Las masas de aire tienen reservas inagotables de energía, que la humanidad ha utilizado desde la antigüedad. Básicamente, la fuerza del viento proporcionó el movimiento de los barcos a vela y el funcionamiento de los molinos de viento. Tras la invención de las máquinas de vapor, este tipo de energía ha perdido su relevancia.
Solo en las condiciones modernas la energía eólica ha vuelto a tener demanda como fuerza motriz aplicada a los generadores eléctricos. Aún no se han generalizado a escala industrial, pero se están volviendo cada vez más populares en el sector privado. A veces es simplemente imposible conectarse a la línea eléctrica. En tales situaciones, muchos propietarios diseñan y fabrican un generador de viento para una casa privada con sus propias manos a partir de materiales de desecho. En el futuro, se utilizarán como fuentes de electricidad principales o auxiliares.
La teoría ideal de la turbina eólica
Esta teoría fue desarrollada en diferentes momentos por científicos y especialistas en el campo de la mecánica. Fue desarrollado por primera vez por V.P. Vetchinkin en 1914, y se utilizó como base la teoría de una hélice ideal. En estos estudios, primero se derivó la tasa de utilización de la energía eólica de una turbina eólica ideal.
El trabajo en esta área fue continuado por N.E. Zhukovsky, quien dedujo el valor máximo de este coeficiente igual a 0.593. En los trabajos posteriores de otro profesor, Sabinin G.Kh. el valor actualizado del coeficiente fue 0,687.
De acuerdo con las teorías desarrolladas, una rueda de viento ideal debe tener los siguientes parámetros:
- El eje de rotación de la rueda debe ser paralelo a la velocidad del flujo del viento.
- El número de palas es infinitamente grande, con un ancho muy pequeño.
- Valor cero de la resistencia del perfil de las alas en presencia de circulación constante a lo largo de las palas.
- Toda la superficie barrida de la turbina eólica tiene una velocidad de aire perdida constante en la rueda.
- La aspiración de la velocidad angular al infinito.
Elegir una turbina eólica
Al elegir un modelo de generador eólico para una casa privada, se debe tener en cuenta la potencia requerida para garantizar el funcionamiento de los dispositivos y equipos, teniendo en cuenta el horario y la frecuencia de encendido. Se determina mediante la medición mensual de la electricidad consumida. Además, el valor de la potencia se puede determinar de acuerdo con las características técnicas de los consumidores.
También debe tenerse en cuenta que la energía de todos los aparatos eléctricos no se realiza directamente desde el generador de viento, sino desde el inversor y un juego de baterías. Así, un generador con una capacidad de 1 kW es capaz de asegurar el normal funcionamiento de las baterías alimentando un inversor de cuatro kilovatios. Como resultado, los electrodomésticos con una capacidad similar se suministran completamente con electricidad. Elegir las baterías adecuadas es fundamental. Se debe prestar especial atención a parámetros como la corriente de carga.
Al elegir un diseño de turbina eólica, se tienen en cuenta los siguientes factores:
- La dirección de rotación de la rueda de viento es vertical u horizontal.
- Las palas del ventilador pueden tener forma de vela, con una superficie recta o curva. En algunos casos, se utilizan opciones combinadas.
- Material para palas y tecnología para su fabricación.
- Colocación de aspas de ventilador con diferente inclinación en relación con el flujo de aire que pasa.
- El número de aspas incluidas en el ventilador.
- La potencia requerida transferida de la turbina eólica al generador.
Además, es necesario tener en cuenta la velocidad media anual del viento para un área específica, según lo especificado por el servicio meteorológico. No es necesario aclarar la dirección del viento, ya que los diseños modernos de generadores eólicos giran independientemente en la otra dirección.
Para la mayoría de las áreas de la Federación de Rusia, la opción más óptima sería una orientación horizontal del eje de rotación, la superficie de las palas es cóncava curvilínea, alrededor de la cual la corriente de aire fluye en un ángulo agudo. La cantidad de energía que se toma del viento está influenciada por el área de la pala. Para una casa ordinaria, un área de 1,25 m 2 es suficiente.
El número de revoluciones del aerogenerador depende del número de palas. Las turbinas eólicas con una pala son las que giran más rápido. En tales diseños, se utiliza un contrapeso para equilibrar. Debe tenerse en cuenta que a baja velocidad del viento, por debajo de 3 m / s, los aerogeneradores se vuelven incapaces de tomar energía. Para que la unidad perciba viento débil, el área de sus palas debe aumentarse a al menos 2 m 2.
Cálculo de aerogeneradores
Antes de elegir un aerogenerador, es necesario determinar la velocidad y dirección del viento, que son las más características en el lugar de la instalación propuesta. Cabe recordar que la rotación de las palas comienza a una velocidad mínima del viento de 2 m / s. La máxima eficiencia se alcanza cuando este indicador alcanza un valor de 9 a 12 m / s. Es decir, para proporcionar electricidad a una pequeña casa de campo, se requerirá un generador con una potencia mínima de 1 kW / hy una velocidad del viento de al menos 8 m / s.
La velocidad del viento y el diámetro de la hélice tienen un impacto directo en la energía generada por una turbina eólica. Es posible calcular con precisión las características de rendimiento de un modelo en particular utilizando las siguientes fórmulas:
- Los cálculos de acuerdo con el área de rotación se realizan de la siguiente manera: P = 0.6 x S x V 3, donde S es el área perpendicular a la dirección del viento (m 2), V es la velocidad del viento (m / s), P es la potencia del grupo electrógeno (kW).
- Para los cálculos de una instalación eléctrica por el diámetro del tornillo, se utiliza la fórmula: P = D 2 x V 3/7000, en la que D es el diámetro del tornillo (m), V es la velocidad del viento (m / s ), P es la potencia del generador (kW).
- Los cálculos más complejos tienen en cuenta la densidad del flujo de aire. Para estos propósitos, existe una fórmula: P = ξ x π x R 2 x 0.5 x V 3 x ρ x η ed x η gen, donde ξ es el coeficiente de uso de energía eólica (valor inconmensurable), π = 3.14, R - radio del rotor (m), V - velocidad del flujo de aire (m / s), ρ - densidad del aire (kg / m 3), η rojo - eficiencia del reductor (%), η gen - eficiencia del generador (%).
Por lo tanto, la electricidad producida por el aerogenerador aumenta cuantitativamente en una proporción cúbica con el aumento de la velocidad del viento. Por ejemplo, cuando la velocidad del viento se duplica, la generación de energía cinética por el rotor aumentará 8 veces.
Al elegir un lugar para instalar un aerogenerador, es necesario dar preferencia a áreas sin grandes edificios y árboles altos que creen una barrera al viento. La distancia mínima de los edificios residenciales es de 25 a 30 metros; de lo contrario, el ruido durante el funcionamiento creará inconvenientes e incomodidades. El rotor del molino de viento debe ubicarse a una altura que supere los edificios más cercanos en al menos 3-5 m.
Si no planea conectar la casa de campo a una red común, en este caso, puede usar las opciones para sistemas combinados. El funcionamiento de una turbina eólica será mucho más eficiente cuando se utilice junto con un generador diésel o una batería solar.
Cómo hacer un generador de viento con tus propias manos.
Independientemente del tipo y diseño del aerogenerador, cada dispositivo como base está equipado con elementos similares. Todos los modelos están equipados con generadores, palas de diversos materiales, elevadores para asegurar el nivel de instalación deseado, así como baterías adicionales y sistema de control electrónico. Las unidades de tipo rotativo o las estructuras axiales que utilizan imanes se consideran las más fáciles de fabricar.
Opción 1. Diseño rotativo del aerogenerador.
El diseño de una turbina eólica rotativa utiliza dos, cuatro o más palas. Dichos generadores eólicos no pueden proporcionar electricidad por completo a las grandes casas de campo. Se utilizan principalmente como fuente auxiliar de electricidad.
Dependiendo de la potencia de diseño del molino de viento, se seleccionan los materiales y componentes necesarios:
- Generador de un automóvil para 12 voltios y una batería de automóvil.
- Regulador de voltaje que convierte corriente alterna de 12 a 220 voltios.
- Recipiente grande. Un balde de aluminio o una olla de acero inoxidable funcionan mejor.
- Un relé retirado del vehículo se puede utilizar como cargador.
- Necesitará un interruptor de 12 V, una lámpara de carga con controlador, pernos con tuercas y arandelas, así como abrazaderas metálicas con juntas de goma.
- Cable de tres hilos con una sección mínima de 2,5 mm 2 y un voltímetro convencional extraído de cualquier dispositivo de medida.
En primer lugar, el rotor se prepara a partir de un recipiente de metal existente: una cacerola o un cubo. Está marcado en cuatro partes iguales, se hacen agujeros en los extremos de las líneas para facilitar la separación en las partes componentes. Luego, el recipiente se corta con unas tijeras de metal o un molinillo. Las palas del rotor se cortan de los espacios en blanco resultantes. Todas las medidas deben verificarse cuidadosamente para que cumplan con las dimensiones, de lo contrario, la estructura no funcionará correctamente.
A continuación, se determina el lado de rotación de la polea del generador. Como regla, gira en el sentido de las agujas del reloj, pero es mejor comprobarlo. Después de eso, la parte del rotor está conectada al generador. Para evitar un desequilibrio en el movimiento del rotor, los orificios de montaje en ambas estructuras deben estar colocados simétricamente.
Para aumentar la velocidad de rotación, los bordes de las cuchillas deben estar ligeramente doblados. Con un aumento en el ángulo de flexión, los flujos de aire serán percibidos de manera más eficiente por la instalación giratoria. Como cuchillas, no solo se utilizan elementos del recipiente cortado, sino también partes individuales conectadas a una pieza de trabajo de metal en forma de círculo.
Después de conectar el contenedor al generador, toda la estructura resultante debe instalarse completamente en el mástil utilizando abrazaderas metálicas. Luego, el cableado se monta y se ensambla. Cada pin debe estar conectado a su propio conector. Una vez conectado, el cableado se une al mástil con alambre.
Al final del montaje, el inversor, la batería y la carga están conectados. La batería se conecta con un cable con una sección transversal de 3 mm 2, para todas las demás conexiones es suficiente una sección transversal de 2 mm 2. Entonces se puede operar el generador de viento.
Opción 2. Diseño axial de un aerogenerador mediante imanes.
Los molinos de viento axiales para la casa son una estructura, uno de cuyos elementos principales son los imanes de neodimio. En términos de rendimiento, están muy por delante de las unidades rotativas convencionales.
El rotor es el elemento principal de toda la estructura de la turbina eólica. Para su fabricación, un cubo de rueda de automóvil completo con discos de freno es el más adecuado. La parte que estaba en funcionamiento debe prepararse: limpiar de suciedad y óxido, lubricar los cojinetes.
A continuación, debe distribuir y arreglar correctamente los imanes. En total, necesitará 20 piezas, de 25 x 8 mm de tamaño. El campo magnético en ellos se encuentra a lo largo. Incluso los imanes serán polos, están ubicados a lo largo de todo el plano del disco, alternando a través de uno. Entonces se determinan los pros y los contras. Un imán toca alternativamente a los otros imanes del disco. Si se atraen, entonces el polo es positivo.
Con un mayor número de polos, se deben seguir ciertas reglas. En los generadores monofásicos, el número de polos es el mismo que el número de imanes. En los generadores trifásicos, se respeta una relación de 4/3 entre imanes y polos y una relación de 2/3 entre polos y bobinas. Los imanes se instalan perpendiculares a la circunferencia del disco. Se utiliza una plantilla de papel para distribuirlos uniformemente. Primero, los imanes se fijan con pegamento fuerte y finalmente se fijan con epoxi.
Si comparamos generadores monofásicos y trifásicos, el rendimiento de los primeros será ligeramente peor en comparación con los segundos. Esto se debe a fluctuaciones de gran amplitud en la red debido a la salida de corriente inestable. Por tanto, la vibración se produce en dispositivos monofásicos. En diseños trifásicos, esta desventaja se compensa con cargas de corriente de una fase a otra. Esto asegura que siempre se proporcione un valor de potencia constante en la red. Debido a la vibración, la vida útil de los sistemas monofásicos es significativamente menor que la de los sistemas trifásicos. Además, los modelos trifásicos no tienen ruido durante el funcionamiento.
La altura del mástil es de aproximadamente 6-12 m, se instala en el centro del encofrado y se vierte con hormigón. Luego, se instala una estructura preparada en el mástil, en la que se fija el tornillo. El mástil en sí está sujeto con cables.
Palas de aerogeneradores
La eficiencia de las turbinas eólicas depende en gran medida del diseño de las palas. En primer lugar, este es su número y tamaño, así como el material del que se fabricarán las palas del aerogenerador.
Factores que afectan el diseño de la hoja:
- Incluso el viento más ligero puede propulsar palas largas. Sin embargo, una longitud demasiado larga puede ralentizar la velocidad de rotación de la rueda de viento.
- Aumentar el número total de palas hace que la rueda de viento responda mejor. Es decir, cuantas más hojas, mejor comienza la rotación. Sin embargo, la potencia y la velocidad disminuirán, lo que hará que dicho dispositivo no sea adecuado para la generación de energía.
- El diámetro y la velocidad de rotación de la rueda de viento afecta el nivel de ruido generado por el dispositivo.
El número de palas debe ser compatible con la ubicación de instalación de toda la estructura. En las condiciones más óptimas, las palas seleccionadas correctamente pueden proporcionar la máxima eficiencia de la turbina eólica.
En primer lugar, debe determinar de antemano la potencia y la funcionalidad necesarias del dispositivo. Para fabricar correctamente un aerogenerador, es necesario estudiar los posibles diseños, así como las condiciones climáticas en las que será operado.
Además de la potencia total, se recomienda determinar el valor de la potencia de salida, también conocida como carga máxima. Representa el número total de instrumentos y equipos que se encenderán simultáneamente con el funcionamiento del aerogenerador. Si es necesario aumentar este indicador, se recomienda utilizar varios inversores a la vez.
Generador eólico de bricolaje 24v - 2500 vatios
La electricidad es cada vez más cara. Para sentirse cómodo fuera de la ciudad en un clima caluroso de verano y un día helado de invierno, debe gastar mucho o comenzar a buscar fuentes de energía alternativas. Rusia es un país enorme con grandes áreas planas. Aunque los vientos lentos prevalecen en la mayoría de las regiones, el área escasamente poblada es impulsada por corrientes de aire poderosas y violentas. Por lo tanto, la presencia de un generador eólico en la granja del propietario de los bienes raíces suburbanos se justifica con mayor frecuencia. Se elige un modelo adecuado en función del área de uso y los propósitos reales de uso.
Turbina eólica n. ° 1 - diseño de tipo rotativo
Puedes hacer un molino de viento rotativo simple con tus propias manos. Por supuesto, es poco probable que pueda suministrar electricidad a una gran casa de campo, pero proporcionar electricidad a una modesta casa de jardín está dentro de sus posibilidades. Con su ayuda, puede suministrar luz a las dependencias por la noche, iluminar los senderos del jardín y el territorio adyacente.
Puede leer más sobre otros tipos de fuentes de energía alternativas en este artículo:
Así es o casi parece un aerogenerador rotatorio hecho a mano. Como ves, no hay nada super complicado en el diseño de este equipo.
Preparación de piezas y consumibles
Para montar un aerogenerador, cuya potencia no superará los 1,5 KW, necesitaremos:
- generador del coche 12 V;
- Batería de ácido o helio de 12 V;
- convertidor 12V - 220V para 700 W - 1500 W;
- un recipiente grande de aluminio o acero inoxidable: un cubo o una sartén voluminosa;
- relé de carga de batería de automóvil y lámpara indicadora de carga;
- interruptor semihermético del tipo "botón" para 12 V;
- un voltímetro de cualquier dispositivo de medición innecesario, puede automóvil;
- pernos con arandelas y tuercas;
- cables con una sección transversal de 2,5 mm 2 y 4 mm 2;
- dos abrazaderas con las que se sujetará el generador al mástil.
Para hacer el trabajo, necesitaremos unas tijeras de metal o una amoladora, una cinta métrica, un marcador o un lápiz de construcción, un destornillador, llaves, un taladro, un taladro y pinzas.
La mayoría de los propietarios de casas privadas no reconocen el uso de calefacción geotérmica, pero tal sistema tiene perspectivas. Puede leer más sobre las ventajas y desventajas de este complejo en el siguiente artículo:
Progreso del diseño
Vamos a hacer un rotor y rediseñar la polea del alternador. Para empezar, necesitamos un recipiente metálico cilíndrico. La mayoría de las veces, se adapta una cacerola o un balde para estos fines. Tome una cinta métrica y un marcador o lápiz de construcción y divida el recipiente en cuatro partes iguales. Si cortamos metal con tijeras, para insertarlas, primero debemos hacer agujeros. También puede usar una amoladora si el cubo no está hecho de chapa pintada o acero galvanizado. En estos casos, el metal se sobrecalentará inevitablemente. Cortamos las cuchillas sin cortarlas hasta el final.
Para no confundirnos con el tamaño de las cuchillas que cortamos en el recipiente, es necesario tomar medidas cuidadosas y contar todo cuidadosamente.
En la parte inferior y en la polea, marque y taladre los agujeros para los pernos. En esta etapa, es importante tomarse su tiempo y disponer los agujeros simétricamente para evitar el desequilibrio durante la rotación. Las cuchillas deben estar dobladas, pero no demasiado. Al realizar esta parte del trabajo, tenga en cuenta la dirección de rotación del generador. Por lo general, gira en el sentido de las agujas del reloj. Dependiendo del ángulo de flexión, también aumenta el área de impacto de las corrientes de viento y, por lo tanto, la velocidad de rotación.
Este es otro tipo de hoja. En este caso, cada parte existe por separado, y no en la composición del recipiente del que se cortó.
Dado que cada una de las palas del molino de viento existe por separado, debe atornillar cada una. La ventaja de este diseño es su mayor facilidad de mantenimiento.
El cucharón con las cuchillas terminadas debe asegurarse a la polea con pernos. Instalamos el generador en el mástil usando abrazaderas, luego conectamos los cables y ensamblamos la cadena. Es mejor volver a escribir el circuito, los colores de los cables y las marcas de contacto con anticipación. Los cables también deben fijarse al mástil.
Para conectar la batería, utilizamos cables de 4 mm 2, cuya longitud no debe ser superior a 1 metro. Conectamos la carga (electrodomésticos e iluminación) mediante cables con una sección transversal de 2,5 mm 2. No olvide poner el convertidor (inversor). Se conecta a la red a los contactos 7.8 con un cable de 4 mm 2.
La estructura del aerogenerador consta de una resistencia (1), un devanado de arranque del generador (2), un rotor del generador (3), un regulador de voltaje (4), un relé de corriente inversa (5), un amperímetro (6), una batería. (7), un fusible (8), interruptor (9)
Las ventajas y desventajas de tal modelo.
Si todo se hace correctamente, este aerogenerador funcionará sin problemas. Con una batería de 75 A y un convertidor de 1000 W, puede alimentar alumbrado público, dispositivos de videovigilancia, etc.
El esquema de la instalación demuestra claramente cómo se convierte exactamente la energía eólica en electricidad y cómo se utiliza para el propósito previsto.
Las ventajas de dicho modelo son obvias: es un producto muy económico, se presta bien para reparar, no requiere condiciones especiales para su funcionamiento, funciona de manera confiable y no viola su comodidad acústica. Las desventajas incluyen una baja productividad y una dependencia significativa de fuertes ráfagas de viento: las palas pueden ser arrancadas por las corrientes de aire.
Molino de viento n. ° 2 - Diseño axial magnético
Los molinos de viento axiales con estatores sin hierro sobre imanes de neodimio no se han fabricado en Rusia hasta hace poco debido a la inaccesibilidad de estos últimos. Pero ahora están en nuestro país, y son más baratos que inicialmente. Por eso, nuestros artesanos comenzaron a fabricar aerogeneradores de este tipo.
Con el tiempo, cuando las capacidades del aerogenerador rotatorio ya no satisfagan todas las necesidades de la economía, es posible realizar un modelo axial sobre imanes de neodimio.
¿Qué hay que preparar?
El generador axial se basa en un buje de un automóvil con discos de freno. Si esta pieza estaba en funcionamiento, se debe desmontar, revisar y lubricar los cojinetes y limpiar el óxido. Se pintará el generador terminado.
Para limpiar adecuadamente el cubo del óxido, use un cepillo de metal que se pueda conectar a un taladro eléctrico. El centro se verá genial de nuevo
Distribuir y asegurar imanes
Vamos a pegar los imanes en los discos del rotor. En este caso, se utilizan 20 imanes con un tamaño de 25x8 mm. Si decide hacer un número diferente de polos, utilice la regla: en un generador monofásico debe haber tantos polos como imanes, y en un generador trifásico es necesario observar la relación de 4 / 3 o 2/3 polos a las bobinas. Coloque los imanes alternando los polos. Para asegurarse de que su ubicación sea correcta, utilice una plantilla con sectores impresos en papel o en el propio disco.
Si existe tal oportunidad, es mejor usar imanes rectangulares, en lugar de redondos, porque en los redondos el campo magnético se concentra en el centro y en los rectangulares, a lo largo de su longitud. Los imanes opuestos deben tener diferentes polos. Para no confundir nada, aplique un marcador en su superficie "+" o "-". Para determinar el polo, tome un imán y acerque los demás. Ponga un plus en superficies atractivas y un menos en superficies repulsivas. En los discos, los polos deben alternarse.
Los imanes están colocados correctamente. Antes de fijarlos con resina epoxi, es necesario hacer los lados de plastilina para que se solidifique la masa adhesiva, y no el vidrio en la mesa o piso.
Para fijar los imanes, debe usar pegamento fuerte, después de lo cual la fuerza del pegado se refuerza adicionalmente con resina epoxi. Los imanes están inundados de él. Para evitar que la resina se esparza, puede hacer bordillos de plastilina o simplemente envolver el disco con cinta.
Generadores trifásicos y monofásicos
Un estator monofásico es peor que un estator trifásico, porque emite vibraciones bajo carga. Esto se debe a la diferencia en la amplitud de la corriente, que se produce debido al retorno inconsistente de la misma a la vez. El modelo trifásico no adolece de esta desventaja. La potencia en él es siempre constante, porque las fases se compensan entre sí: si la corriente cae en una, y en la otra aumenta.
En la disputa entre opciones monofásicas y trifásicas, esta última sale ganadora, porque la vibración adicional no alarga la vida del equipo e irrita la audición
Como resultado, el retorno del modelo trifásico es 50% mayor que el del modelo monofásico. Otra ventaja de evitar vibraciones innecesarias es la comodidad acústica cuando se opera bajo carga: el generador no zumba durante el funcionamiento. Además, la vibración siempre destruye el aerogenerador antes de su fecha de caducidad.
Proceso de bobinado de bobinas
Cualquier especialista le dirá que debe realizar un cálculo cuidadoso antes de enrollar las bobinas. Y cualquier practicante hará todo de forma intuitiva. Nuestro generador no será demasiado rápido. Queremos que la batería de 12 voltios comience a cargarse a 100-150 rpm. Con tales datos iniciales, el número total de vueltas en todas las bobinas debe ser de 1000-1200 piezas. Queda por dividir esta cifra por el número de bobinas y averiguar cuántas vueltas habrá en cada una.
Para hacer que un generador de viento sea más potente a bajas velocidades, debe aumentar el número de polos. En este caso, la frecuencia de la oscilación actual aumentará en las bobinas. Es mejor usar alambre grueso para enrollar las bobinas. Esto reducirá la resistencia, lo que significa que la corriente aumentará. Cabe señalar que a un voltaje alto, la corriente puede ser "consumida" por la resistencia del devanado. Una sencilla máquina casera le ayudará a enrollar bobinas de alta calidad de forma rápida y precisa.
El estator está marcado, las bobinas están en su lugar. Para arreglarlos, se utiliza resina epoxi, cuyo drenaje es nuevamente resistido por lados de plastilina.
Debido al número y grosor de los imanes ubicados en los discos, los generadores pueden variar significativamente en sus parámetros de funcionamiento. Para saber cuánta potencia esperar como resultado, puede enrollar una bobina y hacerla girar en el generador. Para determinar la potencia futura, el voltaje debe medirse a ciertas rpm sin carga.
Por ejemplo, a 200 rpm se obtienen 30 voltios con una resistencia de 3 ohmios. Restamos el voltaje de la batería de 12 voltios de 30 voltios y dividimos los 18 voltios resultantes por 3 ohmios. El resultado es 6 amperios. Este es el volumen que irá a la batería. Aunque en la práctica, por supuesto, sale menos debido a las pérdidas en el puente de diodos y en los cables.
La mayoría de las veces, las bobinas se hacen redondas, pero es mejor estirarlas un poco. En este caso, se obtiene más cobre en el sector, y las espiras de las bobinas son más rectas. El diámetro del orificio interior de la bobina debe corresponder al tamaño del imán o ser un poco más grande.
Se realizan pruebas preliminares del equipo resultante, que confirman su excelente desempeño. Con el tiempo, este modelo también se puede mejorar.
Al hacer un estator, tenga en cuenta que su grosor debe corresponder al grosor de los imanes. Si aumenta el número de vueltas en las bobinas y el estator se hace más grueso, el espacio del disco aumentará y el flujo magnético disminuirá. Como resultado, se puede generar el mismo voltaje, pero una corriente más baja debido al aumento de la resistencia de las bobinas.
La madera contrachapada se usa como forma para el estator, pero puede marcar sectores para bobinas en papel y hacer bordillos con plastilina. La resistencia del producto aumentará mediante la colocación de fibra de vidrio en la parte inferior del molde y en la parte superior de los carretes. El epoxi no debe adherirse al molde. Para ello, se lubrica con cera o vaselina. Para los mismos propósitos, puede usar cinta adhesiva o cinta adhesiva. Las bobinas se fijan juntas de manera inamovible, se sacan los extremos de las fases. Luego, los seis cables están conectados con un triángulo o una estrella.
El conjunto del generador se prueba mediante rotación manual. El voltaje resultante es de 40 voltios, mientras que la corriente es de aproximadamente 10 amperios.
Paso final: mástil y hélice
La altura real del mástil terminado era de 6 metros, pero sería mejor hacerlo de 10 a 12 metros. La base para ello necesita hormigonado. La sujeción debe ser tal que la tubería se pueda subir y bajar con un cabrestante manual. Se adjunta un tornillo a la parte superior de la tubería.
La tubería de PVC es un material confiable y bastante liviano, con el cual puede hacer un tornillo de molino de viento con una curva predeterminada
Para hacer un tornillo, necesita un tubo de PVC con un diámetro de 160 mm. Se debe cortar un tornillo de seis hojas de dos metros. Tiene sentido experimentar con la forma de la hoja para obtener más torque a bajas revoluciones. La hélice debe retirarse de los vientos fuertes. Esta función se realiza mediante una cola plegable. La energía generada se almacena en baterías.
El mástil se debe subir y bajar con un cabrestante manual. Se puede dar estabilidad adicional a la estructura mediante el uso de cuerdas de tensión.
Se le presta atención a dos opciones para generadores eólicos, que son los más utilizados por los residentes de verano y los propietarios de bienes raíces suburbanos. Cada uno de ellos es eficaz a su manera. Especialmente el resultado del uso de dicho equipo se manifiesta en áreas con fuertes vientos. En cualquier caso, tal asistente en el hogar nunca hará daño.
Hasta hace poco, los generadores eólicos se consideraban una rareza, pero hoy en día esta área se está desarrollando rápidamente y muchos han adquirido experiencia en la creación de turbinas eólicas para generar electricidad. Dichos dispositivos se pueden usar en una amplia variedad de áreas: para el suministro de agua, la electrificación de casas privadas, el funcionamiento de unidades agrícolas (por ejemplo, trituradoras) o calentar agua para calentar una casa.
Los modelos industriales tienen muchas ventajas, además del costo. Por lo tanto, hoy descubriremos cómo hacer un generador eólico con nuestras propias manos y qué materiales / herramientas se necesitarán para esto.
Características de diseño y mecánica de turbinas eólicas
El principio de funcionamiento de un aerogenerador es convertir la energía cinética en electricidad. El dispositivo consta de varios elementos del sistema, cada uno de los cuales tiene su propia función. Intentemos resolverlo.
¡Nota! Los aerogeneradores pueden ser rotativos (verticales) y clásicos (horizontales). Estos últimos tienen una mayor eficiencia, por lo que se fabrican con más frecuencia que otros.
Vale la pena señalar que los molinos de viento verticales deben girar hacia el viento, porque simplemente no pueden funcionar con un flujo lateral. Los generadores horizontales también tienen otras ventajas. Familiaricémonos con ellos.
- Las turbinas de los dispositivos rotativos "atraparán" el viento, sin importar de qué lado sople. Esto es extremadamente conveniente en caso de viento inestable / variable en la región.
- Es mucho más fácil construir un molino de viento horizontal que uno horizontal.
- La estructura se puede ubicar directamente en el suelo, pero siempre que haya suficiente viento allí.
En cuanto a las desventajas, un generador de viento horizontal tiene solo uno: un coeficiente de eficiencia bastante bajo.
Calculamos la potencia del futuro aerogenerador.
Primero, debe averiguar qué potencia debe tener un aerogenerador con sus propias manos, cuáles son las funciones y cargas a las que se enfrentará. Como regla general, las fuentes alternativas de electricidad se utilizan como auxiliares, es decir, destinadas a ayudar al suministro de energía principal. Por lo tanto, si la potencia del sistema es incluso de 500 vatios, esto ya es bastante bueno.
¡Nota! Para calentar una casa privada de tamaño mediano, necesitará entre dos y tres kilovatios.
Al mismo tiempo, la potencia final del aerogenerador depende de otros factores, entre ellos:
- velocidad del viento;
- número de palas.
Para averiguar la proporción correcta para accesorios de tipo horizontal, le recomendamos que consulte la tabla siguiente. Los números en la intersección son la potencia requerida (indicada en vatios).
Mesa. Cálculo de la potencia requerida para aerogeneradores horizontales.
| 1 m | 3 | 8 | 15 | 27 | 42 | 63 | 90 | 122 | 143 |
| 2m | 13 | 31 | 63 | 107 | 168 | 250 | 357 | 490 | 650 |
| 3m | 30 | 71 | 137 | 236 | 376 | 564 | 804 | 1102 | 1467 |
| 4m | 53 | 128 | 245 | 423 | 672 | 1000 | 1423 | 1960 | 2600 |
| 5m | 83 | 166 | 383 | 662 | 1050 | 1570 | 2233 | 3063 | 4076 |
| 6m | 120 | 283 | 551 | 953 | 1513 | 2258 | 3215 | 4410 | 5866 |
| 7m | 162 | 384 | 750 | 1300 | 2060 | 3070 | 4310 | 6000 | 8000 |
| Los 8m | 212 | 502 | 980 | 1693 | 2689 | 4014 | 5715 | 7840 | 10435 |
| 9m | 268 | 653 | 1240 | 2140 | 3403 | 5080 | 7230 | 9923 | 13207 |
Por ejemplo, si en su región la velocidad del viento es predominantemente de 5 a 8 metros por segundo, y la potencia requerida del aerogenerador es de 1,5-2 kilovatios, entonces el diámetro de la estructura debe corresponder a unos 6 metros o más.
¿Cuáles deberían ser las cuchillas?
La forma de las palas puede ser:
- navegación;
- veleta.
En cuanto a las palas tipo vela, son planas y por tanto menos eficientes. No tienen en cuenta la aerodinámica, sino que giran exclusivamente bajo la presión del flujo del viento. Como resultado, no más del 10 por ciento de toda la energía se convierte en energía eléctrica. Pero en las palas de paletas, el área de las superficies interior y exterior es diferente. También vale la pena señalar que dichas palas deben ubicarse en un ángulo de 7-10 grados con respecto al viento.
Ahora unas palabras sobre el material del que deberían ser las cuchillas. Para los antiguos molinos de viento se utilizaron marcos de madera tónica, formados por postes y dinteles. Sobre tales marcos se extendían unas “alas” especiales hechas de tela. En caso de desgaste, la tela simplemente se reemplazó por una nueva. Aunque existe una opción alternativa: tomar materiales densos (por ejemplo, lona) para estos fines.
Aunque puedes hacer cuchillas con tus propias manos con materiales más modernos.
- Si la hélice es pequeña, los tubos de PVC cortados en partes pueden servir como palas.
- También puede utilizar metales ligeros (por ejemplo, duraluminio).
- Si planea usar "velas", entonces pueden cortarse de madera contrachapada.
- Finalmente, para una unidad grande, las cuchillas pueden estar hechas de tablas (incluso si son pesadas, no importa, solo necesitan equilibrarse entre sí).
¡Nota! En el caso de un predominio de vientos racheados en la región, es mejor dar preferencia a las palas pesadas, esto asegurará un funcionamiento más estable de todo el sistema.
En cuanto al diámetro de las tuberías, debe corresponder a 1/5 de su longitud total. Cada uno de estos tubos se corta a lo largo en cuatro piezas, y en la base es necesario cortar un rectángulo de 5x5 (aquí habrá sujetadores) y luego hacer un corte oblicuo, por lo que cada hoja se estrechará desde la base. Se usa esmeril para procesar el borde rasgado.
Hacer un aerogenerador vertical en casa
Y ahora descubramos cómo, de hecho, un generador de viento se hace con nuestras propias manos. El procedimiento consta de varias etapas, conozcamos las características de cada una de ellas.
La etapa uno. Preparamos herramientas y materiales
No hay requisitos con respecto al tamaño de la turbina: cuanto más grande sea, mejor para el sistema en sí. Y en el ejemplo dado en este artículo, el diámetro de la turbina es de 60 centímetros.
Para hacer una turbina vertical usted mismo, prepárese con anticipación:
- una tubería con un diámetro de 60 centímetros, hecha de acero inoxidable;
- tornillos, tuercas y otros sujetadores;
- un par de discos de plástico con un diámetro de 60 centímetros (es importante que el plástico sea fuerte);
- cubo de coche para la base;
- esquinas con las que se unirán las cuchillas (para cada elemento - seis piezas; es decir, 36 copias en total).
Además, cuide de antemano las siguientes herramientas:
- teclas;
- rompecabezas;
- máscara;
- Guantes protectores;
- Búlgaro;
- destornillador;
- taladro eléctrico.
Se pueden usar imanes o pequeñas placas de metal para equilibrar las cuchillas. Si el desequilibrio es menor, simplemente puede perforar agujeros en los lugares apropiados.
Etapa dos. Dibuja un dibujo
Definitivamente es imposible prescindir de un dibujo aquí. Puede utilizar el que se muestra a continuación o crear el suyo propio.
Etapa tres. Hacer un molino de viento vertical
Paso 1. Primero, toma un tubo de metal y córtalo a lo largo para terminar con seis cuchillas del mismo tamaño.
Paso 2. Recorta un par de círculos idénticos con un diámetro de 60 centímetros del plástico. Servirán como soportes para la parte inferior y superior de la turbina.
Paso 3. En el soporte superior se puede cortar un pequeño orificio (de unos 30 centímetros de diámetro), que hará que la estructura sea algo más ligera.
Paso 4. Marque los orificios en el eje del automóvil para obtener orificios similares en el soporte de plástico inferior requerido para los montajes. Utilice un taladro para hacer agujeros.
Paso 5. Marque la ubicación de las cuchillas de acuerdo con la plantilla (debe obtener un par de triángulos, que, por así decirlo, forman una estrella). Marque los lugares donde se unen las esquinas. Todo debería ser igual en ambos soportes.
Paso 6. Corta las cuchillas. Puedes cortarlos varios a la vez usando un molinillo.
Paso 7. Marque los puntos de fijación en las hojas y las esquinas. Haz todos estos agujeros.
Paso 8. Conecte las cuchillas a las bases usando ángulos, pernos y tuercas.
¡Nota! La potencia del dispositivo depende en gran medida de la longitud de las palas, pero si estas últimas son grandes, será mucho más difícil equilibrarlas. Además, la estructura puede "aflojarse" bajo la influencia de fuertes vientos.
Etapa cuatro. Hacemos un generador
El generador en este caso debe ser autoexcitado y siempre con imanes permanentes. Si toma un generador convencional de un automóvil, aquí el devanado de voltaje funciona desde una batería, en otras palabras, en ausencia de voltaje, no habrá excitación. Por lo tanto, si usa un generador simple junto con una batería y el viento es relativamente débil durante mucho tiempo, la batería pronto se descargará simplemente y, más tarde, cuando el viento se reanude, el generador eólico no volverá a arrancar con tus propias manos.
También puedes hacer un sistema con imanes de neodimio. Este tipo de dispositivo producirá entre 1,5 kilovatios (si el viento es débil) y 3,5 kilovatios (si el viento es fuerte). Las instrucciones paso a paso para crear dicho generador son las siguientes.
Paso 1. Haz un par de panqueques de metal, cada uno de unos 50 centímetros de largo.
Paso 2. Usando pegamento, pegue imanes de neodimio que midan 2.5x5.0.12 centímetros a los panqueques alrededor de todo el perímetro (doce piezas para cada uno).
Paso 3. Coloque los panqueques uno frente al otro, recordando la polaridad.
Paso 4. Coloque un estator de fabricación propia entre ellos (haga 9 bobinas con un cable con una sección transversal de 0,3 centímetros, cada una con 70 vueltas). Conecte las bobinas con un “asterisco” (como se muestra en la imagen), luego rellénelas con resina. En este caso, es importante que las bobinas estén enrolladas en una dirección, puede marcar el final / comienzo del devanado con una cinta aislante de color; esto será más conveniente.
Paso 5. El estator debe tener unos 2 centímetros de grosor. El devanado debe salir mediante tornillos y tuercas. La distancia entre el rotor y el estator debe ser de 2 milímetros.
Los imanes se atraerán con bastante fuerza, y para una conexión suave en ellos es necesario hacer agujeros y cortar las roscas para los postes. Alinee los rotores inmediatamente, luego use las teclas para bajar el superior al inferior. Luego puede quitar los montantes temporales.
¡Nota! El generador descrito anteriormente se puede utilizar no solo para turbinas eólicas verticales, sino también horizontales.
Etapa cinco. Recopilamos toda la estructura
Primero, instale un soporte especial en el mástil, mediante el cual se colocará el estator (que, a su vez, puede tener tres y seis palas). Asegure el cubo sobre el soporte usando las mismas tuercas. Atornille el generador terminado en los cuatro pernos que se encuentran en el cubo. Luego conecte el estator con el soporte, que se fija al mástil. Conecte la turbina a la segunda placa del rotor. Conecte los cables del estator al regulador de voltaje usando los terminales.
Etapa seis. Instalamos una unidad que puede convertir el viento en electricidad.
Para instalar todo el generador de viento con sus propias manos, debe seguir los pasos que se dan a continuación en forma de instrucciones paso a paso.
Paso 1. Concretar una base sólida y sólida en el suelo.
Paso 2. Vertiendo mortero de hormigón allí, agregue los montantes necesarios para sujetar la bisagra masiva (todo esto se hace fácilmente con sus propias manos).
Paso 3. Cuando el concreto esté completamente curado, deslice la bisagra sobre los montantes y asegúrela con tuercas.
Paso 4. Instale el mástil en la parte móvil de la bisagra.
Paso 5. Coloque 3 o 4 tirantes en la parte superior del mástil (puede usar una brida o soldar). También necesitará un cable de acero.
Paso 6. Levante el mástil sobre la bisagra con uno de los cables preparados (puede tirar con un automóvil).
Paso 7. La verticalidad de todo el mástil se fija estrictamente con cables de sujeción.
¿Dónde se puede instalar un generador eólico de este tipo?
La eficiencia de su funcionamiento depende en gran medida de qué tan correctamente elija el lugar para instalar el generador eólico. La ubicación debe ser tal que las palas del sistema reciban tanto viento como sea posible. El sitio debe estar abierto y elevado (por ejemplo, el techo de una casa, pero lo más lejos posible de árboles y otras estructuras). De manera reveladora, la razón de esto no solo radica en la interferencia, sino también en la producción de algo de ruido por parte del dispositivo durante el funcionamiento, lo que puede no agradar a los vecinos ni a los propios propietarios.
Para un estudio más detallado del problema, le recomendamos que se familiarice con el video temático a continuación.
Video: Cómo hacer un generador de viento con un ventilador doméstico.
Generador de viento rotativo (horizontal)
Tal dispositivo hará frente al suministro de electricidad a una casa pequeña o varias dependencias. La potencia máxima del aerogenerador no superará los 1,5 kilovatios.
Para el trabajo, prepare:
- Generador de coche de 12 vatios;
- relé, lámpara de control de batería;
- la batería en sí es de 12 vatios;
- convertidor de corriente;
- una olla grande o un balde de duraluminio o acero inoxidable;
- un par de abrazaderas para sujetar el generador al mástil;
- cambiar;
- alambre, 0,4 y 0,25 centímetros;
- pernos, tuercas, arandelas;
- voltímetro.
Las herramientas se requerirán igual que en el caso anterior. Primero, tome una olla (o balde) y, usando un marcador y una cinta métrica, divídala en cuatro partes iguales. Corta las hojas, pero no cortes hasta el final (como se muestra en la imagen).
Haga agujeros para los pernos en la parte inferior, luego doble las cuchillas, pero no mucho. Considere cómo girará el generador (en sentido horario o antihorario).
A continuación, sujete la sartén con las cuchillas ya preparadas a la polea, asegure con pernos. Instale el generador en el mástil previamente fijado (para ello utilice las abrazaderas suministradas), luego conecte todos los cables y ensamble la cadena. Reescribe todo el circuito, fija los cables al poste.
Utilice un cable de 4 mm con una longitud máxima de 1 metro para conectar la batería. Utilice un cable más pequeño para conectar la carga. También suministre un inversor. A continuación se muestra un diagrama de conexión de ejemplo.
Como puede ver, es muy posible construir un generador de viento con sus propias manos. El diseño puede ser de dos tipos, pero con las habilidades y el celo adecuado, el trabajo se puede hacer incluso solo. Eso es todo, ¡buena suerte!
Hemos desarrollado un diseño para un aerogenerador con un eje de rotación vertical. A continuación, hay una guía detallada para su fabricación, después de leer detenidamente la cual, usted mismo puede hacer un aerogenerador vertical.
El aerogenerador resultó ser bastante confiable, con bajos costos de mantenimiento, económico y fácil de fabricar. No es necesario seguir la lista de detalles que se presenta a continuación, puede hacer algunos ajustes propios, mejorar algo, usar algo propio, porque no en todas partes puede encontrar exactamente lo que está en la lista. Intentamos utilizar piezas económicas y de alta calidad.
Materiales y equipos usados:
| Nombre | Cant. | Nota |
| Lista de piezas y materiales usados para el rotor: | ||
| Chapa precortada | 1 | Corte de acero de 1/4 "de espesor con chorro de agua, láser, etc. |
| Hub de auto (Hub) | 1 | Debe contener 4 agujeros, de aproximadamente 4 pulgadas de diámetro. |
| Imán de neodimio de 2 "x 1" x 1/2 " | 26 | Muy frágil, es mejor pedir adicionalmente. |
| Horquilla de 1/2 "-13tpi x 3" | 1 | TPI: hilos por pulgada |
| Tuerca de 1/2 " | 16 | |
| Arandela de 1/2 " | 16 | |
| Cultivador de 1/2 " | 16 | |
| 1/2 ".- Tuerca ciega 13tpi | 16 | |
| Arandela de 1 " | 4 | Para mantener el espacio entre los rotores. |
| Lista de piezas y materiales usados para la turbina: | ||
| Tubería galvanizada de 3 "x 60" | 6 | |
| Plástico ABS de 3/8 "(1,2x1,2 m) | 1 | |
| Imanes de equilibrio | Si es necesario | Si las cuchillas no están equilibradas, se colocan imanes para equilibrarlas. |
| Tornillo de 1/4 " | 48 | |
| Arandela de 1/4 " | 48 | |
| Cultivador de 1/4 " | 48 | |
| Tuerca de 1/4 " | 48 | |
| Esquinas de 2 "x 5/8" | 24 | |
| Esquinas de 1 " | 12 (opcional) | Si las cuchillas no mantienen su forma, puede agregar más. esquinas |
| tornillos, tuercas, arandelas y ranuras para esquina de 1 " | 12 (opcional) | |
| Lista de piezas y materiales usados para el estator: | ||
| Epoxi con endurecedor | 2 l | |
| Tornillo de acero inoxidable de 1/4 " | 3 | |
| 1/4 "arandela st. | 3 | |
| Tuerca de acero inoxidable de 1/4 " | 3 | |
| Terminal de anillo de 1/4 " | 3 | Por correo electrónico conexiones |
| 1/2 "-13tpi x 3" st. De horquilla | 1 | S t. el acero no es ferromagnético, por lo que el rotor no "frenará" |
| Tuerca de 1/2 " | 6 | |
| Fibra de vidrio | Si necesitas | |
| Esmalte de 0,51 mm. el alambre | 24 AWG | |
| Lista de piezas y materiales usados para la instalación: | ||
| Perno de 1/4 "x 3/4" | 6 | |
| Brida de tubería de 1-1 / 4 " | 1 | |
| Tubo galvanizado de 1-1 / 4 "L-18" | 1 | |
| Herramientas y equipo: | ||
| Horquilla de 1/2 "-13tpi x 36" | 2 | Utilizado para levantar |
| Perno de 1/2 " | 8 | |
| Anemómetro | Si necesitas | |
| Lámina de aluminio de 1 " | 1 | Para la fabricación de espaciadores, si es necesario |
| Pintura verde | 1 | Para pintar soportes de plástico. El color no es importante |
| Bola de pintura azul. | 1 | Para pintar el rotor y otras partes. El color no es importante |
| Multimetro | 1 | |
| Soldador y soldadura | 1 | |
| Taladro | 1 | |
| Sierra | 1 | |
| Kern | 1 | |
| Máscara | 1 | |
| Gafas de protección | 1 | |
| Guantes | 1 | |
Los aerogeneradores con un eje de rotación vertical no son tan eficientes como sus homólogos horizontales, pero los aerogeneradores verticales son menos exigentes en el lugar de su instalación.
Fabricación de turbinas
1. Elemento de conexión: diseñado para conectar el rotor a las palas del aerogenerador.
2. La disposición de las palas: dos triángulos equiláteros opuestos. De acuerdo con este dibujo, será más fácil disponer las esquinas de la unión de las cuchillas.
Si no está seguro de algo, las plantillas de cartón le ayudarán a evitar errores y más alteraciones.
La secuencia de pasos para fabricar una turbina:
- Fabricación de los soportes (bases) inferior y superior de las palas. Marque y use una sierra de vaivén para cortar un círculo del plástico ABS. Luego rodee con un círculo y corte el segundo soporte. Deberías obtener dos círculos absolutamente idénticos.
- Cortar un agujero de 30 cm de diámetro en el centro de un soporte, que será el soporte superior de las cuchillas.
- Tome el cubo (cubo del automóvil) y marque y taladre cuatro orificios en el soporte inferior para montar el cubo.
- Haga una plantilla para la ubicación de las cuchillas (Fig. Arriba) y marque en el soporte inferior los puntos de fijación para las esquinas que conectarán el soporte y las cuchillas.
- Apile las cuchillas, átelas firmemente y córtelas a la longitud requerida. En este diseño, las palas tienen 116 cm de largo, cuanto más largas son las palas, más energía eólica reciben, pero la desventaja es la inestabilidad en los vientos fuertes.
- Marque las hojas para unir las esquinas. Toque y luego taladre agujeros en ellos.
- Usando el patrón de cuchillas que se muestra en la imagen de arriba, coloque las cuchillas en el soporte usando ángulos.
Fabricación de rotores
La secuencia de acciones para fabricar un rotor:
- Coloque las dos bases del rotor una encima de la otra, alinee los agujeros y use una lima o marcador para hacer una pequeña marca en los lados. En el futuro, esto ayudará a orientarlos correctamente entre sí.
- Haz dos patrones de imanes de papel y pégalos a las bases.
- Marque la polaridad de todos los imanes con un marcador. Como "probador de polaridad", puede utilizar un pequeño imán envuelto en un paño o cinta aislante. Pasándolo sobre un imán grande, será claramente visible si es repelido o atraído.
- Prepare epoxi agregando endurecedor. Y aplíquelo uniformemente desde la parte inferior del imán.
- Con mucho cuidado, lleve el imán al borde de la base del rotor y muévalo a su posición. Si el imán está instalado en la parte superior del rotor, la alta potencia del imán puede magnetizarlo bruscamente y romperse. Y nunca meta los dedos u otras partes del cuerpo entre dos imanes o un imán y una plancha. ¡Los imanes de neodimio son muy poderosos!
- Continúe pegando los imanes al rotor (recuerde engrasarlos con epoxi), alternando sus polos. Si los imanes son arrancados por fuerza magnética, use un trozo de madera entre ellos por seguridad.
- Una vez terminado un rotor, pase al segundo. Utilizando la marca marcada anteriormente, coloque los imanes exactamente frente al primer rotor, pero con una polaridad diferente.
- Coloque los rotores alejados entre sí (para que no se magneticen, de lo contrario no los quitará más tarde).
Fabricar un estator es un proceso muy laborioso. Por supuesto, puede comprar un estator listo para usar (intente nuevamente encontrarlos con nosotros) o un generador, pero no el hecho de que sean adecuados para una turbina eólica en particular con sus propias características individuales.
El estator de un aerogenerador es un componente eléctrico que consta de 9 bobinas. La bobina del estator se muestra en la foto de arriba. Las bobinas se dividen en 3 grupos, con 3 bobinas en cada grupo. Cada bobina está enrollada con un cable de 24 AWG (0,51 mm) y contiene 320 vueltas. Más vueltas, pero un cable más delgado dará un voltaje más alto pero menos corriente. Por lo tanto, los parámetros de las bobinas se pueden cambiar, dependiendo del voltaje que requiera en la salida del aerogenerador. La siguiente tabla le ayudará a decidir:
320 vueltas, 0,51 mm (24 AWG) = 100 V a 120 rpm.
160 vueltas, 0,0508 mm (16 AWG) = 48 V a 140 rpm.
60 vueltas, 0,0571 mm (15 AWG) = 24 V a 120 rpm.
Bobinar carretes manualmente es aburrido y difícil. Por lo tanto, para facilitar el proceso de bobinado, le aconsejo que haga un dispositivo simple: una máquina bobinadora. Además, su diseño es bastante sencillo y se puede fabricar a partir de materiales de desecho.
Las vueltas de todas las bobinas deben enrollarse de la misma manera, en la misma dirección y prestar atención o marcar dónde está el principio y dónde está el final de la bobina. Para evitar que las bobinas se desenrollen, se envuelven con cinta aislante y se recubren con epoxi.
El accesorio está hecho de dos piezas de madera contrachapada, una horquilla doblada, un trozo de tubería de PVC y clavos. Antes de doblar el perno, caliéntelo con un quemador.
Un pequeño trozo de tubería entre las tablas proporciona el grosor deseado y cuatro clavos proporcionan las dimensiones de bobina requeridas.
Puede crear su propio diseño de la máquina bobinadora, o tal vez ya tenga uno ya hecho.
Después de enrollar todas las bobinas, se debe verificar su identidad entre sí. Esto se puede hacer usando una escala, y también necesita medir la resistencia de las bobinas con un multímetro.
¡No conecte los consumidores domésticos directamente desde el generador eólico! ¡Observe también las precauciones de seguridad al manipular la electricidad!
Proceso de conexión de la bobina:
- Lije los extremos de cada cable de la bobina.
- Conecte las bobinas como se muestra en la imagen de arriba. Debe obtener 3 grupos, 3 bobinas en cada grupo. Con tal diagrama de conexión, se obtendrá una corriente alterna trifásica. Suelde los extremos de las bobinas o use abrazaderas.
- Elija una de las siguientes configuraciones:
A. Configuración " estrella". Para obtener un voltaje de salida grande, conecte los pines X, Y y Z entre sí.
B. Configuración "triángulo". Para corriente alta, conecte X a B, Y a C, Z a A.
C. Para permitir una futura reconfiguración, extienda los seis conductores y extiéndalos. - En una hoja grande de papel, dibuje un diagrama de la ubicación y conexión de las bobinas. Todas las bobinas deben estar espaciadas uniformemente y coincidir con la posición de los imanes del rotor.
- Pegue los carretes con cinta adhesiva al papel. Prepare epoxi con endurecedor para rellenar el estator.
- Use un pincel para aplicar epoxi a la tela de vidrio. Agregue pequeños trozos de fibra de vidrio si es necesario. No llene el centro de las bobinas para asegurar un enfriamiento suficiente durante el funcionamiento. Trate de evitar la formación de burbujas. El propósito de esta operación es asegurar las bobinas en su lugar y aplanar el estator, que estará ubicado entre los dos rotores. El estator no será una unidad cargada y no girará.
Para que quede más claro, veamos todo el proceso en imágenes:
Los carretes terminados se colocan en papel encerado con un diseño prediseñado. Los tres círculos pequeños en las esquinas en la foto de arriba son las ubicaciones de los orificios para colocar el soporte del estator. El anillo central evita que el epoxi entre en el círculo central.
Las bobinas están aseguradas en su lugar. La fibra de vidrio, en pequeños trozos, se coloca alrededor de las bobinas. Los cables de la bobina se pueden encaminar al interior o al exterior del estator. No olvide dejar suficiente espacio para la cabeza. Asegúrese de verificar todas las conexiones nuevamente y suene con un multímetro.
El estator está casi completo. Los orificios para la fijación del soporte están perforados en el estator. Al taladrar agujeros, tenga cuidado de no meterse en los cables de la bobina. Una vez finalizada la operación, recortar el exceso de fibra de vidrio y, si es necesario, lijar la superficie del estator con papel de lija.
Soporte del estator
El tubo para sujetar el eje del buje se cortó al tamaño requerido. Se perforaron agujeros y se cortaron hilos. En el futuro, se les atornillarán pernos que sujetarán el eje.
La imagen de arriba muestra el soporte al que se unirá el estator entre los dos rotores.
La foto de arriba muestra un espárrago con tuercas y casquillo. Cuatro de estos pasadores proporcionan el espacio necesario entre los rotores. En lugar de un buje, puede usar tuercas más grandes o puede cortar las arandelas de aluminio usted mismo.
Generador. Montaje final
Una pequeña aclaración: el pequeño espacio de aire entre el conjunto rotor-estator-rotor (que se establece mediante el pasador con el buje) proporciona una mayor potencia de salida, pero el riesgo de daño al estator o al rotor cuando el eje está sesgado, lo que puede ocurrir con vientos fuertes, aumenta.
La imagen de la izquierda a continuación muestra un rotor con 4 pernos para proporcionar espacio y dos aletas de aluminio (que se quitarán más adelante).
La figura de la derecha muestra el estator ensamblado y pintado de verde en su lugar.
Proceso de construcción:
1. Taladre 4 orificios en la placa del rotor superior y enrósquelos para el espárrago. Esto es necesario para bajar suavemente el rotor a su lugar. Presione 4 pernos en las placas de aluminio pegadas anteriormente e instale el rotor superior en los pernos.
Los rotores se atraerán entre sí con mucha fuerza, por lo que se necesita un dispositivo de este tipo. Alinee los rotores inmediatamente entre sí utilizando las marcas previamente marcadas en los extremos.
2-4. Girando los espárragos alternativamente con una llave, baje el rotor de manera uniforme.
5. Después de que el rotor esté en contacto con el buje (dejando espacio libre), desatornille los espárragos y retire las aletas de aluminio.
6. Instale el cubo (cubo) y atorníllelo.
¡El generador está listo!
Después de instalar los montantes (1) y la brida (2), su generador debería verse así (vea la imagen de arriba)
Se utilizan pernos de acero inoxidable para proporcionar contacto eléctrico. Es conveniente utilizar orejetas anulares en los cables.
Se utilizan tuercas ciegas y arandelas para asegurar la conexión. tableros y soportes de cuchillas al generador. Entonces, la turbina eólica está completamente ensamblada y lista para la prueba.
Para empezar, lo mejor es hacer girar el molino de viento con la mano y medir los parámetros. Si los tres terminales de salida están en cortocircuito, entonces la turbina eólica debe girar con mucha fuerza. Esto se puede utilizar para detener la turbina eólica por motivos de servicio o seguridad.
Un generador de viento se puede utilizar no solo para proporcionar electricidad a la casa. Por ejemplo, esta instancia se realiza para que el estator genere un alto voltaje, que luego se usa para calentar.
El generador considerado anteriormente produce una tensión trifásica con diferente frecuencia (dependiendo de la fuerza del viento) y, por ejemplo, en Rusia, se utiliza una red monofásica 220-230V, con una frecuencia de red fija de 50 Hz. Esto no significa que este generador no sea adecuado para alimentar electrodomésticos. La corriente alterna de este generador se puede convertir en corriente continua, con un voltaje fijo. Y la corriente continua ya se puede utilizar para alimentar lámparas, calentar agua, cargar baterías o se puede suministrar un convertidor para convertir la corriente continua en corriente alterna. Pero esto ya está más allá del alcance de este artículo.
La figura de arriba es un circuito rectificador de puente simple de 6 diodos. Convierte corriente alterna en corriente continua.
Lugar de instalación del aerogenerador
La turbina eólica descrita aquí está montada sobre un soporte de 4 metros en el borde de una montaña. La brida de la tubería, que se instala en la parte inferior del generador, proporciona una instalación fácil y rápida del generador eólico: solo atornille 4 pernos. Aunque, por fiabilidad, es mejor soldar.
Por lo general, a los aerogeneradores horizontales "les gusta" cuando el viento sopla en una dirección, a diferencia de los aerogeneradores verticales, donde debido a la veleta, pueden girar y no les importa la dirección del viento. Porque Dado que esta turbina eólica está instalada en la orilla de un acantilado, entonces el viento crea flujos turbulentos desde diferentes direcciones, lo que no es muy efectivo para este diseño.
Otro factor a considerar al elegir una ubicación es la fuerza del viento. En Internet se puede encontrar un archivo de datos de fuerza del viento para su área, aunque será muy aproximado, ya que todo depende de la ubicación específica.
Además, un anemómetro (un dispositivo para medir la fuerza del viento) ayudará a elegir la ubicación del generador de viento.
Un poco sobre la mecánica de una turbina eólica.
Como saben, el viento se produce debido a la diferencia de temperatura entre la superficie terrestre. Cuando el viento hace girar las turbinas de una turbina eólica, crea tres fuerzas: elevación, frenado e impulso. La fuerza de elevación generalmente ocurre sobre una superficie convexa y es una consecuencia de la diferencia de presión. La fuerza de frenado del viento se produce detrás de las palas de la turbina eólica, no es deseada y ralentiza la turbina eólica. La fuerza de impulso surge de la forma curva de las palas. Cuando las moléculas de aire empujan las aspas desde atrás, no tienen adónde ir y se acumulan detrás de ellas. Como resultado, empujan las palas en la dirección del viento. Cuanto mayores sean las fuerzas de elevación e impulso y menor sea la fuerza de frenado, más rápido girarán las cuchillas. En consecuencia, el rotor gira, lo que crea un campo magnético en el estator. Como resultado, se genera energía eléctrica.
Descarga el diseño de los imanes.
A menudo, los propietarios de casas privadas tienen una idea para implementar sistemas de energía de respaldo... La forma más sencilla y asequible es, por supuesto, un generador, pero muchas personas miran a formas más complejas de convertir la llamada energía libre (radiación, energía del agua que fluye o viento) en.
Cada uno de estos métodos tiene sus propias ventajas y desventajas. Si todo está claro con el uso del flujo de agua (mini central hidroeléctrica), solo está disponible en las inmediaciones de un río que fluye bastante rápido, entonces la luz solar o el viento se pueden usar en casi todas partes. Ambos métodos tendrán una desventaja común: si una turbina de agua puede funcionar las 24 horas del día, entonces una batería solar o un generador eólico son efectivos solo por un tiempo, lo que hace necesario incluir baterías en la estructura de una red eléctrica doméstica.
Dado que las condiciones en Rusia (pocas horas de luz diurna la mayor parte del año, precipitaciones frecuentes) hacen que el uso de paneles solares sea ineficaz a su costo y eficiencia actuales, la más rentable es la construcción de un aerogenerador... Consideremos su principio de funcionamiento y las posibles opciones de diseño.
Dado que ningún dispositivo casero es como otro, este El artículo no es una instrucción paso a paso. y una descripción de los principios básicos del diseño de una turbina eólica.Principio de funcionamiento general
El cuerpo de trabajo principal del aerogenerador son las palas, que son giradas por el viento. Dependiendo de la ubicación del eje de rotación, las turbinas eólicas se dividen en horizontal y vertical:
- Aerogeneradores horizontales más extendido. Sus palas tienen un diseño similar al de una hélice de avión: en una primera aproximación, se trata de placas inclinadas con respecto al plano de rotación, que convierten parte de la carga de la presión del viento en rotación. Una característica importante de un aerogenerador horizontal es la necesidad de asegurar la rotación del conjunto de palas de acuerdo con la dirección del viento, ya que la máxima eficiencia se asegura cuando la dirección del viento es perpendicular al plano de rotación.
- Cuchillas aerogenerador vertical tienen una forma cóncava convexa. Dado que la racionalización del lado convexo es mayor que la del lado cóncavo, dicha turbina eólica siempre gira en una dirección, independientemente de la dirección del viento, lo que hace que el mecanismo de giro sea innecesario, a diferencia de las turbinas eólicas horizontales. Al mismo tiempo, debido a que en un momento dado, solo una parte de las cuchillas realiza un trabajo útil, y el resto solo se opone a la rotación, La eficiencia de un molino de viento vertical es mucho menor que la de uno horizontal.: si para un aerogenerador horizontal de tres palas esta cifra alcanza el 45%, entonces para uno vertical no superará el 25%.
Dado que la velocidad media del viento en Rusia no es alta, incluso una turbina eólica grande girará con bastante lentitud la mayor parte del tiempo. Para proporcionar suficiente energía, la fuente de alimentación debe estar conectada al generador a través de un reductor, correa o engranaje elevador. En un molino de viento horizontal, la unidad de generador-reductor de cuchillas está montada sobre un cabezal giratorio, lo que les permite seguir la dirección del viento. Es importante tener en cuenta que el cabezal giratorio debe tener un limitador que impida que dé un giro completo, ya que de lo contrario se cortará el cableado del generador (la opción de usar arandelas de contacto que permitan que el cabezal gire libremente es más Complicado). Para garantizar la rotación, el aerogenerador se complementa con una veleta de trabajo dirigida a lo largo del eje de rotación.
El material de hoja más común son los tubos de PVC de gran diámetro cortados a lo largo. A lo largo del borde, las placas de metal están remachadas, soldadas al cubo del conjunto de la cuchilla. Los dibujos de este tipo de palas son los más difundidos en Internet.
El video habla de un aerogenerador de fabricación propia.
Cálculo de un aerogenerador de palas
Dado que ya hemos descubierto que un aerogenerador horizontal es mucho más eficiente, consideraremos el cálculo de su diseño.
La energía eólica se puede determinar mediante la fórmula
P = 0,6 * S * V³, donde S es el área del círculo descrito por las puntas de las palas del rotor (área de lanzamiento), expresada en metros cuadrados, y V es la velocidad del viento calculada en metros por segundo. También debe tener en cuenta la eficiencia del molino de viento en sí, que para un circuito horizontal de tres palas promediará el 40%, así como la eficiencia del grupo electrógeno, que en el pico de la característica de velocidad actual es del 80%. para un generador con excitación de imán permanente y 60% para un generador con un devanado de excitación. En promedio, otro 20% de la energía será consumida por el equipo elevador (multiplicador). Por lo tanto, el cálculo final del radio de la turbina eólica (es decir, la longitud de su pala) para una potencia dada del generador de imanes permanentes se ve así:
R = √ (P / (0,483 * V³))
Ejemplo: Supongamos que la potencia requerida del parque eólico es de 500 W y la velocidad promedio del viento es de 2 m / s. Luego, según nuestra fórmula, tendremos que utilizar palas con una longitud de al menos 11 metros. Como puede ver, incluso una potencia tan pequeña requerirá la creación de un generador eólico de dimensiones colosales. Para estructuras más o menos racionales con una longitud de hoja de no más de un metro y medio en las condiciones de fabricación por su cuenta, el generador eólico podrá producir solo 80-90 vatios de potencia incluso con vientos fuertes.
¿No tienes suficiente energía? De hecho, todo es algo diferente, ya que de hecho la carga del aerogenerador es alimentada por las baterías, la turbina eólica solo las carga en la mejor de sus capacidades. En consecuencia, la potencia de una turbina eólica determina la frecuencia con la que puede suministrar energía.