En este artículo, veremos más de cerca cómo hacer un generador de viento con sus propias manos. Después de todo, la vida de una persona moderna sin electricidad es difícil de imaginar. E incluso las pequeñas interrupciones en el suministro de electricidad a veces se convierten en un "momento paralizante" para una vida normal en su propia casa. Y estos problemas, tenemos que admitirlo, en algunas aldeas suburbanas o asentamientos en áreas rurales, por desgracia, no son infrecuentes. Esto significa que necesita protegerse de alguna manera de los problemas, adquirir una fuente de energía de respaldo. Y si tenemos en cuenta las tarifas en constante crecimiento, tener una fuente propia, e incluso trabajar casi “gratis”, se convierte en el sueño de muchos propietarios.
Una de las direcciones del desarrollo de la "energía libre" en nuestro tiempo es el uso de la energía eólica. Es probable que muchos hayan visto imágenes impresionantes de enormes turbinas eólicas utilizadas con éxito en algunos países europeos; en algunos lugares, la proporción de energía eólica ya alcanza varias decenas de por ciento del total. Entonces surge la tentación: ¿no debería intentar hacer un generador eólico con mis propias manos para independizarme de las redes eléctricas de una vez por todas?
La pregunta es razonable, pero el ardor del "soñador" debería enfriarse un poco. Para crear una planta de generación de energía realmente eficiente y de alta calidad, se requieren muchos conocimientos en mecánica e ingeniería eléctrica. Debe ser un experto en todos los oficios: existe una serie completa de operaciones de alta complejidad que requieren un diseño preciso y un enfoque calificado en la ejecución. Por la totalidad de estas razones, como se puede juzgar por las discusiones en los foros, muchos "solicitantes" no recibieron el resultado esperado o abandonaron por completo el proyecto concebido.
Por lo tanto, este artículo proporcionará una imagen general que muestra problemas comunes y direcciones para su solución en el proceso de creación de turbinas eólicas. Será posible estimar aproximadamente la escala del trabajo y sopesar sobriamente sus capacidades: ¿vale la pena realizarlo usted mismo?
¿Qué es una turbina eólica? Estructura general del sistema
Hay varias formas de obtener energía eléctrica: debido a la exposición a una corriente de fotones (luz, por ejemplo, baterías solares), debido a ciertas reacciones químicas (ampliamente utilizadas en las baterías), debido a las diferencias de temperatura. Pero la conversión de energía cinética en energía eléctrica es la que más se utiliza actualmente. Esta transformación tiene lugar en dispositivos especiales, que se denominan generadores.
El principio de funcionamiento del generador del convertidor de energía cinética en energía eléctrica fue revelado y descrito en el siglo XIX por Faraday.
El principio del dispositivo del generador eléctrico más simple. Consiste en el hecho de que si el marco conductor se coloca en un campo magnético cambiante, entonces se inducirá en él una fuerza electromotriz que, cuando el circuito esté cerrado, dará lugar a la aparición de una corriente eléctrica. Y se puede lograr un cambio en el flujo magnético girando este marco en un campo magnético, ya sea creado por imanes permanentes o apareciendo en los devanados de excitación. Cuando cambia la posición del marco, cambia el valor del flujo magnético que lo cruza. Y cuanto mayor sea la tasa de cambio, mayores serán los indicadores y los campos electromagnéticos inducidos. Por lo tanto, cuantas más revoluciones se transfieran al rotor (parte giratoria del generador), más voltaje se puede lograr en la salida.
El diagrama ciertamente se muestra con grandes simplificaciones, solo para aclarar el principio.
La transmisión de rotación al rotor del generador se puede realizar de diferentes formas. Y una de las formas de encontrar una fuente de energía libre que ponga en movimiento la parte cinemática del dispositivo es "captar" la fuerza del viento. Es decir, de la misma manera que los creadores de molinos de viento lograron hacerlo una vez.
Así, el dispositivo de un aerogenerador implica la presencia de un dispositivo generador y un mecanismo de transmisión de su movimiento de rotación al estator, es decir, una turbina eólica. Además, un diseño que garantice una instalación confiable del sistema se convierte en un requisito previo, ya que a menudo debe colocarse a una altura considerable para que los obstáculos naturales o artificiales no interfieran con la "captura del viento" en toda regla. En algunos casos, también se utiliza una transmisión cinemática, diseñada para aumentar el número de revoluciones del rotor.
Un ejemplo de transmisión de sobremarcha de una turbina eólica a un generador Pero eso no es todo. La presencia y la velocidad del viento son a menudo valores extremadamente variables. Y hacer que el consumo de la energía generada dependa de los "caprichos del clima" no es razonable. Por lo tanto, una turbina eólica suele funcionar junto con un sistema de almacenamiento de energía.
La corriente generada se rectifica, estabiliza y, a través de un dispositivo controlador especial, se destina directamente a un mayor consumo, o bien se redirige a la carga de las potentes baterías incluidas en el circuito. Desde las baterías a través de un inversor que convierte la corriente continua en corriente alterna del voltaje y frecuencia deseados, se suministra energía a los puntos de consumo. Las baterías se convierten en una especie de enlace de búfer: si la carga actual es menor que la corriente del generador (muy dependiente de la fuerza del viento), o si los dispositivos de consumo no están conectados en absoluto durante algún tiempo, entonces las baterías se están cargando. Si la carga supera la potencia generada, las baterías se descargan.
Un punto interesante: es esta característica de la planta de energía eólica la que le permite planificar la potencia del generador en sí, no en función de los indicadores de carga máxima (el inversor será más responsable de esto), sino en función del consumo de energía previsto. durante un período determinado (por ejemplo, un mes).
Por supuesto, se pueden usar esquemas más simples en la vida cotidiana. Por ejemplo, una turbina eólica simplemente sirve a algún tipo de equipo de iluminación de bajo voltaje, etc.
Pros y contras de los parques eólicos Por ejemplo, veamos primero el diseño más simple de un generador eólico, que incluso un estudiante de secundaria puede ensamblar. La aplicación práctica de una "planta de energía" de este tipo no es muy amplia, sino solo para ampliar su comprensión y adquirir algunas habilidades, ¿por qué no?
Un generador eólico de un generador de automóvil es una buena alternativa a un dispositivo de fábrica, que cuesta desde varias decenas hasta varios cientos de miles de rublos. Para el montaje, deberá construir palas, un mástil y cambiar ligeramente el diseño del generador.
Acerca de las turbinas eólicas caseras para el hogar.
La energía eólica es de especial interés a nivel doméstico. Esto es comprensible si mira por el rabillo del ojo la próxima factura de energía consumida. Por ello, se activan todo tipo de artesanos, aprovechando todas las posibilidades de obtener electricidad de forma económica.
Una de estas posibilidades, bastante real, está estrechamente relacionada con una turbina eólica de un generador de automóvil. Un dispositivo ya terminado, un generador de automóvil, solo necesita estar equipado con cuchillas fabricadas correctamente para poder eliminar parte del valor de la energía eléctrica de los terminales del generador.
Es cierto que solo funcionará eficazmente si hace viento.
Un ejemplo de la práctica del uso doméstico de generadores eólicos. Un diseño de aerogenerador práctico bien desarrollado y bastante efectivo. Se instala una hélice de tres palas, que es una rareza para los electrodomésticos.
El uso de prácticamente cualquier generador automotriz es aceptable para la construcción de turbinas eólicas. Pero generalmente intentan elegir un modelo poderoso capaz de entregar altas corrientes para el caso. Aquí, en la cima de la popularidad, el diseño de generadores de camiones, grandes autobuses de pasajeros, tractores, etc.
Además del generador, se necesitarán varias piezas adicionales para hacer una turbina eólica:
- hélice de dos o tres palas;
- Batería de coche;
- cable eléctrico;
- mástil, elementos de soporte, sujetadores.
El diseño de la hélice de dos o tres palas se considera el más óptimo para un aerogenerador clásico. Pero un proyecto doméstico a menudo está lejos de ser un clásico de la ingeniería. Por lo tanto, la mayoría de las veces intentan recoger tornillos prefabricados para la construcción de viviendas.
Un impulsor de un ventilador de automóvil, que se utilizará como hélice para una turbina eólica doméstica. La ligereza y la gran superficie útil para la fuerza aérea permiten utilizar estas opciones.
Este, por ejemplo, puede ser un impulsor de una unidad externa de un sistema de aire acondicionado split o de un ventilador del mismo automóvil. Pero cuando existe el deseo de seguir las tradiciones del diseño de turbinas eólicas, tendrá que construir una hélice de turbina eólica de principio a fin con sus propias manos.
Antes de decidirse por el montaje e instalación de un generador eólico, vale la pena evaluar los datos climáticos del sitio y calcular la recuperación de la inversión. La información de un artículo muy interesante, que recomendamos para su revisión, proporcionará una ayuda significativa en esto.
Diseño de aerogeneradores
Existe una gran variedad de especies de aerogeneradores y dibujos para su fabricación. Pero cualquier diseño incluye los siguientes elementos obligatorios:
- generador;
- cuchillas
- almacenamiento de batería;
- mástil;
- la unidad electrónica.
Con algunas habilidades, puedes hacer un generador de viento con tus propias manos.
Además, es necesario pensar de antemano en el sistema de control y distribución de la electricidad, dibujar un diagrama de instalación.
Ventajas y desventajas de usar un generador de automóvil
El uso de un generador de automóvil como elemento de un parque eólico ofrece importantes ventajas:
- Hay un generador listo para usar que se puede usar sin intervención en el diseño o con algunas actualizaciones.
- Un generador de automóvil produce un voltaje estable, lo cual es importante para las turbinas eólicas con su velocidad de rotación en constante cambio.
- Se utiliza equipo estándar, que está disponible y no requiere intervención en la estructura.
- Los alternadores automotrices están muy extendidos, lo que los hace reparables y disponibles para reemplazo cuando sea necesario.
Junto con las ventajas, existen algunas desventajas:
- Un generador de automóvil requiere una alta velocidad de rotación, lo que requiere el uso de una sobremarcha o cambios de diseño en el dispositivo.
- La vida útil de un generador de automóvil está limitada a aproximadamente 4000 horas de funcionamiento (en promedio). Incluso un generador nuevo no resistirá ni siquiera un año de funcionamiento continuo y requerirá reparación.
- El sistema de excitación de algunos generadores requiere que se aplique voltaje a la bobina, lo que requiere un rediseño e instalación de imanes permanentes.
A pesar de las deficiencias, un generador de automóvil se considera la mejor opción posible al crear un parque eólico por su cuenta.
Hacemos una rueda de viento
Las palas son quizás la parte más importante de una turbina eólica. El funcionamiento de las unidades restantes del dispositivo dependerá del diseño. Están hechos de diferentes materiales. Incluso de una tubería de alcantarillado de plástico. Las paletas de la tubería son fáciles de fabricar, son baratas y no se ven afectadas por la humedad. El procedimiento de fabricación del aerogenerador es el siguiente:
- Debe calcularse la longitud de la hoja. El diámetro de la tubería debe ser igual a 1/5 del metraje total. Por ejemplo, si la hoja tiene un metro de largo, entonces una tubería con un diámetro de 20 cm servirá.
- Cortamos la tubería a lo largo en 4 partes con una sierra de calar.
- Hacemos un ala a partir de una parte, que servirá como plantilla para cortar las cuchillas posteriores.
- Alise las rebabas de los bordes con un abrasivo.
- Las palas se fijan a un disco de aluminio con tiras soldadas para su fijación.
- A continuación, se atornilla un generador a este disco.
Palas de rueda de viento
Después del montaje, es necesario equilibrar la rueda de viento. Se fija horizontalmente sobre un trípode. La operación se realiza en un recinto cerrado al viento. En caso de un equilibrio correcto, la rueda no debe moverse. Si las cuchillas giran solas, es necesario afilarlas hasta que toda la estructura esté equilibrada.
Solo después de completar con éxito este procedimiento, debe proceder a verificar la precisión de rotación de las cuchillas, deben girar en el mismo plano sin sesgar. Se permite un error de 2 mm.
Diagrama de montaje del generador
Haciendo un mástil
Para la fabricación del mástil, es adecuada una tubería de agua vieja con un diámetro de al menos 15 cm y una longitud de aproximadamente 7 m.Si hay edificios dentro de los 30 m del lugar de instalación propuesto, entonces se ajusta la altura de la estructura. hacia arriba. Para un funcionamiento eficiente de la turbina eólica, la pala se eleva por encima del obstáculo al menos 1 m.
La base del mástil y las clavijas para la fijación de los cables de sujeción están hormigonadas. Las abrazaderas con pernos están soldadas a las estacas. Para las estrías se utiliza un cable galvanizado de 6 mm.
Consejo. El mástil ensamblado tiene un peso considerable; para la instalación manual, necesitará un contrapeso de una tubería con carga.
Rediseño de un generador de automóvil
Para la fabricación de un generador de turbina eólica, es adecuado un generador de cualquier automóvil. Sus diseños son similares entre sí, y la alteración se reduce a rebobinar el cable del estator y hacer un rotor con imanes de neodimio. Se perforan agujeros en los polos del rotor para fijar los imanes. Instálelos alternando los polos. El rotor se envuelve en papel y los huecos entre los imanes se rellenan con epoxi.
Generador de coche
De la misma manera, puede rehacer un motor de una vieja lavadora. Solo los imanes en este caso están pegados en ángulo para evitar que se peguen.
El nuevo devanado se rebobina a lo largo de la bobina sobre el diente del estator. Puedes hacer un bobinado suelto, es tan conveniente como cualquiera. Cuanto mayor sea el número de vueltas, más eficiente será el generador. Las bobinas se enrollan en una dirección según un esquema trifásico.
Vale la pena probar y medir los datos con un generador listo para usar. Si a 300 rpm el generador produce unos 30 voltios, este es un buen resultado.
Generador para turbina eólica de generador de automóvil
Montaje final
El bastidor del generador está soldado a partir de una tubería perfilada. La cola está hecha de chapa galvanizada. El eje de pivote es un tubo con dos cojinetes. El generador se fija al mástil de tal manera que la distancia de la pala al mástil sea de al menos 25 cm. Por razones de seguridad, vale la pena elegir un día sin viento para el montaje final e instalación del mástil. Las palas bajo la influencia de fuertes vientos pueden doblarse y romperse en el mástil.
Para utilizar baterías para alimentar equipos que operan en una red de 220 V, deberá instalar un inversor de conversión de voltaje. La capacidad de la batería se selecciona individualmente para el aerogenerador. Este indicador depende de la velocidad del viento en el suelo, la potencia del equipo conectado y la frecuencia de su uso.
Dispositivo generador de viento
Para evitar que la batería se dañe por sobrecarga, necesita un controlador de voltaje. Puede hacerlo usted mismo si tiene suficientes conocimientos en electrónica, o puede comprar uno ya hecho. Hay muchos controladores en el mercado de mecanismos de energía alternativa.
Consejo. Para evitar que la hoja se rompa con vientos fuertes, se instala un dispositivo simple: una veleta protectora.
Hélice de dos palas para generador sin alteración
En principio, si coloca una hélice de dos palas de alta velocidad con un diámetro de 1-1.2 metros en el generador, entonces tales revoluciones se logran fácilmente con un viento de 7-8 m / s. Esto significa que puedes hacer un aerogenerador sin alterar el generador, solo funcionará con un viento de 7m / s. A continuación se muestra una captura de pantalla con los datos de una hélice de dos palas. Como puede ver, la velocidad de una hélice de este tipo con un viento de 8 m / s es de 1339 rpm.
Dado que la velocidad de la hélice crece linealmente dependiendo de la velocidad del viento, entonces (1339: 8 * 7 = 1171 rpm) a 7 m / s, la batería comenzará a cargarse. A 8 m / s, la potencia esperada, de nuevo según el cálculo, debería ser (14: 1200 * 1339 = 15,6 voltios) (15,6-13 = 2,6: 0,4 = 6,5 amperios * 13 = 84,5 vatios). La potencia útil de la hélice, a juzgar por la captura de pantalla, es de 100 vatios, por lo que tirará libremente del generador y debería dar incluso más revoluciones de las indicadas cuando no se carga. Como resultado, 84,5 vatios deberían ser del generador a 8 m / s, pero la bobina de excitación consume alrededor de 30-40 vatios, lo que significa que solo 40-50 vatios de energía irán a la batería. Muy poco, por supuesto, ya que un generador convertido en imanes y rebobinado con el mismo viento a 500-600 rpm dará tres veces más potencia.
Con un viento de 10 m / s, las revoluciones serán (1339: 8 * 10 = 1673 rpm), la tensión en ralentí (14: 1200 * 1673 = 19,5 voltios) y bajo carga de batería (19,5-13 = 6,5: 0,4 = 16,2 amperios * 13 = 210 vatios). Como resultado, obtiene 210 vatios de potencia menos 40 vatios por bobina y quedan 170 vatios de potencia utilizable. A 12 m / s será algo así como 2008 rpm, voltaje sin carga de 23,4 voltios, corriente de 26 amperios, menos 3 amperios para la excitación, y luego 23 amperios de corriente de carga de la batería, potencia de 300 vatios.
Si hace un tornillo con un diámetro más pequeño, la velocidad aumentará aún más, pero entonces el tornillo no tirará del generador cuando alcance el umbral de carga de la batería. Conté diferentes opciones mientras escribía este artículo y una hélice de dos palas resultó ser la más óptima para un generador sin alteraciones.
En principio, si cuenta con vientos de 7 m / sy superiores, entonces un generador eólico de este tipo funcionará bien y producirá 300 vatios a 12 m / s. En este caso, el costo de la turbina eólica será muy pequeño, de hecho, solo el precio del generador, y el tornillo y el resto se pueden hacer con lo que es. Solo el tornillo debe realizarse de acuerdo con los cálculos.
Un generador correctamente convertido comienza a cargar ya a partir de 4 m / s, a 5 m / s la corriente de carga ya es de 2 amperios, mientras que como el rotor está magnetizado, toda la corriente va a la batería. A 7 m / s, la corriente de carga es de 4-5 amperios, y a 10 m / s ya es de 8-10 amperios. Resulta que solo con un viento fuerte de 10-12 m / s, se puede comparar un generador sin alteración con uno convertido, pero no dará nada con un viento menor de 8 m / s.
Autoexcitación de un generador de automóvil
Para que el generador se autoexcite sin batería, debe colocar un par de pequeños imanes en el rotor. Si la bobina de excitación se alimenta con una batería, entonces constantemente y sin importar si el generador eólico produce energía o no, consumirá sus 3 amperios y cargará la batería. Para evitar que esto suceda, debe colocar un diodo de bloqueo para que la corriente esté solo en la batería y no regrese.
La bobina de excitación se puede alimentar desde el propio generador, menos desde el cuerpo y más desde el perno positivo. Y en los dientes del rotor es necesario colocar un par de pequeños imanes para la autoexcitación. Para hacer esto, puede perforar agujeros con un taladro y colocar pequeños imanes de neodimio en el pegamento. Si no hay imanes de neodimio, puede insertar ferrita ordinaria de los altavoces, si son pequeños, luego perforar e insertar, o colocar entre las garras y llenar con resina epoxi.
También puede utilizar la llamada pastilla, es decir, un relé-regulador como en un automóvil, que apagará la excitación si el voltaje de la batería alcanza los 14.2 voltios, para no sobrecargarse. A continuación, en la figura, se muestra un diagrama de la autoexcitación del generador. En general, el generador en sí está excitado ya que el rotor tiene magnetización residual, pero esto sucede a altas velocidades, es mejor agregar imanes para mayor confiabilidad. Se incluye un regulador de relé en el circuito, pero se puede excluir. Se necesita un diodo de desacoplamiento para que la batería no se descargue, ya que sin un diodo, la corriente fluirá hacia el devanado de excitación (rotor).
Dado que el generador eólico será muy pequeño con una hélice de solo 1 metro de diámetro, no se necesita protección contra vientos fuertes y no le pasará nada si hay un mástil fuerte y una hélice fuerte.
Hay generadores de 28 voltios, pero si los usa para cargar una batería de 12 voltios, entonces necesita la mitad de la velocidad, aproximadamente 600 rpm. Pero como el voltaje no será de 28 voltios, sino de 14, la bobina de excitación dará solo la mitad de la potencia y el voltaje del generador será menor, por lo que no saldrá nada. Por supuesto, puede intentar poner el rotor a 12 voltios en un generador, cuyo estator está enrollado a 28 voltios, entonces debería ser mejor y la carga comenzará antes, pero luego se necesitan dos generadores idénticos para reemplazar el rotor. , o busque un rotor o estator por separado.
Análisis de errores de diseño
Montar un generador eólico en un entorno doméstico con sus propias manos, por supuesto, no es un negocio libre de errores. Incluso en el diseño de aerogeneradores industriales, los ingenieros cometen errores. Pero aprenden de los errores, lo que se ve confirmado por estructuras familiares bien establecidas.
Entonces, entre los errores en la construcción de generadores eólicos domésticos, a menudo aparece un detalle como la ausencia de un módulo de frenado en el diseño del generador. El diseño estándar de tales dispositivos (automóvil o tractor) no prevé tal pieza. Esto significa que es necesario modificar el generador.
Sin embargo, no todos los "diseñadores" quieren hacer este delicado asunto. Mucha gente ignora este detalle, esperando "tal vez". Como resultado, con un viento fuerte, la hélice gira a velocidades increíblemente altas. Los cojinetes del generador no se levantan y rompen los asientos de las cubiertas de aluminio. Se produce una cuña del rotor.
Aerogenerador destruido debido a fallas de diseño. Los errores en el diseño y la instalación de tales estructuras tienen graves consecuencias.
Un defecto relacionado con la ausencia de un limitador de rotación de veleta pertenece al mismo tema. A menudo, este componente simplemente se olvida para instalarlo y se recuerda solo cuando las corrientes de viento comienzan a hacer girar el "gallo" alrededor de su eje, como un remolino en el programa "¿Qué? ¿Dónde? ¿Cuando?". El resultado es desastroso.
Daño mínimo: torsión y rotura del cable eléctrico y, en casos severos, la separación de toda la estructura.
Otro error de montaje notable es el error de cálculo del punto del centro de gravedad basado en la veleta. En este caso, el dispositivo puede funcionar normalmente durante algún tiempo. Pero con el tiempo, se forma una desalineación en el conjunto del cojinete, la libertad de rotación es limitada, la eficiencia de la estructura en términos de producción de energía disminuye drásticamente.
A menudo, intentan alimentar directamente la batería con la corriente recibida del generador. Muy pronto comienzan a preguntarse por qué la batería no retiene la carga o si 2-3 latas están rotas.
Se trata de un error habitual y natural, ya que en cualquier caso la carga de la batería debe realizarse en condiciones de determinadas corrientes y tensiones. Aquí se necesita el control de este proceso.
Mantenimiento del dispositivo
Para que el aerogenerador funcione durante muchos años y sin interrupciones, es necesario realizar controles técnicos y mantenimientos periódicos.
- El colector debe limpiarse, lubricarse y ajustarse cada 2 meses.
- Repare las cuchillas si se producen vibraciones o desequilibrio durante la rotación.
- Pinte los elementos metálicos con pintura anticorrosión cada 3 años.
- Compruebe y ajuste los soportes y el cable del mástil.
La eficiencia del dispositivo se ve afectada por el área donde está instalado el aerogenerador (terreno baldío, presencia de vientos). Pero en cualquier caso, tener esta fuente de energía, independiente de la fuente de alimentación estacionaria, nunca será superfluo.
Video
El viento es una fuente limpia de energía económica que es bastante fácil de obtener. En nuestra opinión, todos tienen derecho a elegir de dónde obtener la electricidad. Para estos fines, no hay nada más práctico y efectivo que construir un aerogenerador con sus propias manos a partir de materiales de desecho.
Esquema general de un aerogenerador.
Montaje de turbina eólica
La mayoría de las herramientas y materiales mencionados en este manual están disponibles en su ferretería. Además, le recomendamos encarecidamente que busque los componentes a continuación en un distribuidor usado o en su vertedero local.
La seguridad es nuestra máxima prioridad. Su vida es mucho más valiosa que una fuente de electricidad barata, así que siga todas las reglas de seguridad asociadas con la construcción de una turbina eólica. Las piezas que giran rápidamente, las descargas eléctricas y las inclemencias del tiempo pueden hacer que una turbina eólica sea bastante peligrosa.
El diseño de este aerogenerador doméstico es simple y eficiente, a la vez que rápido y fácil de montar. Puede utilizar la energía eólica sin restricciones.
Componentes de turbinas eólicas
Este manual utiliza un motor de corriente continua de cinta de correr (potencia 260V, 5A), con un manguito roscado de 15 cm adjunto.A una velocidad del viento de aproximadamente 48 km / h, la corriente de salida alcanza los 7 A. Unidad con la que se puede empezar a aprovechar la energía eólica.
Puede utilizar cualquier otro motor de CC que produzca al menos 1 V a 25 RPM y pueda funcionar a más de 10 amperios. Si es necesario, puede cambiar la lista de componentes necesarios (por ejemplo, busque el casquillo por separado del motor; una hoja de sierra circular con un adaptador de eje de 1,6 cm es adecuada para este propósito).
Herramientas de montaje de turbinas eólicas
Taladro
- Taladros (5,5 mm, 6,5 mm, 7,5 mm)
- sierra de calar
- Llave de gas
- Destornillador de cabeza plana
- Llave ajustable
- Tornillo de banco y / o abrazadera
- Herramienta para pelar cables
- ruleta
- Marcador
- brújulas
- transportador
- Toque para tocar 1/4 "x20
- asistente
Materiales para montar un aerogenerador.
Barra portadora:
- Tubo cuadrado 25x25 mm (largo 92 cm)
- Brida de enmascaramiento para tubería de 50 mm
- Tubo de derivación 50 mm (longitud 15 cm)
- Tornillos autorroscantes 19 mm (3 uds.)
Nota: si tiene la oportunidad de utilizar una máquina de soldar, suelde un trozo de tubo de 50 mm de 15 cm de largo en un tubo cuadrado, sin utilizar brida, tubo y tornillos autorroscantes.
Motor:
Motor de CC de la cinta de correr (potencia 260 V, 5 A) con manguito roscado de 15 cm adjunto
Puente de diodos (30 - 50 A)
Pernos para el motor 8x19 mm (2 uds.)
Un trozo de tubo de PVC de 7,5 cm (longitud 28 cm)
Caña:
Pieza cuadrada de estaño 30x30cm
Tornillos autorroscantes 19 mm (2 uds.)
Cuchillas:
Un trozo de tubo de PVC de 20 cm, 60 cm de largo (si es resistente a los rayos UV, no necesitarás pintarlo)
Pernos 6x20 mm (6 uds.)
Arandelas 6 mm (9 uds.)
Hojas de papel A4 (3 uds.)
escocés
Montaje de la turbina eólica
Cortar las cuchillas: tenemos tres juegos de cuchillas (nueve en total) y una tira delgada de desperdicio.
Coloque nuestro tubo de PVC de 60 cm sobre una superficie plana junto con un trozo de tubo cuadrado (puede utilizar cualquier otro objeto suficientemente largo con una regla). Presiónelos firmemente juntos y dibuje una línea en el tubo de PVC donde se tocan a lo largo de toda su longitud. Esta línea se llamará A.
Haga marcas en cada extremo de la línea A, a 1-1,5 cm del extremo de la tubería.
Pegue tres hojas de papel A4 juntas para que formen una hoja de papel larga y recta. Tienes que envolver la tubería con ella, aplicándola a su vez sobre las marcas que acabas de hacer. Asegúrese de que el lado corto de la hoja de papel se ajuste de manera uniforme y ceñida a la línea A, y que el lado largo se superponga uniformemente donde se superpone a sí mismo. Desde cada extremo del tubo, dibuja una línea a lo largo del borde del papel. Llamemos a una de estas líneas B, a la otra C.
Sostenga la tubería de modo que el extremo de la tubería más cercano a la línea B quede hacia arriba. Comience donde las líneas A y B se cruzan y haga marcas en la línea B cada 145 mm, moviéndose a la izquierda de la línea A. El último segmento debe tener aproximadamente 115 mm de largo.
Voltee la tubería hacia arriba con el extremo más cercano a la línea C. Comience en el punto donde las líneas A y C se cruzan y también marque en la línea C cada 145 mm, pero muévase a la derecha de la línea A.
Usando un tubo cuadrado, conecte los puntos correspondientes en los extremos opuestos del tubo de PVC con líneas.
Corta el tubo a lo largo de estas líneas con una sierra de calar de modo que tengas cuatro tiras de 145 mm de ancho y una de unos 115 mm de ancho.
Extienda todas las tiras con el interior de la tubería hacia abajo.
Haga marcas en cada tira a lo largo del lado estrecho en un extremo, retrocediendo 115 mm del borde izquierdo.
Repita lo mismo para el otro extremo, retrocediendo 30 mm desde el borde izquierdo.
Conecte estos puntos con líneas, cruzando las tiras del tubo cortado en diagonal. Use una sierra de vaivén para cortar el plástico a lo largo de estas líneas.
Coloque las cuchillas resultantes con la superficie interior de la tubería hacia abajo.
Haga una marca en cada línea de corte diagonal a 7,5 cm del extremo ancho de la hoja.
Haz otra marca en el extremo ancho de cada hoja, a 2,5 cm del borde largo y recto.
Conecte estos puntos con una línea y corte la esquina resultante a lo largo de ella. Esto evitará que las palas se doblen con el viento lateral.
Procesamiento de palas de aerogeneradores
Debe lijar las cuchillas para lograr el perfil deseado. Esto aumentará su eficiencia y también hará que giren más silenciosamente. El borde de ataque debe estar redondeado y el borde de salida debe ser puntiagudo. Las esquinas afiladas deben redondearse para reducir el ruido.
Corte de mango
El tamaño de la cola no es crítico. Necesita una pieza de material ligero de 30x30 cm, preferiblemente de metal (hojalata). Puede darle al vástago cualquier forma, el criterio principal es su rigidez.
Perforación de orificios en tubos cuadrados: utilice una broca de 7,5 mm.
Coloque el motor en el extremo frontal del tubo cuadrado con el buje sobresaliendo del borde del tubo y los orificios de los pernos de montaje hacia abajo. Marque la posición de los agujeros en la tubería y perfore a través de la tubería en los lugares marcados.
Agujeros en la brida de enmascaramiento- este punto se describirá a continuación, en el apartado de instalación de este manual, ya que estos orificios determinan el equilibrio de la estructura.
Taladrar agujeros en las cuchillas- utilice un taladro de 6,5 mm.
Marque dos agujeros en el extremo ancho de cada una de las tres hojas a lo largo de su borde recto (de salida). El primer orificio debe estar a 9,5 mm del borde recto y a 13 mm del borde inferior de la hoja. El segundo está a una distancia de 9,5 mm del borde recto y 32 mm del borde inferior de la hoja.
Taladre estos seis agujeros.
Taladrar y roscar agujeros en la manga- utilice un taladro de 5,5 mm y un grifo de 1/4 ".
El motor de la caminadora viene con un casquillo adjunto. Para quitarlo, asegure firmemente el eje que sobresale del buje con unos alicates y gire el buje en el sentido de las agujas del reloj. Se desenrosca en el sentido de las agujas del reloj, por lo que las cuchillas giran en sentido antihorario.
Haz una plantilla de manga en una hoja de papel con un par de brújulas y un transportador.
Marque tres agujeros, cada uno a 6 cm del centro del círculo e igualmente espaciados entre sí.
Coloque esta plantilla en el núcleo y haga los agujeros a través del papel en las ubicaciones marcadas.
Taladre estos agujeros con una broca de 5,5 mm.
Enróllelos con un grifo de 1/4 "x20.
Atornille las cuchillas al cubo con pernos de 1/4 "x 20 mm. En este momento, los orificios exteriores cercanos a los límites de los bujes aún no se han perforado.
Mida la distancia entre los bordes rectos de las puntas de cada hoja. Ajústelos para que sean equidistantes. Marque y golpee cada agujero en el cubo a través de cada hoja.
Haga marcas en cada hoja y buje para no confundir los puntos de sujeción de cada uno en una etapa posterior del ensamblaje.
Desatornille las cuchillas del cubo y taladre y enrosque estos tres orificios exteriores.
Fabricación de una funda protectora para el motor.
Dibuja en nuestro trozo de tubería de PVC con un diámetro de 7,5 cm a lo largo de su longitud dos líneas paralelas a una distancia de 2 cm entre sí. Corta la tubería a lo largo de estas líneas.
Corte un extremo de la tubería en un ángulo de 45 °.
Coloque los alicates puntiagudos en la ranura formada e inspeccione la tubería a través de ella.
Asegúrese de que los orificios de los pernos del motor estén centrados en el medio de la ranura del tubo de PVC y coloque el motor en el tubo. Esto es mucho más fácil con un asistente.
Montaje
Coloque el motor en el tubo cuadrado y atorníllelo con pernos de 8x19 mm.
Coloque el diodo en un tubo cuadrado detrás del motor, a 5 cm de distancia. Atorníllelo a la tubería con un tornillo autorroscante.
Conecte el cable negro que viene del motor al terminal de entrada positivo del diodo (está marcado con AC en el lado positivo).
Conecte el cable rojo que sale del motor a la entrada "negativa" del diodo (está marcado con AC en el lado "menos").
Coloque el vástago de modo que el extremo del tubo cuadrado opuesto al extremo del motor esté centrado. Presione la cola contra la tubería con una abrazadera o tornillo de banco.
Atornille el vástago a la tubería con dos tornillos autorroscantes.
Coloque todas las cuchillas en el cubo de modo que todos los orificios queden alineados. Usando pernos y arandelas de 6x20 mm, atornille las cuchillas en el cubo. Para los tres orificios en el círculo interior (más cercano al eje del cubo) use dos arandelas, una a cada lado de la hoja. Para los otros tres, use uno a la vez (en el lado de la hoja más cercano a la cabeza del perno). Apriete fuerte.
Fijar el eje del motor (que pasó por el orificio del casquillo) con unos alicates y, colocando el casquillo, girarlo en sentido antihorario hasta que quede completamente atornillado.
Con una llave de gas, atornille firmemente el tubo de 50 mm en la brida de enmascaramiento.
Sujete la tetina en un tornillo de banco de modo que la brida quede horizontal sobre las mordazas del tornillo de banco.
Coloque el tubo cuadrado que lleva el motor y la cola sobre la brida y logre una posición perfectamente equilibrada.
Una vez equilibrado, marque el tubo cuadrado a través de los orificios de la brida.
Taladre estos dos orificios con una broca de 5,5 mm. Es posible que deba girar la cola y la manga para hacer esto para que no interfieran con usted.
Atornille el tubo de soporte cuadrado a la brida con dos tornillos autorroscantes.
El autor ha estado interesado durante mucho tiempo en la idea de utilizar energías alternativas. Después de buscar información sobre varios dispositivos sobre este tema, el autor encontró para sí mismo un modelo de turbina eólica, que es fácil de realizar y no muy costoso en términos de dinero.
Materiales utilizados por el autor para crear una turbina eólica:
1) cables 3 \ 8-16
2) controlador de carga electrónico
3) Generador GM 7127 de AutoZone
4) kit de actualización del estator - MTM cientific,
5) palas y buje de fibra de carbono - Picou Builders Supply, Co Inc.,
6) tuberías de plomería
7) Motor de cinta Ametek de 38 V CC
Considere las etapas de creación de un generador de viento.
Para empezar, el autor compró todos los componentes necesarios. Se compraron tuberías y varios metros de cables en una ferretería. Las bobinas del estator y la transmisión de alto voltaje se pidieron a través de tiendas en línea. Se compró un controlador electrónico para indicar la carga de la batería.
Posteriormente, el autor procedió a ensamblar la estructura principal de la turbina eólica.
El generador se montó en un bastidor y se instaló un pequeño diodo en la parte superior del bastidor de la turbina, que estaba conectado a la bobina del generador. Dado que este no es un generador de imanes permanentes, la bombilla permite que la bobina se autoexcite y mostrará el momento en que el generador no suministra carga, por lo que se puede desconectar de la batería.
Luego, las palas se hicieron de fibra de carbono. Entonces el autor empezó a pintar. El autor pintó el generador en sí de rojo y los sujetadores del cubo y la hoja de blanco.
Después del montaje y pintado, el autor solo tuvo que esperar un día sin viento para instalar la estructura del aerogenerador.
Antes de comenzar la instalación, el autor decidió quitar las palas para facilitar el proceso de instalación del generador en la parte superior de la torre.
Realizando un cálculo más de la longitud del asta de la bandera, el autor descubrió un error por el cual era imposible instalar perfectamente el mecanismo. Por lo tanto, según nuevos cálculos, el autor cortó tuberías de 16 ", pero resultó ser un poco más grueso de lo necesario. Por lo tanto, armado con archivos, el autor comenzó a eliminar todos los defectos de cálculo manualmente.
Para la comodidad de levantar el aerogenerador e instalarlo, el autor montó un elevador de tres patas y, con la ayuda de un asistente y un elevador casero, se elevó toda la estructura a la plataforma del stand, donde se fortaleció y equilibró.
Como se puede ver en la foto, salen tres cables del generador, que el autor conectará al sistema de almacenamiento de energía del aerogenerador.
Las primeras pruebas demostraron la fiabilidad del diseño. Con vientos fuertes de aproximadamente 35 mph, el generador comenzó a hacer ruido, pero los soportes aguantaron. Sin embargo, durante las pruebas, se reveló el principal inconveniente de este generador, que el autor pasó por alto. el hecho es que el generador del automóvil no comienza a producir corriente hasta que el viento alcanza las 12 mph
El viento era lo suficientemente fuerte anoche, pero la turbina estaba "en su mejor momento". A veces, la ráfaga de viento alcanzaba las 35-40 mph. Con tal viento, la turbina hizo ruido, pero lo principal es que pasó tal prueba. Debido a una limitación de fábrica, el generador de automóvil no comienza a producir corriente hasta que la fuerza del viento alcanza las 12 mph y, a cero rpm, no genera energía y no muestra voltaje. Cuando el viento es de menos de 20 km / h y la velocidad del generador es baja, consume la energía de la propia batería hasta que comienza a generar corriente, que prácticamente la estropea. Por lo tanto, para reparar el sistema y ahorrar las baterías, el autor decidió modernizar el generador de tal manera que se convierta en un alternador con imán permanente.
Se ha rebobinado el devanado del estator. Inicialmente, el estator tenía 4 vueltas de cable # 14, estas fueron reemplazadas por 10 vueltas de cable # 18. Colocar los últimos 4 cables en la última capa resultó ser una tarea difícil, el autor incluso intentó hacer muescas en el estator con una prensa, pero esto no dio resultados.
Como resultado, toda la idea de rebobinar el estator falló, ya que algunos de los anillos de bobinado estaban en contacto con el núcleo de metal y crearon un cortocircuito. Por lo tanto, el autor descartó esta aventura y compró un motor de cinta Ametek de 38 V. El autor marcó los protectores bucales y los extendió para mayor comodidad. El rotor comprado con ranuras biseladas dio un par de arranque bastante bueno, cuando se probó en tracción manual, el voltímetro mostró un poco más de 9 V.
Para sujetar el alternador al mismo soporte que se usó para el alternador de automóvil antiguo, el autor talló una brida.
El nuevo estator es relativamente más pequeño que su predecesor en tamaño, pero comienza a funcionar incluso con el viento más débil. Para superar la resistencia de la batería y comenzar a cargar, es suficiente una fuerza de viento de 7-8 mph. En este caso, el diodo instalado no permite que el generador cambie al modo de motor.
Y aquí hay una foto de la batería del sistema.
Para que el molino de viento gire en relación con el viento, el autor hizo un mecanismo de giro. El generador está montado a la derecha y la cola está unida a la sección curva de la tubería en la parte posterior.
A muchos propietarios de casas de campo les gustaría utilizar fuentes de energía alternativas. Los residentes de los apartamentos de la ciudad tienen una opinión similar debido al aumento constante en el costo de la electricidad. Si lo desea, puede montar un generador eólico simple e instalarlo en su sitio.
Problemas legales de instalación de turbinas eólicas
Antes de comenzar a trabajar en la creación de un generador eólico con sus propias manos, debe comprender la legalidad del uso de esta unidad. Para dotar de electricidad a una casa de veraneo, basta con utilizar instalaciones con una capacidad que no supere 1 kW. En el territorio de Rusia, se consideran domésticos y su uso no requiere un permiso o certificado.
Además, el estado no prevé impuestos adicionales sobre la producción de energía para las necesidades del hogar. Como resultado, puede recolectar turbinas eólicas de manera segura con sus propias manos para su hogar y usar electricidad gratis. Sin embargo, vale la pena consultar adicionalmente con las autoridades locales para conocer la presencia de regulaciones legales sobre este tema.
Además, no se debe excluir la posibilidad de quejas de los vecinos si comienzan a experimentar inconvenientes al usar esta unidad. Habiendo decidido ensamblar un generador eólico con sus propias manos, debe prestar atención a varios de sus parámetros:
Además, pueden surgir reclamos de servicios ambientales si la turbina eólica interfiere con la migración de aves. Sin embargo, tal situación es extremadamente improbable.
Principio de funcionamiento
Un aerogenerador es un dispositivo que convierte la energía cinética del viento en energía mecánica con su posterior conversión en energía eléctrica. Esto sucede debido a la rotación del rotor del generador. La unidad consta de los siguientes elementos:
- Cuchillas.
- Rotor de turbina.
- Generador con eje móvil.
- Inversor para convertir AC a DC.
- Baterías recargables.
Sobre las palas actúan tres fuerzas, dos de las cuales, elevación e impulso, superan a la tercera (frenado) y ponen en movimiento el volante. El movimiento de rotación se transmite al rotor del generador y, cuando gira, se crea un campo magnético en el estator. Como resultado, aparece una corriente alterna, que luego se convierte en corriente continua usando un controlador especial y carga la batería.
Tipos de aerogeneradores
Las instalaciones eléctricas de este tipo suelen clasificarse según varios parámetros. Uno de los principales aquí puede considerarse el número de palas, ya que las de múltiples palas comienzan a funcionar incluso con vientos suaves. Habiendo decidido montar un generador eólico para su hogar con sus propias manos, debe recordar que las palas pueden ser vela o rígidas. La forma más sencilla es fabricar productos del primer tipo, pero no son muy duraderos y requieren reparaciones frecuentes.
Las turbinas eólicas también difieren en la ubicación del eje de rotación: horizontal y vertical. Cada uno de estos tipos tiene ventajas y desventajas. Si los dispositivos verticales son más sensibles, los horizontales se caracterizan por su alta potencia. El último signo de clasificación de las turbinas eólicas es un paso fijo o variable. En casa, es más fácil ensamblar una unidad del primer tipo.
Instalación rotatoria
Es bastante simple ensamblar un parque eólico de este tipo con sus propias manos. Al mismo tiempo, su capacidad será suficiente para cubrir todas las necesidades de energía eléctrica en la zona del jardín.
Etapa preparatoria
Los propietarios de casas de campo pueden centrarse de forma segura en instalaciones con una capacidad de aproximadamente 1,5 kW. El dispositivo más simple será una unidad con un eje de rotación vertical. Para crearlo, necesitará las siguientes piezas y materiales:
Además, necesitará tornillos y tuercas, una herramienta de medición, una amoladora o tijeras de metal y un taladro.
Instrucción de fabricación
La base de la futura unidad será un recipiente cilíndrico, por ejemplo, un barril o un balde. Es necesario aplicar marcas en él, dividiendo el recipiente en cuatro partes iguales. Después de eso, debes cortar el metal (no completamente) para obtener las cuchillas. Se perforan orificios en la polea y el fondo del contenedor, que deben ubicarse estrictamente simétricamente para que no se produzca un desequilibrio durante la operación.
Después de eso, las palas se doblan teniendo en cuenta la dirección de rotación del generador utilizado, la mayoría de las veces en el sentido de las agujas del reloj. También debe recordarse que el ángulo de flexión de las palas afecta la velocidad de rotación de la hélice. Después de sujetar las palas a la polea, el generador se monta en el mástil con abrazaderas.
La parte principal del trabajo se completa en esto, y solo queda ensamblar el circuito eléctrico. Para facilitar esta tarea, vale la pena dibujar un diagrama de cableado al instalar el generador en el mástil. Para conectar la batería, utilice un trozo de cable de 1 metro con una sección transversal de 4 mm 2. A su vez, para conectar la unidad a la red, conviene utilizar un conductor de 2,5 mm 2. El inversor también está conectado con un cable más grande.
Si todo el trabajo se llevó a cabo de acuerdo con las instrucciones, la turbina eólica funcionará bien y no deberían surgir problemas durante su funcionamiento. Al mismo tiempo, las ventajas de una instalación rotativa son mucho mayores que las desventajas. Estos últimos incluyen solo una sensibilidad bastante alta a las fuertes ráfagas de viento.
Unidad axial
Como el mercado estaba saturado de imanes de neodimio, el costo de estos productos se redujo significativamente. Como resultado, es posible montar una turbina eólica eficiente sobre su base. La base del generador axial será un buje con discos de freno de la máquina. Antes de comenzar a trabajar, debe limpiarse, los cojinetes deben revisarse, lubricarse y pintarse.
Instalación de imanes
En total, necesitará unos 20 imanes de 20x8 mm. Se pueden utilizar más de estos productos si se desea. Sin embargo, en tal situación, se deben seguir dos reglas:
- Si el generador es monofásico, entonces el número de imanes debe corresponder al número de polos.
- Para un dispositivo trifásico, la relación de polos y bobinas debe ser 2/3 o 4/3, respectivamente.
Los imanes simplemente se pegan a los discos del rotor., pero al mismo tiempo sus polos deben alternarse. Para hacer todo bien, primero debe crear una plantilla de hoja de referencia. Se debe dar preferencia a los imanes rectangulares, ya que durante el funcionamiento crean un campo magnético en toda su longitud. También debe tenerse en cuenta que los imanes opuestos deben tener diferentes polos.
Selección del tipo de generador
Al comparar un dispositivo monofásico y trifásico, el segundo parece preferible. Una de las principales desventajas de un generador monofásico es la vibración que se produce durante el funcionamiento. El motivo de su aparición radica en la diferencia en las amplitudes de la corriente, ya que su retorno es desigual. Gracias a la compensación de fase en el modelo trifásico, se mantiene una potencia constante.
Además, la eficiencia de un dispositivo monofásico es aproximadamente un 50% menor. Las ventajas de un generador trifásico no terminan ahí. Dado que no se produce vibración durante su funcionamiento, los indicadores de ruido de toda la turbina eólica serán significativamente más bajos. Al mismo tiempo, no se olvide de aumentar la vida útil si la elección recayó en un modelo de generador trifásico.
Haciendo bobinas
En la turbina eólica que se está creando, el proceso de carga de la batería debe comenzar a una velocidad del rotor de 100-150 rpm. Por lo tanto, el número total de vueltas en todas las bobinas está en el rango de 1000 a 1200. Si estas cifras se dividen por la cantidad de bobinas utilizadas, entonces puede calcular la cantidad de vueltas en cada una de ellas.
Cabe recordar que al aumentar el número de polos, se puede incrementar la potencia de toda la instalación cuando se opera a bajas velocidades. Las características de un generador casero están seriamente influenciadas no solo por la cantidad de imanes, sino también por su grosor. La potencia total del generador se puede calcular empíricamente. Para hacer esto, después de la fabricación de una bobina, se debe girar en el dispositivo y medir el voltaje a un cierto número de revoluciones sin carga.
Los cálculos adicionales son bastante simples. Podemos suponer que con una resistencia de 3 ohmios a 150 rpm, la salida es de 27 V. Si resta el voltaje nominal de la batería (en este caso, 12 V) de este valor, obtiene 15 voltios. Para determinar la intensidad de la corriente, el resultado obtenido (15 V) debe dividirse por la resistencia de la bobina (3 ohmios), lo que da 5 amperios. Las bobinas deben estar fijadas juntas de manera inamovible, y los extremos de las fases que salen al exterior están conectados por un triángulo o una estrella. Después de ensamblar el generador, se debe verificar su operatividad.
Etapa final de montaje
La altura media del mástil debe estar entre 6 y 12 metros, y su base debe estar hormigonada. El molino de viento está montado en la parte superior del mástil y, para simplificar los trabajos de reparación, conviene prever un mecanismo para su elevación y descenso, que se pondrá en marcha mediante un cabrestante manual.
Para la fabricación de una hélice, una tubería de PVC con un diámetro de 160 mm es perfecta. La elección de la forma de las palas se lleva a cabo empíricamente, y la tarea principal en esta etapa es aumentar el par cuando se opera a bajas velocidades. Para proteger la hélice de fuertes ráfagas de viento, debe estar equipada con una cola plegable.
Cada uno de los modelos de aerogeneradores considerados tiene ciertas ventajas y desventajas. Pueden ser bastante efectivos en diferentes regiones, pero los mejores resultados se obtendrán en áreas con vientos frecuentes y fuertes.