Vetrnica iz PET plastenk. Kako sestaviti vetrni generator iz treh trdih diskov in ene črpalke iz pralnega stroja. Nekaj ​​besed o vodni črpalki

Med vožnjo s kolesom mimo poletnih koč sem videl delujoč vetrni generator:

Velike lopatice so se vrtele počasi, a zanesljivo, vetrokaz je usmerjal napravo v smeri vetra.
Želel sem implementirati podobno zasnovo, ki sicer ni bila sposobna proizvajati zadostne moči za oskrbo "resnih" porabnikov, vendar še vedno deluje in na primer polni baterije ali napaja LED.

Koračni motorji

Ena najučinkovitejših možnosti za majhen domači vetrni generator je uporaba koračni motor (SD) (angleščina) koračni (koračni, koračni) motor) - v takem motorju je vrtenje gredi sestavljeno iz majhnih korakov. Navitja koračnega motorja so združena v faze. Ko je tok doveden v eno od faz, se gred premakne za en korak.
Ti motorji so nizka hitrost in na generator s takšnim motorjem se lahko priključi Vetrna turbina, Stirlingov motor ali drug vir energije z nizko hitrostjo. Pri uporabi običajnega (komutatorskega) enosmernega motorja kot generatorja bi za doseganje enakih rezultatov potrebovali 10-15-krat več. visoka frekvenca rotacija.
Značilnost steperja je dokaj visok začetni moment (tudi brez električnega bremena, priključenega na generator), ki doseže 40 gramov sile na centimeter.
Učinkovitost generatorja s koračnim motorjem doseže 40%.

Če želite preveriti delovanje koračnega motorja, lahko priključite na primer rdečo LED. Z vrtenjem gredi motorja lahko opazujete sij LED. Polarnost povezave LED ni pomembna, saj motor proizvaja izmenični tok.

Takih zakladov je dovolj močni motorji so petpalčni disketni pogoni, pa tudi starejši tiskalniki in skenerji.

Motor 1

Na primer, imam SD iz starega 5,25-palčnega disketnega pogona, ki je bil še vedno del ZX Spectrum- združljiv računalnik "Byte".
Takšen pogon vsebuje dva navitja, s koncev in sredine katerih so zaključki - skupaj šestžice:

prvo navijanje tuljava 1) - modra (angleščina) modra) in rumena (eng. rumena);
drugo navijanje tuljava 2) - rdeča (angleščina) rdeča) in bela (angleščina) bela);
rjav rjav) žice - vodi iz središč vsakega navitja (eng. sredinske pipe).

razstavljen koračni motor

Na levi strani lahko vidite rotor motorja, na katerem so vidni "črtasti" magnetni poli - severni in južni. Na desni lahko vidite navitje statorja, sestavljeno iz osmih tuljav.
Upornost polovice navitja je ~70 ohmov.

Ta motor sem uporabil v prvotni zasnovi svoje vetrne turbine.

Motor 2

Na voljo imam manj zmogljiv koračni motor T1319635 podjetja Epoch Electronics Corp. iz optičnega bralnika HP Scanjet 2400 Ima pet izhodi (unipolarni motor):


prvo navijanje tuljava 1) - oranžna (angleško) oranžna) in črna (angleščina) Črna);
drugo navijanje tuljava 2) - rjava (angleško) rjav) in rumena (eng. rumena);
rdeča (angleščina) rdeča) žice - sponke, povezane skupaj od sredine vsakega navitja (eng. sredinske pipe).

Upornost polovice navitja je 58 ohmov, kar je navedeno na ohišju motorja.

Motor 3

V izboljšani različici vetrnega generatorja sem uporabil koračni motor Robotron SPA 42/100-558, izdelan v NDR in zasnovan za 12 V:

Vetrna turbina

Obstajata dve možni možnosti za lokacijo osi rotorja (turbine) vetrnega generatorja - vodoravno in navpično.

Prednost vodoravno(najbolj priljubljen) lokacijo os, ki se nahaja v smeri vetra, je večja učinkovita uporaba vetrna energija, slabost je kompleksnost zasnove.

izberem navpična razporeditev sekire - VAWT (vetrna turbina z navpično osjo), kar bistveno poenostavi zasnovo in ne zahteva orientacije proti vetru . Ta možnost je primernejša za montažo na streho, veliko bolj učinkovita je v pogojih hitre in pogoste spremembe smeri vetra.

Uporabil sem vrsto vetrne turbine, imenovano vetrna turbina Savonius. Vetrna turbina Savonius). Izumili so ga leta 1922 Sigurd Johannes Savonius) iz Finske.

Sigurd Johannes Savonius

Delovanje vetrne turbine Savonius temelji na dejstvu, da upor povlecite) prihajajoči zračni tok - veter konkavne površine cilindra (lopatice) je večji od konveksne.

Koeficienti aerodinamičnega upora ( angleščina koeficienti upora) $C_D$

dvodimenzionalna telesa:
konkavna polovica valja (1) - 2,30
konveksna polovica valja (2) - 1,20
ravna kvadratna plošča - 1,17
3D telesa:
konkavna votla polobla (3) - 1,42
konveksna votla hemisfera (4) - 0,38
krogla - 0,5
Navedene vrednosti so podane za Reynoldsova števila. Reynoldsove številke) v območju $10^4 - 10^6$. Reynoldsovo število označuje obnašanje telesa v mediju.

Sila upora telesa proti zračnemu toku $(F_D) = ((1 \over 2) (C_D) S \rho (v^2) ) $, kjer je $\rho$ gostota zraka, $v$ hitrost zračnega toka, $ S $ je površina prečnega prereza telesa.

Takšna vetrna elektrarna se vrti v isto smer, ne glede na smer vetra:

Podobno načelo delovanja se uporablja pri anemometru s skodelico. skodelicni anemometer)- naprava za merjenje hitrosti vetra:

Tak anemometer je leta 1846 izumil irski astronom John Thomas Romney Robinson ( John Thomas Romney Robinson):

Robinson je verjel, da se skodelice v njegovem anemometru s štirimi skodelicami premikajo z eno tretjino hitrosti vetra. V resnici se ta vrednost giblje od dve do malo več kot tri.

Trenutno se za merjenje hitrosti vetra uporabljajo anemometri s tremi skodelicami, ki jih je razvil kanadski meteorolog John Patterson. John Patterson) leta 1926:

Generatorji na osnovi brušenih enosmernih motorjev z navpično mikroturbino se prodajajo na eBay za približno 5 $:

Takšna turbina vsebuje štiri lopatice, razporejene vzdolž dveh pravokotnih ose, s premerom rotorja 100 mm, višino lopatice 60 mm, dolžino tetive 30 mm in višino segmenta 11 mm. Tekač je nameščen na gredi komutatorskega enosmernega mikromotorja z oznakami JQ24-125H670. Nazivna napajalna napetost takega motorja je 3 ... 12 V.
Energija, ki jo ustvari tak generator, je dovolj za osvetlitev "bele" LED.

Hitrost vrtenja vetrne turbine Savonius ne sme preseči hitrosti vetra , vendar je hkrati ta oblika značilna visok navor (Angleščina) navor).

Učinkovitost vetrne turbine je mogoče oceniti s primerjavo moči, ki jo ustvari vetrni generator, z močjo vetra, ki piha skozi turbino:
$P = (1\nad 2) \rho S (v^3)$, kjer je $\rho$ gostota zraka (približno 1,225 kg/m 3 na morski gladini), $S$ preplavljena površina turbina (angl. pometano območje), $v$ - hitrost vetra.

Moja vetrna turbina

Možnost 1

Sprva je rotor mojega generatorja uporabljal štiri lopatice v obliki segmentov (polovic) valjev, izrezanih iz plastične cevi:


Velikosti segmentov -
dolžina segmenta - 14 cm;
višina segmenta - 2 cm;
dolžina tetive segmenta - 4 cm;

Sestavljeno konstrukcijo sem namestil na precej visok (6 m 70 cm) lesen jambor iz lesa, pritrjen s samoreznimi vijaki na kovinski okvir:

Možnost 2

Pomanjkljivost generatorja je bila dokaj visoka hitrost vetra, potrebna za vrtenje lopatic. Za povečanje površine sem uporabil rezila, izrezana iz plastične steklenice:

Velikosti segmentov -
dolžina segmenta - 18 cm;
višina segmenta - 5 cm;
dolžina strune segmenta - 7 cm;
razdalja od začetka odseka do središča vrtilne osi je 3 cm.

Možnost 3

Težava se je izkazala v trdnosti držal za rezila. Sprva sem uporabil perforirane aluminijaste trakove iz sovjetskega otroškega gradbenega kompleta debeline 1 mm. Po večdnevnem obratovanju so močni sunki vetra povzročili zlom lamel (1). Po tem neuspehu sem se odločil izrezati držala rezil iz folije PCB (2) debeline 1,8 mm:

Upogibna trdnost PCB pravokotno na ploščo je 204 MPa in je primerljiva z upogibno trdnostjo aluminija - 275 MPa. Toda modul elastičnosti aluminija $E$ (70.000 MPa) je veliko večji od modula PCB (10.000 MPa), tj. teksolit je veliko bolj elastičen kot aluminij. To bo po mojem mnenju, ob upoštevanju večje debeline nosilcev tekstolita, zagotovilo veliko večjo zanesljivost pritrditve lopatic vetrnega generatorja.
Vetrni generator je nameščen na jamboru:

Poskusno obratovanje nove izvedbe vetrnega generatorja je pokazalo njegovo zanesljivost tudi pri močnejših sunkih vetra.

Slabost Savoniusove turbine je nizka učinkovitost - le približno 15 % energije vetra se pretvori v energijo vrtenja gredi (to je veliko manj, kot je mogoče doseči z vetrna turbina Daria(Angleščina) vetrna turbina Darrieus)), z uporabo dvižne sile (eng. dvig). To vrsto vetrne turbine je izumil francoski konstruktor letal Georges Darrieux. (Georges Jean Marie Darrieus) - 1931 US patent št. 1,835,018 .

Georges Darrieux

Pomanjkljivost turbine Daria je, da ima zelo slab samozagon (za ustvarjanje navora iz vetra se mora turbina že vrteti).

Pretvarjanje električne energije, ki jo ustvari koračni motor

Vodnike koračnih motorjev lahko povežete z dvema mostnima usmernikoma iz Schottkyjevih diod, da zmanjšate padec napetosti na diodah.
Uporabite lahko priljubljene diode Schottky 1N5817 z največjo povratno napetostjo 20 V, 1N5819- 40 V in največji enosmerni povprečni usmerjeni tok 1 A. Izhode usmernikov sem povezal zaporedno, da sem povečal izhodno napetost.
Uporabite lahko tudi dva sredinska usmernika. Takšen usmernik zahteva polovico manj diod, hkrati pa je izhodna napetost prepolovljena.
Nato se valovitost napetosti izravna s kapacitivnim filtrom - kondenzatorjem 1000 µF pri 25 V. Za zaščito pred povečano generirano napetostjo je vzporedno s kondenzatorjem priključena 25 V zener dioda.


moj diagram vetrnega generatorja


elektronska enota mojega vetrnega generatorja

Aplikacija vetrnega generatorja

Napetost, ki jo ustvari vetrni generator, je odvisna od velikosti in konstantnosti hitrosti vetra.

Ko veter zaziba tanke drevesne veje, napetost doseže 2 ... 3 V.

Ko veter zaziba debele veje dreves, napetost doseže 4 ... 5 V (z močnimi sunki - do 7 V).

POVEZOVANJE Z JOULE THIEF

Zglajena napetost iz kondenzatorja vetrnega generatorja se lahko napaja na - nizko napetost DC-DC pretvornik

Vrednost upora R se izbere eksperimentalno (odvisno od vrste tranzistorja) - priporočljivo je uporabiti spremenljivi upor 4,7 kOhm in postopoma zmanjšati njegov upor, tako da dosežete stabilno delovanje pretvornik
Sestavil sem tak pretvornik na osnovi germanija pnp-tranzistor GT308V ( VT) in impulzni transformator MIT-4V (tuljava L1- sklepi 2-3, L2- sklepi 5-6):

NABOJ IONISTROV (SUPERKONDENZATORJEV)

Ionistor (superkondenzator, angleško) superkondenzator) je hibrid kondenzatorja in kemičnega vira toka.
Ionistor - nepolarni element, vendar je lahko ena od sponk označena s "puščico", ki označuje polarnost preostale napetosti po polnjenju pri proizvajalcu.
Za začetno raziskavo sem uporabil ionistor z zmogljivostjo 0,22 F za napetost 5,5 V (premer 11,5 mm, višina 3,5 mm):

Priključil sem ga preko diode na izhod preko germanijeve diode D310.

Za omejitev maksimalna napetost Za polnjenje ionistorja lahko uporabite zener diodo ali verigo LED - jaz uporabljam verigo dva rdeče LED diode:

Za preprečitev izpraznitve že napolnjenega ionistorja preko omejevalnih LED HL1 in HL2 Dodal sem še eno diodo - VD2.

Se nadaljuje

Nadaljujemo z recikliranjem plastične steklenice. Predlagam, da razmislite o izdelavi navpične rotacijske vetrnice iz štirih steklenic. Uporabljena rotacijska enota lahko postane generator šibkih tokov ali odličen senzor hitrosti vetra za domač anemometer. Prikazane so fotografije in video posnetki vetrnice. Shema sestavljanja je podrobno prikazana spodaj.

Kako narediti mlin na veter iz PET plastenk z lastnimi rokami

1. Potrebno orodje: toplotna pištola, škarje, sveder, nož in izvijač. Uporabljeni materiali: štiri enake PET plastenke z zamaški s prostornino od 0,2 do 2 litra, motor trdi disk, plastični kozarec vitaminov, star sifon za umivalnik in lesen drog potrebne dolžine.

2. V poštev pride razstavljanje trdega diska računalnika. Za delovanje boste potrebovali motor in zgornjo ploščo za pritrditev plošče diska s pritrdilnimi elementi. Pritrdilne elemente lahko uporabite s križnim izvijačem, vendar pogosteje z zvezdico.

3. Delo začnemo z najbolj delovno intenzivno in pomembno enoto - namestitev rotacijske enote v pokrov kozarca vitaminov. Če želite to narediti, pod koncem motorja, strogo simetrično, z lastnimi rokami izrežite luknjo v plastičnem pokrovu pločevinke z nožem.

Električni motor Pokrov pločevinke Luknja

4. Označimo pritrdilne luknje vzdolž nadzemnega traku in jih izvrtamo.

5. Rotacijsko enoto namestite v pokrov.

Luknje so označene Rotacijska enota je pritrjena.

6. Kozarec označimo na štiri sektorje in z dobro segreto talilno pištolo simetrično zalepimo štiri pokrove. Na pokrov izdatno nanesemo lepilo in pokrov prilepimo na pravo mesto. Na kozarcu ne sme biti nalepk, lepljena mesta pa je priporočljivo očistiti s smirkovim papirjem.

7. Plastenke PET privijte v zamaške in s trajnim markerjem označite izreze v kozarcu. Položaj izrezov določa smer vrtenja vetrnice. Izrezi morajo biti na isti strani, kot je prikazano na fotografiji, to pomeni, da pri vrtenju vetrnica poskuša zategniti pokrov.

8. Izrežite steklenice eno za drugo in jih takoj privijte na svoje mesto. Kozarec privijemo v pokrov - domača vetrnica je pripravljena. Koristno je kolo preveriti in po potrebi uravnotežiti s kosom plastelina.

Pokrovi so zlepljeni

9. Vprašanje namestitve vetrne turbine je sprva povzročalo težave, vendar je bilo nepričakovano enostavno rešeno. Palčni standardi trdega diska in sifona iz umivalnika so se izkazali za enake, motor pa je bil popolnoma pritrjen s spojno matico na sifonu, po potrebi lahko dodate gumijasto podložko. Pred namestitvijo je bil motor odklopljen od pokrova, vstavljena pokrovna matica in pokrov pločevinke pritrjen nazaj. Za oceno proizvodnih zmogljivosti motorja so žice spajkane na navitja motorja.

10. Konec droga je tesno vstavljen v sifon in celotna konstrukcija je nameščena za testiranje. Vetrnica je precej občutljiva in v mirnem vetru se je takoj začela počasi vrteti.

Rotacijska enota je fiksna

Obstaja način, da dobite elektriko popolnoma brezplačno. Dovolj je, da na svojem spletnem mestu izdelate in namestite vetrni generator. Danes to ne more nadomestiti tradicionalnih virov električne energije, bo pa gospodinjstvu dodalo nekaj prijetnih odstotkov ponosne neodvisnosti. Najpomembnejša stvar je, da lahko "sestavite" polnopravni generator iz dobesedno vseh starih smeti in smeti.

Potrebovali bomo

Najprej morate dobiti črpalko iz avtomata pralni stroj. Uporablja se za črpanje vode iz bobna v kanalizacijo in se nahaja na samem dnu. Potrebovali boste tudi štiri pokvarjene trde diske, dolgo palico za namestitev strukture, številne vijake, matice in podložke. Končno potrebujemo žice.

Za kaj je črpalka?

Črpalka bo uporabljena kot isti generator, ki bo proizvajal električno energijo. Črpalka je sestavljena iz gibljivega rotorja s trajnimi magneti in gibljivega statorja z magnetnim jedrom v obliki črke U ter tuljave, ki je pritrjena na to strukturo. Rotor se enostavno izvleče. Zahvaljujoč omenjenim permanentnim magnetom je takšna črpalka odličen generator, ki lahko proizvede napetost do 250 V.

Postopek izdelave generatorja

Črpalko je najbolje pritrditi s spono, ki jo je najlažje izdelati iz jeklenih vogalov. Verjetno jih bo treba ustrezno obrezati. Za bolj zanesljivo pritrditev lahko varno naredite dodatno luknjo v magnetnem jedru črpalke. To je pravzaprav vse, kar je treba storiti na tej stopnji.

Postopek izdelave rezil in njihovega pritrjevanja

Rezila za vetrni generator so lahko izdelana iz PVC cevi. Če želite to narediti, ga razrežite na tri enake dele po dolžini. Iz takšnih praznin lahko naredite bolj "elegantne" elemente. Na mestih, kjer so rezila pritrjena, ne pozabite narediti ustreznih lukenj za naknadno pritrditev. Iz podobnega materiala je treba izdelati tudi repno lopatico, ki bo vodila generator.

Rezila bomo pritrdili na dva diska s trdega diska. Celotna težava te faze dela je narediti luknje v diskih na ustreznih mestih in nato nanje priviti rezila s pomočjo pripravljenih vijakov in podložk.

Vrtljiva enota

Majhen, a zelo pomembna podrobnost. Če želite narediti vrtljivi kot, lahko uporabite motor s trdega diska. Ima zelo dobre ležaje, zato se bo ta element idealno spopadel z nalogo. Na tem elementu bo nameščen disk z generatorjem.

Generalna skupščina

Zdaj ostane le še zbiranje vetrni generator, pritrdimo žice na naš drog, nanj namestimo vrtljivi element ter dvignemo in postavimo "mlin" na primerno mesto. Po končanem delu je dobro izvesti manjše preizkuse. Seveda vetrni generator ne bo zagotovil največ 250 V, vendar bo rezultat dela še vedno prijeten! Podroben postopek sestavljanja si lahko ogledate v spodnjem videu.

Želim si še bolj zanimivega in uporabni nasveti Za poletna koča za naslednjo sezono? Kaj pa, če to ugotovimo in spremenimo v nekaj uporabnega za gospodinjstvo.

V tem članku bomo obravnavali model močnega generatorja iz magnetov, ki je sposoben proizvajati električno energijo z močjo 300 vatov. Okvir je sestavljen iz duraluminijskih plošč debeline 10 mm. Generator je sestavljen iz 3 glavnih delov: ohišje, rotor, stator. Glavni namen ohišja je pritrditev rotorja in statorja v strogo določenem položaju. Rotacijski rotor se ne sme dotikati statorskih tuljav z magneti. Aluminijasto ohišje je sestavljeno iz 4 delov. Kotna postavitev zagotavlja preprosto in togo strukturo. Telo je izdelano na CNC stroju. To je tako prednost kot slabost razvoja, saj je za kakovostno ponovitev modela potrebno najti strokovnjake in CNC stroj. Premer diskov je 100 mm.

V spletni trgovini lahko kupite tudi že pripravljen električni generator.

Rotor električnega generatorja I. Belitsky

Rotor je železna os. Na njih sta 2 železna diska z neodimskimi magneti. Med koluti na osi je vtisnjena železna puša. Njegova dolžina je odvisna od debeline statorja. Njegov namen je zagotoviti minimalno režo med vrtljivimi magneti in tuljavami statorja. Vsak disk vsebuje 12 neodimovih magnetov s premerom 15 in debelino 5 mm. Na disku so zanje narejeni sedeži.

Treba jih je prilepiti epoksidne smole ali drugo lepilo. V tem primeru je treba strogo upoštevati polarnost. Ko so sestavljeni, morajo biti magneti nameščeni tako, da nasproti vsakega stoji drug z nasprotnega diska. V tem primeru se morata poli med seboj razlikovati. Kot piše sam avtor razvoja (Igor Beletsky): "Pravilno bi bilo imeti različne poli, tako da bi črte sile izhajale iz enega in vstopale v drugega, vsekakor S = N." Neodimske magnete lahko kupite v kitajski spletni trgovini.

Statorska naprava

Za osnovo je bila uporabljena plošča tekstolita debeline 12 m, v plošči so bile narejene luknje za tuljave in puše rotorja. Zunanji premer železnih tuljav, ki so nameščene v te luknje, je 25 mm. Notranji premer je enak premeru magnetov (15 mm). Tuljave opravljajo 2 nalogi: funkcijo magnetno prevodnega jedra in nalogo zmanjšanja zlepljenja pri premikanju z ene tuljave na drugo.

Tuljave so izdelane iz izolirane žice debeline 0,5 mm. Na vsako tuljavo je navitih 130 ovojev. Smer navijanja je za vse enaka.

Ko ustvarjate močan generator iz, morate vedeti, da višja kot je hitrost, ki jo je mogoče zagotoviti, večja bo izhodna napetost in tok naprave za brezplačno energijo.

Ta material vam bo zagotovo všeč, saj si bomo v njem ogledali način, kako iz starega računalniškega CD/DVD pogona pridobiti preprost generator.

Najprej predlagamo, da se seznanite z avtorjevim videoposnetkom

Poglejmo, kaj potrebujemo:
- star CD/DVD pogon;
- rezalniki žice;
- spajkalnik;
- kateri koli plastični kovček;
- žice;
- šesterokotnik;
- pralec.

Po mnenju avtorja domači generator, je ideja precej učinkovita, saj je razmerje med prestavnim razmerjem in motorjem, ki poganja zobnik, ki razteza pladenj za disk, precej veliko. Tako je možno, da pri nizkih vrtljajih istega zobnika dobimo dobre vrtljaje na elektromotorju in dobimo generator. Ali se bodo naši načrti uresničili ali ne, bomo izvedeli ob koncu pregleda, zdaj pa se lotimo dela.

Najprej morate odspajkati ploščo, na kateri je nameščen motor.

Nato odrežemo del plastičnega ohišja pogona, ki drži motor, kot tudi orodje, ki ga potrebujemo. Kasneje bomo iz tega orodja izpeljali ročaj, da ga bomo lahko vrteli in proizvajali elektriko.

Vzamemo prvo žico in jo spajkamo na enega od kontaktov motorja.

Spajkajte drugo žico na drugi kontakt.

Za testiranje generatorja avtor ideje uporablja UBS vhode, ki so nameščeni v plastičnem ohišju. Zato v to telo z lepilno pištolo prilepi kos pogona z motorjem in zobnikom.

Za izdelavo ročaja boste potrebovali šesterokotnik in podložko. Te dele je treba pritrditi drug na drugega. Avtor to naredi s spajkanjem.

Prispajkajte žice na nožice priključkov USB.

Na drugi polovici plastičnega ohišja morate narediti luknjo za izboklino zobnika.

Na koncu prilepimo doma narejen ročaj na uho menjalnika. Naš generator je pripravljen.