Veterný generátor z automobilového alternátora svojpomocne: technológia montáže veternej turbíny a analýza chýb

Veterné turbíny – perspektívna alternatíva k tradičnej energetike. Veterná energia premenená na elektrinu sľubuje, že bude lacná, ľahko získateľná a málo nákladná. A ak vezmeme do úvahy účty, ktoré teraz prichádzajú za elektrinu, tak v záujme úspor stojí za to pokúsiť sa postaviť vlastný veterný generátor, súhlasíte?

Existujú reálne príklady konštrukcií, ktoré vyrábajú slušné množstvo energie. Napriek tomu možnosti veterných turbín zatiaľ výrazne predbiehajú konkurentov, ktorí by mohli čeliť tradičnému spôsobu výroby elektriny.

Predstavili sme návod, podľa ktorého si môžete svojpomocne postaviť veterný generátor z automobilového alternátora. V predloženom článku sú podrobne rozobraté bežné chyby, ktorych sa ľudia dopúšťajú pri konštruovaní veterných turbín. Pre lepšiu predstavu je článok sprevádzaný tematickými fotográfiámi a videami.

O domácky vyrábaných veterných turbínach pre dom

Osobitný záujem o veternú energiu sa prejavuje na úrovni domácej sféry. Je to pochopiteľné, ak sa len tak mimochodom pozriete na ďalší účet za spotrebovanú energiu. Preto sa rôzni majstri aktivizujú a využívajú všetky možnosti, ako získať elektrinu lacno.

Jedna z takýchto možností, celkom reálna, úzko súvisí s veternou turbínou z automobilového generátora. Už hotový prístroj – automobilový generátor – stačí len vybaviť správne vyrobenými lopatkami, aby ste mohli zo svoriek generátora odoberať určitú hodnotu elektrickej energie.

Pravda, efektívne bude pracovať len za predpokladu veterného počasia.

Príklad z praxe domáceho použitia veterných generátorov. Úspešne navrhnutá a celkom efektívna praktická konštrukcia veternej turbíny. Je osadená trojlistá vrtuľa, čo je pri domácich zariadeniach zriedkavosť.

Použitie prakticky akéhokoľvek automobilového generátora je prijateľné na konštrukciu veternej turbíny. Ale na prácu sa zvyčajne snažia vybrať výkonný model, schopný dodávať veľké prúdy. Tu sú na vrchole popularity konštrukcie generátorov z nákladných automobilov, veľkých autobusov, traktorov a podobne.

Okrem generátora na výrobu veternej turbíny bude potrebný aj rad ďalších komponentov:

• dvoj- alebo trojlistá vrtuľa;
• automobilový akumulátor;
• elektrický kábel;
• stožiar, nosné prvky, upevňovacie prvky.

Konštrukcia vrtule s dvoma alebo tromi listami sa považuje za najoptimálnejšiu pre klasický veterný generátor. Ale domáci projekt je často ďaleko od inžinierskej klasiky. Preto sa na domácu konštrukciu snažia vybrať už hotové vrtule.

Obežné koleso z ventilátora osobného automobilu, ktoré sa použije ako vrtuľa domácej veternej turbíny. Ľahkosť a veľká plocha pre vzdušnú silu umožňujú používať takéto varianty.

Takým môže byť napríklad obežné koleso z vonkajšej jednotky split-systému klimatizácie alebo z ventilátora toho istého auta. Ale ak je túžba nasledovať tradície konštrukcie veterných generátorov, bude potrebné postaviť vrtuľu veternej turbíny od začiatku do konca vlastnými rukami.

Pred rozhodnutím o montáži a inštalácii veterného generátora stojí za to posúdiť klimatické údaje pozemku a vypočítať návratnosť. Významnú pomoc pri tom poskytne informácia z veľmi zaujímavého článku, ktorý odporúčame na oboznámenie.

Technológia montáže veterného generátora

Optimálnym základom pre generátor domácej veternej turbíny sa javí model AT-700 z traktora série DT. Pravda, tento traktorový generátor je vo svojej pôvodnej podobe navrhnutý na frekvenciu otáčania rotora až 6000 ot./min. Pre konštrukciu domácej veternej turbíny je takýto parameter zjavne nadmerný.

Existujú dve východiská z tejto situácie:

1. Použiť nejaký reduktor-multiplikátor, ktorý poskytuje požadovaný prevodový pomer.
2. Premotať existujúce vinutie statora AT-700 na nízke otáčky.

V princípe sú oba varianty modernizácie prístroja dosiahnuteľné. Ale, súdiac podľa názorov úspešných konštruktérov, variant s premotaním vinutia statora je prijateľnejší. O to viac, ak vezmeme do úvahy hmotnosť samotného generátora AT-700, ktorá dosahuje 6 kg.

Traktorový generátor AT-700. Početné projekty v domácej sfére boli vyvinuté na základe práve tohto zariadenia, ktoré má vysoký prúdový výkon. Vyžaduje si však malú modernizáciu.

Ak sa prístroj doplní reduktorom, hmotnosť celého modulu sa zdvojnásobí. A to je dôležitý parameter pre konštrukciu veternej turbíny. Hmotnosť sa vždy snažíme znižovať.

Pri použití generátora K 701 v konštrukcii veternej turbíny bude potrebná určitá modernizácia:

Krok #1. Vrtuľa vetrnej elektrárne

Materiálom na výrobu lopatiek vrtule je závlahová hliníková rúra (d = 200 mm) s dĺžkou 0,7 – 1,0 m. Najprv sa pozdĺžne rozreže na štyri časti a potom sa z dvoch alebo troch získaných častí vyrežú lopatky požadovaného tvaru.

Keďže hliník je materiál, ktorý sa dobre spracúva, vyrezanie požadovaného tvaru lopatky z kusu rúry nie je problém. Hlavné je správne vypočítať a nakresliť šablónu.

Vyrobené lopatky budúcej vrtule je potrebné nejako spojiť a nasadiť na hriadeľ generátora. Táto práca je zložitejšia, vyžaduje presné vyváženie a obzvlášť pri trojlistej konštrukcii. Existuje množstvo variantov výroby disku vrtule. Jedným z nich je vytvorenie tohto dielu z hliníkových plátov.

Bude potrebné vypočítať priemer disku vrtule s ohľadom na dĺžku lopatiek jeden meter. Pre rozpätie krídla 2 metre, vypočítaný priemer disku môže byť 150-200 mm. Na základe vypočítaného priemeru sa z hliníkového plechu vyreže potrebný počet kruhových platní (6-7 ks).

Príklad výroby vrtule veterného generátora z dvestomilimetrovej hliníkovej rúry, používanej na poľnohospodárskych poliach na zavlažovanie úrody. Vzniká ľahká a efektívna konštrukcia.

Vystrihnuté kruhové platne sa nanášajú na seba, vyrovnávajú podľa okrajov a spájajú. Na spájanie je najlepšie použiť kvalitné epoxidové lepidlo. Nie sú však vylúčené ani iné metódy upevnenia.

Na hotovom zlepenom disku je potrebné v stredovom bode vyznačiť a vyvŕtať otvor na upevnenie na hriadeli generátora. Otvor upraviť drážkou pre pero na veľkosť pera, inštalovaného na hriadeli rotora generátora.

Takto pripravený vrtuľový disk sa označí na upevnenie lopatiek. Po vyznačených líniách sa vyvŕtajú otvory pre skrutky upevnenia konzol. Tieto diely sú tiež vyrobené z hliníka s výberom hrúbky dostatočnej na kompenzáciu prenášaných síl.

Zostane priložiť predtým vyrobené lopatky k disku v určených bodoch spojenia, vyvážiť ich na rovnom povrchu a upevniť skrutkami.

Krok #2. Výroba stožiara z rúry

Traktorový generátor AT-700, vybavený domácky vyrobenou vrtuľou, už predstavuje skutočný veterný mlyn. S cieľom dosiahnuť maximálny efekt z konštrukcie je vhodné ju zdvihnúť o 5-7 metrov a zároveň zabezpečiť kruhový pohyb o 360°.

Preto sa veterný mlyn s korouhvičkou stavia na stožiar, ktorý je najjednoduchšie vyrobiť z kovovej rúry.

Inštalovaný stožiar z kovovej rúry s priemerom 50 mm s veterným generátorom na vrchu. Na zabezpečenie stability stožiaru sa používajú napínacie laná z kovového lana.

Stožiar vysoký 5-7 metrov, vybavený na vrchu veterným generátorom, bude vystavený značným zaťaženiam. Preto je potrebný dostatočne veľký priemer kovovej rúry – najmenej 50 mm vonkajšieho rozmeru.

Upevnenie stožiaru sa vykonáva pomocou štyroch lánových napínacích lán, upevnených hore blízko veterného generátora a napnutých v protiváhe voči sebe.

Pod horný okraj rúry stožiaru, do vnútornej oblasti, sa zalisuje pár vhodných ložísk alebo sa upevní iným spôsobom. To bude otočný oporný blok, do ktorého sa umiestni korouhvička s generátorom a vrtuľou. Zostáva vyrobiť samotnú korouhvičku a nainštalovať na ňu všetko potrebné vybavenie.

Krok #3. Ako vyrobiť hliníkový veerník

Korouhvičkovú konštrukciu, na jednom konci ktorej je miesto pre automobilový generátor s vrtuľou a na druhom konci miesto pre „chvostík“, sa odporúča vyrobiť z ľahkého pevného materiálu.

Napríklad, hliníková rúrka obdĺžnikového profilu by sa na základňu hodila akurát. Ako upevnenie generátora k profilovej rúrke je vhodnejšie použiť svorky z mäkkej kovovej pásky (najlepšie nerezovej).

Príklad možného upevnenia tela generátora na profilovej rúrke veternej korouhvi. Tu sa používa kovový rám s prednými a zadnými konzolami na skrutkové spojenie.

Chvost veternej korouhvi môžete postaviť z toho istého hliníkového plechu a pripevniť ho k profilovej rúrke pomocou uholníkov. V bode ťažiska, na profilovej rúrke, je potrebné upevniť kovový kolík z nerezovej ocele.

Táto súčiastka – v tvare dlhej skrutky (250-300 mm), s priemerom asi 30 mm (vypočítava sa), prechádza priečne cez telo profilovej hliníkovej rúrky a je upevnená zospodu maticou. Na maticu sa dáva poistná matica.

Priemer závitu skrutky by mal byť o niečo menší ako vnútorný priemer krúžkov ložísk, zalisovaných v rúrke-stožiari. V strede skrutky, po jej osi, sa vyvŕta otvor 7-10 mm. Cez tento otvor sa bude prevliekať elektrický kábel od generátora a po rúrke odchádzať dole k miestu pripojenia.

Krok #4. Inštalácia a pripojenie veterného generátora

Po všetkých opísaných prípravách (nevyhnutne v podmienkach bezvetria) pristupujete k inštalácii:

1. Na základni veternej korouhvi upevňujete svorkami traktorový generátor.
2. Zdvihnete stožiar od zeme na 1,5 – 2 metre a osadíte veternú korouhev opornou skrutkou na ložiská.
3. Súčasne prevlečiete kábel od generátora cez telo skrutky a ďalej vnútri rúrky až po spodný výstupný bod.
4. Tiež tesne pod základňou veternej korouhvi pevne nainštalujete obmedzovač, ktorý umožňuje korouhvi otáčať sa o 360° jedným alebo druhým smerom, ale nie viac.
5. Stožiar definitívne zdvihnete a spevníte lanovými kotvami.
6. Pripojíte konce kábla k príjmaciemu zariadeniu (zvyčajne cez regulátor k akumulátorovej batérii).

Týmto možno považovať konštrukciu veterného generátora za dokončenú. Existuje však ešte množstvo jednotlivých detailov procesu, s ktorými sa budete musieť stretnúť počas používania zariadenia.

Štrukturálna schéma plnohodnotného veterného zariadenia: 1 – veterná turbína, 2 – konvertor nabíjania batérie; 3 – automobilový akumulátor; 4 – menič 24/220; 5,6 – výstupy napätí 220V a 24V

Tieto detaily už súvisia s automatizáciou, ktorá reguluje akumuláciu a distribúciu energie. Také zariadenia ako regulátor nabíjania, menič prúdu a ďalšie sú povinnými komponentmi veterných generátorov.

Fotografický príklad postupnej montáže vetrnej turbíny

Pozrite sa na príklad stavby veternej turbíny na 24 V, zostavenej na báze automobilového generátora. Domáce zariadenie začína stabilne pracovať pri sile vetra 5 m/s. V stredne veternom počasí s nárazmi od 15 m/s dodáva zariadenie 8 až 11 A, v dňoch so silným vetrom sa účinnosť zvyšuje. Výkon nie viac ako 300 W.

V podstate je všetka práca hotová, ostáva spojiť rozptýlené komponenty užitočnej domácej zostavy:

Zariadenie postavené vlastnými rukami vyvíja 24 V, možno ho použiť na nabíjanie akumulátorov mobilných zariadení a na dodávanie energie do osvetľovacích liniek s úspornými svietidlami.

Rozbor chýb pri konštrukcii

Montáž veterného generátora v domácich podmienkach vlastnými rukami – to je, samozrejme, nie bezchybné. Dokonca aj v konštrukciách priemyselných veterníkov inžinieri robia chyby. Ale na chybách sa učia, o čom svedčia celkom vydarené domáce konštrukcie.

Takže, medzi chybami pri konštrukcii domácich veterných generátorov často figuruje taký detail, ako absencia modulu brzdenia v konštrukcii generátora. Štandardné prevedenie takýchto prístrojov (automobilových alebo traktorových) takýto detail nepredpokladá. Znamená to, že generátor je potrebné upraviť.

Avšak nie každý „konštruktér“ sa chce venovať tejto jemnej záležitosti. Mnohí ignorujú tento detail a spoliehajú sa na „náhodu“. Výsledkom je, že pri silnom vetre sa vrtuľa roztočí na neuveriteľne vysoké otáčky. Ložiská generátora to nevydržia a rozbijú uchytenia hliníkových krytov. Dôjde k zaseknutiu rotora.

Zničený veterný generátor z dôvodu nedostatkov v konštrukcii. Chyby v konštrukcii a montáži takýchto konštrukcií vedú k vážnym následkom.

K tej istej téme patrí nedostatok súvisiaci s absenciou obmedzovača otáčania veternej korouhvičky. Často tento komponent jednoducho zabudnú nainštalovať a spomenú si naň až vtedy, keď prúdy vetra začnú roztočiť „kohútika“ okolo svojej osi ako kolovrátok v relácii „Čo? Kde? Kedy?“. Výsledok je žalostný.

Minimálna škoda – prekrútenie a pretrhnutie elektrického kábla, a v ťažkých prípadoch – roztrhnutie celej konštrukcie.

Ďalšia pozoruhodná chyba montáže – nesprávny výpočet ťažiska na základni veternej korouhvičky. V tomto prípade môže zariadenie nejaký čas fungovať normálne. Časom však vznikne zošikmenie na ložiskovom uzle, voľnosť otáčania sa obmedzí a účinnosť konštrukcie v dodávaní energie prudko klesne.

O tom, ako správne vypočítať veterný generátor, sa dozviete z nami navrhovaného článku.

Často sa pokúšajú priamo napájať akumulátorovú batériu prúdom získaným z generátora. Čoskoro začnú byť prekvapení – prečo batéria nedrží nabitie alebo zistia prepichnutie 2-3 článkov.

Je to banálna a prirodzená chyba, pretože v každom prípade musí nabíjanie akumulátora prebiehať pri určitých prúdoch a napätiach. Tu je potrebná kontrola tohto procesu.

Domácim majstrom, ktorí sa zaujímajú o tému montáže veterného generátora, ponúkame oboznámiť sa s ďalším originálnym variantom. V navrhovanom článku je opísaná výroba generátorovej jednotky z odpadových dielov práčky.

Závery a užitočné video k téme

Dokonca aj obyčajný elektrický skrutkovač sa môže stať veterným generátorom, ak poznáte základy konštrukcie veterného generátora.

Záujem o veterné generátory neklesá. Naopak, táto možnosť získavania elektrickej energie sa čoraz častejšie zvažuje na úrovni majiteľov vidieckych nehnuteľností.

Je zrejmé, že ak kombinujeme niekoľko druhov energie naraz – veternú, slnečnú, hydroturbíny alebo atómové elektrárne – takáto kombinácia môže priniesť ekonomický efekt. Riziko, že používateľ zostane bez elektriny, sa tým znižuje na nulu.

Chcete porozprávať o tom, ako ste vlastnoručne zostavili veternú turbínu na zásobovanie chaty elektrinou? Prajete si podeliť sa o užitočné informácie, ktoré nie sú uvedené v článku? Napíšte, prosím, komentáre do bloku nižšie, podeľte sa o dojmy, technické nuansy, ktoré poznáte len vy, a fotografie k téme článku.