъзная подобен дизайн, въпреки че не може да генерира енергия, достатъчна за захранване на „сериозни“ потребители, но все пак работи и например зарежда батерии или захранва светодиоди.

Стъпкови двигатели

Един от най ефективни опциималък домашен вятърен генератор е използването стъпков мотор(SD) (английски) стъпков (стъпков, стъпков) двигател) - при такъв двигател въртенето на вала се състои от малки стъпки. Намотките на стъпковия двигател са комбинирани във фази. При подаване на ток към една от фазите валът се премества на една стъпка.
Тези двигатели са ниска скорости може да се свърже генератор с такъв двигател вятърна турбина, двигател на Стърлинг или друг източник на енергия с ниска скорост. При използване на конвенционален (комутаторен) двигател като генератор постоянен токза постигане на същите резултати ще са необходими 10-15 пъти по-висока скорост на въртене.
Характеристика на степера е доста висок стартов момент (дори без електрически товар, свързан към генератора), достигащ 40 грама сила на сантиметър.
Коефициент полезно действиегенератор със стъпков двигател достига 40%.

За да проверите работата на стъпковия двигател, можете да свържете например червен светодиод. Чрез въртене на вала на двигателя можете да наблюдавате светенето на светодиода. Полярността на LED връзката няма значение, тъй като двигателят произвежда променлив ток.

Пет-инчовите флопи устройства, както и старите принтери и скенери са съкровищница от такива доста мощни двигатели.

Двигател 1

Например, имам SD от старо 5,25-инчово флопи устройство, което все още беше част от него ZX спектър- съвместим компютър "Байт".
Такова задвижване съдържа две намотки, от краищата и средата на които се правят заключения - общо шестпроводници:

първо навиване бобина 1) - синьо (английски) син) и жълто (англ. жълто);
втора намотка намотка 2) - червено (английски) червен) и бяло (английски) бяло);
кафяв (английски) кафяво) проводници - извежда от средните точки на всяка намотка (англ. централни кранове).

разглобен стъпков двигател

Отляво можете да видите ротора на двигателя, на който се виждат "раираните" магнитни полюси - север и юг. Вдясно можете да видите намотката на статора, състояща се от осем намотки.
Съпротивлението на половината намотка е ~70 ома.

Използвах този двигател в оригиналния дизайн на моята вятърна турбина.

Двигател 2

На мое разположение е по-малко мощен стъпков двигател T1319635компании Epoch Electronics Corp.от скенера HP Scanjet 2400То има петизходи (еднополярен двигател):

първо навиване бобина 1) - оранжево (английски) оранжево) и черно (английски) черен);
втора намотка намотка 2) - кафяв (английски) кафяво) и жълто (англ. жълто);
червено (английски) червен) проводник - клеми, свързани заедно от средната точка на всяка намотка (англ. централни кранове).

Съпротивлението на половината намотка е 58 ома, което е посочено на корпуса на двигателя.

Двигател 3

В подобрена версия на вятърния генератор използвах стъпков двигател Robotron SPA 42/100-558, произведени в ГДР и проектирани за напрежение 12 V:

Вятърна турбина

Има два възможни варианта за разположение на оста на работното колело (турбина) на вятърен генератор - хоризонтално и вертикално.

Предимство хоризонтална(най - известен) местоположениеос, разположена по посока на вятъра, е по-ефективно използване на вятърната енергия, недостатъкът е усложняването на дизайна.

аз избирам вертикално разположение брадви - VAWT (вятърна турбина с вертикална ос), което значително опростява дизайна и не изисква ориентация по посока на вятъра . Тази опция е по-подходяща за монтаж на покрива; тя е много по-ефективна в условия на бързи и чести промени в посоката на вятъра.

Използвах тип вятърна турбина, наречена вятърна турбина Savonius. Вятърна турбина Savonius). Изобретен е през 1922 г Сигурд Йоханес Савоний) от Финландия.

Сигурд Йоханес Савоний

Работата на вятърната турбина Savonius се основава на факта, че съпротивлението плъзнете) насрещния въздушен поток - вятърът на вдлъбнатата повърхност на цилиндъра (лопатката) е по-голям от изпъкналия.

Коефициенти на аеродинамично съпротивление (Английски коефициенти на съпротивление) $C_D$

двумерни тела:
вдлъбната половина на цилиндъра (1) - 2,30
изпъкнала половина на цилиндъра (2) - 1,20
плоска квадратна плоча - 1.17
3D тела:
вдлъбната куха полусфера (3) - 1,42
изпъкнала куха полусфера (4) - 0,38
сфера - 0,5
Посочените стойности са дадени за числа на Рейнолдс. Числата на Рейнолдс) в диапазона $10^4 - 10^6$. Числото на Рейнолдс характеризира поведението на тялото в среда.

Сила на съпротивление на тялото спрямо въздушния поток $(F_D) = ((1 \over 2) (C_D) S \rho (v^2) ) $, където $\rho$ е плътността на въздуха, $v$ е скоростта на въздушния поток, $ S $ е площта на напречното сечение на тялото.

Такава вятърна турбина се върти в една и съща посока, независимо от посоката на вятъра:

Подобен принцип на работа се използва в чашковия анемометър. чашка анемометър)- устройство за измерване на скоростта на вятъра:

Такъв анемометър е изобретен през 1846 г. от ирландския астроном Джон Томас Ромни Робинсън ( Джон Томас Ромни Робинсън):

Робинсън вярваше, че чашите в неговия анемометър с четири чаши се движат с една трета от скоростта на вятъра. В действителност тази стойност варира от две до малко повече от три.

Понастоящем за измерване на скоростта на вятъра се използват анемометри с три чаши, разработени от канадския метеоролог Джон Патерсън. Джон Патерсън) през 1926 г.:

Генератори, базирани на четкови постояннотокови двигатели с вертикална микротурбина, се продават на eBayза около $5:

Такава турбина съдържа четири лопатки, разположени по две перпендикулярни оси, с диаметър на работното колело 100 mm, височина на лопатката 60 mm, дължина на хордата 30 mm и височина на сегмента 11 mm. Работното колело е монтирано на вала на комутаторен DC микромотор с маркировки JQ24-125H670. Номиналното захранващо напрежение на такъв двигател е 3 ... 12 V.
Енергията, генерирана от такъв генератор, е достатъчна, за да светне "бял" светодиод.

Скорост на въртене на вятърната турбина Savonius не може да превишава скоростта на вятъра , но в същото време този дизайн се характеризира висок въртящ момент (Английски) въртящ момент).

Ефективността на вятърната турбина може да се оцени чрез сравняване на мощността, генерирана от вятърния генератор с мощността, съдържаща се във вятъра, който духа през турбината:
$P = (1\над 2) \rho S (v^3)$, където $\rho$ е плътността на въздуха (около 1,225 kg/m 3 на морско ниво), $S$ е пометената площ на турбината (англ. пометена площ), $v$ - скорост на вятъра.

Моята вятърна турбина

Опция 1

Първоначално работното колело на моя генератор използваше четири лопатки под формата на сегменти (половини) от цилиндри, изрязани от пластмасови тръби:

Размери на сегменти -
дължина на сегмента - 14 см;
височина на сегмента - 2 см;
дължина на акорда на сегмента - 4 см;

Монтирах сглобената конструкция върху доста висока (6 m 70 cm) дървена мачта, изработена от дървен материал, закрепена със самонарезни винтове към метална рамка:

Вариант 2

Недостатъкът на генератора беше доста висока скороствятър, необходим за въртене на перките. За да увелича повърхността, използвах остриета, изрязани от пластмасови шишета:

Размери на сегменти -
дължина на сегмента - 18 см;
височина на сегмента - 5 см;
дължина на акорда на сегмента - 7 см;
разстоянието от началото на сегмента до центъра на оста на въртене е 3 cm.

Вариант 3

Проблемът се оказа в здравината на държачите на острието. Първоначално използвах перфорирани алуминиеви ленти от Съветския съюз детски конструктор 1 мм дебелина. След няколко дни работа силните пориви на вятъра доведоха до счупване на ламелите (1). След този провал реших да изрежа държачите на острието от фолио PCB (2) с дебелина 1,8 мм:

Якостта на огъване на PCB перпендикулярно на плочата е 204 MPa и е сравнима с якостта на огъване на алуминия - 275 MPa. Но модулът на еластичност на алуминия $E$ (70 000 MPa) е много по-голям от този на PCB (10 000 MPa), т.е. тексолитът е много по-еластичен от алуминия. Това, според мен, като се има предвид по-голямата дебелина на държачите на текстолита, ще осигури много по-голяма надеждност на закрепването на лопатките на вятърния генератор.
Вятърният генератор е монтиран на мачта:

Пробната експлоатация на новата версия на вятърния генератор показа неговата надеждност дори при силни пориви на вятъра.

Недостатъкът на турбината на Савониус е ниска ефективност - само около 15% от вятърната енергия се преобразува в енергия на въртене на вала (това е много по-малко, отколкото може да се постигне с вятърна турбина Дария(Английски) Вятърна турбина Darrieus)), използвайки подемна сила (англ. вдигам). Този тип вятърна турбина е изобретен от френския авиоконструктор Жорж Дарийо. (Жорж Жан Мари Дарие) -Патент на САЩ от 1931 г. № 1,835,018 .

Жорж Дарийо

Недостатъкът на турбината Daria е, че има много лош самозапуск (за да генерира въртящ момент от вятъра, турбината трябва вече да се върти).

Преобразуване на електрическа енергия, генерирана от стъпков двигател

Изводите на стъпковия двигател могат да бъдат свързани към два мостови токоизправителя, направени от диоди на Шотки, за да се намали падането на напрежението върху диодите.
Можете да използвате популярни диоди на Шотки 1N5817с максимално обратно напрежение от 20 V, 1N5819- 40 V и максимален прав среден изправен ток 1 A. Свързах изходите на токоизправителите последователно, за да увелича изходното напрежение.
Можете също да използвате два средни токоизправителя. Такъв токоизправител изисква наполовина по-малко диоди, но в същото време изходното напрежение е наполовина.
След това напрежението на пулсациите се изглажда с помощта на капацитивен филтър - кондензатор от 1000 µF при 25 V. За да се предпази от повишеното генерирано напрежение, 25 V ценеров диод е свързан успоредно на кондензатора.

моята схема на вятърен генератор

електронен блок на моя вятърен генератор

Приложение за ветрогенератор

Напрежението, генерирано от вятърен генератор, зависи от големината и постоянството на скоростта на вятъра.

Когато вятърът люлее тънки клони на дърветата, напрежението достига 2 ... 3 V.

Когато вятърът люлее дебелите клони на дърветата, напрежението достига 4 ... 5 V (при силни пориви - до 7 V).

ВРЪЗВАНЕ С JOULE THIEF

Изгладеното напрежение от кондензатора на ветрогенератора може да се подаде на - ниско напрежение DC-DCконвертор

Стойност на резистора Рсе избира експериментално (в зависимост от вида на транзистора) - препоръчително е да използвате променлив резистор 4,7 kOhm и постепенно да намалявате съпротивлението му, като постигате стабилна работа на преобразувателя.
Сглобих такъв преобразувател на базата на германий pnp-транзистор GT308V ( VT) и импулсен трансформатор MIT-4V (бобина L1- заключения 2-3, L2- заключения 5-6):

ЗАРЯД НА ЙОНИСТЕРИ (СУПЕРКОНДЕНЗАТОРИ)

Йонистор (суперкондензатор, английски) суперкондензатор) е хибрид на кондензатор и химически източник на ток.
йонистор - неполяренелемент, но един от изводите може да бъде маркиран със „стрелка“, за да покаже полярността на остатъчното напрежение, след като е заредено при производителя.
За първоначално изследване използвах йонистор с капацитет 0,22 F за напрежение 5,5 V (диаметър 11,5 mm, височина 3,5 mm):

Свързах го чрез диод към изхода чрез германиев диод D310.

За да ограничите максималното напрежение на зареждане на йонистора, можете да използвате ценеров диод или верига от светодиоди - аз използвам верига от двечервени светодиоди:

За предотвратяване на разреждането на вече зареден йонистор чрез ограничаващи светодиоди HL1И HL2Добавих още един диод - VD2.

Следва продължение

Този материал определено ще ви хареса, тъй като в него ще разгледаме начин за получаване на прост генератор от старо CD/DVD устройство на компютър.

Преди всичко ви предлагаме да се запознаете с видеоклипа на автора

Нека да видим какво ни трябва:
- старо CD/DVD устройство;
- резачки за тел;
- поялник;
- всеки пластмасов калъф;
- проводници;
- шестоъгълник;
- шайба.

Според автора домашен генератор, идеята е доста ефективна, тъй като съотношението предавателно отношениеобороти на мотор, който задвижва зъбно колело, което издърпва тавата на диска доста голяма. Така е възможно при ниски обороти на една и съща предавка да се получат добри обороти на електродвигателя и да получим генератор. Ще разберем в края на прегледа дали плановете ни ще се осъществят или не, но сега нека се захващаме за работа.

Първо трябва да разпоите платката, на която е монтиран моторът.

След това отрязваме частта от пластмасовия корпус на задвижването, която държи двигателя, както и предавката, от която се нуждаем. По-късно ще извлечем дръжка от тази предавка, за да можем да я въртим и да генерираме електричество.

Взимаме първия проводник и го запояваме към един от контактите на двигателя.

Запояйте втория проводник към втория контакт.

За да тества генератора, авторът на идеята използва UBS входове, които са монтирани в пластмасова кутия. Затова той залепва част от задвижването с мотор и предавка в това тяло с помощта на пистолет за лепило.

За да направите дръжка, ще ви трябва шестоъгълник и шайба. Тези части трябва да бъдат прикрепени един към друг. Авторът прави това чрез запояване.

Запоете проводниците към щифтовете на USB конекторите.

На втората половина на пластмасовата кутия трябва да направите дупка за издатината на зъбното колело.

Накрая го залепете домашна писалкакъм ухото на скоростната кутия. Нашият генератор е готов.

В тази статия ще разгледаме модела мощен генераторнаправен от магнити, който е способен да генерира електричество с мощност 300 вата. Рамката е сглобена от дуралуминиеви плочи с дебелина 10 мм. Генераторът се състои от 3 основни части: корпус, ротор, статор. Основната цел на корпуса е да фиксира ротора и статора в строго определено положение. Въртящият се ротор не трябва да докосва намотките на статора с магнити. Алуминиевият корпус е сглобен от 4 части. Ъгловото оформление осигурява проста и твърда структура. Тялото е изработено на CNC машина. Това е както предимство, така и недостатък на разработката, тъй като за качествено повторение на модела трябва да намерите специалисти и CNC машина. Диаметърът на дисковете е 100 мм.

Можете също да закупите готов електрически генератор в онлайн магазин.

Ротор на електрическия генератор И. Белицки

Роторе желязна ос. Има 2 железни диска с разположени върху тях неодимови магнити. Между дисковете на оста е натисната желязна втулка. Дължината му зависи от дебелината на статора. Целта му е да осигури минимално разстояние между въртящите се магнити и намотките на статора. Всеки диск съдържа 12 неодимови магнита с диаметър 15 и дебелина 5 mm. За тях са направени седалки на диска.

Те трябва да бъдат залепени епоксидна смолаили друго лепило. В този случай е необходимо стриктно да се спазва полярността. Когато се сглобят, магнитите трябва да бъдат разположени така, че срещу всеки да има друг от срещуположния диск. В този случай полюсите трябва да са различни един спрямо друг. Както пише самият автор на разработката (Игор Белецки): „Би било правилно да има различни полюси, така че силовите линии да излизат от единия и да влизат в другия, определено S = N.“ Можете да закупите неодимови магнити в китайски онлайн магазин.

Статорно устройство

Като основа е използван лист текстолит с дебелина 12 m, в който са направени отвори за бобините и роторните втулки. Външният диаметър на железните намотки, които се монтират в тези отвори, е 25 mm. Вътрешният диаметър е равен на диаметъра на магнитите (15 mm). Намотките изпълняват 2 задачи: функцията на магнитопроводяща сърцевина и задачата да намалят залепването при преминаване от една намотка към друга.

Намотките са изработени от изолиран проводник с дебелина 0,5 мм. На всяка намотка се навиват 130 оборота. Посоката на навиване е еднаква за всички.

Когато създавате мощен генератор от, трябва да знаете, че колкото по-висока е скоростта, която може да се осигури, толкова по-високо ще бъде изходното напрежение и ток на устройството за безплатна енергия.

Един прост вятърен генератор може да бъде направен от няколко дефектни твърди дисковеи водна помпа от пералня. алтернативна енергияпо-близо, отколкото изглежда, сега има повече от достатъчно боклуци, за да се направят такива необходими gizmos. Този дизайн, разбира се, няма да захранва цялата ви къща с електричество, но е доста подходящ за зареждане на всякакви USB джаджи.

Ще се нуждая

Автоматична помпа пералня. Той стои в самото дъно и служи за изпомпване на вода от барабана в канализацията.
Четири твърди диска, от различни производители.
Стълбът е дълга тръба за инсталиране на вятърна мелница на височина.
Болтове, гайки, шайби.
Проводници.

Няколко думи за водната помпа

Водна помпа ще се използва като генератор, който генерира електричество. Състои се от подвижен ротор с постоянни магнити и подвижен статор с U-образно магнитно ядро и намотка върху него.

Роторът се изважда доста лесно.

Благодарение на използването постоянни магнити, такава помпа работи перфектно като генератор, способен да доставя до 250 V. Разбира се, нашата вятърна мелница няма да даде такива скорости и изходното напрежение ще бъде няколко пъти по-ниско.

Производство на вятърни генератори

Беше решено да се закрепи помпата с конструктивни стоманени ъгли, като се огъват и нарязват според нуждите.

Оказа се така, един вид скоба.

В магнитната верига на помпата е направен отвор за по-надеждна фиксация.

Сглобена единица.

Лопатки на вятърни турбини

Остриетата са изработени от PVC тръба.

Разрязваме тръбата на три равни части по дължина.

И тогава изрязахме нашето собствено острие от всяка половина.

Правим дупки в местата, където лопатките са прикрепени към генератора.

Приставка за острие

За закрепване на лопатките на вятърния генератор бяха използвани два диска от HDD.

Отворът, в който пасва идеално на диаметъра на работното колело.

Нека го отбележим.

Да пробием.

Дисковете са закрепени към ротора с болтове, шайби и гайки.

Завийте остриетата.

Въртяща се единица

За да може вятърната мелница да се върти в различни посоки в зависимост от вятъра, тя трябва да бъде монтирана на грамофон, в ролята на който двигател от харддиск, защото има много добри лагери.